способ диагностики сахарного диабета

Формула изобретения

Способ диагностики сахарного диабета, включающий изучение анамнеза, проведение клинического обследования, определение уровня глюкозы крови и исследование сыворотки крови больного с помощью инфракрасного спектроанализа, отличающийся тем, что образец венозной сыворотки крови высушивают, измельчают, готовят суспензию в вазелиновом масле, выполняют ИК-спектроскопический анализ в области 1200-1000 см^-1 и определяют высоты пиков полос поглощения с максимумами 1170; 1160; 1150; 1125; 1070 см^-1, вычисляют значения коэффициентов X, Y и Z при повороте оси X на 30°, Y на -28°, Z на 72°, при этом значение X определяют как отношение значения высоты пика с максимумом при 1170 см ^-1 к значению высоты пика с максимумом при 1070 см ^-1; значение Y как отношение значения высоты пика с максимумом при 1170 см^-1 к значению с максимумом при 1160 см ^-1; значение Z как отношение значения высоты пика с максимумом при 1150 см^-1 к значению с максимумом при 1125 см ^-1, полученное трехмерное изображение проецируют на фронтальную плоскость для получения двухмерных координат в виде диагностических многоугольников, один из которых представляет «образ здоровья» с параметрами (x, y): 0,0972; -0,0111 // 1,0806; 0,3556 // 2,2028; 0,3722 // 1,8528; -0,1167 // 0,6028; -0,2000, другой представляет «образ сахарного диабета» с параметрами (x, y): 0,2194; 0,1000 // 0,4139; 0,1722 // 0,6250; 2,2000 // 0,2361; 2,6222 // 0,0250; 0,4722.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области медицины, а именно к способам исследования биологической жидкости с помощью физических и химических методов, и может использоваться для диагностики сахарного диабета.

Актуальность разработки новых способов диагностики сахарного диабета (СД) определяется растущей с каждым годом распространенностью данного заболевания и необходимостью как можно более ранней его диагностики. От своевременности диагностики напрямую зависит эффективность лечения и качество жизни больных. Если СД 1 типа характеризуется острым началом, выраженными клиническими симптомами и его диагностика не представляет трудностей, то при СД 2 типа, доля которого составляет 80-90%, клинические признаки выявляются лишь в небольшом количестве случаев. В связи с этим диагноз часто ставится лишь на стадии осложнений. Их лечение требует больших материальных затрат и в значительном проценте случаев малоэффективно, что приводит к инвалидизации больных. Ранняя диагностика и своевременно начатое лечение обеспечивают высокое качество жизни пациента при относительно малых затратах. Поэтому разработка новых объективных и точных методов диагностики данного заболевания, особенно на начальных этапах его развития, является актуальной.

Сахарный диабет определяют как синдром хронической гипергликемии и глюкозурии, поэтому диагноз «сахарный диабет» должен быть подтвержден результатами лабораторного обследования. Показанием для проведения исследования у пациента уровня гликемии является пожилой возраст, наличие СД у родственников, ожирение, гиперлипидемия, гипертония, а также клинические симптомы диабета: прогрессирующая потеря веса, жажда, полиурия, зуд кожных покровов, плохая заживляемость ран. При СД гипергликемия в течение долгого времени может быть единственным симптомом, который случайно выявляют при обследовании по поводу других заболеваний.

Известен способ диагностики СД, включающий изучение жалоб, анамнеза, проведение физикального обследования и обязательное определение содержания глюкозы в крови (см. Российский терапевтический справочник, Москва, издательская группа «ГЭОТАР-Медиа», 2005, с.269).

Семейный анамнез больных часто отягощен по таким заболеваниям, как СД, артериальная гипертензия и ишемическая болезнь сердца. Определение содержания глюкозы в крови проводят у пациентов с частыми рецидивами инфекций, эректильной дисфункцией, необъяснимым снижением массы тела и «классическими» проявлениями гипергликемии: полиурия, жажда, сухость кожи и слизистых оболочек.

Диагноз СД ставят при гликемии цельной крови натощак 6.1 ммоль/л, плазмы крови 7.0 ммоль/л или при гликемии 11.1 ммоль/л в цельной капиллярной крови в любое время суток. При проведении теста толерантности к глюкозе диагноз СД ставят при уровне глюкозы в цельной крови 11.1 ммоль/л через 2 часа от начала теста. Диагноз СД должен быть подтвержден повторным определением гликемии в другие дни.

Способы определения содержания глюкозы крови весьма многочисленны.

Окислительно-восстановительные; основаны на свойстве глюкозы, окисляясь, восстанавливать соли меди в щелочной среде (титрометрический метод Хадегорна и Йенсена).

Колориметрические:

1. Неферментативные - связаны со способностью глюкозы при кипячении давать с некоторыми реактивами цветные комплексы, легко определяемые колориметрией света в видимой части спектра (ортотулоидиновый и бензокаиновый методы).

2. Ферментативные, гексокиназный и глюкозооксидазный методы с колориметрическим завершением, основаны на том, что глюкоза в присутствии фермента глюкозооксидазы окисляется кислородом воздуха с образованием перекиси водорода.

Наиболее широкое распространение получил способ определения уровня гликемии с помощью автоматического анализатора глюкозы «EKSAN Gm» (производитель - фирма «Analita», Вильнюс, Литовская республика), определяющего содержание глюкозы в крови с помощью глюкозооксидазного метода. На специальную мембрану нанесен инвертированный фермент глюкозооксидаза, реагирующий с глюкозой. Образующийся в результате реакции кислород определяется с помощью платинового электрода и по его количеству устанавливают содержание глюкозы в миллимолях на литр.

Однако известный способ диагностики СД далеко не всегда дает удовлетворительные результаты на практике. Одной из основных причин является то, что первые симптомы при СД нередко появляются только на стадии осложнений, тогда как задачей лечения должно быть предотвращение этих осложнений, лечение которых в развитой стадии не дает удовлетворительных клинических результатов. Также диагностика затруднена на фоне острого заболевания, травмы или хирургического вмешательства, кратковременного приема препаратов, повышающих уровень гликемии, у больных с циррозом печени и т.д.

За прототип выбран известный способ диагностики СД, включающий исследование сыворотки крови больного с помощью инфракрасного спектроанализа (патент № 2198402, МПК G01N 33/483, опубл. в БИПМ 2003.02.10). Способ основан на количественной оценке коэффициента пропускания (КПР) ИК-излучения в диапазоне 3085-2732 см^-1 через сыворотку крови.

Известный способ заключается в том, что сухой иглой пунктируют вену, производят забор крови в пробирку в количестве 3 мл. Затем кровь центрифугируют в течение 5-7 минут при 1500 об/мин. Полученную сыворотку в количестве 20 мкл помещают в кювету специального устройства, которое представляет собой одноканальный ИК-спектроанализатор, работающий в диапазоне длин волн ИК-излучения от 3500 до 960 см^-1, разбитом на узкие зоны полосовыми фильтрами, положение и число которых выбрано исходя из особенностей спектра поглощения воды и фундаментальных биологических жидкостей, в частности крови. Цикл одного измерения по всем зонам не превышает 1 с. Выходной информацией прибора является коэффициент пропускания излучения. Прибор сопряжен с персональной ЭВМ. Выходной информацией является коэффициент пропускания (%) излучения, т.е. отношение светового потока, прошедшего через кювету с исследуемой сывороткой, к световому потоку, прошедшему через кювету с контрольной жидкостью на выходе чувствительного фотоприемника. Диагностическим критерием СД при использовании известного способа является снижение коэффициента пропускания излучения в диапазоне длин волн 3085-2732 см^-1 ниже диагностического порога 45,4%.

Недостатками известного способа, по мнению авторов предлагаемого изобретения, является следеющее.

1. Для получения сыворотки кровь центрифугируется в достаточно жестких условиях, при этом многие компоненты крови разрушаются и уходят из сыворотки. Также известно, что многократное облучение крови ИК-лучами резко изменяет ее спектральные характеристики.

2. Диагностически значимые выводы делаются из особенностей спектра поглощения воды, а не основных компонентов крови. При этом известно, что полосы поглощения воды в выбранной области маскируют характеристические полосы поглощения С-Н колебаний, например -О-Н колебания гидроксильных групп находятся в диапазоне 2700-2650 см^-1. Кроме того, в указанной области спектра регистрируются сигналы групп -N-H (2800-2000 см^-1)и -С-Н (3100-2820 см^-1). Таким образом, весьма сомнительно, что компоненты крови напрямую влияют на КПР.

3. Авторы известного способа признают, что информация, получаемая структурным исследованием воды, является вторичной, поскольку сигналы чистой воды изменяются под действием компонентов крови. Известно, что вторичная информация менее точна, чем первичная, отсюда и невысокая точность предлагаемого способа.

4. Кроме того, нет сведений о специфичности метода. Так, в патенте № 2162226 тех же авторов и с использованием аналогичного способа исследования, при получении коэффициента 41±3,8% диагностируют бытовое пьянство.

5. Известный способ основан на использовании специально разработанного ИК-анализатора, промышленный выпуск которого не налажен. Вызывает также сомнение наличие сертификатов и других разрешающих документов на использование прибора в клинической практике.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности диагностики, обеспечение возможности ранней диагностики, а также возможность проведения скрининговых исследований больших популяций людей.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе диагностики сахарного диабета, включающем проведение клинического обследования, определение уровня глюкозы крови и исследование сыворотки крови больного с помощью инфракрасного спектроанализа, образец венозной сыворотки крови высушивают, измельчают, готовят суспензию в вазелиновом масле, выполняют ИК-спектроскопический анализ в области 1200-1000 см^-1, определяют высоты пиков полос поглощения с максимумами 1170; 1160; 1150; 1125; 1070 см^-1, вычисляют значения коэффициентов X, Y и Z при повороте оси X на 30°, Y на -28°, Z на 72°, при этом значение X определяют как отношение значения высоты пика с максимумом при 1170 см^-1 к значению высоты пика с максимумом при 1070 см^-1; значение Y как отношение значения высоты пика с максимумом при 1170 см ^-1 к значению с максимумом при 1160 см^-1; значение Z как отношение значения высоты пика с максимумом при 1150 см ^-1 к значению с максимумом при 1125 см^-1, полученное трехмерное изображение проецируют на фронтальную плоскость для получения двухмерных координат в виде диагностических многоугольников, один из которых представляет «образ здоровья» с параметрами (x, y): 0,0972; -0,0111 // 1,0806; 0,3556 // 2,2028; 0,3722 // 1,8528; -0,1167 // 0,6028; -0,2000, другой представляет «образ сахарного диабета» с параметрами (x, y): 0,2194; 0,1000 // 0,4139; 0,1722 // 0,6250; 2,2000 // 0,2361; 2,6222 // 0,0250; 0,4722.

Предлагаемый способ отвечает критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень», так как при проведении патентно-информационных исследований по материалам научно-технической и патентной литературы не выявлено решений, подвергающих сомнению новизну предложенного способа, равно как и технических решений с существенными признаками данного способа.

Предлагаемый способ при использовании позволяет получить следующий положительный эффект.

Предлагаемым способом было обследовано 42 человека с СД, верифицированным общепринятыми диагностическими методами. Диагноз ставился путем изучения анамнеза, клинического обследования, определения содержания глюкозы в крови натощак и проведения теста толерантности к глюкозе.

Преимуществами предлагаемого способа является высокая точность диагностики, низкая себестоимость исследования, использование стандартной аппаратуры. Способ может быть применен на базе биохимических лабораторий медицинских стационаров. В предлагаемом способе сыворотку отделяют от эритроцитарной массы путем отстаивания, при этом не происходит разрушения ее компонентов, а ИК-излучение пропускается через нее однократно. Для персонала, проводящего исследования предлагаемым способом, не требуется специальной подготовки.

Предлагаемый способ поясняется графическими материалами.

На чертеже изображены диагностические многоугольники, один из которых представляет «образ здоровья» (затененный многоугольник с параметрами (X, Y)) : 0,0972; -0,0111 // 1,0806; 0,3556 // 2,2028; 0,3722 // 1,8528; -0,1167 // 0,6028; -0,2000, другой представляет «образ сахарного диабета» (светлый многоугольник с параметрами (X, Y)) : 0,2194; 0,1000 // 0,4139; 0,1722 // 0,6250; 2,2000 // 0,2361; 2,6222 // 0,0250; 0,4722.

На чертеже обозначено:

1 - «образ сахарного диабета» к примеру 1,

2 - «образ сахарного диабета» к примеру 2,

3 - «образ сахарного диабета» к примеру 3,

4 - «образ здоровья» к примеру 4.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Пациента обследуют с помощью рутинного способа диагностики - изучают анамнез, проводят клиническое обследование, определяют уровень глюкозы крови с помощью анализатора «Эксан-Г». После этих исследований проводят ИК-спектроскопию образца сыворотки крови пациента. У больного забирают кровь из вены утром натощак, с последующим получением сыворотки путем отстаивания. Диагностический материал в количестве 2-3 мл высушивают в чашке Петри при комнатной температуре в течение 24 ч, размельчают и готовят суспензию в вазелиновом масле. ИК-спектроскопический анализ полученного образца выполняют в области 1200 - 1000 см^-1. Регистрацию спектра поглощения проводят на аппарате «Specord 75 IR» с фотометрической погрешностью 0,2%. Определяют высоты пиков полос поглощения с максимумами 1170; 1160; 1150; 1125; 1070 см^-1, которые впоследствии преобразовываются в координаты трехмерного пространства на основе созданной для этих целей компьютерной программы. Таким образом, каждому пациенту соответствует точка в трехмерном пространстве с конкретными координатами, а группе пациентов с одинаковым верифицированным диагнозом - группа точек. При проекции этих точек на переднюю зрительную плоскость получают фигуру в виде многогранника, которую называют компьютерным образом болезни. Для диагностики СД наиболее информативными являются частоты: 1170; 1160; 1150; 1125; 1070 см^-1. Вычисляют значения коэффициентов X, Y и Z при повороте оси X на 30°, Y на -28°, Z на 72°, при этом значение X определяют как отношение значения высоты пика с максимумом при 1170 см^-1 к значению высоты пика с максимумом при 1070 см^-1; значение Y как отношение значения высоты пика с максимумом при 1170 см^-1 к значению с максимумом при 1160 см^-1; значение Z как отношение значения высоты пика с максимумом при 1150 см^-1 к значению с максимумом при 1125 см^-1, полученное трехмерное изображение проецируют на фронтальную плоскость для получения двухмерных координат в виде диагностических многоугольников, один из которых представляет «образ здоровья» с параметрами (X, Y): 0,0972; -0,0111 // 1,0806; 0,3556 // 2,2028; 0,3722 // 1,8528; -0,1167 // 0,6028; -0,2000, другой представляет «образ сахарного диабета» с параметрами (X, Y): 0,2194; 0,1000 // 0,4139; 0,1722 // 0,6250; 2,2000 // 0,2361; 2,6222 // 0,0250; 0,4722.

Примеры конкретного исполнения даны в виде выписок из амбулаторных карт.

Пример 1. Больная Раскудакина Т.А., 55 лет, амбулаторная карта № 930224. В течение 10 лет находится на диспансерном наблюдении с диагнозом «СД 2 типа, вторичноинсулинпотребный, средней степени тяжести, декомпенсированный». Обратилась с жалобами на слабость, сухость во рту, снижение зрения, парестезии нижних конечностей. Получает инсулинотерапию, диету не соблюдает. Гликемия натощак 18.4 ммоль/л. Осложнения: диабетическая полинейропатия нижних конечностей, непролиферативная диабетическая ретинопатия 1 ст. обоих глаз. Больная обследована в соответствии с предлагаемым способом. Была взята кровь, отделена и высушена при комнатной температуре сыворотка. Затем был приготовлен образец для проведения ИК-спектроскопического анализа в виде суспензии в вазелиновом масле, снят ИК-спектр в области 1200-1000 см^-1. Получены значения координат аналитических соотношений Х=0,382, Y=0,512. Диагноз «сахарный диабет» подтвержден.

Пример 2. Больная Белоусова А.П., 59 лет, амбулаторная карта № 420040. В течение 5 лет находится на диспансерном наблюдении с диагнозом «СД 2 типа, легкого течения, компенсированный». Жалобы на момент осмотра отсутствуют. Строго соблюдает диету, лекарственных сахароснижающих препаратов не получает. Гликемия натощак 3.2 ммоль/л. Осложнения диабета отсутствуют. Произведен ИК-спектроскопический анализ в соответствии с предлагаемым способом. Была взята кровь, отделена и высушена при комнатной температуре сыворотка. Затем был приготовлен образец для проведения ИК-спектроскопического анализа в виде суспензии в вазелиновом масле, снят ИК-спектр в области 1200-1000 см^-1. Получены значения координат аналитических соотношений Х=0,258, Y=0,216. Диагноз «сахарный диабет» подтвержден.

Пример 3. Больной Ивлев А.Б., 47 лет, амбулаторная карта № 360017. В течение 17 лет находится на диспансерном наблюдении с диагнозом «СД 1 типа, средней степени тяжести, декомпенсированный». Жалобы на момент осмотра на слабость, сухость во рту, потливость по ночам, частые гипогликемии, чувство онемения, судороги в ногах. Получает инсулинотерапию. Гликемия натощак 10.8 ммоль/л. Осложнения: диабетическая полинейропатия нижних конечностей, непролиферативная диабетическая ретинопатия 3 ст., состояние после лазеркоагуляции обоих глаз. Была взята кровь, отделена и высушена при комнатной температуре сыворотка. Затем был приготовлен образец для проведения ИК-спектроскопического анализа в виде суспензии в вазелиновом масле, снят ИК-спектр в области 1200-1000 см^-1. Получены значения координат аналитических соотношений Х=0,214, Y=0,576. Диагноз «сахарный диабет» подтвержден.

Пример 4. Больной Зимин Н.Г., 64 лет, амбулаторная карта № 930362. При обследовании сахар в крови 7,5 ммоль/л. Выставлен диагноз «СД 2 типа, впервые выявленный». Пациент направлен на дообследование и назначение лечения. На момент осмотра жалоб не предъявлял, анамнез не отягощен, страдает ожирением 1 степени. Была взята кровь, отделена и высушена при комнатной температуре сыворотка. Затем был приготовлен образец для проведения ИК-сректроскопического анализа в виде суспензии в вазелиновом масле, снят ИК-спектр в области 1200-1000 см^-1. Получены значения координат аналитических соотношений Х=0,6028, Y=-0,2000. Диагноз СД не подтвержден. Назначен тест толерантности к глюкозе. Результаты: натощак 6,7 ммоль/л, через 2 часа после нагрузки 6,9 ммоль/л. Диагноз - нарушенная гликемия натощак.