Способ неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови по глюкограмме

Изобретение относится к области медицины, а именно к эндокринологии. Для неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови человека по электрическим характеристикам кожи и ткани проводят определение действительного значения концентрации глюкозы крови по калибровочной глюкосименсграмме (ГСГ), тождественной экспериментальному эквиваленту за счет оптимизации ее предельных параметров: глюкозы и проводимости структуры, - нормированными значениями границ адаптивного диапазона известных пациентов: глюкозы и диффузионными проводимостями с кратным отношением, вольтамперных характеристик (ВАХ) с оптимальными параметрами: диффузионным напряжением и диффузионным током, которые калибруют по измеренным токам, заданным двумя напряжениями и бинарным, по которым находят диффузионные проводимости пациентов как отношение диффузионных параметров их вольтамперных характеристик. Способ повышает достоверность, объективность и точность определения концентрации глюкозы в крови человека за счет исключения методической погрешности. 4 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.

Известен способ определения концентрации глюкозы в крови [см. Патент №2198586 РФ, A61B 5/022, №2000123186 / А.Д. Эльбаев; С.А. Акаева; Х.А. Курданов. - 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. Способ позволяет сократить время обследования.

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

Известен способ определения концентрации глюкозы в крови [Патент №2444279 РФ, МКИ A61B 5/02 / И.В. Русавская, Е.В. Бирюкова, Е.И. Глинкин. - 2012. - №7], в котором 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. Недостатками известного решения является невысокая метрологическая эффективность из-за калибровки по статистической градуировочной характеристике, регламентируемой однофакторностью оценки (определение глюкозы по одному физическому параметру - отношению артериальных давлений).

Известен способ, основанный на связи между содержанием глюкозы в крови и электрическими характеристиками кожи и ткани, который принят за прототип. Способ определения концентрации глюкозы в крови человека [Патент №2342071 РФ, МКИ A61B 5/053 / И.А. Новиков. - 2008], характеризующийся тем, что измеряют посредством четырехэлектродных датчиков, закрепленных на поверхности тела человека, электрические характеристики протекающего по ткани тока, затем обрабатывают измерения четырехэлектродных датчиков по предварительно откалиброванной математической модели путем сравнения результатов предлагаемого способа определения глюкозы в крови человека и любого другого известного метода определения глюкозы в крови человека, после чего определяют концентрацию глюкозы в крови человека.

Недостатками прототипа являются объемные вычисления, обусловленные отсутствуем аналитической модели, адекватной физике эксперимента, и, как следствие, невысокая метрологическая эффективность из-за калибровки по статистической градуировочной характеристике.

Технической задачей способа является повышение метрологической эффективности, а именно точности за счет исключения методической погрешности из-за использования двух физических факторов.

Поставленная техническая задача достигается тем, что

1) в способе неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови человека по глюкограмме, характеризующемся тем, что измеряют посредством четырехэлектродных датчиков, закрепленных на поверхности тела человека, электрические характеристики протекающего по ткани тока, затем обрабатывают измерения четырехэлектродных датчиков по предварительно откалиброванной математической модели путем сравнения результатов предлагаемого способа определения глюкозы в крови человека и любого другого известного метода определения глюкозы в крови человека, после чего определяют концентрацию глюкозы в крови человека, в отличие от прототипа определяют действительное значение концентрации глюкозы крови по калибровочной глюкосименсграмме (ГСГ), тождественной экспериментальному эквиваленту за счет оптимизации ее предельных параметров: глюкозы Р0 и проводимости Y0 структуры, - нормированными значениями границ адаптивного диапазона известных пациентов: глюкозы Pi, для i=1,2, и диффузионными проводимостями с кратным отношением Y1 и Y2=nY1, для n>1,1-3, вольтамперных характеристик (ВАХ) ii(u) с оптимальными параметрами: диффузионным напряжением Ui и диффузионным током которые калибруют по измеренным токам iij, для j=1,2, заданным двумя напряжениями u1 и бинарным u2=2u1, по которым находят диффузионные проводимости Yi пациентов как отношение диффузионных параметров Yi=Ii/Ui их вольтамперных характеристик i(u)

с тождественными границам диапазона параметрами: диффузионными током Ii, напряжением Ui и проводимостью Yi=Ii/Ui

,

2) в способе по п. 1, в отличие от прототипа, глюкосименсграмма

P=Poexp(Y/Y0)

отражает физику натурного эксперимента, с тождественными границам диапазона параметрами: проводимостью Y0 и глюкозой Р0 структуры

, , где n=Y2/Y1.

Сущность предлагаемого способа поясняют фиг. 1-4.

1. Измеряют посредством четырехэлектродных датчиков, закрепленных на поверхности тела человека, электрические характеристики протекающего по ткани тока.

2. Обрабатывают измерения четырехэлектродных датчиков по предварительно откалиброванной математической модели путем сравнения результатов предлагаемого способа определения глюкозы в крови человека и любого другого известного метода определения глюкозы в крови человека, после чего определяют концентрацию глюкозы в крови человека.

3. Регистрируют действительное значение концентрации глюкозы Рд крови по калибровочной глюкосименсграмме (ГСГ), тождественной экспериментальному эквиваленту Рэ. Тождественность Рдэ организуют за счет оптимизации предельных параметров: глюкозы Р0 и проводимости Y0 структуры, - нормированными значениями границ адаптивного диапазона известных пациентов: глюкозы Pi, для i=1,2, и диффузионными проводимостями с кратным отношением Y1 и Y2=nY1, для n>1,1-3. Диффузионные проводимости находят из вольтамперных характеристик (ВАХ) ii(u) с оптимальными параметрами: диффузионным напряжением Ui и диффузионным током Ii, которые калибруют по измеренным токам iij, для j=1,2, заданным двумя напряжениями u1 и бинарным u2=2u1.

4. Находим диффузионные проводимости Yi пациентов как отношение диффузионных параметров Yi=Ii/Ui их вольтамперных характеристик i(u)=i:

с тождественными границам диапазона параметрами: диффузионными током Ii и напряжением Ui. Диффузионное напряжение находят из системы уравнений, полученных по ВАХ (1):

Поделим второе уравнение системы (2) на первое с учетом t2=2t1

приведем это выражение к экспоненциальному уравнению

и после логарифмирования находим алгоритм оптимизации диффузионного напряжения ВАХ:

Диффузионный ток находят из инверсной системы уравнений по ВАХ (1):

Поделим второе уравнение системы (4) на первое с учетом бинарности t2=2t1

2ln(i1/I+1)=ln(i2/I+l),

после экспоненцирования приведем его к квадратному уравнению

из линейного представления которого находим алгоритм оптимизации диффузионного тока ВАХ:

На основе алгоритмов (3 и 5) находят ВАХ по току от напряжения и строят эталонный график Iэ(u) (фиг. 1).

5. Находим по измеренным параметрам значения концентрации глюкозы от проводимости и строим глюкосиминсграмму (ГСМ). Она подобна вольт-амперной характеристике (1), но по ординате отображается концентрация Р в ммоль/л, а проводимость по оси абцисс представлена как Y и измеряется в сименсах (фиг. 2).

ГСМ находят из вольтсименсной характеристики (ВСХ) y, которая является производной тока по напряжению первообразной ВАХ (1):

Диффузионная проводимость Y с концентрацией Р глюкозы связаны логарифмической зависимостью, т.к.

а из инверсной характеристики

следует характеристика глюкосименсграммы (ГСГ):

которая отражает физику натурного эксперимента, с тождественными границам диапазона параметрами: проводимостью Y0 и глюкозой Р0 структуры.

Проводимость структуры Y0 находят из системы уравнений по ГСГ (7):

Поделим второе уравнение системы (8) на первое

и после логарифмирования

находим алгоритм оптимизации проводимости Y0 структуры ГСГ:

Предельное содержание Р0 глюкозы структуры определяют из инверсной относительно (8) системы уравнений

После деления второго уравнения системы (10) на первое, принимая кратность Y2/Y1=n, получим соотношение

что соответствует после экспоненцирования выражению

Отсюда находим второй информативный параметр Р0 - предельное содержание глюкозы структуры ГСГ

Согласно алгоритмам (9 и 11) по формуле (7) строим эталонную характеристику Рэ(Y) ГСГ (фиг. 2).

Из графиков видно, что вольт-амперная характеристика оптимизирует информативные параметры исследуемой кривой относительно глюко-сименсграммы и мерам отсчета, которая определяет действительное содержание глюкозы в крови в адаптивном диапазоне калибруемых мер.

Преимуществом способа является повышение точности способа за счет исключения методической погрешности посредством калибровки в адаптивном диапазоне, регламентируемом калибруемыми значениями на его границах, а также путем введения двух статических характеристик ВАХ и ГСГ, которые позволяют по нормированным параметрам границ адаптивного диапазона диффузионной проводимости и предельной глюкозе определять действительное содержание глюкозы в крови.

Докажем метрологическую эффективность предлагаемого способа относительно прототипа по достоверности измерений в адаптивном диапазоне для исследуемой зависимости Pi (фиг. 3).

Например, найдем для известных значений Р1=2, Р2=20 и регистрируемым отношениям y1=1, y2=2 по алгоритмам (9 и 11) находим информативные параметры Y0=0,217, Р0=0,2.

По найденным параметрам Y0 и Р0 находим из (7) действительную глюкосименсграмму Рд (фиг. 2) тождественную эквиваленту Рэ:

Рдэоехр(Y/Y0).

Оценим достоверность калибровочной характеристики P1 (фиг. 2 и 3 кривая 1) и исследуемой Р2 в прототипе (фиг. 3 кривая 2) к эталонной Рэ по относительной погрешности εi:

Из графика (фиг. 4) видно, что относительная погрешность предлагаемого способа не превышает 1%, за счет использования калибровочной характеристики в адаптивном диапазоне с нормированными значениями на границах, что на порядок ниже прототипа (±10-15%). [см. РФ №2342071, МКИ A61B 5/053 / И.А. Новиков. - опубл. 27.12.2008].

Таким образом, определение действительного значения концентрации глюкозы крови по калибровочной глюкосименсграмме, тождественной экспериментальному эквиваленту за счет оптимизации ее предельных параметров: глюкозы и проводимости структуры, - нормированными значениями границ адаптивного диапазона известных пациентов, по сравнению с прототипом повышает точность на несколько порядков, что позволит существенно повысить достоверность и объективность обследования за счет исключения методической погрешности из-за использования двух физических факторов.

Способ неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови человека по глюкограмме, характеризующийся тем, что измеряют посредством четырехэлектродных датчиков, закрепленных на поверхности тела человека, электрические характеристики протекающего по ткани тока, затем обрабатывают измерения четырехэлектродных датчиков по предварительно откалиброванной математической модели путем сравнения результатов предлагаемого способа определения глюкозы в крови человека и любого другого известного метода определения глюкозы в крови человека, после чего определяют концентрацию глюкозы в крови человека, отличающийся тем, что определяют действительное значение концентрации глюкозы крови по калибровочной глюкосименсграмме (ГСГ), тождественной экспериментальному эквиваленту за счет оптимизации ее предельных параметров: глюкозы Р0 и проводимости Y0 структуры, - нормированными значениями границ адаптивного диапазона известных пациентов: глюкозы Pi, для i=1, 2, и диффузионными проводимостями с кратным отношением Y1 и Y2=nYi, для n>1,1-3, вольтамперных характеристик (ВАХ) ii(u) с оптимальными параметрами: диффузионным напряжением Ui и диффузионным током Ii, которые калибруют по измеренным токам iij, для j=1,2, заданными двумя напряжениями u1 и бинарным u2=2u1, по которым находят диффузионные проводимости Yi пациентов как отношение диффузионных параметров Yi=Ii/Ui их вольтамперных характеристик i(u)

с тождественными границам диапазона параметрами: диффузионными током Ii, напряжением Ui и проводимостью Yi=Ii/Ui

по диффузионным проводимостям вольтамперных характеристик формируют глюкосименсграмму

с тождественными границам диапазона параметрами: проводимостью Y0 и глюкозой Р0 структуры

где n=Y2/Y1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и может быть использовано при проведении отбора пациентов на проведение процедуры магнитно-резонансной томографии (МРТ) у пациентов с острым коронарным синдромом (ОКС).

Изобретение относится к области медицины, а именно к эндокринологии. Для экспресс-анализа концентрации глюкозы крови накладывают термисторы над поверхностной веной головы испытуемого и измеряют натощак и после приема пищи температуру и концентрацию глюкозы в крови.
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам управления реабилитационными механотренажерами. Способ восстановления двигательной активности верхней и нижней конечностей человека заключается в закреплении конечности в механотренажере, измерении электромиографического сигнала на поверхности конечности при ненапряженной мышце или группе мышц для сгибания/разгибания конечностей и при напряженной мышце или группе мышц для сгибания/разгибания конечностей, усилении и преобразовании аналогового сигнала в цифровой, и формировании для механотренажера управляющих команд начала, остановки или изменения скорости движения конечности пациента.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к нейрореабилитационным тренажерам. Устройство управления нейрореабилитационным тренажером верхней конечности человека содержит сенсорные датчики измерения электромиографического сигнала, расположенные на сгибательных и разгибательных поверхностях плеча и предплечья и подключенные через последовательно установленные блок регистрации и обработки электромиографического сигнала и блок фильтрации шумов электромиографического сигнала к входу блока выделения частоты электромиографического сигнала, блок принятия решения о движении в соответствии с зарегистрированным электромиографическим сигналом, подключенный через блок управления приводами к приводам верхней конечности, при этом блок выделения частоты электромиографического сигнала связан с блоком принятия решения через параллельно подключенные блоки определения фоновой мощности электромиографического сигнала и определения активной мощности электромиографического сигнала.

Изобретение относится к области психологии, в частности к психодиагностике, а именно к прогнозированию эмоционального фона у женщин в течение овариально-менструального цикла.
Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, и может быть использовано для прогнозирования выраженности головной боли у женщин с антифосфолипидным синдромом.

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для ранней диагностики ангиоретинопатии при атеросклерозе и артериальной гипертензии.

Изобретение относится медицине, а именно к инструментальным методам исследования и может быть использовано для диагностики микроспории гладкой кожи у детей. Проводят дерматоскопию гладкой кожи.

Настоящее изобретение относится, в основном, к области интеллектуального дома и, в частности, к способу включения кондиционера и устройству для включения кондиционера.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для прогнозирования риска возникновения преэклампсии у женщин русской национальности, являющихся уроженками Центрально-Черноземного региона России.

Изобретения относятся к медицинской технике. Носимое пользователем портативное устройство содержит датчик проводимости кожи для измерения проводимости кожи пользователя и устройство оценки уровня кортизола.

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии, кардиохирургии, функциональной диагностике. Для определения ударного объема сердца проводят наложение двух электродов на участки тела, регистрацию сопротивления R между электродами при снятии реограммы (РГ), измерение гемоглобина крови Hb.

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство для улучшения качества сна содержит измеритель электродермальной активности субъекта (14) с выделением фаз сна по величине электрического сопротивления и сигналов кожно-гальванической реакции (КГР), подключенный к паре накожных электродов (241) генератор стимулирующих электрических импульсов (24), измеритель мышечного тонуса (16), подключенный к монитору (211) блок видеостимуляции (21), подключенный к электроакустическому преобразователю (222) блок аудиостимуляции (22) и блок пробуждающей стимуляции (23).

Изобретение относится к области медицины, а именно к области проведения психофизиологических исследований, например анализа психофизиологических реакций человека, и может быть использовано в медицинских целях, функциональной диагностике, педагогике, психологии, судебной практике и криминалистике.

Изобретение относится к области медицины. Для определения составляющих импеданса биологического объекта осуществляют подачу на биообъект импульса стабилизированного тока I и измерение напряжения u.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для мониторинга уровня стресса у пациента. Проводят регистрацию, измерение и анализ показателей кожной проводимости.

Изобретение относится к медицине и нефрологии и может быть использовано для определения наполненности мочевого пузыря. Накладывают электроды на кожу в области нахождения мочевого пузыря.

Изобретение относится к сенсорному устройству. Сенсорное устройство содержит ремешок, включающий в себя по меньшей мере один датчик для измерения физиологического параметра на внутренней стороне запястья тела человека или животного и блок обработки сигналов для обработки выходных данных измерения, полученного от упомянутого по меньшей мере одного датчика.

Изобретения относятся к медицинской технике, а именно к средствам для магнитно-резонансной визуализации. Способ магнитно-резонансной визуализации объекта содержит этапы, на которых подвергают объект действию двух или более визуализирующих последовательностей для получения MR сигналов, при этом каждая визуализирующая последовательность содержит один радиочастотный (RF) импульс и один переключаемый градиент магнитного поля, реконструируют два или более изображений MR фазы из MR сигналов, полученных посредством двух визуализирующих последовательностей, в которых переключаемые градиенты магнитного поля одной из визуализирующих последовательностей для пространственного кодирования в MR визуализации имеют противоположную полярность по отношению к переключаемым градиентам магнитного поля второй из визуализирующих последовательностей, выводят пространственное распределение электрических свойств объекта.

Изобретение относится к медицине, в частности к диагностике, и может быть использовано для определения недостатка воды в организме человека. Измеряют значения импеданса участка тела человека на низкой частоте и высокой частоте.

Предложено устройство (100, 100'), которое выполнено таким образом, что прохождение текучей среды (30) через открытый порт дальнего кончика (112, 112') обеспечивает определение вещества (116), которое может присутствовать на поверхности (31, 33), например поверхности зуба, на основе измерения сигнала, коррелированного с веществом, по меньшей мере, частично затрудняющим прохождение текучей среды (30) через открытый порт. Устройство (100, 100') включает в себя ближнюю насосную часть (124) и, по меньшей мере, одну дальнюю часть (110) зонда, выполненную с возможностью погружения в другую текучую среду (11), например воду в пене зубной пасты. Соответствующая система (3000) включает в себя одно или два таких устройства (3100, 3200). Способ определения наличия вещества на поверхности включает в себя зондирование зоны (17) взаимодействия, по меньшей мере, на предмет частичного затруднения прохождения потока второй текучей среды (30) через дальний наконечник зонда. 7 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к области медицины, а именно к эндокринологии. Для неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови человека по электрическим характеристикам кожи и ткани проводят определение действительного значения концентрации глюкозы крови по калибровочной глюкосименсграмме, тождественной экспериментальному эквиваленту за счет оптимизации ее предельных параметров: глюкозы и проводимости структуры, - нормированными значениями границ адаптивного диапазона известных пациентов: глюкозы и диффузионными проводимостями с кратным отношением, вольтамперных характеристик с оптимальными параметрами: диффузионным напряжением и диффузионным током, которые калибруют по измеренным токам, заданным двумя напряжениями и бинарным, по которым находят диффузионные проводимости пациентов как отношение диффузионных параметров их вольтамперных характеристик. Способ повышает достоверность, объективность и точность определения концентрации глюкозы в крови человека за счет исключения методической погрешности. 4 ил.

Наверх