СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ САХАРНОГО ДИАБЕТА Российский патент 2009 года по МПК G01N33/497 G01N33/50 

Изобретение относится к медицине, а именно к внутренним болезням, и может быть использовано для ранней диагностики не только явных, клинических оформленных типов сахарного диабета, но и для выявления скрытных (латентно текущих) форм.

В настоящее время для диагностики сахарного диабета, помимо учета клинических проявлений, необходимым подтверждением болезни является лабораторное обнаружение наличия сахара в крови (гипергликемия) и в моче (глюкозурия). Известно, что характерное повышение сахара в крови и моче выявляется при выраженных, клинических оформленных стадиях заболевания, тогда как для выявления скрытых, латентно текущих форм диабета (нарушение толерантности к глюкозе или потенциальное нарушение толерантности) требуется применение сложных специальных и трудоемких лабораторных методик (функциональные тесты с углеводной или двойной углеводной нагрузкой) (внутренние болезни. Под ред. Ф.И Комарова. М.: Медицина, 1991, с 603).

Недостатком известных способов является то, что лабораторный метод исследования крови является инвазивным и трудоемким, особенно при проведении функциональных тестов с углеводными нагрузками.

За последние годы для изучения поражения сосудов, вызванных сахарным диабетом, таких как специфические микроангиопатии и макроангиопатии, применяют метод тепловизионной диагностики, который позволяет комплексно оценить состояние кровообращения нижних конечностей, выявить изменения периферического кровообращения.

Для сахарного диабета характерна симметричная (при микроангиопатиях) или несимметричная (при атеросклеротических макроангиопатиях) гипотермия (снижение инфракрасного излучения) дистальных отделов нижних конечностей (Тепловыделение в медицине. Ч.II, - Л., 1981, с.55-64, "Основы клинической дистальной термодиагностики" под рук. Л.Г.Розенфельда, Киев, Здоровье, 1988, с.92).

Недостатком способа является тот факт, что для выявления ранних, скрытых форм патологии сосудов нижних конечностей у лиц моложе 40 лет необходимо проводить функциональные пробы с общим или локальным охлаждением нижних конечностей (Тепловидение в медицине. - Л., 1984, В.Н.Жигалкин и др. Возможности термографии при диагностике сосудистых заболеваний, с.284-285). Такая процедура охлаждения нижних конечностей с целью уточняющей диагностики достаточно трудоемка и малопривлекательна для пациента.

Известен способ рефлексодиагностики сахарного диабета, описанный в статье А.Г.Поляковой "Дифференциальная диагностика сахарного диабета на основе стандартного вегетативного теста" ("Акупунктура и традиционные методы лечения", 1991, N 1). При этом способе исследуют биологические параметры, поддающиеся количественной оценке: температуру кожи и электрокожную проводимость в репрезентативных точках акупунктурных каналов. Исследование проводят в установленном порядке с заполнением специальных карт, при этом установлено, что типы сахарного диабета имеют только им присущие отклонения вегетативного характера и свои особенности стандартного вегетативного теста. Принцип использования способа-прототипа основан на изучении динамики биофизических параметров ТК и ЭКП у больных с установленным диагнозом сахарного диабета I типа, реже II типа в процессе лечения. Первичная диагностика сахарного диабета в способе-прототипе не предусмотрена. Кроме того, измерение температуры кожи и электрокожной проводимости в способе осуществляют контактным путем - отсюда возможные неточности получаемых результатов, в способе отсутствуют указания на возможности выявления скрытых форм сахарного диабета.

Известен газоаналитический способ медицинской диагностики и устройство для его осуществления по Заявке на изобретение RU №2000120996, G01N 33/52, G01N 33/497, 2000.07.26. Способ заключается в определении качественного и количественного состава воздуха, отбираемого с поверхности кожи, а содержание диагностически значимых веществ в диагностически значимых концентрациях осуществляется калориметрическим методом с использованием адсорбентов, так что исследованию подвергается газовая фаза непосредственно вблизи или с поверхности кожного покрова.

Известный способ не позволяет следить за диагностическими параметрами пациента, динамикой выделения им газовой компоненты и сложен в реализации.

За прототип выбран известный, опубликованный в статье DENG С at al. Determination of aceton in human breath by gas chromatography-mass spectrometry and solid-phase microextraction with on fiber derivatization (Journal of Chromatography B, Volume 810, Issue 2, 25 October 2004, Pages 269-275), способ диагностики сахарного диабета по измерению содержания ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе. По этому известному способу выдохнутый пациентом газ собирается в пластиковую емкость. Затем в верхнюю часть емкости помещается образец из волокна, предварительно покрытого оксимом. Пакет разогревают до температуры 40°С и выдерживают 4 мин. Образец с осажденным в результате химической реакции с оксимом ацетоном (в виде оксима ацетона на волокне) извлекают из пакета и анализируют извлекаемую твердую фазу на масс-спектрометре.

Химический передел усложняет способ, ограничивает его диагностические возможности и не позволяет вести диагностику в режиме реального времени.

В основу предлагаемого способа поставлены задачи: расширение диагностических возможностей метода экспресс-диагностики благодаря выявлению ранних скрытых, латентных форм сахарного диабета; упрощение и ускорение метода благодаря исследованию одного физического параметра, повышение надежности метода благодаря использованию неконтактного дистанционного и одновременно наглядного способа визуализации исследуемого параметра.

Поставленная задача в способе экспресс-диагностики сахарного диабета по измерению в воздухе диагностически значимых веществ в диагностически значимых концентрациях, а именно ацетона, достигается тем, что сахарный диабет диагностируют по содержанию микропримесей ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе, а определение содержания ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе осуществляется приборным комплексом концентрирующая центрифуга - масс-спектрометр (КЦ-МС).

При этом определение содержания ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе осуществляют до еды и через 0,5-2 часа после еды и по изменению содержания ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе и скорости этого изменения или сохранению содержания ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе устанавливают наличие заболевания у пациента и его форму или отсутствие заболевания.

Дополнительно, анализируемая газовая фаза отбирается принудительно. Кроме того, анализируемая газовая фаза до анализа инкубируется в пластиковые емкости.

Дополнительно, анализируемая газовая фаза перед анализом пропускается через слой адсорбента паров воды.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Пациент до еды выдыхает около 5 литров воздуха в полиэтиленовый мешок. Мешок подключают к приборному комплексу КЦ-МС и определяют содержание в нем ацетона. Пациенту дают принять углеводсодержащую пищу: проба с углеводной нагрузкой (стандартный завтрак): сахар натощак. Через 0,5-2 часа пациент после еды выдыхает около 5 литров воздуха в полиэтиленовый мешок. Мешок подключают к приборному комплексу КЦ-МС и определяют содержание в нем ацетона. Для повышения стабильности результатов анализируемая газовая фаза перед анализом может пропускаться на входе в приборный комплекс КЦ-МС через слой адсорбента паров воды. Особенность приборного комплекса КЦ-МС состоит в том (Патент RU №2064205 «Масс-спектрометр для анализа микроконцентраций примесей в газах и парах (его варианты)», H01J 49/26, 1992,08.20), что сочетание в одном приборном комплексе газовой центрифуги и масс-спектрометра позволяет повысить чувствительность последнего в 10³-10⁶ раз и измерять микроизменения в содержании ацетона в выдохе пациента во времени. Сравнивают содержание ацетона в выдохнутом пациентом воздухе до и после еды и наблюдают нарастание, сохранение либо снижение содержания ацетона в выдыхаемом воздухе. В случае нарастания концентрации ацетона устанавливают наличие заболевания, а при сохранении или падении концентрации ацетона - отсутствие заболевания.

Среднее время обследования одного пациента в двух измерениях не превышает 10 минут, без учета 0,5-2 часа времени перерыва между измерениями.

Сахарный диабет - эндокринное заболевание вследствие патологического нарушения обмена веществ, вызванное или нарушением секреции инсулина, или нарушением механизма действия этого гормона на ткани. Сахарный диабет - самое распространенное заболевание, значительное число людей имеют скрытый диабет или генетически предрасположены к нему. В основу классификации сахарного диабета, принятой в 1979 году ВОЗ, легли представления о многопричинности этого заболевания.

В практической медицине используется классификация:

Инсулинозависимый тип I

Инсулинонезависимый тип II

Нарушение толерантности к углеводам

Достоверные классы риска

Наиболее часто встречающийся диабет типа II, как правило, развивается у лиц старше 50 лет, чаще на фоне ожирения.

Нарушение толерантности к углеводам именуется большинством клиницистов как "латентный диабет", поэтому своевременное выявление этой формы диабета и проведение лечебных мероприятий может предотвратить развитие клинически оформленной стадии заболевания.

Выделение достоверных классов риска имеет большое значение, т.к. определяются контингенты, нуждающиеся в особом внимании.

В достоверные классы риска входят лица с нормальной толерантностью к глюкозе, но значительно повышенным риском развития диабета (предшествующие нарушения толерантности к глюкозе), при отсутствии клинических проявлений болезни.

Однако при развитии у этих людей инфекционного заболевания, при беременности, в тесте толерантности к глюкозе выявляются отклонения (показатели сахара в крови выше, чем у здоровых, но ниже, чем у больных с нарушением толерантности к глюкозе).

Развитие сахарного диабета чревато различными осложнениями. Особенно опасны поражения сосудов нижних конечностей, сетчатки глазного дна, коронарных сосудов, которые являются основной причиной инвалидности при этом заболевании. Поражение сосудов нижних конечностей наглядно выявляется при тепловизионном исследовании, но не стоит забывать, что выявление сосудистых поражений любых форм, даже ранних, не резко выраженных, все же является диагностикой лишь осложнения, а не самого заболевания - сахарного диабета. В результате проведенных клинических исследований с использованием комплекса КЦ-МС нами выявлены концентрации ацетона и параметры изменения содержания ацетона в анализируемых пробах, выдыхаемых пациентом до и после еды, совокупность которых свидетельствует о наличии признаков сахарного диабета не только у лиц с установленным клиническим диагнозом, но и у лиц с асимптомным течением болезни.

Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в том, что использование неинвазивного метода экспресс-диагностики скрытых форм диабета позволяет значительно повысить надежность выявления скрытых форм сахарного диабета и может быть рекомендован для использования как в общем диагностическом процессе, так и для массовых скрининг-осмотров населения.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример №1. Б-ая, 29 лет. Заболевание сахарным диабетом впервые диагностировано 5 лет тому назад во время беременности. На фоне соблюдения диеты и приема манинила длительное время удавалось поддерживать сахар крови стабильно на цифрах 4,5-5,5 ммоль/л.

Ухудшение самочувствия последние 1,5 месяца. Жалобы на слабость, головокружение, раздражительность.

Объективно: рост 162 см, вес - 63 кг. Правильное телосложение. Кожные покровы и видимые слизистые чистые. Язык влажный, чистый. Легкие - дыхание везикулярное. Сердце - тоны чистые, ритмичные. Пульс - 70/мин, АД-120/80.

Живот мягкий, безболезненный, печень и селезенка не пальпируются. Симптом Пастернацкого отрицательный, дизурических расстройств нет.

КЦ-МС исследование.

При анализе проб выявлены признаки нарастания содержания ацетона до и после еды. Скорость нарастания 0,5%/час.

Заключение: картина признаков сахарного диабета.

Лабораторные исследования. Общие анализы мочи и крови - без патологии. Базальная гипергликемия - 8,8 ммоль/л, в течение дня от 8,6 до 16,0 ммоль/л.

Суточная глюкозурия - от 1,6 до 2,0 г. Реакция на ацетон - отрицательная. Проба с углеводной нагрузкой (стандартный завтрак): сахар натощак 8,8, через 30 мин - 10,0, через 60 мин - 10,0, через 120 мин - 8,8 ммоль/л. Уровень антител и инсулину - 3,9% (N до 5%).

На основании полного клинического обследования установлен окончательный диагноз: ИНСД (инсулинонезависимый сахарный диабет).

Пример №2. Б-ая К., 56, лет.

Страдает хроническим холецисто-панкреатитом в течение длительного времени (более 7 лет), за последние 4 года нарастает ожирение, признаки гипертонической болезни.

Жалобы на постоянные боли в эпигастрии, в правом и левом подреберье, тошноту от жирной и обильной пищи, слабость, боли в сердце, головные боли.

Неоднократно лечилась в стационарах города, амбулаторно - постоянное наблюдение. Дважды зафиксирована базальная гликемия в пределах 6,5-6,8 ммоль/л. После углеводной нагрузки повышение до 8,6 ммоль/л. При соблюдении диеты сахар в крови быстро стабилизируется на цифрах 4,5-5,0 ммоль/л.

Объективно: рост 151, вес 92 кг. Кожные покровы чистые, слизистые розовые. Легкие - дыхание везикулярное, сердце - тоны чистые, ритмичные. Пульс - 78/мин, АД 170/100. Живот увеличен за счет подкожно-жирового слоя, слегка вздут, болезненный, при пальпации в правом и левом подреберье. Лимфоузлы не увеличены, периферических отеков нет.

КЦ-МС исследование.

При анализе проб выявлены признаки нарастание содержания ацетона до и после еды. Скорость нарастания 1,5%/час.

Заключение: тепловизионная картина признаков сахарного диабета.

Общие анализы мочи и крови - без изменений. Гликемия (сахар крови - 6,6 ммоль/л. Проба с углеводной нагрузкой - сахар через 120 мин - 8,25 ммоль/л (N - до 7,7). Двойная пероральная нагрузка глюкозой (по Штаубу-Трауготту) - через 90 мин сахар - 11 ммоль/л. Это больше, чем в норме у здоровых, но меньше, чем у больных клиническим диабетом.

Билирубин общий - 2, прямой - 3, непрямой - 9. Холестерин - 6,8 ммоль/л, триглицериды - 2,8 ммоль/л. Протромбиновый индекс - 0,97.

Рентгенологическое исследование: легочные поля чистые, сердце расширено влево, аорта развернута, уплотнена. Со стороны желудка выполнены признаки хронического гастрита. ФГС: признаки хронического гастрита.

УЗИ: бескаменный холецистит, хронический панкреатит.

Гл. дно: полнокровие, неравномерно извитые вены, единичные микроаневризмы.

ЭКГ: признаков изменений миокарда не выявлено, ритм синусовый, 76/мин.

ЭХОКО: умеренная гипертрофия левого желудочка с некоторым увеличением полости.

На основании полного клинического обследования установлен окончательный диагноз: хронический холецисто-панкреатит, хронический гастрит. Общий атеросклероз, гипертоническая болезнь II А. Ожирение, латентный сахарный диабет с нарушением толерантности к глюкозе.

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской диагностике. Предложен способ экспресс-диагностики сахарного диабета по содержанию микропримесей ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе, при этом оценка содержания ацетона в образце осуществляется приборным комплексом концентрирующая центрифуга - масс-спектрометр. Использование способа обеспечивает возможность наблюдения за динамикой выделения ацетона в режиме реального времени.

1. Способ экспресс-диагностики сахарного диабета по измерению в воздухе диагностически значимых веществ в диагностически значимых концентрациях отличающийся тем, что сахарный диабет диагностируют по содержанию микропримесей ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе, а определение содержания ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе осуществляют приборным комплексом концентрирующая центрифуга - масс-спектрометр.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение содержания ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе осуществляют до еды и через 0,5-2 ч после еды, и по изменению содержания ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе и скорости этого изменения или сохранению содержания ацетона в выдыхаемом пациентом воздухе устанавливают наличие заболевания у пациента и его форму или отсутствие заболевания.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что анализируемую газовую фазу отбирают принудительно.

4. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что анализируемую газовую фазу до анализа инкубируют в пластиковых емкостях.

5. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что анализируемую газовую фазу перед анализом пропускают через слой адсорбента паров воды.