Способ определения концентрации глюкозы в крови

Изобретение относится к области медицины, в частности к эндокринологии. Для определения концентрации глюкозы в крови утром, натощак, измеряют систолическое и диастолическое артериальное давление последовательно на левой и правой руках пациента. Регистрируют отношение n наибольшего из измеренных значений систолического артериального давления на левой и правой руках к наименьшему из измеренных значений диастолического артериального давления на левой и правой руках. Определяют концентрацию глюкозы в крови через отношение n по калибровочной характеристике. Калибровку проводят априори на границах адаптивного диапазона для пациентов с известными содержанием глюкозы и регистрируемым отношением n, по которым находят предельное отношение n₀ систолического давления к диастолическому давлению и предельное содержание Р₀ глюкозы в крови, по которым строят калибровочную характеристику для определения действительного содержания глюкозы в крови Р по формуле, ммоль/л: , где n₀=(n₂-n₁)/ln(P₂/P₁) и , а P₁ и P₂ - известные значения содержания глюкозы в крови, n₁ и n₂ - регистрируемые отношения систолического давления к диастолическому для известных значений P₁ и Р₂, k=n₁/n₂. Способ повышает метрологическую эффективность определения концентрации глюкозы в крови по артериальному давлению, за счет исключения методической погрешности. 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области медицины, в частности к эндокринологии, и может быть использовано для предварительной диагностики сахарного диабета II типа при профилактических обследованиях населения.

Известен способ диагностики сахарного диабета [см. кн Камышева Е.М., Покалев Г.М. Сахарной диабет: современное представление, клинические симптомы, синдромы, врачебная практика. - Н. Новгород: Изд-во Нижегородской гос. мед. акад., 1999, с.71-73.], включающий определение концентрации глюкозы в плазме крови с помощью биохимического анализа.

К недостаткам способа относятся необходимость забора крови для проведения анализа, что является фактором риска инфекционных заболеваний, и значительные затраты на аппаратуру и реактивы для проведения биохимического анализа.

За прототип принят способ определения концентрации глюкозы в крови [см.Патент №2198586 (РФ), А61В 5/022, №2000123186 / Эльбаев А.Д.; Акаева С.А.; Курданов Х.А. - 2003], в котором утром, натощак, пациенту измеряют систолическое и диастолическое артериальное давление последовательно на левой и правой руках, определяют коэффициент корреляции К, представляющий собой отношение наибольшего из измеренных значений систолического артериального давления на левой и правой руках к наименьшему из измеренных значений диастолического артериального давления на левой и правой руках, и рассчитывают содержание глюкозы в крови Р по формуле P=0,245•E^1,9•^K (ммоль/л), где Е - постоянная, Е≈2,71828, К - коэффициент корреляции. Способ позволяет сократить время обследования и проводить определение уровня глюкозы в крови неинвазивным методом.

Недостатками прототипа являются низкая метрологическая эффективность из-за высокой погрешности в широком диапазоне измерения, обусловленной фиксированной статистической характеристикой.

Технической задачей способа является повышение метрологической эффективности, за счет исключения методической погрешности.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе определения концентрации глюкозы в крови утром, натощак, измеряют систолическое и диастолическое артериальное давление последовательно на левой и правой руках пациента, определяют отношение n наибольшего из измеренных значений систолического артериального давления на левой и правой руках к наименьшему из измеренных значений диастолического артериального давления на левой и правой руках, в отличие от прототипа измеряют глюкозу в крови через отношение n по калибровочной характеристике, калибровку проводят априори на границах адаптивного диапазона для пациентов с известными содержанием глюкозы и регистрируемым отношением n, по которым находят предельное отношение n₀ систолического давления к диастолическому давлению и предельное содержание Р₀ глюкозы в крови, по которым строят калибровочную характеристику для определения действительного содержания Р глюкозы в крови.

Сущность предлагаемого способа поясняют фиг.1-3.

1. При обследовании пациента утром, натощак, измеряют параметры артериального давления, в мм рт.ст.:

- уровень систолического АД на левой руке - А1;

- уровень диастолического АД на левой руке - А2;

- уровень систолического АД на правой руке - A3;

- уровень диастолического АД на правой руке - А4.

2. Сравнивают показатели А1 и A3, выбирают наибольшее - PSmax=P_S.

Сравнивают показатели А2 и А4, выбирают наименьшее - PDmin=P_D.

3. Регистрируют отношение n максимального систолического давления P_S к минимальному диастолическому давлению Р_D на левой и правой руках

4. Определяют содержание Р глюкозы в крови по калибровочной характеристике, ммоль/л:

через отношение n максимального систолического и минимального диастолического давления (фиг.1 кривая 2), с учетом информативных параметров: Р₀ - предельное содержание глюкозы в крови и n₀ - предельное отношение давлений P_S/P_D.

5. Калибровку проводят априори на границах адаптивного диапазона для пациентов с известным содержанием P₁, Р₂ глюкозы в крови, для которых регистрируют отношения n₁ и n₂ систолического давления к диастолическому давлению. По двум регистрируемым и известным значениям n₁, P₁ и n₂, P₂ находят предельное отношение n₀ систолического давления к диастолическому давлению и предельное содержание глюкозы Р₀ в крови (фиг.1).

Информативный параметр n₀ находят из системы уравнений

Поделим второе уравнение системы (3) на первое

и после логарифмирования находим информативный параметр n₀ предельного отношения систолического PS_max к диастолическому PD_min давлению:

Предельное содержание P₀ глюкозы в крови определяют из инверсной относительно (3) системы уравнений

после деления второго уравнения системы (5) на первое

n₂/n₁=ln(P₂/P₀)/ln(P₁/P₀).

Принимая отношение n₁/n₂=k, получим соотношение

k·ln(P₁/P₀)=ln(P₂/P₀),

что соответствует после экспоненцирования выражению

(P₁/P₀)^k=P₂/P₀.

Отсюда находим второй информативный параметр Р₀ - предельное содержание глюкозы в крови

К преимуществам предлагаемого способа диагностики по сравнению с прототипом относится повышение точности способа за счет исключения методической погрешности посредством калибровки в адаптивном диапазоне, регламентируемым нормируемыми значениями на его границах.

Предлагаемый способ диагностики сахарного диабета может быть использован в качестве экспресс-метода при проведении массовых профилактических обследований населения.

Докажем метрологическую эффективность предлагаемого способа относительно прототипа по достоверности измерений в адаптивном диапазоне для исследуемой зависимости F_i (фиг.1 кривая 1).

Например, найдем для известных значений Р₁=4, Р₂=10 и регистрируемым отношениям n₁=1,469, n₂=1,956 по алгоритмам (4) и (6) информативные параметры n₀=0,526, P₀=0,245.

По найденным параметрам n₀ и P₀ находим из (2) калибровочную характеристику Р_i (фиг.1 кривая 2):

.

Оценим достоверность (фиг.3) калибровочной характеристики P_i (фиг.2 кривая 2) относительно исследуемой F_i (фиг.2 кривая 1) по относительной погрешности ε_i:

Из графика (фиг.3) видно, что относительная погрешность достоверности не превышает 1,4%, за счет использования калибровочной характеристики в адаптивном диапазоне с нормированными значениями на границах, что на порядок ниже прототипа (±10-15%) [см. Эльбаев А.Д. Диагностические системы взаимосвязи параметров гемодинамики и уровня глюкозы в крови // Клиническая физиология кровообращения. №3, 2006. С.18].

Оценим методическую погрешность δ (фиг.4) исследуемой характеристики F_i (фиг.4 кривая 1) от калибровочной Р_i (фиг.4 кривая 2) при параметрическом дрейфе ΔР и Δn по формуле:

Результаты оценки методической погрешности по формуле (8) представлены на фиг.5. Из графика (фиг.5) видно, что методическая погрешность при изменении входных характеристик на 1% изменяется на 100-150%, то есть на два порядка в заданном диапазоне.

Таким образом, измерение глюкозы в крови по калибровочной характеристике, регламентируемой нормируемыми значениями на границах адаптивного диапазона, в отличие от прототипа повышает достоверность на порядок и на два порядка снижает методическую погрешность, что в итоге повышает метрологическую эффективность определения концентрации глюкозы по давлению.

Способ определения концентрации глюкозы в крови, заключающийся в том, что утром, натощак, измеряют систолическое и диастолическое артериальное давление последовательно на левой и правой руках пациента, регистрируют отношение n наибольшего из измеренных значений систолического артериального давления на левой и правой руках к наименьшему из измеренных значений диастолического артериального давления на левой и правой руках, отличающийся тем, что определяют концентрацию глюкозы в крови через отношение n по калибровочной характеристике, калибровку проводят априори на границах адаптивного диапазона для пациентов с известными содержанием глюкозы и регистрируемым отношением n, по которым находят предельное отношение n₀ систолического давления к диастолическому давлению и предельное содержание Р₀ глюкозы в крови, по которым строят калибровочную характеристику для определения действительного содержания глюкозы в крови Р по формуле, ммоль/л:
где n₀=(n₂-n₁)/ln(P₂/P₁) и а P₁ и P₂ - известные значения содержания глюкозы в крови, n₁ и n₂ - регистрируемые отношения систолического давления к диастолическому для известных значений P₁ и P₂, k=n₁/n₂.