O sensorach.....

W dyskusjach na temat sensorów do pomiaru glukozy używanych w systemach ciągłego monitoringu glikemii przewijają się często dwa zagadnienia związane z czasem "instalacji" sensora przed rozpoczęciem pracy, czyli przed aktywacją czytnikiem oraz nieśmiertelne tematy dokładności, porównań z glukometrami, itp.

Poszukałem w artykułach medycznych - i znalazło się co nieco.

Zacznijmy od początku - jak działa sensor.

Przyzwyczajeni jesteśmy do pomiarów glukometrem, to jest do badania zawartości glukozy we krwi pochodzącej z naczyń kapilarnych znajdujących sie pod skórą, które nakłuwamy i krew wypływa na zewnątrz - na pasek glukometru. 

Sensor - jego końcówka pomiarowa nie znajduje sie jednak we krwi (w naczyniu krwionośnym) - tylko w tkance - w płynie śródtkankowym (ISF - intersitial fluid).

W związku z tym - mamy tu co najmniej trzy zagadnienia inne niż przy pomiarze glukometrem.

Pierwsze: glukometr mierzy z krwi, a w płynie śródtkankowym nie ma krwi, tylko osocze (no i limfa). Są pomiary laboratoryjne mierzące zawartość glukozy i z krwi pełnej i z osocza. Jeśli użyjemy ten sam przyrząd pomiarowy (np pasek) do krwi i do osocza - to pokaże on w osoczu zawartość glukozy o około 12% większa niż we krwi. Tak samo (ale o inny procent) będzie z płynem śródtkankowym. Dysponując odpowiednimi narzędziami (mikro-dializa) możemy także mierzyć zawartość glukozy w tym płynie. 

Drugie - dynamika, czyli zmienność. Poziom glukozy we krwi - jest w miarę stabilny. Oczywiście w zależności od dostarczonych do organizmu węglowodanów i ilości dostępnej insuliny (wszystko jedno własnej, czy podanej z zewnątrz) - poziom ten się waha, ale w sposób stosunkowo wolny i ciągły. W płynie śródtkankowym - te zmiany są szybsze bo dochodzi jeszcze pobór glukozy przez tkankę tłuszczową i/lub mięśniową i/lub nerwową. Normalna wymiana pomiędzy krwią i płynem śródtkankowym to k12 <-> k21 na rys powyżej. Gdy czegoś (glukozy) jest więcej z którejś strony - to automatycznie dąży do wyrównania, czyli przenika przez ścianę naczynia krwionośnego. 

Taki stan jest dość stabilny - wolno zmienny. W płynie śródtkankowym - dodatkowo dochodzi k02 - czyli transport glukozy do tkanek, gdzie jest ona zużywana. Zatem w tym płynie będzie większa zmienność zawartości glukozy - pobranie jej do tkanki spowoduje spadek, który dopiero będzie uzupełniony dyfuzją z krwi.

Trzecie - szybkość,  a właściwie opóźnienia. W drugim zagadnieniu mamy dwa procesy wprowadzające opóźnienie w nasyceniu glukozą płynu śródtkankowego - jej transfer z krwi oraz jej odbiór przez tkanki. Dodatkowo mamy jeszcze dwa - czas jaki potrzebny jest na dotarcie "nowej" zawartości glukozy do sensora przez kapilarę pomiarową (tą cienką rurkę wkłutą) i czas nasycenia (wzrostu lub spadku) w samym sensorze. Intuicyjnie - sumaryczny czas nie będzie zawsze taki sam. Będzie inny - gdy poziom glukozy będzie stały, inny gdy będzie wzrastał i inny gdy będzie spadał. Także szybkość odbioru przez tkanki = wykonywany wysiłek będzie miał wpływ na ten czas. Podobnie - "płynność" płynu czyli zawartość wody.

Po tym ogólnym wstępie - czas na konkrety. Już jakiś czas temu - w 1999 roku przeprowadzono badania porównawcze pozwalające oszacować dynamikę sensorów do pomiaru glukozy w płynie śródtkankowym. Od tego czasu nastąpił znaczący postęp technologiczny - ale biochemia i funkcjonowanie organizmu sie nie zmieniło :) 

Pierwsze zagadnienie - jak szybko sensor zaczyna podawać wyniki zbliżone do zawartości mierzonej z krwi - w stanie ustalonym, to znaczy przy stabilnej zawartości glukozy. 

Pokazuje to powyższy wykres. Widać z niego, że pierwsze 2-3 godziny różnice są bardzo duże. Przez kolejną godzinę - dużo mniejsze. dopiero po ok 4 godzinach następuje stabilizacja czyli wyniki są porównywalne.

Drugie zagadnienie - jakie jest opóźnienie pomiędzy tym co odczytujemy glukometrem, a tym co mierzymy sensorem.

Zostały wykonane trzy zestawy badań - dla niskiej, normalnej i wysokiej zawartości glukozy oraz dla sytuacji gdy ta wartość jest stała, rośnie lub spada. W prawej części tabeli 3 jest zastawienie podsumowujące wyniki. Pierwszy wiersz - poziom niski - łączne opóźnienie to ok 4,5 minut. Przy spadku - 6,2 i przy wzroście 7,8. Środkowy wiersz to poziom normalny, dolny wiersz - poziom wysokiej glikemii. 

Widać, że im wyższy poziom glikemii - tym dłuższy czas opóźnienia. Także jeśli poziom spada czas jest dłuższy niż jak rośnie, ale i tak czy spada, czy rośnie - czas jest dłuższy niż w sytuacji gdy poziom jest w miarę stały.

Wnioski końcowe:

1. Czas od założenia sensora do jego aktywacji: Gdy wykonujemy aktywację czytnikiem fabrycznym - to on sam potrzebuje 1 godzinę na rozpoczęcie pomiarów. Z tego co powyżej wynika, że realnie potrzebny czas -to około 4 godzin, Dobrze jest więc założyć sensor na 3 godziny przed jego aktywacją czytnikiem, co da nam realne 4 godziny do pierwszych pomiarów.
2. Szybkość reakcji sensora jest największa gdy mamy normo-glikemię - jesteśmy w zakresie 80-140 mg/dL. Zatem - najlepiej jest zakładać sensor w tym momencie. Jeśli zakładamy "powyżej" lub "poniżej" powinniśmy dodać nieco czasu - na przykład pół do jednej godziny.
3. Analogicznie jak w pkt 2 - jeśli jesteśmy w okresie szybkich zmian glikemii.
4. Do porównywania wyników z sensora z glukometrem - musimy uwzględnić opóźnienie sensora. Instrukcja podaje, że jest to 15 minut, ale w rzeczywistości - od 4 do 12 i więcej minut. Im aktualnie mamy wyższą zawartość glukozy - tym większe będzie to opóźnienie, Tak samo - im szybciej będzie się zmieniał jej (zawartości glukozy) poziom. Ten czas - jest najtrudniejszy do oszacowania - stad może być tak, że po 10-15 minutach zalecanych instrukcją - niejako przeskoczymy za daleko (albo odwrotnie - będziemy za wcześnie) i wystąpi duża różnica pomiędzy glukometrem a sensorem, choć w rzeczywistości oba wyniki są poprawne - i glukometru i sensora.

Opracowanie na podstawie:

KERSTIN REBRIN, GARRY M. STEIL, WILLIAM P. VAN ANTWERP, AND JOHN J. MASTROTOTARO - Subcutaneous glucose predicts plasma glucose independent of insulin: implications for continuous monitoring, 
MiniMed Incorporated, Sylmar, California, Massachusetts General Hospital, Boston, opublikowany w  The American Journal of Physiology - Endocrinology and Metabolism, 1999 Vol. 277 no. 3