중환자 치료 환경에서 혈당 측정을 위한 근적외선 분광법

중환자의 엄격한 혈당 조절 유지는 수술실 및 ICU 환경에서 중환자 치료 환자의 이환율과 사망률을 크게 감소시키는 것으로 입증되었습니다. 수많은(>20) 상호 검토 간행물에서 엄격한 혈당 조절의 이점을 입증했습니다. 예를 들어, 엄격한 혈당 조절은 심장 흉부 수술 환자의 수술 부위 감염을 60%까지 감소시키는 것으로 나타났으며(Furnary et al., 1999), ICU 이환율 및 기간의 상당한 감소와 함께 전체 ICU 사망률을 40%까지 감소시키는 것으로 나타났습니다. (Van den Berghe, 2001).

역사적으로 간병인은 포도당 수치가 220mg/dL을 초과하는 경우에만 고혈당증(고혈당)을 치료했습니다. 그러나 이러한 최근 임상 결과를 바탕으로 전문가들은 이제 혈당을 정상 혈당 범위(80-110 mg/dL) 내로 조절할 것을 권장합니다. 이러한 엄격한 포도당 조절 요법을 준수하려면 저혈당증(저혈당)의 위험을 피하면서 정상혈당증을 달성하기 위해 혈당을 거의 지속적으로 모니터링하고 인슐린 주입을 자주 조정해야 합니다. 설문 조사에 따르면 미국 병원의 50% 이상이 일부 중환자를 위해 엄격한 혈당 조절 프로토콜을 채택했으며 추가로 23%는 향후 12개월 이내에 이러한 프로토콜을 채택할 것으로 예상됩니다.

현재, 이러한 TGC 프로토콜은 정상혈당 범위 내에서 포도당 조절을 달성하고 관리하기 위해 인슐린의 정맥내 투여를 필요로 합니다. 이 프로토콜은 또한 간호 직원이 환자의 혈당 수준을 자주 모니터링하도록 요구합니다. 기존 기술을 사용하는 경우 각 테스트에는 혈액 샘플을 제거하고 휴대용 측정기 또는 혈액 가스 분석기에서 테스트하는 작업이 포함됩니다. 이 과정은 번거롭고 노동 집약적이며 종종 환자에게 지장을 줍니다. 병원이 확인된 임상적 요구에 대응하고 있지만 현재 기술은 두 가지 주요 이유로 인해 채택이 제한적입니다.

1. 저혈당증에 대한 두려움: 목표 혈당 범위인 80-110mg/dL로 환자를 유지하기 위해 인슐린을 투여하면 환자가 임상적 저혈당증(50mg/dL 미만의 혈당) 위험에 노출됩니다. 중환자 치료 환자는 종종 진정되고 저혈당증의 위험을 악화시키는 전형적인 저혈당증 징후를 나타내지 않습니다. 빈번한 모니터링의 필요성과 저혈당 위험에 대한 우려는 간병인의 스트레스를 증가시키고 엄격한 혈당 조절 프로토콜 준수를 제한할 수 있습니다.
2. 기존 방법에 의한 포도당 모니터링은 부담스러운 절차를 나타냅니다. 대부분의 엄격한 혈당 조절 프로토콜은 정상 혈당을 유지하면서 저혈당을 피하기 위해 30분에서 2시간 간격(일반적으로 매시간)으로 빈번한 포도당 모니터링 및 인슐린 조정을 필요로 합니다. 현재 기술(기기 준비, 혈액 샘플 수집 및 기기 분석 포함)을 사용한 포도당 측정은 일반적으로 측정당 5분이 소요됩니다.

후원사는 자동으로 혈당을 자주 측정하는 자동 환자 부착 혈당 모니터를 개발하고 있습니다. 자주 측정하면 환자의 포도당 상태를 더 잘 추적할 수 있고 혈당 추세 정보를 제공할 수 있습니다. 이 시스템은 임박한 또는 실제 저혈당 상태에 대해 간병인에게 경고합니다. 자동화는 기존 기술과 관련된 노동 부담을 줄여줍니다. 이 장치는 간병인이 환자의 엄격한 혈당 조절을 더 잘 관리할 수 있도록 돕기 위한 것입니다.

이 장치는 샘플을 통해 근적외선을 투과시키면서 광학 흐름 셀을 통해 환자 혈액 샘플을 흐르게 하여 전혈의 포도당을 측정합니다. 포도당을 포함한 혈액 성분은 특징적인 방식으로 근적외선 에너지의 일부를 흡수합니다. 기기는 결과 투과 스펙트럼을 측정하고 스펙트럼을 분석하여 혈액 샘플의 포도당 농도를 결정합니다.

제안된 연구는 ICU 환자의 장치에 의해 수행된 초기 측정을 나타내지만 후원자는 InLight의 시설에서 수행된 자원 봉사 연구에서 데이터를 수집했습니다. 한 연구에서 우리는 자원 기증자로부터 혈액을 수집하고 샘플에 농축 포도당 용액을 스파이킹하여 가변 포도당(포도당 범위 50-550mg/dL)이 포함된 개별 혈액 샘플을 만들었습니다. 우리는 또한 적혈구 대 혈장 비율을 조절함으로써 이들 샘플에서 30-50% 사이의 헤마토크릿 변화를 유도했습니다. 프로토타입 장치로 수집된 스펙트럼 측정값은 Yellow Springs Instruments YSI 2700 Select 포도당 분석기(산업 표준 실험실 포도당 분석기)로 얻은 동일한 샘플의 동시 혈당 측정값과 수학적으로 상관 관계가 있어 스펙트럼 포도당 모델을 생성하고 가까운 기준선을 제공합니다. -적외선 포도당 측정 결과. 이 평가는 장치의 포도당 측정이 8.9 mg/dL(1 s.d.)의 정확도로 YSI 2700 포도당 측정을 추적했음을 입증했습니다. 그림 1을 참조하십시오.

또 다른 연구에서 우리는 탄수화물 섭취와 인슐린 투여에 의해 유도된 동적 포도당 변화를 겪고 있는 당뇨병이 있는 5명의 지원자로부터 일련의 혈액 샘플을 수집했습니다. 프로토타입 근적외선 장치를 사용하여 혈액 샘플의 스펙트럼 포도당 측정값을 얻었고 이를 YSI 2700 Select 포도당 분석기로 얻은 동일한 샘플의 동시 혈당 측정값과 비교했습니다. 스폰서의 결과는 YSI 2700 결과와 비교하여 5.9 mg/dL의 평균 제곱근 오차(1 표준 편차)를 보여주었습니다(그림 2). 이 정확도 수준은 현재의 휴대용 측정기 기술과 비슷합니다.

수술실 및 ICU 환경은 우리 기기에 대한 새로운 생리학적 및 약리학적 도전을 제시할 것으로 예상합니다. 제안된 연구는 본질적으로 후원자에게 이러한 문제에 대한 통찰력을 제공할 스크리닝 연구입니다. 비식별화된 ICU 차트에 대한 액세스를 통해 스폰서는 포도당 측정 및 측정 오류를 특정 약리학적 요법 및 생리학적 사건과 연관시킬 수 있습니다. 이러한 방식으로 제안된 연구는 사실상 선별 연구입니다.