מהפכה בניהול סוכרת עם ניטור רמת רמת הסוכר בדם אמין ללא דקירות אצבעות

טכנולוגיה חדשה שדווחה לאחרונה ב מטבוליזם של הטבע משתמש בלקליזציה של אותות כדי לשפר את הדיוק של מדידת גלוקוז לא פולשנית (NIGM).

לימוד: מדידות לא פולשניות של רמות הגלוקוז בדם על ידי אותות אופטואקוסטיים באמצע אינפרא אדום. קרדיט תמונה: Andrey_Popov / Shutterstock.com

על NIGM

אבוט, דקסקום וחברות תרופות אחרות פרסמו מדבקות לבישות הנושאות מחטים מיקרוניות המיועדות להשתלות תוך עוריות. מכשירים אלה מציעים דרך נוחה יותר וכואבת פחות לנטר את רמות הגלוקוז בדם; עם זאת, הם יכולים למדוד רק רמות גלוקוז בנוזל ביניים (ISF) ולא בתוך הדם.

גלוקוז ISF דולף מהנימי דם, ובכך הופכים את רמות ה-ISF לנמוכות מאלה הקיימות בדם. בנוסף, רמות הגלוקוז של ISF משתנות עם ה-pH, רמות הידרציה והטמפרטורה, שהאחרון שבהם יכול לשנות את נפח ISF.

מגבלה נוספת של NIGM היא השימוש במיקרו-מחטים שעלולות לגרות את העור ולגרום לזיהומים מיקרוביאליים. זה הוביל חוקרים לחקור טכנולוגיות חסרות מחטים, כגון ספקטרוסקופיה של terahertz (THz).

ספקטרוסקופיה THz יכולה לזהות גלוקוז על סמך ספיגת אור; עם זאת, שיטה זו נתונה לרעש גבוה יחסית, יש לה פסי ספיגה רחבים, ויכולה בטעות בגלוקוז להיות ביומולקולות אחרות. ספקטרוסקופיה של פיזור ראמאן היא NIGM נוסף שמשתמש בפרופילים ספקטרליים רטט כדי לזהות גלוקוז. האותות החלשים של ספקטרוסקופיה של פיזור ראמאן ניתנים לשיפור באמצעות ספקטרוסקופיה ראמאן קוהרנטית נגד סטוקס (CARS) או פיזור ראמאן מגורה (SRS).

המחקר הנוכחי דן בשימוש בספקטרוסקופיה ספיגה של אמצע אינפרא אדום (אמצע IR), המשתמשת בשיטות זיהוי אופטיות, אופטו-אקוסטיות או תרמיות ומפיקה אותות חזקים. חשוב לציין, אתגר אחד הקשור לגישה זו הוא ספיגת האור על ידי שכבות העור השטחיות ולא על ידי גלוקוז, מה שעלול להוביל לתוצאות שגויות.

החוקרים התכוונו לנצל את האותות החזקים תוך שיפור הרגישות והדיוק של זיהוי גלוקוז באמצעות חיישן אופטו-אקוסטי אמצע אינפרא אדום (DIROS) בעל גישה לעומק. DIROS מנצל אותות אופטו-אקוסטיים באמצע IR המוגדרים בזמן כדי לקבוע את העומק המדויק שבו נמדדת ספיגת הגלוקוז בעור.

DIROS מזהה גלוקוז באזורי עור עשירים בדם, וכתוצאה מכך, יכול למדוד רמות גלוקוז בדם בזמן אמת ולא גלוקוז ISF. חשוב לציין, DIROS יכול להימנע מחישת גלוקוז מהשכבה הקרנית והאפידרמיס, ובכך למזער שגיאות פוטנציאליות עקב שונות בלחות העור או נוכחות של שומנים ומולקולות אחרות בעור.

ממצאי המחקר

מדידות IR באמצע של רמות הגלוקוז בדם באוזן עכבר התקבלו באמצעות זיהוי אופטו-אקוסטי סלקטיבי לעומק. מדידות אלו תאמו את אלו שהתקבלו על ידי מדידות אופטואקוסטיות המכוונות לנימים בתאורה של 532 ננומטר, ובכך אימתו את הממצאים המבוססים על אמצע ה-IR.

חישה אופטואקוסטית שימשה כדי להבטיח חדירה עמוקה יותר של העור ב-100 מיקרומטר (מיקרומטר) או יותר. העומק המרבי היה מספיק כדי להגיע לצומת הדרמיס והאפידרמיס, העשיר בנימים, ובכך אפשרה הערכת רמת הגלוקוז בדם בזמן אמת.

באמצעות כמעט 5,000 נקודות מדידה אופטו-אקוסטיות ברשת של 70×70 נקודות, נצפתה שונות קלה בעומק שבו נאספו המדידות בנקודות שונות בין 4-6%. כמו כן התקבלו ערכי גלוקוז מדויקים בדם עם יחסי אות לרעש (SNR) מספיקים, ובכך אפשרו in vivo זיהוי גלוקוז בריכוזים נורמליים, גם כאשר קיימות מולקולות אחרות שעלולות להזדהם כמו לקטט.

המדידות התקבלו בשני מקומות, אחד עשיר בנימי דם (P1) ואחד אווסקולרי יחסית (P2). ערכי P1 היו קרובים יותר לריכוזי הגלוקוז בדם שנרשמו בדם בהשוואה לערכי P2; עם זאת, שני הערכים השתנו לאחר מתן גלוקוז. ערכי P2 השתנו לאט יותר, ובכך משקפים את השינויים המושהים בגלוקוז ISF.

הביצועים הרגישים ביותר הושגו עבור מדידות שהתקבלו ממצב P1 לאחר החלת שער זמן."

לאחר שהדגימו שאזורי כלי דם מספקים ערכים מדויקים יותר וניתנים לשחזור, החוקרים בחנו את התועלת של בחירת עומק כדי לשפר את ביצועי DIROS מעבר לאלו של חיישנים הזמינים כעת.

מדידות תלויות זמן ביטלו מדידות לא ספציפיות ותפזורת משטח העור וממולקולות עור אחרות תוך שימוש רק באלה משכבות העור העשירות בנימים. בהשוואה לספקטרוסקופיה של ראמאן, שמזהה רמות גלוקוז בטווח של 260-460 מ"ג/ד"ל, DIROS זיהה שינויים ברמות הגלוקוז מתחת ל-100 מ"ג/ד"ל.

מה העתיד?

המחקר הנוכחי מציג את DIROS, כלי חדש לחישת גלוקוז שיכול לעזור להגביר את הדיוק של מדידת הגלוקוז בדם בטווח הפיזיולוגי במאמץ לקדם את הטיפול בסוכרת.

ניתן להרחיב את DIROS מעבר למדידות גלוקוז, או למשל, פיתוח של מערכת חישה מטבולית רציפה כדי להתריע בפני משתמש על סטיות מפרמטר מטבולי בריא.."