Kontinuierliche Messsysteme
Winterthur, 09. Juni 2011
Beat Schwegler
Endokrinologie und Diabetologie
Relatives Risiko der Progression von
Komplikationen bei DMT1 in
Abhängigkeit von HbA1c
„Das Diabetes – Dilemma“
Spätschäden
vermeiden
Unterzuckerung
vermeiden
Closed loop system – artifizielles
Pankreas
Ausblick…
Wunsch der meisten Menschen mit
(Typ 1) Diabetes mellitus
•
Möglichkeiten zur Ueberprüfung
der Diabetestherapie
Blutzuckermessung
– Punktuelle Betrachtung
– Grundlage zur Therapieentscheidung
•
HbA1c
–
–
–
–
•
Wichtigster Parameter zur Einschätzung der Diabeteskontrolle
Gibt Aufschluss über durchschnittliche Blutzuckereinstellung
Vermeintlich guter HbA1c durch Hypoglykämien möglich
Kurzfristige Blutzuckerspitzen spiegeln sich nicht im HbA1c wieder
Kontinuierliches Glukosemonitoring
HbA1c – guter Marker ?
Warum kontinuierliches
Glukosemonitoring ?
•
Häufigkeit und Dauer von Hypoglykämien diagnostizieren
•
Hypoglykämien reduzieren
•
Postprandiale Hyperglykämien reduzieren
•
Verbesserung des HbA1c
•
Zusätzliche glykämische Parameter
– z.B AUC, Variabilität
– Ergänzung zum HbA1c
Erwartungen an kontinuierliches
Glukosemonitoring ?
•
Glukosemessung spezifisch, präzise und koninuierlich über längere
Zeiträume
•
Zuverlässig und stabil
•
Rasch verfügbare Messergebnisse
•
Trendinformationen
•
Einfache Kalibrierung
•
Sensoren durch Patienten selbst zu insertieren
•
Kleines und leichtes System
Grundlegendes bei der
Glukosemessung
Chemische bzw physikalische Grösse, die
sich mit der Glukosekonzentration ändert:
1. Die Größe sollte möglichst spezifisch
für Glukose sein (andere
Komponenten sollten wenig stören).
•
2. Die Größe sollte sich deutlich ändern
schon bei kleiner Änderung der
Glukosekonzentration
ΔG soll maximal sein!
Größe
o.k.
grenzwertig
ΔG
unzureichend
0
5
10
15
Glukosekonz.
20 (mmol/l)
3. Die Größe sollte möglichst linear sein.
o.k.
Größe
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Menge/Konzentration von Produkten nach einer
chemischen Reaktion (H2O2; Glukonolakton)
Absorption
Streuung
Raman-Streuung
Polarisation
Fluoreszenz
Viskosität
Elektrolyte (Leitfähigkeit bzw. elekt. Widerstand
Ec-Aggregation
Herzfrequenz (nur bei Hypo- und schwerer
Hyperglykämie
ungünstig
0
5
10
15
Glukosekonz.
20 (mmol/l)
Erwartungen an kontinuierliches
Glukosemonitoring ?
•
Glukosemessung spezifisch, präzise und koninuierlich über längere
Zeiträume
•
Zuverlässig und stabil
•
Rasch verfügbare Messergebnisse
•
Trendinformationen
•
Einfache Kalibrierung
•
Nicht invasives Glukosemonitoring ?
•
Kleines und leichtes System
GlucoWatch
Mögliche physikalische Verfahren
für das Glukosemonitoring
Messung von Glukose durch Wechselwirkung (Absorption)
mit zugeführter Energie: Was lässt sich messen?
Am Untersuchungsobjekt (Blut,
Gewebe, interstitielle Flüssigkeit)
Energieaufnahme des Stoffes, z.B.:
- Absorption von eingestrahltem Licht
(Absorptionsspektroskopie)
Energieabgabe des Stoffes nach
seiner Anregung, z.B. als:
- Licht (Fluoreszenzspektroskopie)
- Molekülschwingungen (Infrarot- und
Ramanspektroskopie)
- Schallwellen
(photoakustische Spektroskopie)
Thomas A, Heinemann L: Unblutiges Glukosemonitoring:
Diabetes, Stoffwechsel und Herz 4/2006, 3-15
Veränderung des Stoffes durch
Glukose, z.B.:
- elektrischer Widerstand/Leitfähigkeit
(Impedanzspektroskopie)
Bezüglich der Energiequelle (Licht,
elektromagnetisches Feld.....)
Veränderung der Eigenschaften der
eingestrahlten Energie nach Wechselwirkung mit dem Stoff:
- Streuung von Licht
(Rückstreuspektroskopie)
- Drehung des Polarisationswinkels
von linear polarisiertem Licht
Pendra®
•
•
•
•
2003/2004 Hoffnung auf kontinuierliches messendes
Blutzuckergerät -> Armbanduhr
Physikalische Messung – Impedanz Spektroskopie
– Einstrahlung eines kleinen elektromagnetischen Feldes auf die Haut
– Glukose lässt sich nicht direkt messen
Erste Untersuchungen ermutigend
Weitere Studien:
– Nur bei wenigen Diabetikern zuverlässige Messungen
– problematisch: Abweichungen nicht eindeutig erklärbar
•
Schweizer Firma Pendragon
– Pendra® einziges Produkt – grosse Abhängigkeit von Investoren
– -> Konkurs
– -> Weiterentwickung durch solianis monitoring ag (2005 gegründet)
Generelle Unterscheidung
Physikalisches Prinzip
Messgröße/Charakteristik
Photoakustik:
Abgabe der
absorbierten Energie
durch akustische
Schwingungen
Das photoakustische Signal (Messung mit mikroskopischen Mikrophonen) ist proportional der durch
die Glukose aufgenommenen Strahlungsleistung.
Probleme:
- auch andere Faktoren tragen zum Signal bei
- die Messung ist deshalb wenig glukosespezifisch
Impedanz:
Veränderung des
frequenzabhängigen
elektrischen
Widerstandes
in einer Substanz
Die Änderung des Glukosekonzentration in Blut/
interstitieller Flüssigkeit führt zu einer Änderung
der Elektrolytkonzentration und damit zu einer
veränderten elektrischen Leitfähigkeit
(bzw. des elektrischen Widerstandes)
Probleme:
- kleine Signalveränderung bei Glukoseänderung
- auch andere Stoffe beeinflussen die Elektrolyhomöostase, dadurch nicht nur für Glukose spezifisch
Thomas A, Heinemann L: Unblutiges Glukosemonitoring:
Diabetes, Stoffwechsel und Herz 4/2006, 3-15
Pendra®
•
•
•
•
2003/2004 Hoffnung auf kontinuierliches messendes
Blutzuckergerät -> Armbanduhr
Physikalische Messung – Impedanz Spektroskopie
– Einstrahlung eines kleinen elektromagnetischen Feldes auf die Haut
– Glukose lässt sich nicht direkt messen
Erste Untersuchungen ermutigend
Weitere Studien:
– Nur bei wenigen Diabetikern zuverlässige Messungen
– problematisch: Abweichungen nicht eindeutig erklärbar
•
Schweizer Firma Pendragon
– Pendra® einziges Produkt – grosse Abhängigkeit von Investoren
– -> Konkurs
– -> Weiterentwickung durch solianis monitoring ag (2005 gegründet)
Der „Solianis“-Ansatz
•
•
Nicht nur Blutzucker messen
Nicht invasive Messung zusätzlicher Parameter
zur Elimination von Störfaktoren:
–
–
–
–
–
Haut- und Umgebungstemperatur
Aenderung in der lokalen Hautdurchblutung
Einfluss von Schweiss auf der Haut
Einfluss der Hauthydrierung
Anpressdruck des Sensors durch Fixierung
Der „Solianis“-Ansatz
Solianis:
aktuelle Hardware-Konfiguration
Closed loop system – artifizielles
Pankreas
Ausblick…
Wunsch der meisten Menschen mit
(Typ 1) Diabetes mellitus
Therapiepyramide seit 2007
SuP
„klassische“ CSII
SuT
„klassische“ ICT
SuT: Sensorunterstützte (Intensivierte konventionelle) Therapie
SuP: Sensorunterstützte Pumpentherapie
Kontinuierliches Glukosemonitoring
minimal invasive Verfahren
•
Nadelsensoren
– Einsetzen einer Enzymelektrode ins Unterhautfettgewebe ->
Bestimmung der Glukosekonzentration
•
Glukosekonzentration im Interstitium
– Nur bei stabilen Werten mit den kapillär gemessenen Werten
vergleichbar
– Bis zur 30 Minuten Latenz bei raschen BZ Veränderungen
•
In CH: Systeme von Firma Medtronic
– verschiedene Systeme
– Kont. Glukosemonitoring vs. Sensor unterstützte Pumpentherapie
Generelle Unterscheidung
minimal invasive Verfahren
SuP
CGM
„offenes CGM“
CGMS®
Paradigm®REAL-Time
„verblindetes
CGM“
Diabetesspezialist
nur zeitweise
Anwendung
Diabetespatient
ohne CSII
zeitweise
Anwendung
kontinuierliche
Anwendung
(SuT)
Diabetespatient
mit CSII
zeitweise
Anwendung
kontinuierl.
Anwendung
Generelle Unterscheidung
minimal invasive Verfahren
SuP
CGM
„offenes CGM“
CGMS®
Paradigm®REAL-Time
„verblindetes
CGM“
Diabetesspezialist
nur zeitweise
Anwendung
iProTM2
Diabetespatient
ohne CSII
zeitweise
Anwendung
kontinuierliche
Anwendung
(SuT)
GuardianREAL-Time
Diabetespatient
mit CSII
zeitweise
Anwendung
kontinuierl.
Anwendung
Kontinuierliches Glukosemonitoring
iProTM2
CareLinkTM
Kontinuierliches Glukosemonitoring
iProTM2
•
•
•
Nachfolger des CGMS System GoldTM
Liefert retrospektive Daten über einen Zeitraum bis zu 6
Tagen
Verblindete Glukosemessung -> diagnostisches Hilfsmittel
– Daten können nicht von Patienten beeinflusst werden
– Arzt wird orientiert
•
•
Unverfälschtes Bild über eine bestehende therapeutische
Option
Anwendung bei Bedarf
Kontinuierliches Glukosemonitoring
GuardianREAL-Time
Kontinuierliches Glukosemonitoring
GuardianREAL-Time
•
Glukosesensor unter der Haut und Monitor (z.B am Gürtel)
•
Real-time Glukose Trends
•
Therapeutischer Nutzen
– Patient unmittelbar orientiert
– Beeinflussung der Therapie
•
Für Patienten- und Arztgebrauch
•
Zeitweise oder kontinuierliche Anwendung (SuT)
Generelle Unterscheidung
minimal invasive Verfahren
SuP
CGM
„offenes CGM“
CGMS®
„verblindetes
CGM“
Diabetesspezialist
nur zeitweise
Anwendung
iProTM2
Diabetespatient
ohne CSII
zeitweise
Anwendung
kontinuierliche
Anwendung
(SuT)
GuardianREAL-Time
Sensor unterstützte
Pumpentherapie
Diabetespatient
mit CSII
zeitweise
Anwendung
kontinuierl.
Anwendung
Paradigm®REAL-Time
Paradigm®VeoTM
Paradigm REAL-Time / Paradigm Veo
Insulinpumpe und integrierter Sensor
MiniLinkTM Transmitter
Sensor
Infusions Set
Paradigm Veo
Paradigm REAL-Time / Paradigm Veo
Insulinpumpe und integrierter Sensor
•
•
Sensor misst Gewebeglukose
Glukosewerte werden auf Display der Pumpe
angezeigt
•
Kapilläre BZ-Messung zu Kalibration
•
Zurückliegende Werte werden angezeigt
•
Trendanzeige mittels Pfeilen
•
Alarme für Hyper- und Hypoglykämien
– Unterbrechung der Basisabgabe (Paradigm Veo)
•
Es wird nicht automatisch Insulin abgegeben
Paradigm Veo
Glukosewert erreicht eingestellte
Grenze für Hypo-Abschaltung
Alarm
„UNTERBRECHEN NIEDRIG“
Sirenenton +Unterbrechung Insulinabgabe
00:00
KEINE Reaktion auf Alarm
(innerhalb von 2 Minuten)
Basalrate weiterhin gestoppt + Anzeige
im Display: “Ich habe Diabetes.
Bitte rufen Sie den Rettungsdienst”
Bestätigen des Alarms (ESC, ACT)
und BZ-Messung
00:02
Bei Auswahl Unterbrechen: Basalrate
für 2 Stunden gestoppt
Basalrate für 2 Stunden gestoppt
Basalrate startet wieder
Ist Glukose nach 4 Stunden weiterhin
unter Grenzwert:
erneuter Stopp der Basalrate für 2 Std
Auswahl:
- Unterbrechung Basalrate fortführen
- Basal-Abgabe wieder starten
02:00
06:00
Basalrate startet wieder
Ist Glukose nach 4 Stunden weiterhin
unter Grenzwert:
erneuter Stopp der Basalrate für 2 Std.
Anwender kann Unterbrechung der Basalabgabe jederzeit abbrechen.
Paradigm Veo
Zugang: Beispiel für die Hypoglykämieabschaltung
Insulinabgabe
2h
4 h normale
Basalrate
Unterbrechung Wiederaufnahme
Insulinzufuhr
Insulinzufuhr
Choudhary P et al.: ATTD 2010
2h
normale Basalrate + Bolusabgabe
•
Kontinuierliches Glukosemonitoring
Zusammenfassung
Selbstständiges Anpassen der Diabetestherapie möglich
•
Individuelle Insulintherapie
•
Mehr Sicherheit im Alltag
– Reaktion auf Alarme
– Kinder nachts
•
Verbesserung des HbA1c
– Verbesserung der glykämischen Variabilität
•
Kosten –Nutzen ?
– Kalibrieren !
•
•
Trends sichtbar – aktueller BZ Wert u.U. nicht verwertbar
Real time Monitoring ist Instrument zur Verhaltensänderung. Jedoch nur
erfolgreich, wenn Verhalten geändert wird.
Besten Dank
für Ihre Aufmerksamkeit !
Beat Schwegler
Endokrinologie und Diabetologie
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Kontinuierliche Messsysteme