國產新型電生理刺激反饋儀DS21在無創篩查糖尿病中的初步應用

卞 華， 朱小鵬， 顏紅梅， 常薪霞， 夏明鋒， 高 鑫*

1. 復旦大學附屬中山醫院內分泌科，上海 200032 2. 復旦大學代謝病研究所，上海 200032

·論 著·

國產新型電生理刺激反饋儀DS21在無創篩查糖尿病中的初步應用

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. 復旦大學附屬中山醫院內分泌科，上海 200032 2. 復旦大學代謝病研究所，上海 200032

目的： 初步評判國內最新研制的電生理刺激反饋儀DS21無創篩查糖尿病的穩定性、有效性及安全性。方法： 46例受試者根據口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)及既往病史分為健康組(n=17)、糖調節受損組(n=15)和糖尿病組(n=14)。受試者簽署知情同意書，接受常規體檢及采集病史及生化檢查，對受試者進行3次電生理刺激反饋儀DS21測試，得到3個電導值，通過計算平均偏差，判斷檢測結果的穩定性、有效性，同時觀察不良反應。結果： 46例受試者電導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、糖調節受損組和糖尿病組受試者的電導值分別為77.9±5.2、70.4±5.7、54.7±11.4，趨勢為健康組>糖調節受損組>糖尿病組，組間差異有統計學意義(P<0.01)；校正了性別、年齡、體質指數(BMI)，3組人群電導值依然存在上述趨勢(P<0.01)。入組受試者均未發生不良事件。結論： 國產電生理刺激反饋儀DS21在不同糖代謝人群中存在不同的電導值，有助于評判糖尿病風險，且穩定、安全，值得進一步以應用于臨床。

電生理刺激反饋儀；糖尿病；無創診斷

隨著社會經濟的發展和生活水平的提高，糖尿病的發生率在世界范圍內迅速上升。我國糖尿病發生也呈上升趨勢，20歲以上的成年人中2型糖尿病患病率達9.7%，糖調節受損達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病變程度(用電導值量化)，從而提示糖尿病風險高低,可用于無創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，但價格昂貴[2]。國內相關研究尚處于起步階段，本研究旨在初步評判國內最新研制的電生理刺激反饋儀DS21無創篩查糖尿病的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 46例受試者根據口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)及既往病史分為健康組、糖調節受損組(包括空腹血糖受損+糖耐量減低)和糖尿病組，入選標準：受試者年齡>20歲，通過“金標準”OGTT試驗確認所屬組別。所有糖尿病患者及糖調節受損組均符合1999年WHO診斷標準，需排除感染及應激狀態時血糖暫時性升高。排除標準：植入電器、患有癲疒間、有器官或系統嚴重疾病、妊娠或哺乳期婦女，或懷疑有妊娠者、有惡性腫瘤者；檢查部位結構異常者；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結果，均分至糖尿病組。本研究通過醫院醫學倫理委員會審核，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檢測及根據既往糖尿病病史確定組別，在空調房間中(保證恒定溫度和濕度)對受試者進行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2 min。鎳電極之間施加1個低于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結束。鎳電極被交替地作為陽極和陰極，采用計時直流電法測量并計算電導值，該值與汗液氯離子濃度正相關。

1.3 測定有效性和安全性評價標準

1.3.1 穩定性評價 以每次測得的手和腳電導值均值作為篩查試驗的效應值(以下稱為電導值)，每位受試者需檢測3次，求出同一受試者3次電導值的平均偏差，計算公式如下：

其中dt為單次測量的偏差，計算方法如下：

X：單次測量值；

同一受試者3次電導值間平均偏差相差5以上，證明產品的穩定性不足。

1.3.2 有效性評價 理論上健康人的電導值>糖調節受損者>糖尿病者，兩兩比較組間差異有統計學意義。

1.3.3 安全性評價 觀察不良反應的發生狀況，計算不良反應發生率。不良反應發生率=不良反應例數/該組病例總數×100%。安全性的評價標準：不良反應發生率≤1%。

2 結 果

2.1 一般資料 結果(表1)表明：糖尿病組年齡、體質指數(BMI)(均P<0.05)、空腹血糖(P<0.01)較健康組升高，糖調節受損組收縮壓(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)較健康組和糖調節受損組升高(均P<0.01)。糖調節受損組空腹、OGTT-2 h及HbA1c雖較健康組有增高趨勢，但差異未達到統計學意義。

2.2 穩定性評價 對46例受試者分別進行3次電生理刺激反饋儀測試，得到3個電導值X1、X2、X3，通過計算平均偏差，判斷檢測結果的穩定性見表2。結果顯示，最大值為4.4，最小值為0.2，均小于5.0。

2.3 有效性評價 結果表明：46例受試者中健康組、糖調節受損組和糖尿病組受試者的電導值分別為77.9±5.2、70.4±5.7和54.7±11.4，趨勢為健康組>糖調節受損組>糖尿病組，組間差異有統計學意義(P<0.01)。協方差分析顯示校正了性別、年齡、BMI，3組電導值間差異仍有統計學意義(P<0.01), 趨勢仍為健康組>糖調節受損組>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與糖調節受損組相比

表2 各受試者3次電導值的穩定性分析

2.4 安全性評價 入組的46例受試者沒有發生任何不良事件。

3 討 論

糖尿病的患病率逐年增高，糖尿病慢性并發癥不僅是糖尿病致殘、致死的主要原因,更給患者和社會帶來沉重的經濟負擔。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，當患者出現糖尿病的明顯特征時，大多數已開始出現糖尿病的并發癥，錯過了最佳的干預和治療時機[1-2]。Yang等[1]研究發現，雖然糖尿病的未診斷率由70%降至60%，但這一結果仍不容樂觀，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行篩查，盡早發現糖尿病，對于阻止糖尿病發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為取血檢測血糖或糖化血紅蛋白，為有創性，大眾接受程度不一。因此迫切需要一些無創的手段能夠篩查出糖尿病的高危人群。目前糖尿病無創篩查的有效手段還比較缺乏，風險評估系統存在不準確或難以接受的問題，比較成熟的是電生理刺激反饋儀。本研究對國內新近研制的電生理儀反饋儀DS21篩查糖尿病的重復性、安全性和有效性進行初步評價。

電生理刺激反饋儀的原理是根據糖尿病會引起自主神經的病變，在糖尿病早期階段就可能發生小神經的損傷，它特別影響遠端四肢的泌汗運動神經的功能——排汗的變化，糖尿病病變導致遠端的四肢排汗減少，同時額頭呈補償性排汗，汗腺排汗的變化表現在汗液里的氫離子和氯離子強度的變化。糖尿病病變程度越嚴重，排汗越少，離子強度就越小。測試人體汗腺豐富的額頭、手掌、腳掌電化學信號，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值，從而對糖尿病風險進行檢測和評估，發現糖尿病前期及早期糖尿病[3-7]。同時它的另一個優勢為操作方便，檢測耗時少于3 min，檢測人員無需特殊培訓[3]。

目前主要有兩種電生理刺激反饋儀，包括ESCAN和DS21。國際上已有相關產品eZscan，但價格昂貴。eZscan已經在多項研究中證實可以很好地預測糖尿病及糖尿病前期[3-7]。國內新近研制的DS21測試人體汗腺豐富的額頭、手掌、腳掌電化學信號，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值，從而對糖尿病風險進行檢測和評估，從而發現糖尿病前期及早期糖尿病，與eZscan相關產品原理相似。另外，DS21的優點還包括構建了人體在超低直流電壓(DC1～4V)激勵時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化的模型參數；將實際測量值通過電生理模型演算和人群模型校正，更準確地還原人體皮膚的電化學反應過程和參數，使得所呈現的電導系數與疾病的關聯性更好。但DS21的有效性及安全性尚不明確。

本研究發現DS21檢測的電導值與糖尿病顯著相關，趨勢為健康組>糖調節受損組>糖尿病組，組間差異有統計學意義(P<0.01)。協方差分析發現進一步校正了性別、年齡、BMI后，3組電導值依然存在上述趨勢(P<0.01)。電導值測試主要受環境、溫度、濕度及年齡的影響[8-9]，本研究在恒溫空調房間里面進行，去除了溫度及濕度的影響。既往的一項國外研究顯示，對133例糖尿病和41例健康對照組，進行電生理刺激儀eZscan檢測，糖尿病組電導值較對照組差異有統計學意義[10]。另一項研究也同樣發現，對270名受試者使用同類產品檢測，糖尿病組電導值低于糖調節受損及正常糖耐量組[2],與本研究結果一致。本研究的結果初步顯示，國內最新研制的電生理刺激反饋儀DS21無創篩查糖尿病有一定效果，但需要擴大樣本，在大樣本人群中進一步驗證，并制定糖尿病的診斷截點。另外在重復性及安全性方面，46名受試者自身3次電導值之間平均偏差均小于5，證明該設備電導值穩定可靠，重復性佳。所有受試者沒有發生任何不良事件，提示該產品相對安全，可用于人體糖尿病風險篩查。

綜上所述，電生理刺激儀DS21穩定可靠，且使用相對安全，在不同糖代謝人群中存在不同的電導值，可用于無創篩查糖尿病，鑒于本研究樣本量較小，仍需擴大樣本驗證，并在后續大樣本研究中制定診斷截點。

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[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

國家自然科學基金(81471073)，上海市衛生和計劃生育委員會課題(2013ZYJB0802)，上海市科委項目(13441900303)，復旦大學附屬中山醫院優秀骨干計劃(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