高血糖癥的無創功能醫學檢測價值探究

王曉斐, 張 冰, 蔡振澤

(清華大學 體育與健康科學研究中心, 北京 100084 )

高血糖癥是在不同人群中高發的代謝障礙性疾病。根據2017年全球糖尿病患病情況統計結果顯示,中國糖尿病患者約有1.144億人,患病率為10.9%,患者人數居全球各國之首。2017年,我國約有842 993名患者死于糖尿病,死亡人數中,60歲以上患者為66.2%,可見該年齡段人群為糖尿病高發人群。統計結果還顯示,近年來糖尿病患者的年齡逐漸趨于年輕化[1]。面對這一嚴峻現實,我國政府非常重視,采取了多項有效措施。2017年國家有關部門又發布了《中國糖尿病膳食指南》[2]《中國防治慢性病中長期規劃》[3]等文件,再次強調了對糖尿病早發現、早治療,是為實現健康中國戰略刻不容緩的重要工作。

本研究所使用的無創功能醫學檢測系統是利用生物電阻抗斷層掃描技術,該技術就被應用于航天員的身體血流分布情況檢測[4-5]。由于這項醫學檢測技術為無創檢測,且具有檢測時間短、無輻射、檢測指標廣泛等特點,近年來越來越多的以生物電阻抗技術為基礎的醫學檢測技術被應用于疾病的篩查診斷[6-7]，但是目前其對高血糖癥診斷價值的研究較少。

為了研究該系統能否應用于高血糖癥的早期疾病篩查,我們進行了相同人群的對比實驗研究。有針對性地對高血糖癥高發年齡段(55歲以上)人群進行功能醫學檢測,并將其結果與他們近期的臨床醫學檢測結果進行了對比分析。

1 研究對象

本研究使用基于阻抗技術的無創功能醫學檢測系統,對清華大學200名退休教職工進行了身體檢測。被檢測人員的納入標準：年齡≥55歲、體內無心臟起搏器、無金屬支架、無心血管病(包括心絞痛、心肌梗死)和無腦血管病者,并要求被測者提供測試時間前后1個月內的醫院體檢報告。測試完成后,排除了不符合上述納入標準的人員119人,納入了完全符合上述標準的81人(其中男性37人,女性44人,平均年齡66.1歲±5.4歲)。本次實驗研究,是以這81人的測試結果和他們的提供的醫院體檢報告作為參數。

2 研究方法

2.1 功能醫學檢測

檢測設備：基于阻抗技術的功能醫學檢測系統,儀器型號：THRA(北京經緯泰和公司提供)。

檢測環境：15～30 ℃,符合醫學體檢條件環境。

檢測要求：受試者空腹進行檢測,除去身上所有金屬物品(鑰匙、項鏈、戒指、手機等)。

檢測過程：受試者靜坐休息10 min后開始檢測。受試者脫掉鞋襪,雙手、雙腳平放于電極板上,頭部連接2個電極。測試過程中受試者保持安靜、放松狀態。檢測時長約6 min。檢測全過程中嚴格按照儀器使用規范進行操作。各項指標正常參考范圍：生化指標正常值為0,器官功能值正常范圍為(-20,+20)。

2.2 判斷標準

以臨床醫學檢測結果為“金標準”,判斷功能醫學檢測結果與臨床醫學檢測結果的符合度。

2.3 統計學處理

3 生物電阻抗技術在功能醫學檢測中的應用

本研究使用的無創功能醫學監測系統是利用生物電阻抗技術(electrical impedance tomography ,EIT)[8-9]對人體進行檢測的。EIT是生物醫學檢測的基本方法,是利用人體組織與器官的電特性及其變化規律提取與人體生理、病理狀況相關的生物醫學信息的檢測技術,具有無創、快速、全面、無害、廉價、操作簡單和功能信息豐富的特點。EIT技術是根據人體內不同的組織具有不同電阻率，而且同一組織的電阻率會隨著生理或病理的變化而變化這一特質,在人體表面配置電極并施加安全電流,提取各組織器官的體表電位來重建人體內部的電阻率分布圖像。

假設有一個具有均勻導電率的二維方形導體,導體4個表面完全絕緣,如圖1所示，其上下兩端分別接有電極e1和e2,在兩電極中間接橫流激勵源I,導體塊中電流密度均勻分布,且電流線和電位線(虛線)垂直。在導體側邊放置兩個電極e3和e4,用電壓表測量e3和e4兩端的電壓值。

圖1 均勻電導率的方形導體電位線分布示意圖

圖2 放入良導體和絕緣體時電位線分布示意圖

表1 人體組織電阻率典型值[10]

表2 不同情況下大腦的最大電阻抗率變化值[10-11]

4 結果

4.1 無創功能醫學檢測結果與臨床醫學檢測結果對比

以功能醫學檢測與臨床醫學檢測對高血糖癥的陽性診斷標準為依據(表3),將兩種檢測方法對高血糖癥的檢測結果進行配對2檢驗。所得P值為0.629(P>0.05),表明兩種檢測方法對高血糖癥的檢測結果均無顯著性差異。根據診斷試驗敏感性和特異性公式計算出功能醫學檢測系統對高血糖癥診斷的敏感性為80.77%,特異性為85.45%。敏感性和特異性均處于較高水平(表4)。

表3 功能醫學檢測結果與臨床醫學對高血糖癥的陽性診斷標準比較

注：功能醫學檢測評估標準只滿足其中一條即可。

表4 血糖檢測結果匯總表

注：診斷試驗敏感性=a/(a+c),診斷試驗特異性=d/(b+d)

4.2 無創功能醫學檢測系統對高血糖癥診斷價值的ROC曲線評價

由于無創功能醫學檢測手段是根據多項定量指標對研究對象進行判定的,在數據處理時首先進行相關性分析,排除相互影響的因變量。再通過二元logistic回歸分析(表5)形成預測概率值(表中β為系數值，SE為標準誤差，wald為卡方值，OR為比值比，CI為置信區間),建立ROC曲線。

表5 高血糖癥影響因素的Logistic回歸分析

注：—表示無數據

以臨床醫學檢測結果為金標準,以1-特異性(1-sepciffic)為橫坐標,敏感性(sensityvity)為縱坐標,繪制功能醫學檢測系統對高血糖癥診斷的ROC曲線(圖3)。ROC曲線下的面積(AUC)取值范圍為0.50～1.00,AUC越接近于1.00,則功能醫學檢測系統對高血糖癥的診斷效果越好；當0.5≤AUC<0.7時,表明診斷的準確性較低;當0.7≤AUC<0.9時,表明診斷的準確性處于一般水平;當AUC≥0.9時,表明診斷的準確性較高[12-14]。本檢測系統對高血糖癥檢測結果所得AUC=0.935,AUC>0.9,表明功能醫學檢測系統對高血糖癥的檢測準確性較高(表6)。

圖3 功能醫學檢測系統對高血糖癥診斷的ROC曲線

表6 功能醫學檢測系統對高血糖癥診斷的ROC曲線數據

5 無創功能醫學檢測手段特點分析

(1) 以人體為整體進行檢測。無創功能醫學檢測手段的一大特點是將人體作為有機整體,判斷疾病時考慮人體復雜的內部聯動關系和不同病癥之間的關聯性。現代臨床醫學檢查趨于精細化,人們不滿足于對人體和器官組織層面的研究,逐步深入到細胞分子水平研究,直到現在的DNA序列研究。在這種精細化研究現象的背后,隱藏的是人們對人類身體完全了解的渴望。可人體并不是簡單的器官拼湊,而是一個內部關系復雜，且相互影響的有機整體。因此,現代治療技術也必然是以人為整體的治療技術。

(2) 高效檢測,建立新型醫患關系。臨床醫學檢測步驟繁多,一般要幾天時間才能看到檢測結果。功能醫學檢測較為快捷(本研究使用的儀器檢測時間約為6 min),全身多個系統的綜合檢測結果在檢測結束后即可獲得,節省了大量的測試時間。由于身體的患病風險是依據多項指標來綜合考察,需要醫生為患者進行精細化結果解讀，因此,有效促進積極交流型的醫患關系的建立。

(3) 節省醫療資源,避免疾病傳播。基于電阻抗成像技術的無創功能醫學檢測手段為無創檢測,能夠實現全新的優質低耗的醫療服務模式,使有限的醫療資源得到更高效利用。此外,無創檢測還杜絕了血液疾病傳播的潛在風險。正是由于這些優勢的存在,近年來越來越多的以生物電阻抗技術為基礎的醫學檢測技術被應用于疾病的篩查診斷中[6-7]。

(4) 便于集成醫療大數據。在大數據時代背景下,醫療大數據加速推動了醫療行業的發展。基于電阻抗成像技術的無創功能醫學檢測可將檢測結果傳輸至云平臺,這樣不僅便于患者隨時隨地提取檢測信息,也為我國醫療數據的綜合收集提供了新途徑,有利于醫療大數據的深度挖掘和集成。

6 結語

對高血糖癥早發現、早診斷、早治療是控制糖尿病發病趨勢的最優方案。本研究使用配對2檢驗、ROC曲線等統計方法,探索無創功能醫學檢測手段對高血糖癥的診斷價值,一系列統計結果均表明,這一無創的功能醫學檢測手段對高血糖癥具有較高的診斷價值,可用于大眾人群的高血糖癥健康風險篩查。功能醫學檢測將人的身體作為有機整體,以人體內部關系及不同病癥關聯為基礎進行疾病診斷。無創檢測減少了醫療垃圾的產生,避免醫療資源過度消耗,從而建立優質低耗醫療服務模式。無創檢測可減少血液疾病傳播，促進了新型良性醫患關系的建立,同時為我國醫療大數據的集成提供了新途徑。