1、,上海交通大學附屬第一人民醫(yī)院 糖尿病研究室 王 煜 非,當今血糖儀檢測技術的發(fā)展,微量血糖儀檢測技術,糖尿病患病率逐年上升 人們健康意識不斷增強 DCCT、UKPDS證實： 自我血糖監(jiān)測（SMBG）已成為糖尿病治療計劃中重要的組成部分,內 容,血糖儀發(fā)展歷史 血糖儀的工作原理 血糖儀準確性與精確性評估 血糖儀偏差的主要來源 如何正確看待血糖儀的偏差,內 容,血糖儀發(fā)展歷史 血糖儀的工作原理 血糖儀準確性與精確性評估 血糖儀偏差的主要來源 如何正確看待血糖儀的偏差,微量血糖儀檢測技術,背景資料： 最早血糖監(jiān)測技術是從尿液試紙演變而來 Free (1958) 研制一專利產(chǎn)品： GO涂在干紙片上

2、滴 樣 H2O2 HRPO 有色物質，肉眼比色,第一臺血糖儀發(fā)明者湯姆.克萊曼斯（Tom Clemens）,1971.9.14全世界第一臺袖珍式血糖儀誕生,1974年德國寶靈曼公司推出了世界上第一臺針對專業(yè)醫(yī)護人員的便攜式血糖儀Reflomat,微量血糖儀檢測技術,第一代：(2種) 反應后需排除血樣，以免干擾比色或因紅細胞滲透到基底而使反應物丟失 改良后，紙片涂上乙基纖維素或在酶上加一層防水層,水洗,擦拭,微量血糖儀檢測技術,第二代：（2種） 血樣存在時檢測（包括光電比色法和電極法） 改進方面： 血樣量 采血方法 操作 測定時間 新的酶、介質、染色基團（一步法） 抗干擾（血內原性） 鈀、金等稀

3、有金屬電極 第三電極 隔血屏障 低電壓等 數(shù)據(jù)儲存 外觀,微量血糖儀檢測技術,血糖儀操作的主要步驟 采血、按要求血量滴在反應區(qū)域內 在樣本中識別葡萄糖 與葡萄糖反應，其產(chǎn)物被儀器測定到 識別程序、環(huán)境或可能存在的其他錯誤條件,微量血糖儀檢測技術,足夠血量、嚴格掌握血樣反應時間、除血樣 第二代直接機上滴血檢測（無需操作者掌握時間） 機外滴血、規(guī)定時間上機檢測,微量血糖儀檢測技術,當今血糖儀設計考慮 抗干擾 環(huán)境: 溫度 濕度 光 電磁場等 血樣: 血球容積 血樣量 含氧量等 低耗值 外觀 反應配料能快速溶解或激活 無創(chuàng),微量血糖儀檢測技術,Biosensor技術，其基本成分是生化標志物（酶、抗體

4、、類似物特異反應）聯(lián)結傳導物產(chǎn)生一種可檢測的信號 電流或電壓 顏色或光強度 熱信號,內 容,血糖儀發(fā)展歷史 血糖儀的工作原理 血糖儀準確性與精確性評估 血糖儀偏差的主要來源 如何正確看待血糖儀的偏差,微量血糖儀檢測技術,葡萄糖檢測方法： 經(jīng)典方法： Fehlings reagent 、磷鉬酸比色法等 原理 葡萄糖含自由醛基，屬還原糖，在堿性溶液中，能將金屬離子（Cu 2+ 、 Hg 2+ 、Ag 2+等）還原 G + Cu (OH)2 = 葡萄糖酸 + Cu2O 酶法：高效 專一 常溫,微量血糖儀檢測技術,常用酶： Glucose oxidase (GO) 葡萄糖氧化酶 Glucose deh

5、ydrogenase(GDH) 葡萄糖脫氫酶 Hexokinase(HK) 己糖激酶(常用于大生化儀) Glucose-6-phosphate dehydrogenase 6-磷酸葡萄糖脫氫酶,幾種酶的特性： 葡萄糖氧化酶 測量結果易產(chǎn)生偏差 影響血氧濃度的因素： 哮喘， 吸煙， 肺氣腫，慢性阻塞性肺病和各種心血管疾病 海拔高度 劇烈運動 開封后易與空氣中氧氣發(fā)生反應 一般開封后僅可以使用3個月 對葡萄糖有特異性 葡萄糖脫氫酶 不受血液中氧分子的干擾 即不受測量著血氧濃度的影響 不受空氣中的氧氣的干擾 即試紙有效期不受開封的影響 一般可以使用至標明的有效期 特異性差，可能與麥芽糖等其他糖類發(fā)生

6、反應,微量血糖儀檢測技術,微量血糖儀檢測技術,實驗室葡萄糖檢測： # Beckman Glucose Analyzer GO 電化學方法檢測 反應物（氧）的耗竭 # YSI Glucose Analyzer GO 電化學方法檢測 過氧化氫 （H2O2）,GO,葡萄糖 + O2,葡萄糖酸 +,+ 還原染料,過氧化物酶,+ H2O,H2O2,+700mV,O2 + 2H+ + 2e-,葡萄糖反應方式（一）,微量血糖儀檢測技術,H2O2,ONETOUCH Ultra Test StripCreating a reaction where glucose can be measured,微量血糖儀檢測

7、技術,葡萄糖反應方式（二）,反應原理,ACCU-CHEK Active 羅康全TM活力型血糖試紙,樣本中的-D-葡萄糖在葡萄糖染色氧化還原酶的一系列氧化還原作用下，形成一種中介物 此中介物與指示劑反應形成有色物質,光化學反應方法,未提供足夠血樣， 25秒內續(xù)加樣本,毛細作用吸收,LED2 spot: 樣本量監(jiān)測,LED1a/b spot: 測量葡萄糖濃度,血流方向,樣本量監(jiān)測,測量開始,停止,安全設計,O.K.,樣本量不足監(jiān)測,樣本量不足監(jiān)測及續(xù)加血樣功能,或者,ACCU-CHEK Advantage羅康全 優(yōu)越型血糖試紙試紙結構,聚酯薄膜（PET）,聚酯薄膜頂膜,血樣滴加區(qū),聚酯薄膜底膜,鈀

8、電極,獨特弧形設計,試劑反應區(qū)域 （葡萄糖脫氫酶）,羅氏康全系列血糖儀是唯一可用于手指尖末梢/靜脈全血、血清和血漿血糖檢測的血糖儀，差異小。,Relative Glucose Consumption,瑞特血糖監(jiān)測系統(tǒng)(血糖儀型號GM210，檢測片型號GS 210),產(chǎn)品的適應癥和功能： 黃金測試片的優(yōu)點在于：(i)有絕佳的電化學反應及傳導性，(ii)測試結果更穩(wěn)定，(iii)不易受到濕度影響，(iv)避干擾電位(業(yè)界最低工作電會200mV)。 產(chǎn)品的主要功能：產(chǎn)品可以協(xié)助使用者在家里或臨床上有效地監(jiān)控血糖值。,不受光線強弱干擾、不需清潔保養(yǎng) 不易受血中含氧量的影響 通電后易受血中酸化還原物質的

9、干擾 對葡萄糖的特異性較差,不受光線強弱干擾、不需清潔保養(yǎng) 對葡萄糖的特異性高 通電后易受血中酸化還原物質的干擾 易受血中含氧量的影響,對葡萄糖的特異性高 易受血中含氧量的影響 易受光線強弱干擾 需要定期做清潔保養(yǎng),不易受血中含氧量的影響 對葡萄糖的特異性較差 易受光線強弱干擾 需要定期做清潔保養(yǎng),不同測試原理的長處和短處,自我血糖監(jiān)測注意事項 采血及操作方法和程序 要嚴格按照操作常規(guī)進行 采血部位皮膚干燥，血量 充分，切忌局部擠壓 儀器要定期進行保養(yǎng)、清 潔和校正,微量血糖儀檢測技術,微量血糖儀檢測技術,含血檢測葡萄糖的方法： 雙色測定 測反應物顏色 測血液顏色 血量需充分 血球比例有影響

10、（比色計鏡頭貴 難校正 費電） 單色測定 隔血 儀器測不出血液顏色 對紅細胞容積和氧影響敏感 電極法 測電流,微量血糖儀檢測技術,校正與誤差： 儀器本身校正 散射光 紙片密碼 測定數(shù)據(jù) 第三電極（不含GO，非特異電流） 校正液 模擬血液標準液（與生化標準液不同） 標準與質控POCT-QA,QC,內 容,血糖儀發(fā)展歷史 血糖儀的工作原理 血糖儀準確性與精確性評估 血糖儀偏差的主要來源 如何正確看待血糖儀的偏差,International Organization for Standardization (ISO) Guideline ISO 15197 32 Participating Coun

11、tries,USA: Secretariat Argentina Australia Austria Belgium Brazil Canada Chile China Czech Republic Denmark Finland Germany Iran Ireland Israel,Israel Italy Jamaica Japan Korea, Republic of Mexico Netherlands New Zealand Norway Portugal Singapore Spain Sweden Switzerland Turkey United Kingdom,http:/

12、/iso/en/stdsdevelopment/tc/tclist/TechnicalCommitteeParticipationListPage,ISO 15197: 95% Minimum Accuracy Specification Requirements,“The minimum acceptable accuracy criteria are based on the medical requirements for glucose monitoring.”,Examples of the ISO 15197 “minimum acceptable accur

13、acy criteria” for blood glucose 4.2 mmol/l (75 mg/dl) ( 20%),Point: Variability exists in reported BG monitoring data, and is acceptable to a degree. Question: What degree of confidence can clinicians have in devices that report data outside of this internationally developed specification for BG mon

14、itors?,受試對象血糖值分布,接受試驗者血糖濃度分布人數(shù) (依據(jù)ISO15197：2003規(guī)范)：,若 共計150例,Laboratory accuracy International Organization for Standardization (ISO 15197) Linear regression plots Bland-Altman difference plots Clinical accuracy Clinical safety assessment Parkes Consensus Error Grid (2000),International Organization

15、 for Standardization (ISO) International Standard 15197 First edition. In vitro diagnostic test systems-Requirements for blood-glucose monitoring systems for self-testing in managing diabetes mellitus. International Organization for Standardization Geneva, Switzerland: ISO International Standard, 1

16、May 2003. Parkes JL, Slatin SL, Pardo S, Ginsberg BH. A New Consensus Error Grid to Evaluate the Clinical Significance of Inaccuracies in the Measurement of Blood Glucose. Diabetes Care 23: 1143-1148, 2000.,Interpreting Accuracy Study Data,1. 統(tǒng)計方法之一，準確度之分析： 當血糖濃度4.2 mmol/L，其偏差數(shù)值(mmol/L)=血糖機讀值參考儀器數(shù)值

17、當血糖濃度4.2 mmol/L，其偏差值百分比(%)=(血糖機讀值參考儀器數(shù)值)/(參考儀器數(shù)值) 2. 統(tǒng)計方法之二，線性回歸系數(shù)分析： 血糖機讀值為Y軸，參考儀器數(shù)值為軸，軸與軸應采相同比例尺與區(qū)間。斜率與截距應按照合適的統(tǒng)計分析來計算。呈現(xiàn)方式包括y=ax+b (a為斜率，b為截距)，r值(回歸系數(shù))，N值(總受測數(shù)量)。,臨床性能的評價方法,1, Best U.S. hospitals ranked by U.S. News and World Report, 2003 2, Data on file,優(yōu)越血糖儀與大生化結果的一致性,臨床性能的評價方法,Error Grid Analy

18、sis(EGA)分析圖： 美國FDA與歐洲CE的規(guī)范要求臨床實測后的EGA分析需有95%以上的測試準確度落于A區(qū)內（A區(qū)為+/-20%的誤差范圍以內），且A區(qū)加上B區(qū)百分比要等于100%，才能通過臨床測試。,Clark,Parkes,準確性與精確性Accuracy & Precision,內 容,血糖儀發(fā)展歷史 血糖儀的工作原理 血糖儀準確性與精確性評估 血糖儀偏差的主要來源 如何正確看待血糖儀的偏差,偏差的來源,如果血糖儀本身是工作正常的，那么是什么原因造成結果的差異？偏差的來源是什么呢？,同一個人使用不同的血糖儀， 可能得到不同的測試結果,同一個人使用同一臺血糖儀，可能得到不同的測試結果,

19、這些不同的測試結果被稱為 結果的差異,血糖測試中產(chǎn)生偏差的原因,1.測試樣本的檢體 2.測試樣本的來源 3.儀器的血糖校準方式 4.血細胞壓積率* 5.樣本的糖酵解,6.樣本收集的時間 7.添加劑 8.干擾物質* 9. pH 10.使用者的技術,一、檢體樣本的檢體 Test Sample,* 全血血樣(快速檢測的血糖儀),兩種血樣檢體:,* 血漿、血清(實驗室生化儀),抗凝,凝結,serum,plasma,0.51小時,立即分離,全血血樣本,全血血樣 用于自我監(jiān)測的血糖儀中 直接來自人體 組成部分 細胞 (紅細胞，白細胞等) 液體部分 (水占90%) 營養(yǎng)物質,二、樣本的來源 Test Sam

20、ple,三種血樣來源 動脈 毛細血管 靜脈,動脈,動脈是將血液從心臟運往身體的各個部分 動脈血具有最高的血糖濃度 動脈血只能在醫(yī)院中抽取,AST采血,毛細血管,毛細血管在最小的動脈和最小的靜脈之間運送血液 毛細血管血液可以從身體的手指，前臂或是新生兒的腳跟處獲得,靜脈,靜脈是將身體各個部分的血液回流到心臟 靜脈血樣具有最低的血糖濃度 靜脈血液通常是在手臂上抽取,不同樣本之間的血糖水平差異,因此，當做血糖儀和生化儀之間對比時，一定要注意是空腹狀態(tài)下。 末梢毛細血管全血葡萄糖（CBG）只做監(jiān)測,這種差異是和人的生理情況相關的,毛細血管全血糖與靜脈血漿糖的關系,三、儀器的校準方式 Meter Cal

21、ibration,血漿校準的血糖儀測試結果，即是血漿血糖測試值，可與實驗室的測試結果直接比較。 全血校準的血糖儀測試結果，即是全血血糖測試值，將會比實驗室的測試結果低約12%。,目前血糖儀根據(jù)設計和功能不同，有兩種血糖校準方式,四、血球壓積率* Hematocrit,全血與血漿/血清的結果區(qū)別,血漿/血清血糖 = 全血血糖值 1.0 - (0.0024 x hct) 當血細胞壓積率（hct）為45%時, 血漿/血清血糖 = 1.12*全血血糖值,全血與血漿/血清的結果區(qū)別,全血血糖值 (mg/dL),Hct%,血漿血糖值 (mg/dL),差值%,100,25,106.4,6.4,100,35,

22、109.2,9.2,100,45,112.1,12.1,100,55,115.2,15.2,100,65,118.5,18.5,它是指在總血樣中的紅細胞(RBC)的百分比率 紅細胞(RBC)將會影響血漿流入試紙的速率 用于自我血糖監(jiān)測的血糖儀都需要全血血樣來檢測 血細胞壓積率的正常范圍 成年男性 41% - 53% 成年女性 36% - 46% 新生兒 45% - 67% 兒童 34% - 40%,導致高血細胞壓積率的通常原因,新生兒 血細胞增多癥 脫水狀態(tài),過高的血細胞壓積率會導致一個較低的血糖測試結果,導致低血細胞壓積率的通常原因,透析 貧血 愛滋病 癌癥 懷孕,過低的血細胞壓積率會導致一

23、個較高的血糖測試結果,五、糖酵解 Glycolysis,紅細胞消耗葡萄糖 葡萄糖的消耗將會降低血糖濃度。在室溫條件下，此速率為7-10 mg/dL (即0.4-0.6 mmol/L)/小時 在血糖儀測試結果和實驗室測試結果比較時，糖酵解是需要著重考慮的因素 含有抗凝劑的全血血樣應該在30分鐘內被測試完成,六、樣本收集時間 Timing of sample collection,糖尿病人的血糖濃度在很短的時間內就會發(fā)生很大的波動 因此，在做對比實驗時，樣本的收集時間是特別重要的一個因素 樣本的收集必須是在10分鐘內完成 實驗室分析應該在30 分鐘內完成,七、添加劑 Additives,保護劑 氟

24、化鈉 會抑制試紙上的酶反應，可能得到一個低的錯誤結果。因此，來自氟化鈉試管中的血樣 (灰管) 不能 被用于使用葡萄糖氧化酶技術的血糖儀中。,抗凝劑 肝素 (推薦使用) 乙二胺四乙酸(推薦使用) 檸檬酸鹽,八、干擾物質*Interfering Substances,干擾性是指血糖測試結果受到其它化學物質的相互交叉反應的影響程度,內源性物質 膽紅素 膽固醇 肌氨酸酐 甘油三酯 尿酸,ACCU-CHEK Active 羅康全TM活力型血糖試紙 精準不易受干擾物質影響,內源性干擾物質 由人體內部產(chǎn)生的物質 從生理濃度到實驗濃度觀察下列物質，無干擾現(xiàn)象 *號為臨界濃度，在到達此濃度前，無干擾現(xiàn)象,Source:歐洲多中心臨床評估報告,ACCU-CHEK Active 羅康全TM活力型血糖試紙 精準不易受干擾物質影響,外源性干擾物質 來源于人體外部的物質，例如治療藥物或維生素 從治療濃度到實驗濃度觀察下列物質，無干擾現(xiàn)象 *號為臨界濃度，在到達此濃度前，無干擾現(xiàn)象,Source:歐洲多中心臨床評估報告,九、血液樣本的pH值,-正常人的pH值在7.35-7.45之間，略呈堿性 -pH值偏大（堿