Spektroskopia w bliskiej podczerwieni do pomiaru glukozy we krwi w warunkach intensywnej opieki medycznej

Udowodniono, że utrzymanie ścisłej kontroli glikemii u pacjentów w stanie krytycznym znacząco zmniejsza chorobowość i śmiertelność u pacjentów w stanie krytycznym na sali operacyjnej i OIOM-ie. Liczne (>20) recenzowane publikacje wykazały korzyści płynące ze ścisłej kontroli glikemii. Na przykład wykazano, że ścisła kontrola glikemii zmniejsza liczbę zakażeń miejsca operowanego o 60% u pacjentów poddawanych zabiegom kardiochirurgicznym (Furnary i wsp., 1999) oraz zmniejsza całkowitą śmiertelność na OIOM o 40%, przy znacznym zmniejszeniu chorobowości i długości pobytu na OIT pobytu (Van den Berghe, 2001).

W przeszłości opiekunowie leczyli hiperglikemię (wysoki poziom glukozy we krwi) tylko wtedy, gdy poziom glukozy przekraczał 220 mg/dl. Jednak w oparciu o te ostatnie odkrycia kliniczne eksperci zalecają obecnie kontrolowanie poziomu glukozy we krwi w zakresie normoglikemii (80-110 mg/dl). Przestrzeganie tak ścisłego schematu kontroli glikemii wymaga niemal ciągłego monitorowania stężenia glukozy we krwi i częstego dostosowywania wlewu insuliny w celu uzyskania normoglikemii przy jednoczesnym uniknięciu ryzyka hipoglikemii (niskiego stężenia glukozy we krwi). Ankiety wskazują, że w odpowiedzi na tę wykazaną potrzebę kliniczną ponad 50% szpitali w USA przyjęło obecnie ścisłe protokoły kontroli glikemii dla niektórych pacjentów w stanie krytycznym, a dodatkowe 23% oczekuje się przyjęcia takich protokołów w ciągu najbliższych 12 miesięcy.

Obecnie te protokoły TGC wymagają dożylnego podawania insuliny w celu uzyskania i utrzymania kontroli glikemii w zakresie normoglikemii. Protokoły nakazują również częste monitorowanie poziomu glukozy we krwi pacjentów przez personel pielęgniarski. Przy istniejącej technologii każdy test obejmuje pobranie próbki krwi i wykonanie testu na ręcznych glukometrach lub analizatorach gazometrycznych. Proces ten jest uciążliwy, pracochłonny i często uciążliwy dla pacjenta. Chociaż szpitale reagują na zidentyfikowane potrzeby kliniczne, obecna technologia ma ograniczone zastosowanie z dwóch głównych powodów:

1. Obawa przed hipoglikemią: podawanie insuliny w celu utrzymania docelowego poziomu glukozy u pacjenta w zakresie 80-110 mg/dl naraża pacjenta na zwiększone ryzyko klinicznej hipoglikemii (stężenie glukozy we krwi poniżej 50 mg/dl). Pacjenci przebywający na oddziałach intensywnej terapii są często sedowani i nie wykazują typowych objawów hipoglikemii, co zwiększa ryzyko wystąpienia hipoglikemii. Konieczność częstego monitorowania i obawa przed ryzykiem hipoglikemii zwiększają stres opiekuna i mogą ograniczać przestrzeganie ścisłych protokołów kontroli glikemii.
2. Monitorowanie glikemii konwencjonalnymi metodami stanowi uciążliwą procedurę: większość ścisłych protokołów kontroli glikemii wymaga częstego monitorowania glikemii i dostosowywania dawki insuliny w odstępach od 30 minut do 2 godzin (zwykle co godzinę), aby uniknąć hipoglikemii przy jednoczesnym utrzymaniu normoglikemii. Oznaczanie glukozy za pomocą obecnej technologii (w tym przygotowanie przyrządu, pobranie próbki krwi i analiza przyrządu) zwykle zajmuje 5 minut na pomiar.

Sponsor opracowuje automatyczny monitor poziomu glukozy we krwi podłączany do pacjenta, który będzie automatycznie wykonywał częste pomiary poziomu glukozy we krwi. Częste pomiary umożliwią lepsze śledzenie stanu glukozy pacjenta i dostarczą informacji o trendach poziomu glukozy we krwi. System ostrzega opiekunów o zbliżającej się lub rzeczywistej hipoglikemii. Automatyzacja zmniejszy obciążenie pracą związane z istniejącą technologią. Urządzenie ma pomóc opiekunom lepiej kontrolować ścisłą kontrolę glikemii u pacjentów.

Urządzenie mierzy poziom glukozy we krwi pełnej, przepuszczając próbkę krwi pacjenta przez optyczną kuwetę przepływową, jednocześnie przepuszczając przez próbkę światło bliskiej podczerwieni. Składniki krwi, w tym glukoza, pochłaniają część energii bliskiej podczerwieni w charakterystyczny sposób. Przyrząd mierzy wynikowe widmo transmisji i analizuje widmo w celu określenia stężenia glukozy w próbce krwi.

Chociaż proponowane badanie będzie reprezentować wstępne pomiary wykonane przez urządzenie na pacjentach OIOM, Sponsor zebrał dane z badań ochotników przeprowadzonych w placówce InLight. W jednym z badań pobraliśmy krew od dawców ochotników i stworzyliśmy indywidualne próbki krwi ze zmienną glukozą (zakres glukozy 50-550 mg/dl) poprzez dodanie do próbek stężonego roztworu glukozy. Wywołaliśmy również zmienność hematokrytu między 30-50% w tych próbkach, kontrolując stosunek krwinek czerwonych do osocza. Pomiary spektralne zebrane za pomocą prototypowego urządzenia zostały matematycznie skorelowane z równoczesnymi pomiarami stężenia glukozy we krwi w tych samych próbkach uzyskanych za pomocą analizatora glukozy YSI 2700 Select firmy Yellow Springs Instruments (standardowego laboratoryjnego analizatora glukozy) w celu wygenerowania spektralnego modelu glukozy i uzyskania linii bazowej bliskiej -wyniki pomiaru glukozy w podczerwieni. Ta ocena wykazała, że ​​pomiary glukozy urządzenia były zgodne z pomiarami glukozy YSI 2700 z dokładnością 8,9 mg/dl (1 s.d.). Patrz rysunek 1.

W innym badaniu pobraliśmy seryjne próbki krwi od 5 ochotników chorych na cukrzycę, u których dochodziło do dynamicznych zmian poziomu glukozy wywołanych spożyciem węglowodanów i podaniem insuliny. Uzyskaliśmy spektralne pomiary glukozy w próbkach krwi za pomocą prototypowego urządzenia działającego w bliskiej podczerwieni i porównaliśmy je z równoczesnymi pomiarami glukozy we krwi w tych samych próbkach uzyskanych za pomocą analizatora glukozy YSI 2700 Select. Wyniki sponsora wypadły korzystnie w porównaniu z wynikami YSI 2700, wykazując błąd średniokwadratowy (1 odchylenie standardowe) wynoszący 5,9 mg/dl (Rysunek 2). Ten poziom dokładności jest porównywalny z obecną technologią mierników ręcznych.

Przewidujemy, że sale operacyjne i OIOM będą stanowić nowe wyzwania fizjologiczne i farmakologiczne dla naszego instrumentu. Proponowane badanie jest zasadniczo badaniem przesiewowym, które da Sponsorowi wgląd w te wyzwania. Dostęp do zdezidentyfikowanych wykresów OIOM pozwoli Sponsorowi skorelować pomiary glukozy i błędy pomiaru z określonymi terapiami farmakologicznymi i zdarzeniami fizjologicznymi. W ten sposób proponowane badanie jest w rzeczywistości badaniem przesiewowym.