令人心塞的無創(chuàng)血糖儀 20年無大突破

我們知道血糖檢測是糖尿病管理非常重要的一環(huán)，雖然血糖儀已經(jīng)經(jīng)歷了無數(shù)次改進(jìn)，但目前侵入性的有創(chuàng)血糖儀仍然占領(lǐng)了整個血糖檢測市場。

由于懼怕疼痛，以及由此引發(fā)的心理恐懼，有創(chuàng)的測量方式直接導(dǎo)致極大一部分糖尿病患者放棄固定的血糖檢測。于是，發(fā)明微創(chuàng)甚至無創(chuàng)血糖儀就變成很多科學(xué)家心中的珠峰。

但這事兒真不好做!其實在身體很多部位的體液中，均可以發(fā)現(xiàn)葡萄糖。除血液外，還有間質(zhì)液，淚液，玻璃體液，尿液和汗液等。目前也有很多方法可以測量這些體液里的葡萄糖濃度。理想的狀況是，可以通過隨時測量這些體液葡萄糖的濃度，分析出血糖的濃度。然而由于多種受限因素，回頭看20多年的研究進(jìn)展，有小驚喜但無大突破，略顯心酸。今天我們就看幾款微創(chuàng)/無創(chuàng)血糖儀，看看這其中的艱難。

微創(chuàng)界目前的冠軍：Dexcom G4 PLATINUM

Dexcom公司推出的Dexcom G4 PLATINUM是一款微創(chuàng)連續(xù)監(jiān)測血糖儀。它由傳感器(包埋于皮膚之下)、轉(zhuǎn)換器(固定于傳感器之上發(fā)射無線信號)和接收器(接收并顯示血糖變化信息)三部分組成。

這款設(shè)備的底層原理是：淺表皮膚組織液的葡萄糖濃度與血液葡萄糖濃度之間有穩(wěn)定的關(guān)系。Dexcom G4 PLATINUM的檢測原理跟血糖試紙類似，植入皮下的微型葡萄糖氧化酶電極傳感器，與組織液中葡萄糖接觸發(fā)生反應(yīng)，這種化學(xué)信號通過電極轉(zhuǎn)化為可監(jiān)測的電信號，電信號經(jīng)過特定的算法處理之后，便成了接收器上的血糖值。

這就好比，你想知道一條大河里水的硬度如何，卻不想冒險直接從河里取水。但是你知道河邊的地下水硬度與河水硬度是有關(guān)系的，這時你就在河邊打一眼井，通過井水硬度推算出河水硬度。說到這里，這類血糖儀的問題是不是就顯而易見了：井水與河水硬度之間雖然有穩(wěn)定的關(guān)系，但是這種關(guān)系也會隨外界條件改變而變化。

Dexcom G4 PLATINUM已獲得FDA和CE的批準(zhǔn)，可監(jiān)測的血糖范圍為2.22~22.2mmol/L，適用人群為2歲以上的糖尿病患者，售價大概在2000美元以上。FDA指出，使用Dexcom G4 PLATINUM血糖儀，每12小時至少要校對一次;當(dāng)Dexcom G4 PLATINUM警告血糖過高或者過低時，必須使用血糖儀對指血進(jìn)行檢測，才可以做后續(xù)的處理;Dexcom G4 PLATINUM不能作為胰島素用量的參考指標(biāo); Dexcom G4 PLATINUM的準(zhǔn)確度會受到飲食和運(yùn)動的影響。

學(xué)習(xí)型無創(chuàng)血糖儀：TensorTip CoG

以色列公司CNOGA推出了一款介于有創(chuàng)和無創(chuàng)之間的血糖儀TensorTip CoG。這款血糖儀有個很有時代感的定位：學(xué)習(xí)型的無創(chuàng)血糖儀。讓我們一起來看看這款血糖儀是如何學(xué)習(xí)的。

CNOGA公司的CEO Segmen是電視成像技術(shù)方面的技術(shù)專家。彩電在我們眼睛里五顏六色，但是在Segmen看來，所有的色彩只不過是紅、綠、藍(lán)三原色混合而成。所以他認(rèn)為人體表現(xiàn)的顏色也是有其內(nèi)在規(guī)律的，只要能找到其中的規(guī)律，就可以通過大規(guī)模的數(shù)據(jù)運(yùn)算來分析血糖的變化。TensorTip CoG就在這樣的背景下誕生了。

當(dāng)TensorTip CoG中的二極管發(fā)出的光通過指尖時，其中的一些會被吸收，光信號就發(fā)生了改變，傳感器只接收波長為600納米到1150納米的光。接下來，有一個類似于專業(yè)數(shù)碼相機(jī)的攝像頭傳感器，實時檢測光信號的變化。信號被傳遞到一個處理器，處理器將信號數(shù)據(jù)化成紅藍(lán)綠三色的組合。TensorTip CoG的獨(dú)特之處在于：使用專利算法和處理器收集的大量數(shù)據(jù)(有680億多個顏色組合)，再結(jié)合TensorTip CoG“學(xué)習(xí)”到的光信號與血糖之間的相關(guān)性，最終計算出血糖的濃度。

TensorTip CoG在啟用非侵入性血糖檢測之前，有一個大約持續(xù)一周的“學(xué)習(xí)”的階段。這是因為TensorTip CoG建立光信號與血糖之間的關(guān)系，至少需要采集130次侵入性血糖數(shù)據(jù)和65次非侵入性光信號數(shù)據(jù)。這一學(xué)習(xí)過程完成之后，才能開始非侵入性血糖檢測。

TensorTip CoG目前只通過了CE的批準(zhǔn)，可檢測的血糖范圍為3.89~24.4 mmol/L，只能用于18歲以上的2型糖尿病患者，在歐洲售價大概2000美元左右。在使用TensorTip CoG時需保持手指干凈清潔，且不能有創(chuàng)傷;不能單獨(dú)使用TensorTip CoG作為診斷和治療糖尿病的唯一指標(biāo);使用前有一個較長的有創(chuàng)“學(xué)習(xí)”階段。

糖無忌：GlucoTrack

Integrity Applications公司的GlucoTrack無創(chuàng)血糖儀，在2014年獲得了CE認(rèn)證，它還有一個響亮的中國名字“糖無忌”。 GlucoTrack由一個帶觸控屏幕的主機(jī)和一枚個人耳夾組成。檢測時，只需將耳夾夾于耳垂，等待約1分鐘就可以知道血糖結(jié)果。這款設(shè)備的檢測的原理是通過測量超聲波、電磁以及熱量的變化，來計算血糖濃度。

為了便于你理解GlucoTrack的原理，我舉一枚栗子。你想估算你家院子里麻雀的數(shù)量，為了更準(zhǔn)確估算你決定多用幾種方法。于是你投放只有包括麻雀在內(nèi)的很少幾種鳥類喜歡吃的食物，記錄麻雀的叫聲，統(tǒng)計麻雀拉的粑粑，觀察他們的活動規(guī)律。這樣一來你就得到了一組數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)綜合分析，你就得到了比較精確的估計數(shù)據(jù)。GlucoTrack通過記錄超聲波和電磁在耳垂里傳播受阻的情況、以及耳垂熱量的變化情況。然后綜合分析三組數(shù)據(jù)，估算出血糖值。

GlucoTrack也獲得CE批準(zhǔn)，可檢測的血糖范圍為4.17~27.8mmol/L，只能用于18歲以上的糖尿病患者，售價大概在2000美元左右。GlucoTrack可供3人使用，每6個月校準(zhǔn)一次，不能作為檢測和治療糖尿病的唯一依據(jù)。

無創(chuàng)血糖儀的新希望

就在前不久，利茲大學(xué)的研究團(tuán)隊聲稱，他們也開發(fā)出了一款無創(chuàng)血糖檢測設(shè)備。目前這項技術(shù)已經(jīng)授權(quán)給Glucosense。這項檢測設(shè)備目前沒有命名，研發(fā)團(tuán)隊也沒有對外公布技術(shù)細(xì)節(jié)以及臨床數(shù)據(jù)。從Glucosense官網(wǎng)介紹來看，這款無創(chuàng)血糖儀使用了新型激光傳感器，傳感器是利茲大學(xué)Jose教授潛心研究多年的研究成果。

當(dāng)使用者的皮膚與傳感器玻璃接觸時，手指引起的激光反射光的變化，反應(yīng)了血液中血糖的濃度，整個測量過程僅需 30秒。從官方公布的原型機(jī)來看，這款設(shè)備目前屬于便攜設(shè)備范疇。不過，Glucosense稱正在研發(fā)可穿戴式血糖監(jiān)測儀，以滿足重癥患者的實時監(jiān)測需求。據(jù)悉，這款血糖檢測技術(shù)入圍英國2012年Medipex NHS獎。目前這款產(chǎn)品還在試驗階段。

當(dāng)然，業(yè)界最吸引眼球的還是要數(shù) Google隱形眼鏡。這項谷歌的黑科技是聯(lián)合制藥巨頭諾華公司一起研發(fā)的。除了知道是通過測量眼淚的葡萄糖含量，來計算血糖含量之外，目前并未見其他細(xì)節(jié)報道。但是，據(jù)目前的研究表明，唾液、汗液、淚液和尿液中的葡萄糖濃度，與血糖濃度，并沒有明確的關(guān)系。這也是這么多年來一直沒有檢測這些體液的血糖儀出現(xiàn)的原因。當(dāng)然，并不排除Google會給我們帶來意想不到的驚喜。

無創(chuàng)血糖儀離我們也許還有一光年

一般情況下，健康人空腹血糖濃度為3.61~6.11mmol/L。I型糖尿病患者可能出現(xiàn)非常低的葡萄糖水平，甚至低于2mmol/L，同時I型糖尿病患者的血糖波動也較快。下表是上述前三種血糖儀公布的數(shù)據(jù)。

根據(jù)前文的介紹不難看出，Dexcom G4屬于微創(chuàng)血糖儀;TensorTip CoG屬于前期有創(chuàng)，后期無創(chuàng);GlucoTrack是無創(chuàng)血糖儀。從有創(chuàng)到無創(chuàng)，是一個逐漸遠(yuǎn)離血液的過程，檢測的方法越來越復(fù)雜，檢測精度越來越低。從上表可以看出，TensorTip CoG和GlucoTrack對低血糖基本沒有檢測意義。

對于糖尿病患者而言，最大的危險是血糖濃度的劇烈波動。波動的速度和幅度，都是微創(chuàng)和無創(chuàng)血糖儀面臨的大問題。由于微創(chuàng)和無創(chuàng)血糖儀，都是間接推算出血糖，它們檢測到的結(jié)果都有一定的滯后性，有些血糖儀滯后5分鐘，有些甚至滯后20分鐘。因此，這類血糖儀并不能及時反映血糖的濃度。僅就距離血液最近的Dexcom G4而言，當(dāng)血糖的波動幅度達(dá)到每分鐘0.11~0.16 mmol/L時，檢測的結(jié)果就不準(zhǔn)確了。

導(dǎo)致微創(chuàng)和無創(chuàng)血糖儀很難精確的原因有很多，例如信噪比(葡萄糖信號和其他物質(zhì)信號的比例)、傳感器的靈敏度、是否可以連續(xù)監(jiān)測、信號處理和數(shù)據(jù)分析等。但究其根本，還是因為人體血糖本身濃度比較低，目前也沒有發(fā)現(xiàn)僅葡萄糖具備的單一特質(zhì)。因此，目前的主要研究方向還是集中在：提高傳感器靈敏度、消除背景信號的影響、以及多因子聯(lián)合檢測等。

僅從目前這幾款比較設(shè)備來看，它們只能作為一種血糖異常的預(yù)警設(shè)備。實際上，我們離無創(chuàng)血糖還有一定的距離。所以，對于廣大的糖尿病患者而言，購買無創(chuàng)/微創(chuàng)血糖儀時，家中一定要準(zhǔn)備一臺有創(chuàng)的血糖儀。