無創(chuàng)血糖儀開始沖擊傳統(tǒng)血糖儀

無創(chuàng)血糖儀開始沖擊傳統(tǒng)血糖儀

隨著時代的飛速發(fā)展，現(xiàn)在中國的血糖儀市場大概為25億-40億元人民幣之間。市場份額的格局為：外資兩大巨頭強生和羅氏公司占據(jù)著市場份額頭兩名的明顯優(yōu)勢，累計份額超出60%。而僅在中國境內(nèi)銷售的，就有超出30家不同的品牌，其中三諾、怡成等都是國內(nèi)廠商中的大牌，魚躍醫(yī)療也想憑借高性價比和渠道優(yōu)勢開始發(fā)力?，F(xiàn)在該行業(yè)的盈利模式是：血糖儀幾乎成本定價，以試紙盈利。

以三諾生物為例，該公司報顯示，報告期內(nèi)實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)收入4.48億元，其中血糖測試儀收入為9710.13萬元，血糖檢測試紙收入3.5億元。平均銷售毛利率65%左右，而這重要來源于試紙。

根據(jù)以上的血糖儀行業(yè)情報分析，大家發(fā)現(xiàn)了什么問題沒有？對，如果無創(chuàng)血糖儀真的立刻就來臨，那么將摧毀一大塊現(xiàn)有的血糖儀市場，由于他們都是有創(chuàng)檢測，靠的是試紙盈利，而無創(chuàng)檢查是不需要用試紙的，釜底抽薪式的替代??！可是為什么這些廠商并沒有如熱鍋上的螞蟻同樣坐立不安，而是幾乎沒有什么反映呢？由于無創(chuàng)測血糖在技術(shù)上確實很困難，下面就為大家介紹一下它的發(fā)展歷史。

早在半個世紀前，科學家就開始對這一問題進行了持續(xù)研究，傳統(tǒng)的血糖無損檢測辦法。

尋找血液替代物

常見的辦法有測血液替代物（唾液、汗、尿液）中的葡萄糖濃度，但有部分研究表明：所測得的葡萄糖濃度與血糖濃度無明顯有關(guān)性。而另一種辦法是通過皮膚輕度腐蝕，去除表皮障礙，加負壓持續(xù)抽取的辦法，測組織間隙液的糖濃度，進而通過算法反向推定血糖濃度。但是這仍是一種輕微有損的檢測辦法，運用與體外測量相結(jié)合的微滲入技術(shù)，所測葡萄糖濃度與血糖濃度有關(guān)性確實比較好，但檢測過程中操作技術(shù)規(guī)定高，測量復(fù)雜，不合用于普通臨床使用。

使用生物傳感器

20世紀60年代，酶電極作為電化學傳感器，初次被提出來應(yīng)用于此，而這是血糖無損檢測的最早報道，后來又出現(xiàn)了光學傳感器，通過幾十年的研究，生物傳感器已成為一種相對成熟和研究比較充足的領(lǐng)域，并且符合臨床的迫切需要。

生物傳感器普通分為電化學傳感器和光學傳感器。電化學傳感器分為兩類：體外傳感器（皮膚表面的傳感器）和可植入皮下的傳感器，其工作原理為：測量與被分析物質(zhì)濃度成比例變化的物理量。但是電化學傳感器只能在有限的范疇內(nèi)使用，還沒能真正應(yīng)用于臨床。

至于光學傳感器的工作原理分為光吸取、光反射和光散射3種。但傳感器測量值普通不大于靜脈血血糖值，且光源的高能量輻射可能造成分子水平的細胞受損。因此光學傳感器的辦法也沒有用于臨床。

運用光譜測量

這是一種公認的進行液體中溶質(zhì)定量測定的辦法。通過口服一定量的13C標記葡萄糖，在外加磁場下測其聲共振或磁共振譜，可給出某些預(yù)測。但儀器設(shè)備復(fù)雜，占用的計算機容量巨大，近年某些研究小組運用Fourier變換Raman光譜進行了血糖無損檢測。

國際上研究最多的是用Fourier變換近紅外光譜的（FT-NIR）療法。德國的Heise和美國的Arnold等都做了大量工作，進行了進一步研究。測量辦法分為透射譜和反色譜。德國的Heise等初次用ATR（衰減全反射）技術(shù)測量了人體血漿和血液中的葡萄糖、蛋白質(zhì)、膽固醇、尿素、尿酸和甘油三酯等組分的濃度。

由于近紅外計算容易受到溶液中其它成分變化的影響，Herise通過研究后認為：對血糖檢測選擇性最佳的是中紅外光譜。Fourier變換中紅外（FT-IR）光譜）在中紅外區(qū)能夠獲得更加好的效果和信息，并且葡萄糖在中紅外區(qū)有特性性吸取峰，能夠合用于體外檢測。但該辦法由于機器過大，使用成本過高，臨床無法推廣。

能量代謝守恒法

該辦法是今天介紹的主角。

根據(jù)能量代謝守恒法的有關(guān)理論，應(yīng)用溫度傳感器、濕度傳感器、輻射傳感器和血氧模塊采集手指表面的生理信號，能夠采用DSP（數(shù)字信號解決器）設(shè)計并制作便攜式無創(chuàng)血糖檢測儀。

在接下來的研究中，首先采用MEMS技術(shù)將多個傳感器集成化，提高傳感器的檢測敏捷度和信噪比；另首先進一步減小檢測電路板的體積和重量，提高可靠性，減少功耗。最后繼續(xù)改善無創(chuàng)血糖檢測算法的數(shù)學模型，將更多與血糖濃度有關(guān)的變量納入檢測的范疇，如手指表面粗糙度和角質(zhì)層厚度等等。

從上述的辦法能夠看出，谷歌的隱形眼鏡使用的是尋找血液替代物的辦法測量血糖，但事實上這個辦法在整個無創(chuàng)血糖發(fā)展史中處在一種很初級的階段。在下面的幾篇文章里，筆者會注意介紹這些辦法衍生出來的產(chǎn)品，并探討如何才干讓無創(chuàng)血糖儀真正進入我們的生活。

到現(xiàn)在為止，美國FDA僅同意過一款無創(chuàng)血糖儀上市——同意Cygnus公司的Glucowatch上市，但是只作為附屬醫(yī)療器械，在常規(guī)血糖測試辦法外輔助使用，并且需要醫(yī)生的處方。該產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)退出市場不再銷售，現(xiàn)在美國市場上暫無其它的無創(chuàng)血糖儀產(chǎn)品。歐洲市場上也僅有一兩款通過CE認證的無創(chuàng)血糖儀，但市場反映淡漠。其它大部分廠商都處在研發(fā)階段。

從原理上來看，無創(chuàng)血糖儀的檢測原理涉及光學頻譜分析、皮下組織液檢測法、射頻阻抗分析等等。下列為幾家代表廠商及其產(chǎn)品。

1.EchoTherapeutics公司的Symphony動態(tài)血糖監(jiān)測儀

ECHOTherapeutics公司的Symphony血糖儀應(yīng)用了皮膚透析方式采集皮下組織液的持續(xù)監(jiān)測葡萄糖的辦法。基本原理是使用一種電動研磨頭解決皮膚表面，將角質(zhì)層磨去，達成靠近真皮的程度，形成一種大概一角硬幣大小的圓形。再運用一種電化學傳感器裝置，將皮下組織液持續(xù)吸出來，測量其中的葡萄糖濃度。得到的數(shù)據(jù)以無線方式傳輸?shù)诫娔X、顯示屏或者智能手機。該產(chǎn)品可持續(xù)采集動態(tài)血糖數(shù)據(jù)，每個傳感器探頭使用壽命約24小時，重要針對住院患者使用。

ECHO公司近來一次臨床實驗在ThomasJefferson大學醫(yī)院進行，共有15名患者參加實驗。實驗中，除了ECHO公司的Symphony血糖儀，還使用YSI2300STAT血糖儀每隔30分鐘采集動脈血樣以測試血糖成果，共采集到1500個數(shù)據(jù)，與ECHOSymphony血糖儀得出的數(shù)值相對照?？死隋e誤網(wǎng)格分析(CEG)表明，98.9%的數(shù)據(jù)為臨床精確(A)，0.3%為良性誤差(B)，綜合A+B為99.2%。平均相對誤差絕對值（Mard）為9%。

ECHO現(xiàn)在正在申請歐洲CE認證，計劃成功后再申請FDA同意。

2.C8MediSensors公司的光學血糖動態(tài)監(jiān)測儀

美國C8MediSensors公司的血糖儀采用光學辦法（拉曼光譜法）持續(xù)測量血糖。該設(shè)備用一根腰帶緊貼皮膚束在腰間，工作時儀器將一束單色光照射皮膚，并檢測返回的頻譜。血糖儀獲取的測量成果會通過藍牙方式發(fā)送至病患的智能手機。病人能夠訪問歷史長達4個月的測量統(tǒng)計，并將數(shù)據(jù)下載至計算機，與照護人共享讀數(shù)。C8MediSensors光學血糖儀也可用于設(shè)立低、超高血糖閾值，同時設(shè)立聲音和振動警報。

C8公司的一篇論文中提到其血糖儀的精確性的克拉克錯誤網(wǎng)格分析（CEG）成果為92%的臨床精確和良性誤差。

C8MediSensors近來宣布其光學血糖監(jiān)測儀已獲得歐盟CE認證（也是附屬醫(yī)療器械類），還將繼續(xù)申請美國FDA同意。

3.以色列IntegrityApplications

IntegrityApplications公司成立于，位于以色列的Ashkelon。該公司研制出一款無創(chuàng)血糖檢測儀。該檢測儀由主體和耳夾兩部分構(gòu)成，同時整合了超聲、傳導(dǎo)和熱容三種檢測技術(shù)，從而提高檢測精度。該產(chǎn)品可用于1型或2型糖尿病、妊娠糖尿病、糖尿病前狀態(tài)、糖耐量減退患者的血糖檢測。

IntegrityApplications公司的GlucoTrack血糖儀如上圖所示，重要由主體和耳夾兩部分構(gòu)成，前者涉及顯示屏、操縱面板以及信號輸出、接受和解決器，外形類似mp3播放器；后者由傳感器和校正電路構(gòu)成,使用者血糖信息由耳夾獲取并傳至主體部分進行解決后,使用者可方便地讀取。

相比其它無創(chuàng)血糖儀產(chǎn)品，GlucoTrack同時采用了三種檢測原理，以提高測量精確性，涉及：

超聲：使用超聲技術(shù)檢測聲波穿過耳垂的速度，而音速收到耳垂毛細血管中的血糖濃度的影響。

電學：測量組織的電導(dǎo)率變化；

熱量：檢測組織的熱量傳輸特性（類似清華的技術(shù)）。

IntegrityApplications公司從開始在以色列Soroka大學醫(yī)學中心對116位患者進行臨床實驗，共獲得2364個數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)大型血糖分析儀對比，克拉克錯誤網(wǎng)格分析（CEG）表明，96%的數(shù)據(jù)為臨床精確和良性誤差。其中，59%A區(qū)（臨床精確）,37%B區(qū)（良性誤差）,2%C區(qū),2%D區(qū)，0%E區(qū)。平均相對誤差（MARD）為23%。

和，對24位患者進行了居家臨床實驗，共獲得1306個數(shù)據(jù)。成果為97%的臨床精確和良性誤差。其中，54%A區(qū)，43%B區(qū),2%C區(qū),1%D區(qū)，0%E區(qū)。平均相對誤差（MARD）25%.

IntegrityApplications公司但愿在獲得歐洲CE認證，申請美國FDA同意。

4.其它

BiocontrolTechnology公司的Diasensor1000，運用近紅外光對皮膚的反射，從反射光強度變化，讀出血糖值。美國FDA尚未同意，但歐洲已同意上市。

SamsungFineChemicals公司的GlucontrolGC300，為近紅外式便攜式機，以電池為能源。測試時，患者只需將手指放在紅外傳感器上數(shù)分鐘，即可得到成果。

CMETelemetrix公司的GlucoNIR，亦為近紅外式便攜機，液晶顯示，電池能源，帶通信口，能將測試數(shù)據(jù)下載至主機。

NIMOS的NIMOS(noninvasivemonitoringsystem)，為皮下間質(zhì)液型血糖儀，測試樣品通過一種微型吸盤，從皮膚上吸取。吸盤內(nèi)裝有血糖傳感器，并有電纜，與主機連接。

InvernessMedicalTechnology的LifeGuideSystem，亦為一種皮下間質(zhì)液型血糖儀，測試樣品采集不用普通的手指法，而是通過手臂采集。

LifeTracSystems的SugarTrac，為無創(chuàng)紅外頻譜分析型，此裝置插在耳道上，并向鼓膜發(fā)射不同波長的紅外光，然后，將不同波長的反射信號進行分析、計算，從而求出血糖值。設(shè)計者認為鼓膜微循環(huán)系統(tǒng)含有更多的血糖特性，故此，但愿從鼓膜采集到的信號，能更精確地反映血糖值。

MegneticDiagnotics的Multi-analyteMeter，設(shè)計者試圖用一種類似磁共振成像原理的裝置，對手指、手臂或其它部位采集到的體液，用射頻及磁場對體液中的分子進行分析。但現(xiàn)在僅處在實驗室研究階段，公司未宣布何時能進展到臨床實驗階段。

OptiScanBiomedical公司另辟蹊徑，構(gòu)想運用糖分子在外界溫度變化時的特性，來測試血糖。他們采用一種小型快速降溫裝置放在皮膚上，試圖測出血糖值。現(xiàn)在也處在實驗階段，未見有新進展。

三.國內(nèi)：清華精儀系開發(fā)的無創(chuàng)血糖儀

國內(nèi)從事無創(chuàng)血糖儀研究較突出的有清華大學精儀系的唐飛、王曉浩、王東生團體。該團體的血糖監(jiān)測技術(shù)是基于代謝熱整正當——采用溫度傳感器、紅外傳感器、濕度傳感器和光學測量裝置，通過測量人體代謝產(chǎn)生的熱量、血液流速、血氧飽和度，運用人體代謝產(chǎn)生的熱量是血糖濃度、供氧量的函數(shù)，推算出血糖濃度。

清華的無創(chuàng)血糖儀現(xiàn)在正在解放軍301醫(yī)院進行臨床實驗，從已有的實驗數(shù)據(jù)來看，測試成果與醫(yī)院用大型生化分析儀測得的血糖值的有關(guān)系數(shù)達成了0.856。然而需要注意的是，該技術(shù)對測量時人體狀態(tài)規(guī)定較高。該設(shè)備第一次進行臨床實驗時，有關(guān)系數(shù)只有0.4。研究人員認為重要因素是實驗時間在冬季，室內(nèi)外溫差較大，病人測量時沒有處在熱中立帶狀態(tài)；另外，病人進入醫(yī)院后始終在