Spettroscopia nel vicino infrarosso per la misurazione della glicemia in ambienti di terapia intensiva

È stato dimostrato che il mantenimento di uno stretto controllo glicemico nei pazienti critici riduce significativamente la morbilità e la mortalità nei pazienti in terapia intensiva in sala operatoria e in terapia intensiva. Numerose (>20) pubblicazioni sottoposte a revisione paritaria hanno dimostrato i vantaggi di uno stretto controllo glicemico. Ad esempio, è stato dimostrato che uno stretto controllo glicemico riduce le infezioni del sito chirurgico del 60% nei pazienti sottoposti a chirurgia cardiotoracica (Furnary et al., 1999) ed è stato dimostrato che riduce la mortalità complessiva in UTI del 40% con riduzioni significative della morbilità e della durata della terapia in UTI di permanenza (Van den Berghe, 2001).

Storicamente, gli operatori sanitari trattavano l'iperglicemia (glicemia alta) solo quando i livelli di glucosio superavano i 220 mg/dL. Tuttavia, sulla base di questi recenti risultati clinici, gli esperti ora raccomandano di controllare la glicemia entro il range normoglicemico (80-110 mg/dL). L'aderenza a tali rigidi regimi di controllo del glucosio richiede un monitoraggio quasi continuo della glicemia e un frequente aggiustamento dell'infusione di insulina per raggiungere la normoglicemia evitando il rischio di ipoglicemia (basso livello di glucosio nel sangue). I sondaggi indicano che, in risposta a questa esigenza clinica dimostrata, oltre il 50% degli ospedali statunitensi ha ora adottato rigidi protocolli di controllo glicemico per alcuni pazienti in terapia intensiva, con un ulteriore 23% che dovrebbe adottare tali protocolli entro i prossimi 12 mesi.

Attualmente, questi protocolli TGC richiedono la somministrazione endovenosa di insulina per raggiungere e gestire il controllo del glucosio all'interno dell'intervallo normoglicemico. I protocolli impongono anche un monitoraggio frequente dei livelli di glucosio nel sangue del paziente da parte del personale infermieristico. Con la tecnologia esistente, ogni test comporta la rimozione di un campione di sangue e il test su misuratori portatili o analizzatori di gas nel sangue. Questo processo è ingombrante, laborioso e spesso dirompente per il paziente. Sebbene gli ospedali stiano rispondendo all'esigenza clinica identificata, la tecnologia attuale ha un'adozione limitata a causa di due motivi principali:

1. Paura dell'ipoglicemia: la somministrazione di insulina per mantenere il paziente nell'intervallo glicemico target di 80-110 mg/dL espone il paziente a un aumento del rischio di ipoglicemia clinica (glicemia inferiore a 50 mg/dL). I pazienti in terapia intensiva sono spesso sedati e non presentano segni tipici di ipoglicemia, esacerbando il rischio di ipoglicemia. La necessità di un monitoraggio frequente e la preoccupazione per il rischio di ipoglicemia aumentano lo stress del caregiver e possono limitare l'aderenza a rigidi protocolli di controllo glicemico.
2. Il monitoraggio del glucosio con metodi convenzionali rappresenta una procedura gravosa: la maggior parte dei rigidi protocolli di controllo glicemico richiedono un monitoraggio frequente del glucosio e un aggiustamento dell'insulina a intervalli da 30 minuti a 2 ore (tipicamente ogni ora) per evitare l'ipoglicemia mantenendo la normoglicemia. La determinazione del glucosio con la tecnologia attuale (compresa la preparazione dello strumento, l'acquisizione del campione di sangue e l'analisi dello strumento) richiede in genere 5 minuti per misurazione.

Lo sponsor sta sviluppando un monitor automatico della glicemia collegato al paziente che eseguirà automaticamente misurazioni frequenti della glicemia. Misurazioni frequenti consentiranno un migliore monitoraggio dello stato glicemico del paziente e forniranno informazioni sull'andamento della glicemia. Il sistema avviserà gli operatori sanitari di condizioni di ipoglicemia imminenti o effettive. L'automazione ridurrà il carico di lavoro associato alla tecnologia esistente. Il dispositivo ha lo scopo di aiutare gli operatori sanitari a gestire meglio lo stretto controllo glicemico nei loro pazienti.

Il dispositivo misura il glucosio nel sangue intero facendo scorrere un campione di sangue del paziente attraverso una cella a flusso ottico mentre trasmette luce nel vicino infrarosso attraverso il campione. I costituenti del sangue, compreso il glucosio, assorbono una parte dell'energia del vicino infrarosso in modo caratteristico. Lo strumento misura lo spettro di trasmissione risultante e analizza lo spettro per determinare la concentrazione di glucosio nel campione di sangue.

Sebbene lo studio proposto rappresenterà le misurazioni iniziali effettuate dal dispositivo nei pazienti in terapia intensiva, lo Sponsor ha raccolto dati in studi su volontari condotti presso la struttura di InLight. In uno studio, abbiamo raccolto sangue da donatori volontari e creato campioni di sangue individuali con glucosio variabile (intervallo di glucosio 50-550 mg/dL) aggiungendo ai campioni una soluzione concentrata di glucosio. Abbiamo anche indotto una variazione dell'ematocrito tra il 30 e il 50% in questi campioni controllando il rapporto tra globuli rossi e plasma. Le misurazioni spettrali raccolte con il dispositivo prototipo sono state correlate matematicamente con misurazioni simultanee della glicemia degli stessi campioni ottenuti con un analizzatore di glucosio Yellow Springs Instruments YSI 2700 Select (un analizzatore di glucosio da laboratorio standard del settore) per generare un modello di glucosio spettrale e fornire una linea di base vicina -risultati della misurazione del glucosio a infrarossi. Questa valutazione ha dimostrato che le misurazioni del glucosio del dispositivo hanno seguito le misurazioni del glucosio YSI 2700 con una precisione di 8,9 mg/dL (1 s.d.). Vedere la figura 1.

In un altro studio, abbiamo raccolto campioni di sangue in serie da 5 soggetti volontari con diabete sottoposti a cambiamenti dinamici del glucosio indotti dall'ingestione di carboidrati e dalla somministrazione di insulina. Abbiamo ottenuto misurazioni della glicemia spettrale dei campioni di sangue utilizzando il prototipo del dispositivo nel vicino infrarosso e le abbiamo confrontate con misurazioni simultanee della glicemia degli stessi campioni ottenute con l'analizzatore di glucosio YSI 2700 Select. I risultati dello Sponsor sono stati confrontati favorevolmente con i risultati di YSI 2700, dimostrando un errore quadratico medio (1 deviazione standard) di 5,9 mg/dL (Figura 2). Questo livello di precisione è paragonabile all'attuale tecnologia dei misuratori portatili.

Prevediamo che gli ambienti di sala operatoria e terapia intensiva presenteranno nuove sfide fisiologiche e farmacologiche per il nostro strumento. Lo studio proposto è essenzialmente uno studio di screening che fornirà allo sponsor informazioni su queste sfide. L'accesso alle cartelle non identificate in terapia intensiva consentirà allo Sponsor di correlare le misurazioni del glucosio e gli errori di misurazione con specifiche terapie farmacologiche ed eventi fisiologici. In questo modo, lo studio proposto è a tutti gli effetti uno studio di screening.