Цель. Разработать и апробировать способ ранней диагностики и прогнозирования осложнений сахарного диабета, упростить и повысить точность прогнозирования развития осложнений сахарного диабета.
Методика. Пациенту проводится функциональная проба, в ходе которой его просят походить. Затем пациент отдыхает (15 минут), после чего проводится капилляроскопия. Для этого 3 или 4 палец на ноге располагается под объективом капилляроскопа. Ногу следует поместить на мягкую подставку. При этом должно сохраняться свободное положение, давления на ногу не должно оказываться. На ногтевом ложе создается световое пятно (при смешении красного и зеленого света от светодиодов). Наносим на ноготь каплю иммерсионного масса, после чего фокусируем изображение при помощи капилляроскопа. Изображение выводится на экран монитора, передается на ПЗС-матрицу, расположенную на цветной видеокамере, обрабатывается при помощи видеомонтажного комплекса, а затем передается непосредственно в компьютер. Оценка состояния капилляров производится автоматизированным способом по заданным параметрам.
Результаты. В работе рассмотрена проблема ранней диагностики осложнений сахарного диабета. Показано несовершенство существующих на сегодняшний день методов диагностики осложнений СД, отсутствие единых прогностических факторов и критериев, позволяющих прогнозировать развитие осложнений. Проведен литературный и патентный поиск, показаны основные методы, которые выступили прототипом для разработки способа оценки состояния микроциркуляции с помощью компьютерной капилляроскопии ногтевого ложа путем определения показателей микроциркуляторного русла у лиц с сахарным диабетом. Приведены результаты апробации метода.
Заключение. Сделан вывод о том, что основные показатели микроциркуляторного русла существенно изменяются у пациентов, имеющих риск развития осложнений СД. Доказана возможность раннего прогнозирования риска развития осложнений СД путем определения этих показателей.
Ключевые слова: сахарный диабет, осложнения, ранняя диагностика, прогностические факторы, микроциркуляторное русло
Введение
Сахарный диабет относится к группе метаболических заболеваний (ассоциированных с нарушениями обменных процессов в организме), и характеризуется такими параметрами, как гипергликемия, глюкозурия, полиурия, полидипсия, нарушения белкового, липидного и минерального обмена с тенденцией к развитию осложнений [1].
Немаловажная роль в профилактике и контроле осложнений сахарного диабета отводится ранней диагностике СД, что влечет за собой необходимость разработки и усовершенствования критериев и прогностических факторов, методов диагностики, позволяющих выявить риск развития осложнений на ранних стадиях их формирования. В настоящее время особую актуальность приобретает необходимость выработки единых подходов к ранней диагностике, профилактике и прогнозированию течения сахарного диабета и его осложнений, что позволит своевременно принять необходимые меры по профилактике и лечению заболевания.
Стоит отметить, что, кроме снижения качества самого пациента, СД и его осложнения требуют также значительных экономических затрат, и существенно отражаются на государственном бюджете. Так, в развитых странах расходы на лечение и диагностику этого заболевания составляют примерно 10–15 % общего бюджета здравоохранения. По данным IDF, в 2007 г. общая численность мировых расходов на борьбу с этим заболеванием составила 232 млрд. долларов США. По прогнозам аналитиков ВОЗ, к 2025 г. численность расходов возрастет до 302,5 млрд долларов США. Что касается РФ, на борьбу с диабетом отводится примерно 15 % общего бюджета здравоохранения [3–4].
При этом стоит акцентировать внимание на том, что расходы, связанные с лечением осложнений, составляют примерно 80 %. Вместе с тем расходы можно резко сократить, если возможные осложнения будут спрогнозированы заранее, либо выявлены на ранней стадии патологии. Все это подтверждает необходимость дальнейшей разработки и совершенствования методов ранней диагностики СД и его осложнений [4].
Цель исследования — разработать и апробировать способ ранней диагностики и прогнозирования осложнений сахарного диабета, упростить и повысить точность прогнозирования развития осложнений сахарного диабета.
Методика
Предлагаемый способ оценки состояния микроциркуляции с помощью компьютерной капилляроскопии ногтевого ложа путем определения показателей микроциркуляторного русла у лиц с сахарным диабетом основан на определении следующих показателей [2]: расстояния между артериальной и венулярной частями капилляров; диаметра венулярной и артериальной частей капилляров; артериоло-венулярного коэффициента; длины переваскулярной зоны; коэффициента поперечной деформации капилляров.
Принимают за доверительные средние показателей следующие микроциркуляторные показатели: уменьшение расстояния между артериальной и венулярной частей капилляров от 18,3 мкм и менее; увеличение диаметра венулярной части капилляров от 54,5 мкм и более; уменьшение диаметра артериальной части капилляров от 23,3 мкм и менее; уменьшение артериоло-венулярного коэффициента от 0,42 и менее; увеличение длины периваскулярной зоны от 98,3 мкм и более; увеличение коэффициента поперечной деформации капилляров от 5,6 и более.
В том случае, если будут выявлены отличия в указанных параметрах, хотя бы на уровне 4-х значений, и более, микродинамику можно будет охарактеризовать как измененную. Это является важным прогностическим фактором, который указывает на вероятность развития осложнений диабета в ближайшие 5 лет.
Новизна способа состоит в том, что прогнозирование риска развития осложнений СД как основного заболевания, путем оценки изменений основных параметров микроциркуляторного русла с использованием метода компьютерной капилляроскопии ногтевого ложа, было проведено впервые [2].
Обработка первичной информации проводилась с помощью программного обеспечения «ScopePhoto 4.5» и «ACDSeePro», которое позволяло фиксировать время проведения исследования, просматривать записанные изображения капиллярного кровотока, проводить линейные и объемные измерения на полученных изображениях
Линейные показатели терминального отдела микроциркуляторного русла определялись путем калибровки пиксельного расстояния полученных изображений с идентичным расстоянием на микролинейке.
Результаты исследования
Нами была проведена апробация описанного способа ранней диагностики осложнений СД путем внедрения его в лечебно-профилактическую практику поликлиники. В исследовании приняло участие 73 пациента. Критерии включения пациентов в выборку — диагноз сахарный диабет (свыше 3 лет), отсутствие осложнений. Возраст испытуемых — от 9 до 65 лет.
При анализе данных, полученных в результате апробации способа, был проведен факторный и кластерный анализ, в результате которого были определены основные, наиболее значимые микроциркуляторные параметры, позволяющие прогнозировать риск развития осложнений. Нами была проведена оценка чувствительности метода. Результаты представлены в виде доверительных средних величин, которые характерны для пациентов, страдающих СД:
1) уменьшение расстояния между артериальной и венулярной частями капилляров от 18,3 мкм и менее (чувствительность 87,3 %);
2) увеличение диаметра венулярной части капилляров от 54,5 мкм и более (чувствительность 97,1 %);
3) уменьшение диаметра артериальной части капилляров от 23,3 и менее (чувствительность 95,7 %);
4) уменьшение артериоло-венулярного коэффициента от 0,42 и менее (чувствительность 95,3 %);
5) увеличение длины периваскулярной зоны от 98,3 и более (чувствительность 92,6 %);
6) увеличение коэффициента поперечной деформации капилляров от 5,6 и более (чувствительность 96,6 %).
Стоит отметить, что в катамнезе в течение 72 месяцев у 21 пациентов (36,8 %) были диагностированы осложнения сахарного диабета (диабетическая стопа, нефропатия и ретинопатия). При этом у всех пациентов, у которых развились осложнения, показатели микроциркуляторного русла достоверно отличались от нормальных показателей и от доверительного среднего показателя, характерного для пациентов с СД в целом. Данные представлены в табл. 1.
Таблица 1
Анализ взаимосвязи осложнений сахарного диабета сотклонением доверительного среднего показателя
|
Показатели |
Пациенты с осложнениями сахарного диабета (исходные данные) |
Доверительный средний показатель и направленность его отклонения |
Количество пациентов, сформировавших осложнения сахарного диабета и имеющих отклонение от доверительного среднего показателя, абс.(%) |
|
Расстояние между артериальной и венулярной частями капилляров (мкм) |
18,0±3,3 |
18,3 мкм и менее |
19 (90,48 %) |
|
Диаметр венулярной части капилляров (мкм) |
51,1±3,8 |
54,5 мкм и более |
20 (95,2 %) |
|
Диаметр артериальной части капилляров (мкм) |
21,8±3,9 |
23,3 и менее |
18 (85,7 %) |
|
Артериоло-венулярный коэффициент |
0,40±0,02 |
0,42 и менее |
21 (100 %) |
|
Длина периваскулярной зоны (мкм) |
95,2±3,1 |
98,3 мкм и более |
21 (100 %) |
|
Коэффициент поперечной деформации капилляров |
5,4±0,44 |
5,6 и более |
20 (95,2 %) |
В ходе катамнестического обследования выявлено, что у пациентов с развившимися осложнениями сохранялись отличия микроциркуляторных параметров от доверительного среднего показателя (табл. 2).
Таблица 2
Анализ показателей микроциркуляторного русла вдинамике
|
Показатели |
Пациенты, сформировавшие осложнения сахарного диабета (исходные данные) |
Пациенты, сформировавшие осложнения сахарного диабета (данные в катамнезе) |
|
Расстояние между артериальной и венулярной частями капилляров (мкм) |
18,0±3,3 |
18,13±1,9 |
|
Диаметр венулярной части капилляров (мкм) |
51,1±3,8 |
53,1±3,76 |
|
Диаметр артериальной части капилляров (мкм) |
21,8±3,9 |
20,6±1,02 |
|
Артериоло-венулярный коэффициент |
0,40±0,02 |
0,38±0,02 |
|
Длина периваскулярной зоны (мкм) |
95,2±3,1 |
98,2±3,02 |
|
Коэффициент поперечной деформации капилляров |
5,4±0,44 |
6,7±1,0 |
Примечание: различия во всех столбцах по критерию Вилкоксона отсутствуют, р>0,05
Обсуждение результатов исследования
Обзор литературных источников и патентный поиск показали, что сегодня сахарный диабет относится к числу медико-биологических и социальных проблем и занимает приоритетное место в национальных системах здравоохранения всех стран мира, а также на уровне ВОЗ [4]. Преобладающий возраст старше 40 лет [3].
На территории РФ диабет занимает четвёртое место среди основных причин смерти населения, а число людей, страдающих этим заболеванием, продолжает расти. Общая заболеваемость сахарный диабетом в РФ возросла с 38 819 человек в 2004 г. до 90 392 человек в 2015 г. и неуклонно продолжает расти [4].
Все существующие на сегодня осложнения сахарного диабета можно условно подразделить на две подгруппы — острые осложнения, и хронические осложнения. К числу острых осложнений относят те, которые возникают в относительно короткие сроки, в течение нескольких минут, максимум — часа после падения (или резкого подъема) уровня глюкозы в крови [3]. Рассмотрим основные осложнения.
Одним из первых развивается диабетический кетоацидоз. Основными признаками данной патологии является нарушение функциональной активности ЦНС. Также патология сопровождается слабостью, головной болью. Первой реакцией может быть возбуждение, легкая эйфория. Однако постепенно эти состояния сменяются на сонливость, апатию. Возникает рвота, шумное дыхание, нередко пациент теряет сознание за счет резкого снижения артериального давления. У пациента учащается пульс, тем не менее, кровенаполнение сердца остается слабым. Резко снижается тонус мышц, в том числе, и гладкомышечной мускулатуры. Становятся мягкими глазные яблоки. Выдыхаемый воздух характеризуется резким запахом ацетона. В моче появляется ацетон и Р-оксимасляная кислота.
Второе по частоте и скорости развития осложнение — гипогликемия, которая сопровождается уровнем гликемии ниже 3 ммоль/л. Причин может быть довольно много. Такое состояние может развиться в результате передозировки инсулина, в результате позднего, либо пропущенного приема пищи, при высоком уровне физической нагрузки, при приеме большой дозировки препарата сульфанилмочевины. Заболевание сопровождается дрожью, потливостью, учащенным сердцебиением, резким возникновением чувства голода. Это довольно опасные симптомы, которые выступают предвестниками гипогликемической комы. Важно принять углеводы, так как своевременный их прием может предотвратить развитие коматозного состояния.
Кома (коматозное состояние) характеризуется потерей сознания. Кожа становится влажной, тонус мышц резко возрастает, появляются судороги, спазмы, сухожильные рефлексы также становятся довольно высокими. Резко расширяются зрачки, отмечается поверхностное дыхание, запаха ацетона не отмечается. Пульс и артериальное давление при этом находятся в пределах нормы.
Гипогликемия, коматозное состояние могут иметь серьезные негативные последствия для организма. Примерно через несколько часов после комы велик риск развития инфаркта миокарда, резко нарушается мозговое кровообращение, параличи. К отдаленным последствиям, которые развиваются спустя несколько дней, недель, и даже месяцев, относят энцефалопатию, эпилепсию, паркинсонизм.
Гипергликемический синдром является результатом инсулиновой недостаточности. Такое состояние приводит к тому, что резко возрастает продукция глюкозы печенью, а также происходит нарушение ее утилизации мышцами, жировой тканью [4].
Также одним из основных острых осложнений СД является сильное обезвоживание (дегидратация). Такое состояние обычно отмечается на 7–14 сутки после начала осмотического диуреза. Следствием такого состояния является развитие гиперосмолярной комы, которая наблюдается при ИНСД. Также подобное состояние может быть обусловлено сопутствующими патологиями, проводимыми процедурами (может развиться на фоне пневмонии, сепсиса, инфекций мочеполовых путей, при приеме некоторых лекарственных препаратов, после проведения диализа, при парентеральном питании). Одним из признаков является тяжелая дегидратация, которая сопровождается сухостью слизистых оболочек глазных яблок, снижением тонуса сосудов, тургора кожи. Также нередко возникают и хронические осложнения, такие как диабетическая ангиопатия, которая сопровождается нарушением микроциркуляторного русла и общим генерализованным поражением сосудов. При этом может наблюдаться микроантиопатия, при которой в патологический процесс вовлекаются только мелкие сосуды, капилляры, поражается микроциркуляторное русло, или макроангиопатия, при которой патологический процесс распространяется на крупные сосуды [6].
Макроангиопатия, как правило, сопровождается атеросклерозом, как следствие часто развивается гангренозная стопа. При микроангиопатии происходит комплексное нарушение функции всех органов и систем.
Еще одним из серьезнейших осложнений является диабетическая ретинопатия, которая становится одной из основных причин слепоты. Диабетическая нефропатия сопровождается тяжелыми нарушениями почек, вплоть до полной почечной недостаточности. Микроангиопатии часто сопровождаются неблагоприятными симптомами со стороны нижних, реже — верхних конечностей. Развивается чувство постоянного холода, зябкости, онемения, появляется слабость, боль, даже в состоянии покоя, постепенно развиваются эрозии, язвы, перерастающие в гангрену. Диабетическая нейропатия сопровождается тяжелым поражением нервов, нарушением нормального функционирования вегетативной нервной системы [6].
Анализ основных методов ранней диагностики СД и его осложнений показал, что методы, применяемые в большинстве лечебно-профилактических учреждений на территории РФ, несовершенны и малоинформативны. Чаще всего применяются такие неспецифические методы диагностики, как ОАК, ОАМ, биохимический анализ крови, анализ на уровень глюкозы в крови, глюкозотолерантный тест, исследование глазного дна, УЗИ поджелудочной железы [5].
Более точными методами определения глюкозы являются ферментные, оценка особенностей микроциркуляторного русла [5]. Но эти методы все еще недостаточно разработаны.
Нами было установлено, что перспективным направлением современных исследований является именно оценка состояния микроциркуляторного русла пациентов с СД и риском развития осложнений.
Нами были проанализированы основные методы оценки риска развития осложнений СД на основе оценки состояния микроциркуляторного русла. Стоит акцентировать внимание на способах, связанных с оценкой особенностей микроциркуляторного русла, с исследованием состояния сердечно-сосудистой системы пациентов с СД. В частности, обращает на себя внимание способ ранней диагностики диабетической автономной кардиальной нейропатии у детей и подростков (патент РФ № 2391905 от 20.06.2010 г.). Суть данного метода состоит в проведении оценки вариабельности сердечного ритма — pNN50 и rMSSD, и других показателей крови, сердца. Также производится оценка спектральных показателей вариабельности сердечного ритма.
Также для нашего исследования представляет определенный интерес способ ранней диагностики диабетической нейропатии у детей (патент РФ № 2286578 от.27.10.2006 г.). Суть данного способа состоит в определении уровня эндотелина-1, а также в определении уровня основного фактора роста фибробластов (bFGF) в нг/мл у пациентов с диагнозом СД. По результатам оценивают тяжесть патологии, прогнозируют возможный ее исход.
Близкими к предложенному нами способу является способ диагностики диабетической кардиоваскулярной автономной нейропатии у женщин, больных сахарным диабетом 2 типа. В процессе диагностики применяют непрерывную ультразвуковую доплерографию микроциркуляторного русла (патент РФ № 2543478 от 27.02.2015 г.).
Ближайшим аналогом (прототипом) предложенного нами способа выступил метод неинвазивной оценки дисфункции эндотелия (Петрищев Н. Н.). Суть метода состоит в оценке функционального состояния микроциркуляторного русла. При этом исследование проводилось по состоянию микроциркуляторного русла ногтевого валика 3 пальца кисти с применением метода непрерывной ультразвуковой допплерографии [5]. Производилось измерение линейной скорости кровотока в процессе проведения трех функциональных проб (пробы с реактивной гиперемией, дистанционная тепловая проба, дистанционная холодовая проба). Если в процессе выполнения проб наблюдался прирост линейных скоростных показателей в размере более 20 % от исходных значений, то реакцию кровотока можно было рассматривать как нормальную. Однако прирост скорости кровотока на 20 % и менее рассматривался как недостаточное кровообращение и рассматривался как один из прогностических факторов развития осложнений. Но этот способ имеет и определенные недостатки. В частности, стоит отметить, что данный способ требует значительных затрат времени, которые уходят преимущественно на проведение тестов. На каждый тест отводится 30 мин., иногда и больше + повторные замеры показателей. Также стоит отметить, что этот способ технически сложный, трудоемкий.
Заключение
Использование способа обеспечит возможность раннего выявления пациентов группы риска по формированию осложнений сахарного диабета. Это позволит своевременно принять профилактические меры, провести лечение на ранних стадиях. Преимущество нашего метода состоит в том, что он позволяет значительно экономить время и ресурсы, затрачиваемые на проведение теста. Технически метод более простой, менее трудоемкий по сравнению с его ближайшими аналогами. Так, пациенту проводится одна функциональная проба, которая занимает 15 минут, после чего переходят непосредственно к исследованию состояния миуроциркуляторного русла с применением метода капилляроскопии. Используемые ранее методы, в том числе, метод неинвазивной оценки дисфукнции эндотелия, который выступил прототипом нашего метода, требует проведения трех тестов, на каждый из которых отводится не менее 30 минут. Кроме того, в прототипе для проведения функциональных тестов требуется дополнительное оборудование, тогда как в нашем случае суть теста сводится к созданию нагрузки путем ходьбы. Кроме того, в нашем случае данные более точные, поскольку обработка осуществляется автоматизированным способом.
Литература:
- Бережанский П. В., Бережанская Ю. С. Способ прогнозирования формирования осложнений сахарного диабета // Патент РФ на изобретение № 2668202. Опубликовано 26.09.2017. [Berezhanskiy P. V.1, Berezhanskaya Yu.S. Sposob prognosirovania formirovania oslogneniy saharnogo diabeta Method of diagnostics of complications diabetes // Patent of Russian Federation № 2668202. Publication 26.09.2017. Bulletin N24. (in Russian)]
- Дедов И. И. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом // Сахарный диабет. — 2015. — Т.18, № 1S. — С. 1–112. [Dedov I. I. Saharnyy diabet. Jasnecov V. V. Bjulleten' jeksperimental'noj biologii i mediciny. Diabetes. — 2015. — V.18, N1S. — P. 1–112. (in Russian)]
- Дедов И. И., Кураева Т. Л., Петеркова В. А. Сахарный диабет у детей и подростков. — M.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. — 247 с. [Dedov I. I., Kuraeva T. L., Peterkova V. A. Saharnyy diabet y detey i podrostkov. Diabetes among the children and teenagers. — Moscow: GEOSTAR, 2007. — 247 p. (in Russian)]
- Доклад о ситуации в области неинфекционных заболеваний в мире. Исполнительное резюме. ВОЗ. 21.11.10. URL: http://www.who.int [Doklad o sityacii v oblasty neinfeccionnyh zabolevaniy v mire. VOZ. 21.11.10. URL: http://www.who.int (in Russian)]
- Петрищев Н. Н. Физиология и патофизиология эндотелия. // Дисфункция эндотелия. Причины, механизмы, фармакологическая коррекция. / Под ред. Н. Н. Петрищева. — СПб: СПбГМУ, 2003. — С. 4–38. [Petrisshev N. N.. fisiologia I patofisiologia endotelia / Pod red. N. N. Petrissheva. Disfunksia endotelia / Ed. N. N. Petrisshev. — Saint-Petersburg: SPbGMU, 2003. — P. 4–38. (in Russian)]
- Сергиенко В. И. Медицинская статистика в клинических исследованиях (практическое руководство). — M.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. — 304 с. [Sergienko V. I. Medicinskaya statistica v clinicheskih issledovaniah (practicheskoe rucovodstvo). Medical statistics in clinical researches (practical rules). — Moscow: GEOSTAR-Media, 2006. — 304 p. (in Russian)]
