卞 華， 朱小鵬， 顏紅梅， 常薪霞， 夏明鋒， 高 鑫*

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院內(nèi)分泌科，上海 200032 2. 復(fù)旦大學(xué)代謝病研究所，上海 200032

·論 著·

國產(chǎn)新型電生理刺激反饋儀DS21在無創(chuàng)篩查糖尿病中的初步應(yīng)用

卞 華1,2， 朱小鵬1,2， 顏紅梅1,2， 常薪霞1,2， 夏明鋒1,2， 高 鑫1,2*

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院內(nèi)分泌科，上海 200032 2. 復(fù)旦大學(xué)代謝病研究所，上海 200032

目的： 初步評判國內(nèi)最新研制的電生理刺激反饋儀DS21無創(chuàng)篩查糖尿病的穩(wěn)定性、有效性及安全性。方法： 46例受試者根據(jù)口服葡萄糖耐量試驗(yàn)(OGTT)及既往病史分為健康組(n=17)、糖調(diào)節(jié)受損組(n=15)和糖尿病組(n=14)。受試者簽署知情同意書，接受常規(guī)體檢及采集病史及生化檢查，對受試者進(jìn)行3次電生理刺激反饋儀DS21測試，得到3個(gè)電導(dǎo)值，通過計(jì)算平均偏差，判斷檢測結(jié)果的穩(wěn)定性、有效性，同時(shí)觀察不良反應(yīng)。結(jié)果： 46例受試者電導(dǎo)值平均偏差最大值為4.4，最小值為0.2，均小于5.0；46例受試者中健康組、糖調(diào)節(jié)受損組和糖尿病組受試者的電導(dǎo)值分別為77.9±5.2、70.4±5.7、54.7±11.4，趨勢為健康組>糖調(diào)節(jié)受損組>糖尿病組，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；校正了性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)(BMI)，3組人群電導(dǎo)值依然存在上述趨勢(P<0.01)。入組受試者均未發(fā)生不良事件。結(jié)論： 國產(chǎn)電生理刺激反饋儀DS21在不同糖代謝人群中存在不同的電導(dǎo)值，有助于評判糖尿病風(fēng)險(xiǎn)，且穩(wěn)定、安全，值得進(jìn)一步以應(yīng)用于臨床。

電生理刺激反饋儀；糖尿??；無創(chuàng)診斷

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，糖尿病的發(fā)生率在世界范圍內(nèi)迅速上升。我國糖尿病發(fā)生也呈上升趨勢，20歲以上的成年人中2型糖尿病患病率達(dá)9.7%，糖調(diào)節(jié)受損達(dá)15.5%[1]。因此，糖尿病已成為危害健康的重要問題。電生理刺激反饋儀通過測試人體四肢汗液氯離子濃度評估糖尿病自主神經(jīng)病變程度(用電導(dǎo)值量化)，從而提示糖尿病風(fēng)險(xiǎn)高低,可用于無創(chuàng)篩查糖尿病前期及糖尿病[2]。國外已有電生理刺激儀器eZscan上市，但價(jià)格昂貴[2]。國內(nèi)相關(guān)研究尚處于起步階段，本研究旨在初步評判國內(nèi)最新研制的電生理刺激反饋儀DS21無創(chuàng)篩查糖尿病的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 46例受試者根據(jù)口服葡萄糖耐量試驗(yàn)(OGTT)及既往病史分為健康組、糖調(diào)節(jié)受損組(包括空腹血糖受損+糖耐量減低)和糖尿病組，入選標(biāo)準(zhǔn)：受試者年齡>20歲，通過“金標(biāo)準(zhǔn)”O(jiān)GTT試驗(yàn)確認(rèn)所屬組別。所有糖尿病患者及糖調(diào)節(jié)受損組均符合1999年WHO診斷標(biāo)準(zhǔn)，需排除感染及應(yīng)激狀態(tài)時(shí)血糖暫時(shí)性升高。排除標(biāo)準(zhǔn)：植入電器、患有癲疒間、有器官或系統(tǒng)嚴(yán)重疾病、妊娠或哺乳期婦女，或懷疑有妊娠者、有惡性腫瘤者；檢查部位結(jié)構(gòu)異常者；對檢查有恐懼心理或過度緊張者；被檢查者無能力表達(dá)自己的感覺者(如精神病患者)。既往已確診糖尿病者，無論OGTT結(jié)果，均分至糖尿病組。本研究通過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核，所有受試對象均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 電生理刺激 反饋儀測試受試者簽署知情同意書，接受常規(guī)體檢并收集既往病史、用藥史、家族遺傳病史等情況。行OGTT檢測及根據(jù)既往糖尿病病史確定組別，在空調(diào)房間中(保證恒定溫度和濕度)對受試者進(jìn)行3次電生理刺激反饋儀測試。受試者將雙手、雙腳放在2對大面積鎳電極板上，站立不動(dòng)2 min。鎳電極之間施加1個(gè)低于4 V的直流電，電壓由3.8 V每秒降低0.2 V梯度降至1.0 V結(jié)束。鎳電極被交替地作為陽極和陰極，采用計(jì)時(shí)直流電法測量并計(jì)算電導(dǎo)值，該值與汗液氯離子濃度正相關(guān)。

1.3 測定有效性和安全性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 穩(wěn)定性評價(jià) 以每次測得的手和腳電導(dǎo)值均值作為篩查試驗(yàn)的效應(yīng)值(以下稱為電導(dǎo)值)，每位受試者需檢測3次，求出同一受試者3次電導(dǎo)值的平均偏差，計(jì)算公式如下：

其中dt為單次測量的偏差，計(jì)算方法如下：

X：單次測量值；

同一受試者3次電導(dǎo)值間平均偏差相差5以上，證明產(chǎn)品的穩(wěn)定性不足。

1.3.2 有效性評價(jià) 理論上健康人的電導(dǎo)值>糖調(diào)節(jié)受損者>糖尿病者，兩兩比較組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.3.3 安全性評價(jià) 觀察不良反應(yīng)的發(fā)生狀況，計(jì)算不良反應(yīng)發(fā)生率。不良反應(yīng)發(fā)生率=不良反應(yīng)例數(shù)/該組病例總數(shù)×100%。安全性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：不良反應(yīng)發(fā)生率≤1%。

2 結(jié) 果

2.1 一般資料 結(jié)果(表1)表明：糖尿病組年齡、體質(zhì)指數(shù)(BMI)(均P<0.05)、空腹血糖(P<0.01)較健康組升高，糖調(diào)節(jié)受損組收縮壓(P<0.01)和舒張壓(P<0.05)較健康組升高，糖尿病組餐后血糖，糖化血紅蛋白(HbA1c)較健康組和糖調(diào)節(jié)受損組升高(均P<0.01)。糖調(diào)節(jié)受損組空腹、OGTT-2 h及HbA1c雖較健康組有增高趨勢，但差異未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2 穩(wěn)定性評價(jià) 對46例受試者分別進(jìn)行3次電生理刺激反饋儀測試，得到3個(gè)電導(dǎo)值X1、X2、X3，通過計(jì)算平均偏差，判斷檢測結(jié)果的穩(wěn)定性見表2。結(jié)果顯示，最大值為4.4，最小值為0.2，均小于5.0。

2.3 有效性評價(jià) 結(jié)果表明：46例受試者中健康組、糖調(diào)節(jié)受損組和糖尿病組受試者的電導(dǎo)值分別為77.9±5.2、70.4±5.7和54.7±11.4，趨勢為健康組>糖調(diào)節(jié)受損組>糖尿病組，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。協(xié)方差分析顯示校正了性別、年齡、BMI，3組電導(dǎo)值間差異仍有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01), 趨勢仍為健康組>糖調(diào)節(jié)受損組>糖尿病組。

表1 各組受試對象基本資料的比較

*P<0.05,**P<0.01與健康組相比;△△P<0.01與糖調(diào)節(jié)受損組相比

表2 各受試者3次電導(dǎo)值的穩(wěn)定性分析

2.4 安全性評價(jià) 入組的46例受試者沒有發(fā)生任何不良事件。

3 討 論

糖尿病的患病率逐年增高，糖尿病慢性并發(fā)癥不僅是糖尿病致殘、致死的主要原因,更給患者和社會(huì)帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，對糖尿病的早診斷、早治療意義重大。由于糖尿病前期癥狀非常不明顯，當(dāng)患者出現(xiàn)糖尿病的明顯特征時(shí)，大多數(shù)已開始出現(xiàn)糖尿病的并發(fā)癥，錯(cuò)過了最佳的干預(yù)和治療時(shí)機(jī)[1-2]。Yang等[1]研究發(fā)現(xiàn)，雖然糖尿病的未診斷率由70%降至60%，但這一結(jié)果仍不容樂觀，糖尿病“不查不知道”的局面依然未能改變。在早期亞臨床或無癥狀階段進(jìn)行篩查，盡早發(fā)現(xiàn)糖尿病，對于阻止糖尿病發(fā)展到不可逆階段非常重要。由于目前糖尿病的主要診斷依據(jù)為取血檢測血糖或糖化血紅蛋白，為有創(chuàng)性，大眾接受程度不一。因此迫切需要一些無創(chuàng)的手段能夠篩查出糖尿病的高危人群。目前糖尿病無創(chuàng)篩查的有效手段還比較缺乏，風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)存在不準(zhǔn)確或難以接受的問題，比較成熟的是電生理刺激反饋儀。本研究對國內(nèi)新近研制的電生理儀反饋儀DS21篩查糖尿病的重復(fù)性、安全性和有效性進(jìn)行初步評價(jià)。

電生理刺激反饋儀的原理是根據(jù)糖尿病會(huì)引起自主神經(jīng)的病變，在糖尿病早期階段就可能發(fā)生小神經(jīng)的損傷，它特別影響遠(yuǎn)端四肢的泌汗運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的功能——排汗的變化，糖尿病病變導(dǎo)致遠(yuǎn)端的四肢排汗減少，同時(shí)額頭呈補(bǔ)償性排汗，汗腺排汗的變化表現(xiàn)在汗液里的氫離子和氯離子強(qiáng)度的變化。糖尿病病變程度越嚴(yán)重，排汗越少，離子強(qiáng)度就越小。測試人體汗腺豐富的額頭、手掌、腳掌電化學(xué)信號，以供臨床診斷和電生理研究用。電生理刺激反饋儀通過測試人體四肢離子變化情況得到的電導(dǎo)值，從而對糖尿病風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行檢測和評估，發(fā)現(xiàn)糖尿病前期及早期糖尿病[3-7]。同時(shí)它的另一個(gè)優(yōu)勢為操作方便，檢測耗時(shí)少于3 min，檢測人員無需特殊培訓(xùn)[3]。

目前主要有兩種電生理刺激反饋儀，包括ESCAN和DS21。國際上已有相關(guān)產(chǎn)品eZscan，但價(jià)格昂貴。eZscan已經(jīng)在多項(xiàng)研究中證實(shí)可以很好地預(yù)測糖尿病及糖尿病前期[3-7]。國內(nèi)新近研制的DS21測試人體汗腺豐富的額頭、手掌、腳掌電化學(xué)信號，以供臨床診斷和電生理研究用。通過測試人體四肢離子變化情況得到的電導(dǎo)值，從而對糖尿病風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行檢測和評估，從而發(fā)現(xiàn)糖尿病前期及早期糖尿病，與eZscan相關(guān)產(chǎn)品原理相似。另外，DS21的優(yōu)點(diǎn)還包括構(gòu)建了人體在超低直流電壓(DC1～4V)激勵(lì)時(shí)的包括大量分布式阻容單元組成的電生理模型，并通過臨床研究得到了較為優(yōu)化的模型參數(shù)；將實(shí)際測量值通過電生理模型演算和人群模型校正，更準(zhǔn)確地還原人體皮膚的電化學(xué)反應(yīng)過程和參數(shù)，使得所呈現(xiàn)的電導(dǎo)系數(shù)與疾病的關(guān)聯(lián)性更好。但DS21的有效性及安全性尚不明確。

本研究發(fā)現(xiàn)DS21檢測的電導(dǎo)值與糖尿病顯著相關(guān)，趨勢為健康組>糖調(diào)節(jié)受損組>糖尿病組，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。協(xié)方差分析發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步校正了性別、年齡、BMI后，3組電導(dǎo)值依然存在上述趨勢(P<0.01)。電導(dǎo)值測試主要受環(huán)境、溫度、濕度及年齡的影響[8-9]，本研究在恒溫空調(diào)房間里面進(jìn)行，去除了溫度及濕度的影響。既往的一項(xiàng)國外研究顯示，對133例糖尿病和41例健康對照組，進(jìn)行電生理刺激儀eZscan檢測，糖尿病組電導(dǎo)值較對照組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[10]。另一項(xiàng)研究也同樣發(fā)現(xiàn)，對270名受試者使用同類產(chǎn)品檢測，糖尿病組電導(dǎo)值低于糖調(diào)節(jié)受損及正常糖耐量組[2],與本研究結(jié)果一致。本研究的結(jié)果初步顯示，國內(nèi)最新研制的電生理刺激反饋儀DS21無創(chuàng)篩查糖尿病有一定效果，但需要擴(kuò)大樣本，在大樣本人群中進(jìn)一步驗(yàn)證，并制定糖尿病的診斷截點(diǎn)。另外在重復(fù)性及安全性方面，46名受試者自身3次電導(dǎo)值之間平均偏差均小于5，證明該設(shè)備電導(dǎo)值穩(wěn)定可靠，重復(fù)性佳。所有受試者沒有發(fā)生任何不良事件，提示該產(chǎn)品相對安全，可用于人體糖尿病風(fēng)險(xiǎn)篩查。

綜上所述，電生理刺激儀DS21穩(wěn)定可靠，且使用相對安全，在不同糖代謝人群中存在不同的電導(dǎo)值，可用于無創(chuàng)篩查糖尿病，鑒于本研究樣本量較小，仍需擴(kuò)大樣本驗(yàn)證，并在后續(xù)大樣本研究中制定診斷截點(diǎn)。

[1] YANG W, LU J, WENG J, et al. Prevalence of diabetes among men and women in China[J]. N Engl J Med, 2010,362(12):1090-1101.

[2] CHEN X, CHEN L, DING R, et al. A preliminary investigation of EZSCAN screening for impaired glucose tolerance and diabetes in a patient population[J].Exp Ther Med, 2015,9(5):1688-1694.

[3] RAMACHANDRAN A, MOSES A, SHETTY S, et al. A new non-invasive technology to screen for dysglycaemia including diabetes[J]. Diabetes Res Clin Pract, 2010,88(3):302-306.

[4] SCHWARZ P E, BRUNSWICK P, CALVET J H. EZSCANTMa new technology to detect diabetes risk [J]. Br J Diabetes Vasc Dis, 2011,11(4):204-209.

[5] SANCHEZ HERNANDEZ O E, PAPACOSTAS-QUINTANILLA H, VILIER A, et al. EZSCAN as a screening tool for prediabetes and diabetes in a large mexican population[J]. J Diabetes Metab, 2015,6(3):3-6.

[6] BRUNSWICK P, MAYAUDON H, ALBIN V, et al. Use of Ni electrodes chronoamperometry for improved diagnostics of diabetes and cardiac diseases[J]. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2007,2007:4544-4547.

[7] RAMACHANDRAN A, MOSES A, SHETTY S, et al. A new non-invasive technology to screen for dysglycaemia including diabetes[J]. Diabetes Res Clin Pract, 2010,88(3):302-306.

[8] HUBERT D, BRUNSWICK P, CALVET J H, et al. Abnormal electrochemical skin conductance in cystic fibrosis[J]. J Cyst Fibros, 2011,10(1):15-20.

[9] SHENG C S, ZENG W F, HUANG Q F, et al. Accuracy of a Novel Non-Invasive technology based EZSCAN system for the diagnosis of diabetes mellitus in Chinese[J]. Diabetol Metab Syndr, 2011,3(1):36.

[10] MAYAUDON H, MILOCHE P O, BAUDUCEAU B. A new simple method for assessing sudomotor function: relevance in type 2 diabetes[J]. Diabetes Metab, 2010,36(6 Pt 1):450-454.

[本文編輯] 廖曉瑜， 賈澤軍

Preliminary application of new electrophysiological stimulation feedback instrument DS21 in non-invasive screening diabetes

BIAN Hua1,2, ZHU Xiao-peng1,2, YAN Hong-mei1,2, CHANG Xin-xia1,2, XIA Ming-feng1,2, GAO Xin1,2*

1. Department of Endocrinology, Zhongshan Hospital, Fudan University, Shanghai 200032, China 2. Institute of Metabolic Disease, Fudan University, Shanghai 200032, China

Objective： To preliminarily assess the stability, effectiveness, and safety of the electrophysiological stimulation feedback instrument DS21 for non-invasive screening diabetes. Methods： Totally 46 cases were selected and divided into health control group (NC,n=17),impaired glucose regulation group(IGR,n=15), and diabetes group (DM,n=14) based on OGTT and diabetic history. All cases signed informed consent, were performed routine check-up and biochemical examination, and collected history, and underwent three times tests by electrophysiological stimulation feedback instrument. Three conductance values of this instrument were recorded for each case, the deviation of average values were calculated, to evaluate its stability and effectiveness, and the adverse reactions were observed. Results： The maximum of the mean conductance value deviation was 4.4, the minimum value was 0.2 in the 46 subjects, which were all less than 5.0, The conductance values were 77.9±5.2，70.4±5.7, and 54.7±11.4 in NC, IGR, and DM group, respectively. The trend of conductance value was NC >IGR > DM group. The difference of conductance values among groups was statistically significant (P<0.01). After adjusting for gender，age, and body mass index (BMI), the difference of conductance values among groups was still statistically significant (P<0.01). There was no adverse event in the test in 46 cases. Conclusions： Electrophysiological stimulation feedback instrument DS21 is stable, reliable. The conductance values are different in subject with different glucose metabolism.

electrophysiological stimulation feedback instrument; diabetes; noninvasive diagnosis

2017-04-24 [接受日期] 2017-06-19

國家自然科學(xué)基金(81471073)，上海市衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)課題(2013ZYJB0802)，上海市科委項(xiàng)目(13441900303)，復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院優(yōu)秀骨干計(jì)劃(2015ZSYXGG15). Supported by National Natural Science Foundation of China(81471073) , Shanghai Municipal Commission of Health and Family Planning (2013ZYJB0802), Research Project of Science and Technology Commission of Shanghai Municipality (13441900303), and Excellent Member Program of Zhongshan Hospital Fudan University (2015ZSYXGG15).

卞 華，博士，主任醫(yī)師. E-mail: bianhuaer@126.com

*通信作者(Corresponding author). Tel: 021-64041990, E-mail:happy20061208@126.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2017.20170432

R 246.1

A