血糖监测技术进展

血糖监测技术进展
刘迎鸣
摘要：糖尿病作为一种流行的内分泌代谢系统疾病，血糖的监测对于糖尿病患者的诊断和治疗具有重要意义。

本文对静脉血糖监测、毛细管全血血糖监测、无创血糖监测、动态血糖监测系统、人工胰岛系统的工作原理和优缺点以及研究现状进行了综述和分析，为临床选择血糖监测方法提供参考。

关键词：糖尿病血糖监测血糖仪
随着改革开放，中国经济取得了巨大的成功，人民生活水平快速提高。

然而，人民生活方式改变和环境污染等因素的影响，糖尿病在中国已经由“富贵病”成为了一种慢性流行病。

据2010年3月份新英格兰医学杂志发布的一份来自中国的研究报告，截至2008年5月份中国大陆已确诊的糖尿病人已达9240万，糖尿病前期病人达到1.46亿[1]。

糖尿病已经成为发达国家继心血管病和肿瘤之后的第三大非传染性疾病，而在中国因糖尿病导致的并发症而死亡人数也日益增多。

为了尽早的发现和控制糖尿病的发生、发展，必须开展血糖监测。

1、血糖监测的意义
糖尿病到目前为止还缺乏有效根治办法，患者一旦患病就会伴随终身，能否有效的控制糖尿病病情的发展是决定患者患病后生活质量以及护理成本关键因素。

根据有关调查研究以及糖尿病控制与并发症试验结果显示，严格控制含糖物质的摄入量以及体内血糖水平，能够明显的降低糖尿病人的糖尿病并发症的发生和发展[2]。

通过自我血糖监测（SMBG）可以客观的反应患者的血糖控制水平，评价用药效果，为医生有针对性的调整治疗方案提供了依据。

同时，血糖监测可以作为糖尿病自我管理的一部分，可以帮助糖尿病患者更好的了解疾病状态，积极参与糖尿病的管理，及时调整用药，及时向医务工作者咨询的手段，从而提高治疗的依从性[3]。

对高危人群进行筛查和定期血糖监测，可及时了解他们的情况，防病于未然。

2、血糖监测的主要方法
2.1静脉血浆葡萄糖生化测定
静脉血浆葡萄糖生化测定常采用葡萄糖氧化酶法或己糖激酶法，这些方法采用人体内静脉血血浆进行生化测定，测试结果比较准确、稳定、干扰性小，是临床检验中被广泛认可的常规手段。

然而该方法的缺点在于速度慢，而且是有创检测、需血量大、有可能导致其他感
染。

2.2采用微量血糖仪对毛细管全血血糖测定
为了克服静脉血糖速度慢、需血量大等缺点、市场上出现了快速微量自我血糖检测仪器（SMBG）。

自我血糖检测仪器大多采用一次性针刺采集指尖毛细管全血进行测量，携带方便，需血量低，测量时间较短[4]。

微量血糖仪主要采用（1）偶联比色法利用葡萄糖氧化酶GOD等酶氧化葡萄糖，产生过氧化氢，在过氧化物酶存在的情况下将还原型色原氧化为氧化型色原，再根据色原吸光强度的变化，计算血液中的葡萄糖含量。

采用该种类型方法的血糖监测仪的代表是强生的“稳步”型血糖仪，罗氏的“整合”型血糖仪。

（2）电化学测试法目前市场主流的血糖监测仪器是基于电化学法对血糖进行监测，在血糖试纸电极表面固定有葡萄糖氧化酶GOD/葡萄糖脱氢酶GDH以及导电介质。

血液通过进血槽进入反应区，血液中血糖与试纸反应区电极上的GOD/GDH反应产生电子，电子被导电介质传递给电极，在一定电压的驱动下，流经电极的电流发生变化，电流的强度与葡萄糖的浓度存在线性关系，进而可计算出血液中葡萄糖的含量。

最早的便携式家用电化学血糖测试系统是1987年由美国Medisense公司推出的ExacTech，该系统采用二茂铁及其衍生物作为氧化还原导电介质，通过丝网印刷导电碳墨在PVC塑料基片上，制成外观尺寸如同pH试纸大小的血糖试纸，可以大规模制作生产[5]。

如今血糖监测仪器的巨头罗氏、强生、京都、拜耳都开发了多款具备其自身技术优势的电化学血糖仪。

血糖仪测量准确性、精确性的相关标准在国际上尊循的是ISO15197-2003，国内标准是GB/T19634-2005。

血糖仪测试血糖时是采用指尖毛细管全血，而实验室检测多半是静脉血浆值，因此，大多数血糖仪在最终显示结果的时候都通过血浆校准以与实验室测试值接近。

指尖毛细管血糖测试时，血样中氧气浓度、pH、内源性外源性的药物干扰，测试时的温度、湿度海拔高度、操作者操作熟练度都会对测量结果产生影响。

一般认为血糖仪的测试结果与实验室的血浆测试结果误差高浓度时在20%以内，低浓度时在0.75mmol以内都是可接受的。

电化学血糖仪相关的改进致力于更短的检测时间如5~10秒检测，更少的检测血量如1ul甚至更低血量检测，更稳定的酶-介电物质系统如GDH-PQQ,GDH-NAD,GDH-FAD[6]，更高的抗药物、血脂等生理物质的干扰性，提高相关结果的分析互动性，比如开发血糖结果记录与分析软件系统，对可能血糖风险进行预警与代谢调节指导。

近年来甚至有“云血糖”概念的提出，用户的相关测试数据通过血糖仪上传到厂家的云服务器端，进而获得厂家健康专家的远程指导信息反馈。

2.2无创血糖监测技术
面对有创、微量血糖仪给检测对象带来的影响，特别是糖尿病患者要求每天多次测量带来的心理负担，工程师们近年来大力开发了多种无创血糖监测技术。

无创血糖监测技术主要利用间质液体或眼睛前庭的光学物理特性，这样的物理方法有偏振测定法、拉曼光谱法、红外光谱吸收法等[7]。

无创血糖监测的两大类方法是（1）皮下间质液中糖分子测定，获得血糖值。

血液中的葡萄糖可以经由皮下间质液到达细胞，并在皮肤表面少量渗出。

通过获得皮下间质样品测试血糖值，然而该方法还是需要传感器包埋处理、而且测量结果有延迟性，并不能实时反映真实血糖值，失去了对于高血糖症或低血糖症发生的报警作用。

同时，节食、运动等因素都会影响体液的渗出情况，使得监测结果也会发生偏差。

（2）采用近红外光谱法进行血糖监测，监测波长范围为700nm~2500nm。

在近红外区，人体组织对光谱的吸收与人体组织的基本分子－OH、－NH、－CH的振动有关，许多生物组织在近红外区具有独特的吸光性。

少部分代表血糖特征的反射或吸收红外线，被称为血糖特征频谱信号，可用于血糖值测定。

虽然，部分有机分子例如肌红蛋白、血红蛋白、细胞色素在近红外区也呈现微弱的透过特性，在如此多的干扰因素中获取血糖信息困难很大，但是，随着仪器硬件技术以及多变量统计分析技术的进步，使得在众多的干扰因素中提取有用信息—血糖信息成为可能。

即便如此，近红外方法的测试结果还是需要采用微创测试结果进行矫正[8]，不同人体的水份、皮肤、脂肪、体温、血色素等条件的不同都影响这光波的吸收，监测结果仍然难以让人满意。

2.3动态血糖监测系统（CGMS）
血糖的日常监测常常要求患者每日进行多次测量，特别是I型糖尿病需要注射胰岛素的患者，要求一日进行七次测量毛细管血糖值来反映患者血糖的基本变化趋势。

多次测量给测试者和被测试者都带来了很大的不便，而且点测量也难以准确的反映机体的血糖具体变化。

动态血糖监测系统的出现较好的解决了连续血糖监测的问题。

目前主要有两种动态血糖检测系统，一种是皮下动态血糖监测系统，一种是持续血糖监测系统。

因为动态血糖监测系统的电极表面存有蛋白以及交联物质等因素，大多数动态血糖监测系统并非直接测量血液中的血糖。

CGMS由葡萄糖感应探头、电缆、血糖记录器、信息提取装置以及分析软件等部件组成。

在患者佩戴记录仪器期间每天输入指尖血糖值进行矫正，同时输入影响血糖值的大事件如饮食、运动、服用药物等信息，一段时间后取出信息提取装置，并通过计算机软件分析该段时间内的血糖变化趋势。

采用动态血糖监测系统可以提高低血糖和应激性高血糖的发现率，评价糖尿病的治疗效果[9]，以便给医护人员针对患者制定出更加有效的个体化治疗方案。

但是CGMS还需要指尖血糖值进行矫正以及佩戴不是很方便等因素的影响对其应用产生了限制。

2.4人工胰岛系统
人工胰，是一种通过连续监测体内血糖浓度，并控制胰岛素泵自动注射的闭环系统（Closed-Loop System）。

采用该系统，可以按需自动地给人体注入胰岛素，控制体内血糖浓度波动范围，进而维持人体的正常机能。

例如美敦力公司推出的胰岛素泵系统，将长效血糖感应器漂浮于右心房，把感应血糖结果输入到植入腹壁内的装有高浓度胰岛素的泵，胰岛素通过导管输入到肝脏门静脉，这种“闭环式”胰岛素泵更符合生理胰岛素的分泌模式。

然而长效血糖传感器、测量准确性、精度、以及长期使用中的测量值漂移都是巨大的挑战。

3小结
静脉血浆葡萄糖测定仍是目前血糖监测的金标准，但其造成病人痛苦大、费用高、操作复杂，已经很少用于一般糖尿病人的血糖监测。

自我血糖监测系统是作为一种较为准确、方便、快捷的检测方法，已经在各大医院和社区医生中得到了广泛的应用，在糖尿病患者中的普及率也是日益提高。

近年来微损/无创血糖监测技术、动态血糖监测技术、人工胰岛技术发展迅速，但是他们在精确性、稳定性问题使得其还无法在临床上取代微量自我血糖监测仪。

我们相信随着技术进一步成熟，血糖监测系统将更为小型化、智能化、多功能化，测量的准确性和精度将进一步提高，为糖尿病的诊断、控制、治疗带来更有力的支持。

参考文献
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New ENGL.J MED,2010,362(12):1090-1101
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