便携式血糖仪 ——适合的临床用途

作者:黄钰竹,王治国
2021-12-16

自1960年血糖仪初次问世,已有很大的改善,但随之而来的是许多关于特定临床情况下血糖仪准确度和可靠性的问题。血糖仪在临床领域使用广泛,但在如重症监护等领域却未得到发展,由此引发了这些问题。一些健康专家对影响葡萄糖结果的因素如样本类型、血糖试纸条方法学的局限性、公认参考方法的校准以及干扰导致误导的结果可能影响患者医疗的缺乏了解。对于血糖仪质量规范的争议仍在继续,而由于血糖仪在不同临床情况下的广泛使用,对于监管和专业机构来说质量规范的设置仍是一个亟待解决的挑战。在本文中,我们尝试收集和提供关于上述限制的相关信息。获得最佳质量结果的关键是教育,尤其是对监测血糖浓度的糖尿病患者来说。国际临床化学和检验医学联合会通过其床旁检测工作组改善教育提高葡萄糖结果的检测质量,并与行业合作提高试纸条性能得到标准化更好的试纸条。


1962年,Clark和Lyons[1]开发了第一个依赖于氧电极上薄层葡萄糖氧化酶的葡萄糖酶电极,传感器通过酶的消耗量来计算氧气含量,由此开发和问世了第一台血糖仪,用于糖尿病患者的血糖自我监测。血糖仪在糖尿病的管理和控制方面起了重要作用,尤其是对依赖胰岛素的糖尿病患者来说。多年来,仪器的使用已进化为个体用于自我血糖监测和医护人员在许多临床机构如医院、急诊响应单元、养老院、医生办公室及救护飞机中使用。患者和医疗专业人员利用血糖仪获得的葡萄糖结果做出治疗决策,因此不正确的葡萄糖结果可能对患者的预后产生负面影响。


自从20世纪70年代第一台手持式血糖仪问世后,血糖仪所用的技术已有了渐进式的改进,比如操作简便、技术性能及经济性[2]。多年来,血糖仪已在医院和重症监护病房内广泛使用,但是在使用时却没有确认它们对预期用途是否“恰当”以及是否有改善临床效益的证据,且医疗专业人员对血糖仪的能力和局限性的理解有限。许多医疗专业人员认为血糖仪结果和中心实验室分析仪的结果等效,并相应地使用血糖仪结果。认为实验室和血糖仪结果等效可能导致对患者血糖状态的误解[3]。


目前公认的葡萄糖参考方法是同位素稀释质谱法[4],床旁检测设备使用可直接读取数据的传感器响应葡萄糖摩尔浓度,即每单位质量水的葡萄糖量。葡萄糖的摩尔浓度在全血和血浆中是相同的,然而,当结果转化成浓度这样它们适合于实验室方法,结果就易受水含量的影响,对血浆和全血产生不同的结果。关键的挑战之一在于开发可用于标准化所有血糖仪的通用参考物质。即使使用相同类型的样品(如全血或血浆),实验室和床旁检测的方法之间还是存在不可接受的差异[5]。国际临床化学和检验医学联合会科学部选择性电极和床旁检测工作组已建议毛细血管血糖浓度和血浆葡萄糖浓度值之间的转化因子为1.11,以减少实验室和床旁检测结果交换时的临床误解[6,7]。


监测血糖可管理糖尿病患者的治疗,包括胰岛素用量、口服抗血糖剂的使用以及测量饮食和/或生活方式的改变。Boyd和Bruns建立模拟模型以复制葡萄糖检测不精密度和偏倚对胰岛素剂量的影响,以此确定血糖监测的理想分析性能[8]。利用蒙特-卡罗模拟法将随机血糖真值转化为观察血糖值。血糖真值范围为8.3-25.0mmol/L,其增量和胰岛素剂量的递增模式相同,当模型中的不精密度和偏倚增加时,会产生正确或是错误的胰岛素剂量决策。总分析误差为5%时,观察到8%-23%不正确胰岛素剂量,而当不精密度增加到10%时,不正确胰岛素剂量从16%增加到了45%。当不精密度和/或偏倚的结合超过10%,在>5%的情况下发现更大的胰岛素剂量误差。为保证胰岛素剂量在95%的例子中是正确的,根据平均葡萄糖浓度和胰岛素使用方案,偏倚和不精密度需<1%-2%,。尽管这些剂量改变和患者检测结果不直接相关,但它强调不精密度和偏倚达到最低时的重要性及使用不精密的血糖检测方法的风险。


由于血糖仪的广泛使用,关于特定临床情况下血糖仪的准确度和可靠性问题随之而来,尤其是和重症监护相关的问题。这些问题涉及血糖仪在患者管理中的有效性,或者说如果血糖仪被过度使用或在不能实现预期结果的情况下使用,会导致不适当的患者管理并最终导致医疗费用的增加。血糖仪受到众多因素的干扰,包括内源性和外源性患者因素,如怀孕、药物、环境因素和操作因素。


1. 血糖仪的专业建议


血糖仪应在基于临床需要、专业建议和监管要求的客观质量规范下进行评估。目前,对血糖仪的分析性能还没有达成共识,尽管监管和专业机构如美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)、美国疾病控制和预防中心及美国糖尿病协会(American Diabetes Association,ADA)进行过无数次的尝试,但仍未探究出血糖检测的普遍可接受的标准。由于血糖仪还没有通用的质量规范,因此很难比较已发表的相关研究。ADA已建议在所有浓度上血糖仪与实验室方法一致应在±15%以内。ADA未来的目标是所有血糖浓度这一标准应降低至±5%[9]。国际标准化组织(International Standards Organisation,ISO)修订了其标准(ISO15197),目前的状态是当血糖浓度<4.2mmol/L(<75mg/dL)时,95%的个体血糖值应在厂商检测值的±0.83mmol/L(15mg/dL)内,当浓度≥4.2mmol/L(≥75mg/dL)时需在±20%以内[10]。利用ISO15197性能标准,患者血糖浓度为6.1mmol/L时,血糖仪的报告浓度则会从5.0到7.2mmol/L,因此患者会被诊断为糖尿病或非糖尿病。根据普遍接受的指南,若空腹血糖浓度≥7.0mmol/L或餐后两小时血糖浓度≥11.1mmol/L时则可诊断为糖尿病[11]。虽然不建议将毛细管血糖检测作为诊断糖尿病,但这样的结果变化可能导致不正当的患者管理,同时证明血糖仪不可用于糖尿病诊断的原因。

FDA和ISO17511要求实验室方法的测量结果必须溯源到参考物质。此外,建议血糖监测系统的检测结果应溯源到决定性参考方法和一级参考物质。体外诊断医疗器械的指令98/79/EC也要求体外诊断医疗器械的校准能溯源到参考方法和/或更高计量级别的参考物质[12]。除此之外,国际检验医学溯源联合委员会(Joint Committee for Traceability in Laboratory Medicine, JCTLM)强调一个合适的参考系统不仅包括已定义的参考方法和参考物质,还包括认可的参考测量实验室[13]。


如果检测血糖的系统通过不间断可比对测量链可溯源到最高标准,则血糖监测系统仅能符合分析质量的最高要求。同位素稀释气相色谱/质谱法(ID-GC/MS)是国际公认的用于确定葡萄糖质量浓度的权威参考方法。己糖激酶法是二级参考方法,该方法是公认的标准方法。由ID-GC/MS方法赋值的校准品和质控品来校准和监测己糖激酶参考方法。由此断定,血糖监测系统校准到基础设备,如YSI血糖分析仪,并不能保证测量结果的正确度[14]。


血糖仪的性能要求将依赖于仪器的预期临床用途是一个合理的假设。迄今为止,还不存在可匹配实验室方法分析性能的仪器。因此,我们必须声明如果血糖仪和实验室性能不匹配,就不能用于诊断,但是糖尿病患者的管理已对血糖仪产生依赖。因此仪器根据其预期用途使用是十分重要的。尽管厂商有责任继续改进仪器性能,但科学家和糖尿病医疗专业人员需承担保证临床环境中所用血糖仪是“符合目的”的责任。通常情况下,购买血糖仪是由没有临床或科学经验的采购员完成并决定仪器是否符合预期的临床用途。


当尝试设置血糖仪的性能要求时,之所以专业学会受到挑战是因为血糖仪广泛用于多个性能要求不同的临床环境。仪器设备需要根据临床用途分为具有最低(临床可用)和最佳(指南可接受)的性能要求。许多设备可能无法实现最佳要求,但如果它们实现了最低要求,则便可安全用于医疗。表1-3总结了当选择一款新血糖仪时需要考虑的基本信息、干扰/操作限制及重要操作信息。


表1. 当前使用血糖仪的基本信息(信息来源于说明书或公司网站)

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表2. 限制血糖仪应的干扰因素(信息来源于说明书或公司网站)

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续表2

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表3. 常用血糖仪操作信息(信息来自说明书或公司网站)

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续表3

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2. 血糖仪的干扰


血糖仪试纸条技术和使用的检测方法影响着血糖仪的干扰类型。目前,葡萄糖试纸条使用的酶主要是葡萄糖氧化酶(GOD)或葡萄糖脱氢酶(GDH)。两种酶被耦合到辅助因子,如黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)或吡咯喹啉醌(PQQ)。葡萄糖试纸条上分别有脱水酶,当血液滴加在试纸条上时,再水合并与酶反应产生产物血糖仪能够检出。如果使用的酶是葡萄糖氧化酶,葡萄糖被氧化成葡萄糖酸和过氧化氢,而如果用的是葡萄糖脱氢酶—吡咯喹啉醌氧化葡萄糖产生葡萄糖酸内酯,并将NAD转化成NADH[10,15,16]。血糖仪通过比色或电流检测葡萄糖浓度。


为更好地理解为何仪器的使用须符合临床用途,需要了解在不同临床情况下影响血糖检测质量的因素是什么。如果不考虑潜在干扰,我们得到的错误结果会导致不正确的给药方案,因此可能导致低血糖、昏迷甚至死亡。表2列出了在综合内科(医院普通内科病房、普通全科及社区医疗)、重症监护病房、儿科病房及患者自我监测中选择血糖仪时需要考虑的潜在干扰。当为特定临床情况选择设备时,有必要考虑目标患者群体中的常见干扰。这将有助于选择最适合预期人群和临床用途的设备。


3. 用户须知


如果不提交对设备用户教育的重要性就不能讨论血糖仪的性能。所用血糖仪是如何对检测结果准确度产生影响。患者对如何正确使用血糖仪系统(仪器、试纸条和毛细管采集)及自学往往没有得到适当的教育。这会导致用户缺乏对正确程序的理解,如使用仪器时洗手、不使用正确的编码芯片或厂商说明书、使用过期试纸条、将试纸条暴露于光和高湿度下[9,10,17,17]。本研究探索了不正确编码的影响,结果表明在内分泌科中大约16%的患者不正确编码血糖仪,导致-37%到﹢29%的平均误差[10]。一项关于采集毛细管样品前洗手对血糖值影响的研究表明,如果不洗手将会得到错误的血糖结果。如果用酒精棉签代替洗手则不会出现这种影响。令人担忧的是,日本对所有血糖仪的说明书进行了仔细检查,但却没有发现任何关于检测前洗手的相关建议[18]。


4. 总 结


本文试图强调在选择血糖仪时我们需要考虑到的临床用途,这将决定我们需要考虑的预期分析要求和潜在干扰因素。重要的是要记住无论是在家庭中还是在重症监护室中使用血糖仪,得到最佳检测结果的首要因素是教育。尽管教育能解决许多影响结果的检验前因素,厂商和临床实验室人员应合作解决标准化及试纸条性能问题以实现预期患者结果,IFCC通过其由科学家和厂商组成的床旁工作组正在积极地解决这些问题。


参考文献

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[12] Directive 98/79/EC of the European Parliament and of theCouncil of 27 October 1998 on in vitro diagnostic medicaldevices OJ L 331 of 7 December 1998. http://ec.europa.eu/enterprise/policies/european-standards/harmonisedstandards/iv-diagnostic-medical-devices/index_en.htm.Accessed 10 September 2012.

[13] Joint Committee for Traceability in Laboratory Medicine.http://www.bipm.org/jctlm/.Accessed 12 September2012.

[14] National Institute of Standards and Technology. http://www.nist.gov/index.html. Accessed 12 September 2012.

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