高血糖症的无创功能医学检测价值探究

王晓斐, 张 冰, 蔡振泽

(清华大学 体育与健康科学研究中心, 北京 100084 )

高血糖症是在不同人群中高发的代谢障碍性疾病。根据2017年全球糖尿病患病情况统计结果显示,中国糖尿病患者约有1.144亿人,患病率为10.9%,患者人数居全球各国之首。2017年,我国约有842 993名患者死于糖尿病,死亡人数中,60岁以上患者为66.2%,可见该年龄段人群为糖尿病高发人群。统计结果还显示,近年来糖尿病患者的年龄逐渐趋于年轻化[1]。面对这一严峻现实,我国政府非常重视,采取了多项有效措施。2017年国家有关部门又发布了《中国糖尿病膳食指南》[2]《中国防治慢性病中长期规划》[3]等文件,再次强调了对糖尿病早发现、早治疗,是为实现健康中国战略刻不容缓的重要工作。

本研究所使用的无创功能医学检测系统是利用生物电阻抗断层扫描技术,该技术就被应用于航天员的身体血流分布情况检测[4-5]。由于这项医学检测技术为无创检测,且具有检测时间短、无辐射、检测指标广泛等特点,近年来越来越多的以生物电阻抗技术为基础的医学检测技术被应用于疾病的筛查诊断[6-7]，但是目前其对高血糖症诊断价值的研究较少。

为了研究该系统能否应用于高血糖症的早期疾病筛查,我们进行了相同人群的对比实验研究。有针对性地对高血糖症高发年龄段(55岁以上)人群进行功能医学检测,并将其结果与他们近期的临床医学检测结果进行了对比分析。

1 研究对象

本研究使用基于阻抗技术的无创功能医学检测系统,对清华大学200名退休教职工进行了身体检测。被检测人员的纳入标准：年龄≥55岁、体内无心脏起搏器、无金属支架、无心血管病(包括心绞痛、心肌梗死)和无脑血管病者,并要求被测者提供测试时间前后1个月内的医院体检报告。测试完成后,排除了不符合上述纳入标准的人员119人,纳入了完全符合上述标准的81人(其中男性37人,女性44人,平均年龄66.1岁±5.4岁)。本次实验研究,是以这81人的测试结果和他们的提供的医院体检报告作为参数。

2 研究方法

2.1 功能医学检测

检测设备：基于阻抗技术的功能医学检测系统,仪器型号：THRA(北京经纬泰和公司提供)。

检测环境：15～30 ℃,符合医学体检条件环境。

检测要求：受试者空腹进行检测,除去身上所有金属物品(钥匙、项链、戒指、手机等)。

检测过程：受试者静坐休息10 min后开始检测。受试者脱掉鞋袜,双手、双脚平放于电极板上,头部连接2个电极。测试过程中受试者保持安静、放松状态。检测时长约6 min。检测全过程中严格按照仪器使用规范进行操作。各项指标正常参考范围：生化指标正常值为0,器官功能值正常范围为(-20,+20)。

2.2 判断标准

以临床医学检测结果为“金标准”,判断功能医学检测结果与临床医学检测结果的符合度。

2.3 统计学处理

3 生物电阻抗技术在功能医学检测中的应用

本研究使用的无创功能医学监测系统是利用生物电阻抗技术(electrical impedance tomography ,EIT)[8-9]对人体进行检测的。EIT是生物医学检测的基本方法,是利用人体组织与器官的电特性及其变化规律提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的检测技术,具有无创、快速、全面、无害、廉价、操作简单和功能信息丰富的特点。EIT技术是根据人体内不同的组织具有不同电阻率，而且同一组织的电阻率会随着生理或病理的变化而变化这一特质,在人体表面配置电极并施加安全电流,提取各组织器官的体表电位来重建人体内部的电阻率分布图像。

假设有一个具有均匀导电率的二维方形导体,导体4个表面完全绝缘,如图1所示，其上下两端分别接有电极e1和e2,在两电极中间接横流激励源I,导体块中电流密度均匀分布,且电流线和电位线(虚线)垂直。在导体侧边放置两个电极e3和e4,用电压表测量e3和e4两端的电压值。

图1 均匀电导率的方形导体电位线分布示意图

图2 放入良导体和绝缘体时电位线分布示意图

表1 人体组织电阻率典型值[10]

表2 不同情况下大脑的最大电阻抗率变化值[10-11]

4 结果

4.1 无创功能医学检测结果与临床医学检测结果对比

以功能医学检测与临床医学检测对高血糖症的阳性诊断标准为依据(表3),将两种检测方法对高血糖症的检测结果进行配对2检验。所得P值为0.629(P>0.05),表明两种检测方法对高血糖症的检测结果均无显著性差异。根据诊断试验敏感性和特异性公式计算出功能医学检测系统对高血糖症诊断的敏感性为80.77%,特异性为85.45%。敏感性和特异性均处于较高水平(表4)。

表3 功能医学检测结果与临床医学对高血糖症的阳性诊断标准比较

注：功能医学检测评估标准只满足其中一条即可。

表4 血糖检测结果汇总表

注：诊断试验敏感性=a/(a+c),诊断试验特异性=d/(b+d)

4.2 无创功能医学检测系统对高血糖症诊断价值的ROC曲线评价

由于无创功能医学检测手段是根据多项定量指标对研究对象进行判定的,在数据处理时首先进行相关性分析,排除相互影响的因变量。再通过二元logistic回归分析(表5)形成预测概率值(表中β为系数值，SE为标准误差，wald为卡方值，OR为比值比，CI为置信区间),建立ROC曲线。

表5 高血糖症影响因素的Logistic回归分析

注：—表示无数据

以临床医学检测结果为金标准,以1-特异性(1-sepciffic)为横坐标,敏感性(sensityvity)为纵坐标,绘制功能医学检测系统对高血糖症诊断的ROC曲线(图3)。ROC曲线下的面积(AUC)取值范围为0.50～1.00,AUC越接近于1.00,则功能医学检测系统对高血糖症的诊断效果越好；当0.5≤AUC<0.7时,表明诊断的准确性较低;当0.7≤AUC<0.9时,表明诊断的准确性处于一般水平;当AUC≥0.9时,表明诊断的准确性较高[12-14]。本检测系统对高血糖症检测结果所得AUC=0.935,AUC>0.9,表明功能医学检测系统对高血糖症的检测准确性较高(表6)。

图3 功能医学检测系统对高血糖症诊断的ROC曲线

表6 功能医学检测系统对高血糖症诊断的ROC曲线数据

5 无创功能医学检测手段特点分析

(1) 以人体为整体进行检测。无创功能医学检测手段的一大特点是将人体作为有机整体,判断疾病时考虑人体复杂的内部联动关系和不同病症之间的关联性。现代临床医学检查趋于精细化,人们不满足于对人体和器官组织层面的研究,逐步深入到细胞分子水平研究,直到现在的DNA序列研究。在这种精细化研究现象的背后,隐藏的是人们对人类身体完全了解的渴望。可人体并不是简单的器官拼凑,而是一个内部关系复杂，且相互影响的有机整体。因此,现代治疗技术也必然是以人为整体的治疗技术。

(2) 高效检测,建立新型医患关系。临床医学检测步骤繁多,一般要几天时间才能看到检测结果。功能医学检测较为快捷(本研究使用的仪器检测时间约为6 min),全身多个系统的综合检测结果在检测结束后即可获得,节省了大量的测试时间。由于身体的患病风险是依据多项指标来综合考察,需要医生为患者进行精细化结果解读，因此,有效促进积极交流型的医患关系的建立。

(3) 节省医疗资源,避免疾病传播。基于电阻抗成像技术的无创功能医学检测手段为无创检测,能够实现全新的优质低耗的医疗服务模式,使有限的医疗资源得到更高效利用。此外,无创检测还杜绝了血液疾病传播的潜在风险。正是由于这些优势的存在,近年来越来越多的以生物电阻抗技术为基础的医学检测技术被应用于疾病的筛查诊断中[6-7]。

(4) 便于集成医疗大数据。在大数据时代背景下,医疗大数据加速推动了医疗行业的发展。基于电阻抗成像技术的无创功能医学检测可将检测结果传输至云平台,这样不仅便于患者随时随地提取检测信息,也为我国医疗数据的综合收集提供了新途径,有利于医疗大数据的深度挖掘和集成。

6 结语

对高血糖症早发现、早诊断、早治疗是控制糖尿病发病趋势的最优方案。本研究使用配对2检验、ROC曲线等统计方法,探索无创功能医学检测手段对高血糖症的诊断价值,一系列统计结果均表明,这一无创的功能医学检测手段对高血糖症具有较高的诊断价值,可用于大众人群的高血糖症健康风险筛查。功能医学检测将人的身体作为有机整体,以人体内部关系及不同病症关联为基础进行疾病诊断。无创检测减少了医疗垃圾的产生,避免医疗资源过度消耗,从而建立优质低耗医疗服务模式。无创检测可减少血液疾病传播，促进了新型良性医患关系的建立,同时为我国医疗大数据的集成提供了新途径。