Михаил Ахманов - Настольная книга диабетика. Как наладить жизнь с непростым диагнозом

После этой не очень вдохновляющей преамбулы перейдем к основной теме нашей статьи и рассмотрим три момента: методы, которые используются для неинвазивного анализа глюкозы в крови; практические достижения в этой области за минувшее десятилетие; последнюю и, вероятно, наиболее перспективную разработку – неинвазивный глюкометр GlucoTrack (ГлюкоТрек) компании «Integrity Applikations».

Метод анализа, применяемый в обычном глюкометре invasio, по сути является химическим. Его главное звено – тест-полоска (стикер) с нанесенным на нее реактивом, который изменяет свой цвет или иные характеристики при контакте с кровью. С помощью глюкометра измеряется слабый ток, возникающий в процессе этой реакции (электрохимический метод, реализованный в современных приборах), или анализируется цвет активной зоны теста (фотометрический метод, который использовался в приборах предыдущего поколения). Неинвазивный анализ требует других методов, физических, не нарушающих целостность кожи, ибо в этом случае в плоть «вторгается» не игла скальпеля, а невидимый луч. Такое вторжение безболезненно и давно известно в медицине – например, рентгеновское излучение. Но в отличие от рентгена, который нельзя делать пять или десять раз каждый день, в случае nonGl задействованы другие длины волн, безопасные для здоровья человека.

Перечислим физические методы, которые можно использовать для неинвазивного анализа.

1. Наиболее часто с этой целью применяется инфракрасная (ИК) спектроскопия в ближнем диапазоне 750–2500 нанометров (нм). Метод основан на анализе оптического поглощения ИК-излучения, длины волн которого находятся в области поглощения глюкозы в крови (пики 840, 940 и 1045 нм). Для этого излучение должно пройти через телесные ткани и попасть на фотоприемник, где фиксируется соответствующий спектр. Часть тела, которую удобнее всего поместить между источником ИК и приемником – палец или мочка уха; в последнем случае используется конструкция типа клипсы. Однако этот метод пока не позволяет достичь необходимой точности из-за влияния трудноустранимых побочных эффектов – индивидуальных особенностей кожного покрова и состава межклеточной жидкости, а также наличия сильного пика поглощения воды в области 960 нм. Вода, как известно, один из главных компонентов организма, и упомянутый пик мешает четко зафиксировать пики поглощения глюкозы. При использовании более дальнего ИК-диапазона (длины волн 2500–10000 нм) возникают свои сложности – например, это излучение проникает в телесные ткани на меньшую глубину.

2. Поляризационная спектроскопия, то есть изменение плоскости поляризации в зависимости от концентрации глюкозы. Это один из первых методов, предложенных для nonGl, причем для измерений используются глаз и видимый свет. Недостаток метода – наличие, кроме глюкозы, других веществ, также изменяющих поляризацию света, влияние температуры и роговицы глаза. Учесть все эти факторы оказалось весьма непросто.

3. Ультразвуковая технология – ультразвук сравнительно легко проникает через кожу в кровеносные сосуды. Могут применяться лазеры от ультрафиолета до ИК-диапазона. В этом случае наблюдается фотоакустический эффект: звуковые колебания возбуждаются модуляцией лазерного излучения в жидкости и воспринимаются микрофоном. Недостаток метода: сложности с учетом влияния внешней среды.

4. Исследование зависимости электрических характеристик крови от уровня глюкозы. Обычно рассматриваются такие параметры, как проводимость крови, ее электрическое сопротивление, электроемкость определенного участка тела – например, кончика пальца при касании пластины детектора. Данный способ весьма чувствителен к особенностям кожи (тонкая или грубая), к наполнению кровью сосудов в области анализа, температуре тела, кровяному давлению и ряду других обстоятельств.

5. Исследование зависимости тепловых характеристик крови от уровня глюкозы. Обычно рассматриваются такие параметры, как теплопроводность и теплоемкость. Возникающие трудности – примерно такие же, как в предыдущем случае.

6. Физико-химический метод, связанный с определением уровня глюкозы в межклеточной жидкости. В этом случае используются разные варианты технической реализации: можно извлечь межклеточную жидкость сквозь кожу, воздействуя на область анализа слабым электрическим током; можно с помощью лазера создать микропоры, в которых собирается межклеточная жидкость. Для определения глюкозы в ней используют специальный сенсор, который относится к расходным материалам, что удорожает стоимость анализа. Кроме того, есть еще одна проблема: уровень глюкозы в межклеточной жидкости не отражает сиюмоментного значения глюкозы крови, а запаздывает на 10–30 минут. Существуют и другие сложности, связанные с состоянием кожи пациента, необходимостью заменять область анализа и т. д.

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.