автор: РАМЛД год издания: 2003

 

Введение

Среди всех биохимических тестов определение концентрации глюкозы в крови занимает особое место, поскольку определение гликемии является свмым частым и, вероятно, одним из из самых отвественных исследований, учитывая цену неправильно измерения.

Однако, интнрпретируя результат лабораторного исследования  гликемии, нужно учитывать высокую лабильность параметра, особенно у больных с нарушенной регуляцией этого гомеостатического параметра при наличии сахарного диабета. Прием пищи, физические нагрузки, прием сахароснижающих препаратов, наконец, инъекции инсулина существенно изменяя концентрацию глюкозы, обуславливают необходимость постоянного контроля уровня гликемии. В повседневной жизни пациенты с сахарным диабетом выполняют этот тест в домашних условиях, поскольку без этой информации им трудно скорректировать свою диету, дозу инсулина или пероральных сахароснижающих препаратов. Весь мировой опыт показывает, что возможность самоконтроля позволяет пациентам с сахарным диабетом значительно более эффективно компенсировать гипергликемию и на много лет отодвигать осложнения, сопутствующие заболеванию.

Из года в год совершенствуется конструкцию таких портативных приборов, повышается их точность и надежность, упрощается процедура выполнения анализа.

Компания “LifeScan Inc.”(«ЛайфСкэн», корпорация «Джонсон и Джонсон») уже много лет является одним из лидерствов в этой области. В России миллионы людей, больных сахарным диабетом пользуются портативными глюкометрами «One Touch». Сегодня  Компания   предлагает новое поколение более совершенных приборов для измерения концентрации глюкозы в крови – «SmartScan» (СмартСкэн).

Прибор проходил технические испытания во Всероссийском Научно-Исследовательском и Испытательном  Институте Медицинской Техники (МЗ РФ) и во Всероссийском Научно-Исследовательском Институте Оптико-Физических Измерений (ГОССТАНДАРТ РФ). Клинические испытания проводились  в Институте диабета эндокринологического научного центра РАМН и в Российской Ассоциации Медицинской Лабораторной Диагностики (на базе клинико-диагностической лаборатории «Юнимед Лабораториз»). Во всех центрах, где проводились испытания прибора, отмечается, что портативный анализатор обладает хорошими аналитическими характеристиками, достаточными для осуществления эффективного  самоконтроля уровня гликемии у пациентов с сахарным диабетом. Прибор также может быть рекомендован для использования в учреждениях здравоохранения в тех случаях, когда определение гликемии обычными лабораторными методами невозможно или затруднено (например, в ночное время, в приемном отделении больницы, на выезде к больному, в кабинетах доврачебного осмотра).  Применение глюкометра – оптимальный выход для небольших амбулаторий и медпунктов, где лаборатории зачастую нет, а необходимость быстрой объективизации состояния пациентов – налицо.

 

Методы определения глюкозы в крови

Учитывая применение различных методов измерения уровня гликемии, особенно важным представляется вопрос об истинности и сопоставимости данных, получаемых с помощью портативных технологий  и традиционных лабораторных методик, что определяет спектр задач, которые могут быть решены портативными анализаторами.

В современных клинико-диагаостических лабораториях наиболее широко используются энзиматические методы, основанные на использовании фермента – глюкозооксидазы. Применение глюкозооксидазной реакции трансформирует задачу определения концентрации глюкозы в задачу определения концентрации перекиси водорода, которая, как показало время, значительно проще первой. Для этого широко используется фотометрическая или электрохимическая технология. Фотометрический биохимический метод отличается высокой специфичностью и простотой выполнения. Суть метода состоит в том, что  молекулы перекиси водорода под действием фермента пероксидазы расщепляются с образование активной формы кислорода – отрицательного иона молекулы кислорода – О₂^-, который в свою очередь окисляет хромоген, что приводит к значительному изменению спектра поглощения хромогена. Глюкозооксидазный фотометрический метод признан сегодня одним из самых точных количественных методов определения глюкозы как в сыворотке (плазме), так и в цельной крови. При работе с цельной капиллярной кровью следует учитывать, что результат будет зависеть от гематокрита крови, влияя на точность определяемого параметра. Метод можно реализовать как с применением обычного фотометра, так и в биохимических автоанализаторах, прежде всего, для выполнения достаточно больших объемов исследований с использованием сыворотки крови пациентов.

Наряду с методом фотометрирования по конечной точке, получают распространение приборы, в которых реализован кинетический метод фотометрирования. Суть метода состоит в том, что при определенном соотношении активностей глюкозооксидазы и пероксидазы, скорость образования окрашенного соединения будет некоторое время после внесения пробы в рабочий раствор пропорциональна концентрации глюкозы в пробе. Преимущество такого метода состоит в том, что результат не зависит от наличия в пробе поглощения от других соединений, поскольку это поглощение стабильно во времени.

         Методы «сухой химии» сочетают в себе аналитическую точность количественного ферментативного метода со  скоростью и простотой процедуры определения гликемии.

    Измерение концентрации глюкозы из цельной крови с помощью приборов, работа которых основана на электрохимической, в частности, амперометрическом принципе измерения, предполагает применение специальных ферментных датчиков. Перекись водорода является крайне нестабильным химическим соединением, и она служит источником заряженных частиц. Именно это и используется на ферментных датчиках мембранного типа или электрохимических элементах портативных глюкометров:

 

 

                В измерительной ячейке стационарных приборов, сконструированной как проточная, находится измерительная камера, с одной стороны ограниченная ферментной мембраной. На мембрану специальным образом сорбирована глюкозооксидаза. С другой стороны мембраны к ней прижимается платиновый электрод. Проба цельной крови разводится в системном буферном растворе (эритроциты разрушаются), после чего подается в проточную ячейку. Глюкоза подвергается окислению под воздействием фермента глюкозооксидазы, находящейся на мембране. Образовавшаяся перекись водорода диффундирует через мембрану и окисляется далее в каталитической реакции под действием платины. Таким образом, диффузия перекиси водорода на поверхность платины приводит к появлению электрического тока, пропорционального числу молекул Н₂О₂, образующихся в единицу времени из молекул глюкозы. Электрический ток усиливается и измеряется аналогоцифровым преобразователем прибора. Это измеренное значение пропорционально концентрации глюкозы в пробе.

 

Принцип работы, устройство и основные характеристики прибора «SmartScan»

В приборах "SmartScan" используется новая модификация амперометрического метода измерения концентрации глюкозы в крови. Окисление глюкозы под действием фермента глюкозооксидазы сопровождается образованием восстановленной формы молекул ферроцианида калия, которые при контакте с электродом окисляются, отдавая один электрон. Таким образом, в результате окисления одной молекулы глюкозы   на измерительный электрод попадает один электрон. Возникающий в результате химических реакций электрический ток пропорционален концентрации глюкозы. Электрический ток измеряется специальным электронным устройством и пересчитывается в величину концентрации глюкозы.

Система "SmartScan"  состоит из измерительного прибора и тест-полоски. Последняя имеет микроячейку, содержащую комплекс реагентов и измерительные электроды. Реагенты содержатся в мембране тест-полоски, которая напоминает губку с микроскопическими порами и выполняет несколько функций: она действует как резервуар, собирая необходимое количество крови, и как фильтр, блокирующий форменные элементы (эритроциты, лейкоциты и др.). При попадании крови в ячейку возникает электрический контакт и прибор начинает измерение.

Для того, что бы результат измерения получался в виде концентрации глюкозы, необходимо знать связь между величиной электрического тока и концентрацией глюкозы. Эта связь зависит от конструкции измерительной ячейки, а так же от концентрации реагентов и активности фермента, содержащихся в ячейке. В  пределах диапазона измерения прибора зависимость электрического тока от концентрации глюкозы имеет линейный характер, и поэтому характеризуется одним числом – калибровочным фактором. Для каждой партии тест-полосок "SmartScan" калибровочный фактор определяется на производстве и указывается на флаконах, в которые эти полоски расфасовываются. Число, указываемое на флаконах принято называть кодом полосок. При использовании тест-полосок конкретной партии код (калибровочный фактор) вводится в прибор и сохраняется в памяти прибора до тех пор, пока не будет введен новый код.

В практике клинической лабораторной диагностики приняты два способа  выражения концентрации глюкозы в крови: содержание глюкозы в единице объема цельной крови и содержание глюкозы в единице объема сыворотки (плазмы) крови. Эти две величины различаются примерно на 12%, и степень отличия для каждой пробы крови зависит от величины гематокрита. Поскольку сегодня в большинстве биохимических лабораторий концентрация глюкозы определяется в сыворотке крови, то и при определении концентрации глюкозы с применением портативных приборов желательно, что бы результат измерения выражался в этих же величинах. Это упрощает сопоставление результатов анализов, сделанных в лаборатории и с помощью портативных глюкометров. Учитывая вышесказанное, разработчики прибора "SmartScan" предусмотрели калибровку прибора в единицах, соответствующих концентрации глюкозы в сыворотке крови. Это является существенным отличием от ранее выпускаемых приборов.

                Прибор "SmartScan" имеет небольшие размеры. Вес глюкометра с элементами питания равен 45,3 г. Глюкометр выполнен из пластмассы и имеет эргономичный дизайн. Глюкометр снабжен удобным чехлом на молнии, в котором хранятся сам прибор и все его принадлежности. Хотелось бы отметить, что легкость глюкометра и округлость его корпуса - немаловажный фактор, определяющий практичность и удобство для пользователя, будь то школьник или пенсионер. Включение и управление глюкометром "SmartScan" осуществляется посредством двух клавиш.

В режиме измерения глюкометр включается после того, как в него введена тест-полоска. Время измерения составляет 15 с. Отсчет времени начинается автоматически с нанесением капли крови на полоску. При включении глюкометра необходимо сверять (при необходимости устанавливать) код тест-полосок, высвечивающийся на дисплее прибора с кодом указанным на флаконе, в котором хранятся тест-полоски. Флаконы, в которые упакованы тест-полоски, герметичны. На этикетке указан код и гарантийный срок хранения.

Единицы измерения- mmol/l. Диапазон измерений составляет от 1.1 до 33.3 mmol/l.  Объем крови, необходимый для выполнения одного измерения - 2.5 мкл. Глюкометр имеет память на 150 последних измерений, подсчитывает среднее значение глюкозы за последние 14 дней с указанием числа измерений, проведенных за этот период. Результаты выводятся на достаточно большой дисплей. Питание глюкометра осуществляется от двух батареек типа V357 (1.5В). Время работы от одного комплекта батареек, заявленное производителем, 1000 часов. Гарантийный срок работы - 7 лет!

Проверка правильности работы прибора осуществляется с помощью контрольного раствора, прилагаемого к прибору. Климатические условия работы глюкометра: температура - 15-35°С, относительная влажность 10-90%. Прибор позволяет определять концентрацию глюкозы с достаточной  точностью, если гематокрит исследуемой крови лежит в пределах 30-55%.

 

Испытания прибора

Учитывая выcокую ответственность проводимых с помощью прибора измерений и разнообразие потенциальных пользователей при проведении его испытания в Институте диабета Эндокринологического научного центра РАМН, проведено сопоставление результатов измерений с методом определения глюкозы в сыворотке крови на биохимическом анализаторе «Спектрум II» фирмы «Abbott», США.

Референтным лабораторным методом считается гексокиназный. Он требует дорогостоящих реактивов, ферментов и коферментов и выполняется сейчас в ограниченном числе лабораторий. Наиболее распространенный в мире по экономическим соображениям является аналитически надежный глюкозооксидазный метод.

В Российской Ассоциации Медицинской Лабораторной Диагностики (РАМЛД) проведены дополнительные, независимые испытания прибора "SmartScan" (по просьбе фирмы). Независимые испытания медицинской техники при участии авторитетных общественных профессиональных организаций являются правилом в международной практике.

Испытания проводились на базе российско-швейцарской клинико-диагностической лаборатории "Юнимед Лабораториз" (Москва). В качестве референсного метода использовался гексокиназназный метод определения глюкозы на биохимическом анализаторе «Cobas Integra» (Roche).

Оценка воспроизводимости результатов измерений в трех сериях, выполненных на приборе "SmartScan" при разным содержании глюкозы: 4,4 ммоль/л (нормогликемия), 10,3 ммоль/л (умеренная гипергликемия) и 17,27 ммоль/л (высокий уровень гипергликемии) свидетельствует о допустимом диапазоне коэффициента вариации (4,5% – 3,1%). Для сравнения укажем, что коэффициент вариации при измерении концентрации глюкозы на биохимических автоанализаторах, которые использовались при испытаниях как референсные приборы, лежал в пределах (2,5% – 1,8%).

Сопоставимость результатов измерений, выполненных на разных  приборах "SmartScan" оказалась более чем хорошая, что совпало с данными государственной технической аттестации и данными зарубежных испытаний.

Результаты измерения концентрации глюкозы в цельной крови у двух пациентов могут различаться, даже если у обоих пациентов содержание глюкозы в крови одинаковое.  Это связано с тем, что в пробе цельной крови присутствует большое количество различных химических соединений эндогенного и экзогенного происхождения, а так же форменные элементы крови, которые в разной степени могут оказывать влияние на результат измерений. Такое влияние называется интерференцией, а факторы влияния называются интерферентами. В зависимости от применяемого метода измерения разные интерференты могут оказывать существенное или не существенное влияние на результаты измерений. Так, например, применение высокоселективной глюкозооксидазной реакции исключает влияние на результат измерения соединений близких по строению и химическим свойствам к глюкозе (например, различных сахаров).

Фирма «LifeScan Inc.» демонстрирует обширный материал по изучению влияния различных интерферентов на результаты измерений "SmartScan". Одним из наиболее существенных факторов, влияющих на результаты измерений, является гематокрит крови. В таблице 1 приведены исследования влияния гематокрита крови на результаты измерения концентрации глюкозы с применением глюкометра "SmartScan". В   процентах выражено отклонение результатов измерений для цельной крови при значениях гематокрита, указанных в левой колонке таблицы, от аналогичных результатов для цельной крови со стандартным значением гематокрита 40.

 

Таблица 1. (По данным, представленным фирмой «LifeScan Inc.»)

Гематокрит	3,85 ммол/л	7,7 ммол/л	13,75 ммол/л	22 ммол/л
19,2	12%	10,9%	23,2%	15,4%
24,1	6%	10,3%	15,2%	15,3%
34,5	6%	2,2%	5,5%	8,3%
44,8	6%	-2,2%	-5,5%	-8,3%
55,9	6%	-2,3%	-8,2%	-21,5%
60,6	-4%	-4,1%	-12,0%	-24,0%

 

Из приведенных данных видно, что при уменьшении гематокрита крови результаты измерений получаются завышенные, а при увеличении гематокрита – заниженные относительно результатов измерений, полученных на крови со стандартным значением гематокрита 40%. Однако, существенные отклонения наблюдаются только при гематокрите крови выше или ниже  границ нормальных значений гематокрита. Это означает, что для больных, в отношении которых проводятся мероприятия интенсивной инфузионной терапии, в результате которой происходит существенная гемодилюция, результаты измерения концентрации глюкозы будут завышены. В то же время при клинических состояниях, приводящих к гемоконцентрации (например, диарея, рвота, интенсивное потовыделение), результаты измерений будут занижены.  В отсутствии у пациента серьезных патологий, приводящих к значительному отклонению гематокрита крови от нормы (30-55)%, влияние его на погрешность показаний глюкометра  "SmartScan" не превышает 15%.

Аскорбиновая кислота может влиять на ход химических реакций, протекающих в реакционной зоне тест-полоски. Исследования показали, что присутствие в пробе крови аскорбиновой кислоты приводит к увеличению  показаний прибора на 0,15 ммоль/л на 1 мг/дл концентрации аскорбиновой кислоты. Таким образом эффект от присутствия в крови аскорбиновой кислоты в пределах нормы (0,6-2) мг/дл будет приводить к завышению результата измерения глюкозы в пределах (0,09-0,3) ммоль/л. Очевидно, что это достаточно малая погрешность. Однако, при существенно более высоких концентрациях аскорбиновой кислоты ее влияние на результат определения концентрации глюкозы может быть существенным, особенно при гипогликемии.

Присутствие в крови мочевой кислоты так же приводит к небольшому увеличению показаний глюкометра. Эффект мочевой кислоты составляет 0,11 ммоль/л концентрации глюкозы на 1 мг/дл концентрации мочевой кислоты. При изменении концентрации мочевой кислоты в крови в пределах нормальных значений (2,6-7,2) мг/дл относительно среднего значения 4,9 мг/дл показания глюкометра будут изменяться в пределах +0,25 ммоль/л. Этой погрешностью, очевидно, можно пренебречь. Однако при некоторых патологических состояниях (например, острой почечной недостаточности)  концентрация мочевой кислоты может существенно превышать норму и давать заметный вклад в погрешность измерения концентрации глюкозы.

При анализе полученных в ходе исследования данных учитывалось, что измерения на Cobas Integra выполнялись гексокиназным методом, который в среднем на 7% дает результаты измерений глюкозы выше по сравнению с глюкозооксидазным методом. Усреднение относительных отклонений по всем  результатам дало величину -5,6%. Во всех исследованиях по сопоставлению результатов измерений на приборе Smartscan и на референсных приборах отмечается, что большая часть результатов (более 70%) имеет расхождение не выше 10%, Отклонения более 20% наблюдались примерно в 2% случаев и, очевидно, связаны с тем, что у этих пациентов были значительные отклонения в концентрациях интерферентов в крови (гематокрит, аскорбиновая кислота, мочевая кислота и др.).

 

Интегральной оценкой сопоставимости результатов измерений на двух приборах является коэффициент корреляции. В таблице 2 приведены коэффициенты корреляции, полученные при сопоставлении результатов измерений в различных клиниках с использованием различных референсных приборов.

 

Таблица 2.

Источник данных	ВЭНЦ	РАМЛД/Юнимед Лабораториз	LifeScan
Референсный прибор	Spectrum II	Cobas Integra	YSI Model 2300
Число измерений	96	32	250
Диапазон концентраций	2-20 ммоль/л	4-14 ммоль/л	3,2-27,8 ммоль/л
Коэффициент корреляции, R2	0,935	0,954	0,969

 

Из таблицы видно, что во всех трех исследованиях получена хорошая корреляция показаний прибора «SmartScan» с результатами измерений на референсных приборах.

 

Заключение

Подводя итоги клинических испытаний, проведенных в российских лабораториях, можно с уверенностью отметить следующее:

1.        прибор  «SmartScan» удобен в использовании, надежен и быстро выдает результат;

2.        достоверность результатов высокая и  полностью отвечает требованиям, предъявляемым к методу "сухой химии";

3.        калибровка прибора «SmartScan», соответствующая результатам измерений в сыворотке (плазме) крови, облегчает сопоставление результатов, получаемых на приборе и в клинико-диагностических лабораториях;

4.        вынос чувствительной зоны тест-полоски за габариты прибора уменьшает вероятность загрязнения прибора кровью пациента и исключает возможность передачи инфекции при использовании одного прибора несколькими больными (в том числе и при применении прибора «SmartScan» в медучреждениях);

5.        глюкометр "SmartScan" может быть рекомендован к использованию для самоконтроля  пациентам с сахарным диабетом, а также в  лабораториях, для экспресс-диагностики в специализированных эндокринологических отделениях для отслеживания гликемического статуса пациентов с сахарным диабетом в режиме «здесь и сейчас».

автор: РАМЛД год издания: 2003