Nabij-infraroodspectroscopie voor bloedglucosemeting in instellingen voor kritieke zorg

Het is aangetoond dat het handhaven van een strikte glykemische controle bij ernstig zieke patiënten de morbiditeit en mortaliteit aanzienlijk vermindert bij patiënten op de intensive care in de OK en ICU-omgevingen. Talrijke (>20) collegiaal getoetste publicaties hebben de voordelen aangetoond van strakke glykemische controle. Er is bijvoorbeeld aangetoond dat strakke glykemische controle het aantal postoperatieve wondinfecties met 60% vermindert bij patiënten met cardiothoracale chirurgie (Furnary et al., 1999), en het totale sterftecijfer op de IC met 40% vermindert, met significante verminderingen van de morbiditeit en de lengte van de IC. verblijf (Van den Berghe, 2001).

Historisch gezien behandelden zorgverleners hyperglykemie (hoge bloedglucose) alleen wanneer de glucosespiegel hoger was dan 220 mg / dL. Op basis van deze recente klinische bevindingen raden experts nu echter aan om de bloedglucose te reguleren tot binnen het normoglycemische bereik (80-110 mg/dL). Het naleven van dergelijke strikte glucoseregulatieregimes vereist een vrijwel continue controle van de bloedglucose en frequente aanpassing van de insuline-infusie om normoglycemie te bereiken terwijl het risico op hypoglykemie (lage bloedglucose) wordt vermeden. Uit enquêtes blijkt dat, als reactie op deze aangetoonde klinische behoefte, meer dan 50% van de Amerikaanse ziekenhuizen nu strikte glykemische controleprotocollen hebben aangenomen voor sommige patiënten op de intensive care, en dat naar verwachting nog eens 23% dergelijke protocollen binnen de komende 12 maanden zal toepassen.

Momenteel vereisen deze TGC-protocollen intraveneuze toediening van insuline om glucoseregulatie te bereiken en te beheersen binnen het normoglycemische bereik. De protocollen verplichten ook tot frequente monitoring van de bloedglucosewaarden van patiënten door verplegend personeel. Met bestaande technologie omvat elke test het verwijderen van een bloedmonster en het testen op handmeters of bloedgasanalysatoren. Dit proces is omslachtig, arbeidsintensief en vaak storend voor de patiënt. Hoewel ziekenhuizen inspelen op de geïdentificeerde klinische behoefte, wordt de acceptatie van de huidige technologie om twee belangrijke redenen beperkt:

1. Angst voor hypoglykemie: het toedienen van insuline om de patiënt binnen het doelglucosebereik van 80-110 mg/dL te houden, stelt de patiënt bloot aan een verhoogd risico op klinische hypoglykemie (bloedglucose lager dan 50 mg/dL). Patiënten op de intensive care zijn vaak verdoofd en vertonen geen typische tekenen van hypoglykemie, waardoor het risico op hypoglykemie groter wordt. De behoefte aan frequente monitoring en bezorgdheid over het risico op hypoglykemie verhogen de stress van de zorgverlener en kunnen de naleving van strikte glykemische controleprotocollen beperken.
2. Glucosemonitoring met conventionele methoden is een omslachtige procedure: de meeste strikte protocollen voor glykemische controle vereisen frequente glucosemonitoring en insulineaanpassing met tussenpozen van 30 minuten tot 2 uur (meestal elk uur) om hypoglykemie te voorkomen terwijl de normoglykemie behouden blijft. Glucosebepaling met de huidige technologie (inclusief instrumentvoorbereiding, afname van bloedmonsters en instrumentanalyse) duurt doorgaans 5 minuten per meting.

De sponsor ontwikkelt een geautomatiseerde, op de patiënt aangesloten bloedglucosemeter die automatisch frequente bloedglucosemetingen uitvoert. Door frequente metingen kan de glucosestatus van de patiënt beter worden gevolgd en wordt informatie over de bloedglucosetrend verstrekt. Het systeem waarschuwt zorgverleners voor dreigende of daadwerkelijke hypoglykemie. Automatisering zal de arbeidsdruk verminderen die gepaard gaat met bestaande technologie. Het apparaat is bedoeld om zorgverleners te helpen bij het beter beheersen van de strakke glykemische controle bij hun patiënten.

Het apparaat meet glucose in volbloed door een bloedmonster van een patiënt door een optische stroomcel te laten stromen terwijl nabij-infrarood licht door het monster wordt gestuurd. De bloedbestanddelen, waaronder glucose, absorberen op karakteristieke wijze een deel van de nabij-infrarode energie. Het instrument meet het resulterende transmissiespectrum en analyseert het spectrum om de glucoseconcentratie in het bloedmonster te bepalen.

Hoewel de voorgestelde studie de eerste metingen zal vertegenwoordigen die door het apparaat zijn gedaan bij IC-patiënten, heeft de sponsor gegevens verzameld in onderzoeken door vrijwilligers die zijn uitgevoerd in de faciliteit van InLight. In één onderzoek verzamelden we bloed van vrijwillige donoren en creëerden we individuele bloedmonsters met variabele glucose (glucosebereik 50-550 mg/dL) door de monsters te verrijken met geconcentreerde glucose-oplossing. We hebben ook hematocrietvariatie tussen 30-50% in deze monsters geïnduceerd door de verhouding rode bloedcellen tot plasma te regelen. Spectrale metingen verzameld met het prototype-apparaat werden wiskundig gecorreleerd met gelijktijdige bloedglucosemetingen van dezelfde monsters verkregen met een Yellow Springs Instruments YSI 2700 Select glucoseanalysator (een industriestandaard laboratoriumglucoseanalysator) om een ​​spectraalglucosemodel te genereren en een basislijn in de buurt van -infrarood glucosemeting resultaten. Deze evaluatie toonde aan dat de glucosemetingen van het apparaat de YSI 2700-glucosemetingen volgden met een nauwkeurigheid van 8,9 mg/dL (1 s.d.). Zie figuur 1.

In een andere studie verzamelden we seriële bloedmonsters van 5 vrijwillige proefpersonen met diabetes die dynamische glucoseveranderingen ondergingen veroorzaakt door inname van koolhydraten en insulinetoediening. We verkregen spectrale glucosemetingen van de bloedmonsters met behulp van het prototype nabij-infraroodapparaat en vergeleken deze met gelijktijdige bloedglucosemetingen van dezelfde monsters verkregen met de YSI 2700 Select glucoseanalysator. De resultaten van de sponsor staken gunstig af tegen de resultaten van de YSI 2700, wat een root-mean-squared error (1 standaarddeviatie) van 5,9 mg/dL aantoonde (Afbeelding 2). Dit nauwkeurigheidsniveau is vergelijkbaar met de huidige handmetertechnologie.

We verwachten dat de OK- en ICU-omgevingen nieuwe fysiologische en farmacologische uitdagingen voor ons instrument zullen opleveren. Het voorgestelde onderzoek is in wezen een screeningsonderzoek dat de Sponsor inzicht zal geven in deze uitdagingen. Toegang tot de geanonimiseerde ICU-grafieken stelt de sponsor in staat de glucosemetingen en meetfouten te correleren met specifieke farmacologische therapieën en fysiologische gebeurtenissen. Op deze manier is het voorgestelde onderzoek in feite een screeningsonderzoek.