7. Еще один физико-химический метод – глазная спектроскопия. Используются специальные контактные линзы, на которые наносится гидрогель. Гидрогель взаимодействует с глюкозой слезной жидкости, при этом его цвет меняется в зависимости от концентрации глюкозы, что отслеживается с помощью спектрофотометра. Недостатки примерно такие же, как в предыдущем случае.
8. Тепловая спектроскопия. Метод основан на инфракрасном излучении глюкозы при нагревании кожи и выявлении зависимости излучения от концентрации глюкозы. Недостатки: необходимо охлаждать кожу в области анализа примерно до одиннадцати градусов; температура тела может меняться независимо от содержания глюкозы.
9. Метод спектроскопии комбинационного рассеяния света (рамановской спектроскопии), основанный на том, что существует зависимость спектра молекулярного рассеяния от концентрации глюкозы в жидкости и, в частности, в крови. Для возбуждения спектра область анализа (например, ладонь) облучают слабым лазером.
Не вдаваясь в подробности, укажем еще ряд методов, на базе которых те или иные исследователи пытаются создать nonGl:
• импедансная спектроскопия (измерение импеданса кожи при прохождении через нее тока);
• электромагнитное зондирование;
• температурная модуляция локализованного отражения;
• оптическая когерентная томография (в этом и в предыдущем случае используются отраженные от кожи лучи);
• флуоресценция кожи при освещении светом определенной частоты;
• ионофорез;
• изучение связи между артериальным давлением и концентрацией глюкозы в крови.
Подробный обзор неинвазивных методов содержится в статье A.Tara, A. Maran, G. Pacini «Non-invasive glucose monitoring: Assessment of technologies and devices according to quantitative criteria» («Diabetes Research and Clinical Practice», 2007, 77, pp. 16–40), также доступной в Интернете: http://knowledgetranslation.ca/sysrev/ articles/project21/ Ref%20ID%207984-20090628225926.pdf.
Возникает естественный вопрос: почему, при всем разнообразии и мощи рассмотренных выше физических методов, проблема nonGl до сих пор не решена? Это кажется странным – тем более, что обычные глюкометры активно совершенствуются последние двадцать лет: на смену химическому анализу пришел электрохимический, приборы снабжены внутренней памятью и другими удобствами, их использование стало проще. Напомним, что анализ invasio – прямой метод, то есть в этом случае непосредственно исследуется проба (капля крови), содержащая глюкозу. Анализы noninvasio – методы косвенные, они базируются на данных, полученных, как правило, спектральным путем. В одних случаях (ИК-спектроскопия) делается попытка количественного анализа глюкозы в крови без извлечения пробы из организма, в других (например, электрические и тепловые характеристики) осуществляется исследование факторов, связанных с уровнем глюкозы весьма сложным и неоднозначным путем. В любой ситуации очень велико влияние поверхностных тканевых структур, функциональной сложности компонентов крови и множества трудноучитываемых параметров внешней и внутренней среды. Фактически вопрос сводится к извлечению надежной информации из шумов либо к выявлению эмпирической связи между наблюдаемым явлением и уровнем глюкозы в крови. Последнее требует тщательной индивидуальной калибровки прибора.
Теперь уместно поговорить о приемлемой точности анализа. Обычно в качестве базовых принимают лабораторные анализы и считается, что показания глюкометра invasio не должны отличаться от них более чем на 10–15 %. Проведенные нами исследования с помощью приборов компаний «ЛайфСкэн» и «Рош Диагностика» показали значительно большую точность – расхождение не превышает 5 % в диапазоне сахаров 4–12 ммоль/л, и лишь при низких и высоких сахарах может достигать 10–12 %. Последнее мы считаем несущественным: если уровень глюкозы реально 3,5 либо 18,0 ммоль/л, а глюкометр показал 3,0 (или 4,0) и 20,0 (или 16,0 ммоль/л,) ситуация ясна – гипогликемия в первом случае и сильная гипергликемия во втором. Но главное не констатация этих состояний, а то, что пациент, опираясь на показания глюкометра, действует правильно. В первом случае он знает, что нет поводов для паники – время еще есть, можно принять сахар или мед; во втором случае он может выбрать дозу инсулина 4–6 Ед и проверить свое решение через час, сделав повторный анализ.
Теперь представим некий гипотетический и недостаточно точный nonGl, который покажет в этих случаях 2,4 (или 4,6) вместо 3,5 ммоль/л и 24,0 (или 12,0) вместо 18,0 ммоль/л. Показания 2,3 и, соответственно, 24,0 ммоль/л могут привести к панике: в первом случае пациент решит, что он на грани потери сознания, а во втором – что сейчас пойдет ацетон и нужно колоть бо́льшую дозу инсулина. Но еще опаснее показания 4,7 и 12,0 ммоль/л, так как они говорят об относительно благополучных состояниях, и пациент может ничего не сделать. Иначе говоря, ошибка в 30 % ведет к неправильной тактике купирования, а значит, смертельно опасна.
Мы рассмотрели этот пример, чтобы показать: ошибка в 30 % совершенно недопустима. Собственно, при острых состояниях недопустима и ошибка в 20–25 %, хотя в некоторых работах по nonGl это считается неплохим соответствием с истиной. По нашему мнению, максимальная ошибка должна составлять не более 12–15 %.
В завершение этого раздела отметим два обстоятельства.
Первое. Как правило, все неинвазивные методы, перечисленные выше, используют только один способ получения информации о физических явлениях, коррелирующих с глюкозой в крови. Практика доказала, что этого недостаточно, и что один-единственный метод не может обеспечить необходимой точности и надежности. Следовательно, напрашивается вывод об использовании нескольких методов одновременно; при таком решении есть надежда повысить точность анализа.
Второе. За минувшее десятилетие появился ряд разработок nonGl и близких к ним устройств, причем некоторые даже вышли на рынок. Сведения о них будут проанализированы во второй части статьи.
3. Практические достижения и их оценка
Как сообщалось выше, за минувшее десятилетие появился ряд разработок неинвазивных глюкометров и близких к ним устройств. Рассмотрим и проанализируем информацию о них.
В 2002 году компания «Cygnus Inc» (США) предложила прибор под названием «Глюковоч» (GlucoWatch, рис. 1), или глюкометрические часы. Экземпляр этого устройства был приобретен и изучен петербургской фирмой «Алгоритм», которая в те годы работала над созданием своего варианта nonGl.
«Глюковоч» предназначен для круглосуточного мониторинга сахара в крови. Внешне прибор похож на большие наручные часы из пластика, которые закрепляются на руке с помощью ремешка. Чувствительным элементом является сенсор, контактирующий с кожей; с помощью слабого электрического тока датчики сенсора вытягивают глюкозу из клеток кожи, поступившая в сенсор глюкоза измеряется, пересчитывается в глюкозу крови, результат выдается на экран и вместе с датой и временем анализа записывается в память прибора. Измерения следуют через каждые 10 минут в течение 13 часов.
