Neinvazivní měření glykémie

Z WikiSkript

Úvod[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Z historie: První snaha o zjištění hladiny glykemie neinvazivní metodou je analýza moči. Avšak dnes víme, že toto je pouze orientační metoda, a my potřebujeme velmi přesné hodnoty, zvláště pro pacienty s DM1. Přesto dnes tato metoda analýzy může napomoci při podezření na Diabetes mellitus či poruchu glukózové tolerance.

Snahou při neinvazivním měření glykemie je v ideálním případě CGM, přičemž by sám pacient byl informovaný o svých současných hodnotách hladin glukozy a to bez potřeby odběru kapilární či venozí krve. Jednou z možností je například detekce z intersticiální tekutiny, neboť hladina glukózy v krvi koreluje s hladinou glukózy v intersticiální tekutině. V intersticiální tekutině se zobrazí jen o pár minut později. Snaha o neinvazivní monitorování glykémie je v současnosti veliká. Avšak žádná z metod není v současnosti dost spolehlivá a často mají velkou odchylku.


Rozdělení metod[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  1. Optické: NIR Spectroscopy a Ramanova spektroskopie.
  2. Transdermální: Transport glukózy skrz kůži (ultrazvuk, elektroforéza).


Near IR Spektroskopie[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Spektrum pro měření je infračervené záření, které má vlnovou délku v oblasti 1 000–10 000 nm. Analýza tohoto spektra oblasti přináší důležité informace (včetně typu atomů v molekulách):

  • metoda (NIR) se nachází v oblasti 800–2500 nm,
  • střední oblast (MIR) 2500–5000 nm,
  • vzdálená oblast (FIR) 5000–10000 nm.

Avšak s rostoucí vlnovou délkou klesá energie. Jinými slovy záření s delší vlnovou délkou (MIR a FIR) se nedostanou dostatečně hluboko do kůže a tudíž jsou k analýze nevhodné.

NIR spektrometr se skládá ze zdroje záření, kterým je rozžhavená látka (např. Nernstova tyčinka). Za zdrojem světla bývá umístěn monochromátor. Na něm se vybere vhodná vlnová délka pro detekci. Záření prochází skrze vzorek a dopadá na příslušné detektory. Platí, že vibrační pásy glukózy se nachází v rozmezí 1530–1850 nm v NIR. Na vlnové délce 1536 nm se totiž nachází pás skupiny –OH a –CH, proto je tento pás nejvhodnější. Nevýhodou však je, že měření není úplně přesné.

    • Jednou z možných NIR metod je pulzní glukometrie, která vychází z měření propustnosti záření ve spektru v rozsahu od 900 nm do 1700 nm. Měříme zde pouze spektrum pulzující krve a množství glukózy v ní.
    • Další možností je měření zeslabené úplné reflektance. Při tomto měření se využívá optický hranol. Ten má vnitřních stěnách odrazové plochy a v nich je znásobován odražený paprsek od měřeného vzorku. Ten je zaslán do snímacího zařízení a následně analyzován.
    • Další možností měření glukózy je difúzní reflektance. Zde jde o zachytávání odražené části záření pomocí rozdvojeného optického vlákna.


Ramanova spektroskopie[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Tato metoda vychází z užití rozptylu monochromatického světla při interakci s hmotou. Každý atom nebo molekula má své specifické vlastnosti při dopadu záření. Může dané záření pohltit (absorpce), nebo energii emitovat ve formě záření (emise) či oboje (fluorescence). Každá chemická látka má své vlastní specifické vlastnosti pro absorbované nebo emitované spektrum záření. Platí, že dané spektrum není spojité a je možné ho detekovat, z toho lze získat informace o daných atomech a molekulách. Neexistují dvě chemicky odlišné látky mající stejné absorpční nebo emisní spektrum.

V tomto případě se jedná o to, že glukóza jako molekulární struktura po interakci se zářením vydává specifické vibrační pásy, které se dají detekovat – dobře a selektivně. Paprsek světla zde excituje elektron, ten po návratu uvolní foton. Toto rozptýlené světlo má jinou vlnovou délku než to, které na něj dopadlo. To je umožněno kvůli vzniklým vibracím molekul glukózy.

Dále by se dalo by se říci, že Ramanova spektroskopie je vlastně doplňkovou metodou k infračervené spektroskopii, avšak je selektivnější. Tato technologie může být využita při měření koncentrace glukozy v komorové vodě oka. Nevýhodou však je, že by zde byla nutná dlouhá doba pro snímání, aby byl získán kvalitní signál s minimem šumu.


Transdermální[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Hlavním principem je elektroosmóza a pohyb iontů skrz kůži v přítomnosti elektrického pole a následné změření. Viz. GlucoWatch Biographer

Neinvazivní glukometry[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

GlucoWatch Biographer[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Hodinky vyráběla firma Cygnus od roku 2002 po 4 roky. Poté se s výrobou přestalo, neboť byly moc vysoké náklady na výrobu a problémy s krátkou životností hodinek. Toto zařízení se připínalo jako hodinky. Jeho další velkou nevýhodou bylo, že potřebovalo tři hodiny na zahřátí. Následně mohlo být v provozu až 12 hodin a během této doby zařízení několikrát do hodiny měřilo glykemii. Informace se poté ukládaly, ale byla zde i možnost nastavení zvukového alarmu pro upozornění na hypoglykemii.

Hlavním principem funkce hodinek byla elektroosmóza a pohyb iontů v přítomnosti elektrického pole. Kůže člověka je fyziologicky záporně nabita, což umožňovalo funkci hodinek. Velmi nízký elektrický proud v hodinkách vytáhl glukózu skrze kůži na povrch, kde následně 2 disky, které byly součástí automatického senzoru, shromáždily glukózu a poslaly k elektrodě, která změřila glykemii. Hodnota se uložila a zobrazila při stisknutí tlačítka.

Nevýhodu tohoto měření byla závislost potu a intersticiálních tekutin na stavu těla pacienta. Například hodnotu měření mohl pacient ovlivnit i jen zvýšeným příjmem tekutin v potravě. Nanesení hodinek zahrnovalo jen omytí zápěstí alkoholem, popř. oholení chlupů kvůli dostatečným kontaktům. Pacienti si bohužel často stěžovali na zrudlou kůži až vznik puchýřů. Doporučovalo se udržovat dané místo pleti čisté a suché, popř. užívat pleťové krémy. V případě, že podráždění trvalo déle než týden, doporučovala se konzultace s lékařem.

Google Contact Lens[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Tento projekt inteligentních čoček začal v lednu 2014 ve spolupráci firem Google a farmaceutické firmy Novartis. Kompletní zařízení se skládá ze tří částí:

  • samotná kontaktní čočka s mikročipem a anténou,
  • čtecí zařízení nebo-li čtečka,
  • nástroj s displayem pro zobrazení dat.

Kontaktní čočky by měly být ze stejného materiálu jako běžné čočky a uživatel by neměl při nošení cítit žádnou změnou oproti obyčejným čočkám. Google uvádí, že energie vylepšené čočky bude získávána ze čtečky. Tento systém bude obsahovat technologii NFC (Near Field Communication), z toho důvodu nebudou energetické požadavky ze strany čoček. V tomto směru se plánuje maximální miniaturizace techniky, například anténa v čočce bude tenčí než lidský vlas. Uvažuje se o umístění čtečky do brýlí, oblečení (šála, čepice), či šperku (náušnice). Zobrazovacím displayem by mohl být mobilní telefon s chytrou aplikací, notebook, popř. Google Glass. Problematická je však korelace mezi glykémií a koncentrací glukózy v slzách tedy přesnost a spolehlivost. Nemluvě o nákladech k výrobě. Google o projektu v současnosti nepodává informace.

GlukoTrack[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Jedná se o neinvazivní glukometr Izraelské firmy stejného názvu.

Toto zařízení kombinuje data ze tří senzorů

  1. Ultrazvukový – fyzikální vlastností tkáně se změní v závislosti na koncentraci glukózy (rychlost šíření zvuku a stlačitelnost).
  2. Elektromagnetický – měření změny impedance (odporu).
  3. Tepelný – v důsledku změny perfuze se mění přenos tepla ve tkáních.

Je určen pro Pacienty s DM2 a pacienty s pre-diabetem.

  • Jedná se jen o monitorovací zařízení.
  • Pro samotnou diagnostiku a zahájení případné léčby se zařízení nevyužívá.
  • Je určen pro pacienty od 18 let a pro ovládání je velmi jednoduchý.

Skládá se z tzv. hlavní jednotky a připínacího zařízení na ušní lalůček. Analýza proběhne do 30 vteřin a uživatel vidí glykemii na displeji. Hlavní jednotka má přibližně velikost většího mobilního telefonu. Výhodou je, že zařízení můžou využívat až tři uživatelé současně a baterii v hlavní jednotce lze dobíjet. Data se můžou stáhnout pomocí USB a popř. následně analyzovat.



Odkazy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Související články[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Zdroj[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]