CC BY
65
ИТ и диагностика www.idmz.nu £2!
-Г
2005, №6
С.С.ЖЕСТОВСКИЙ,
врач-эндокринолог КДЦ ЦКБ № 1 ОАО «РЖД» (Консультативно-диагностический центр Центральной клинической больницы № 1 открытого акционерного общества «Российские железные дороги»), кандидат медицинских наук, г.Москва.
Л.В.ПЕТРОВА,
консультант ОАО «РЖД» (открытого акционерного общества «Российские железные дороги»), профессор, доктор технических наук, г.Москва.
Т.Г.МИЩЕРЯКОВА,
главный врач ЦКБ № 1 ОАО «РЖД» (Центральной клинической больницы № 1 открытого акционерного общества «Российские железные дороги»), профессор, доктор медицинских наук, г.Москва.
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИАГНОСТИКИ САХАРНОГО ДИАБЕТА
Сахарный диабет (СД) - одна из важнейших социально-экономических проблем современного мира, вследствие высокой распространенности, сохраняющейся тенденцией к росту заболеваемости, хроническим течением, высокой инвалидизацией и смертностью, а также необходимостью создания специализированной помощи. В настоящее время в мире насчитывается около 160 млн. человек с сахарным диабетом, а по прогнозу экспертов ВОЗ, уже в 2025 г. число лиц, страдающих этим заболеванием, составит около 300 млн. человек [1-3].
Своевременная и эффективная диагностика сахарного диабета - важнейшая задача диабетологии. Решение этой задачи предполагает проведение превентивных мероприятий в оптимальные сроки у определенных групп населения. Это позволит в свою очередь в значительной мере решить социально-экономические проблемы, возникающие вследствие этого тяжелого заболевания. Очевидно, что профилактика диабета требует существенно меньше финансовых средств, чем лечение самого этого заболевания, его осложнений и многочисленных последствий, с этим связанных [3].
Однако эффективность этих мероприятий напрямую зависит от качества и своевременности первичной диагностики. Последняя включает в себя современные методы выявления признаков заболевания на ранних стадиях, комплекс индикаторов (маркеров), статистические данные и корректные прогностические оценки и многое другое. Реализация вышеуказанных процедур на современном этапе научно-технического прогресса должна базироваться на информационных технологиях и средствах вычислительной техники. Поэтому в задачи наших исследований входит системный анализ достижений, выявление проблем в области диагностики сахарного диабета и поиск новых методов эффективного решения данного
>
© С.С.Жестовский, Л.В.Петрова, Т.Г.Мищерякова,, 2005 г.
v^P
[ЗЕВ ИТ и диагностика
и информационные
технологии
вопроса на основе применения информационных технологий на всех этапах жизненного цикла лечения этого заболевания.
Известно, что в основе диагноза СД лежит уровень глюкозы в крови, хотя диагностические параметры были модифицированы из тех, что прежде рекомендовались Национальной группой изучения данных по диабету (NDDG) или ВОЗ, при этом пересмотренные критерии по-прежнему основываются на измерениях гипергликемии (табл. 1 и 2).
Определение оптимального диагностического уровня гипергликемии зависит от баланса между медицинской, социальной и экономической стоимостью установления диагноза у того, кто не имеет существенного риска развития диабета, и стоимостью не установленного диагноза у того, кто его имеет. Указанные точки разделения для ГПН и 2ч глюкозы плазмы выбраны в связи с тем, что на этих уровнях в большинстве случаев наблюдается нарастание распространенности микрососудистых осложнений. В настоящее время не найдены точно те уровни глюкозы в крови или пределы их колебаний, при которых становится значительным риск развития последствий, вызванных диабетом [3, 4].
Определение уровня гликированно-го гемоглобина (НЬА1с) в настоящее время не рекомендуется для диагностики диабета в связи с тем, что существуют много различных методов для определения НЬА1с и других гликированных белков и стандартизация теста на НЬА1с не проведена в полной мере. Этот тест остается ценным инструментом для мониторинга степени гипергликемии, учитывая то, что выше определенного уровня НЬА1с вероятность наличия или раз-
Таблица 1
Диагностические критерии уровня гликемии
Время определения концентрации глюкозы Концентрация глюкозы (ммоль/л)
Цельная кровь Плазма
Венозная | Капиллярная Венозная
Сахарный диабет
Натощак > 6,1 > 6,1 > 7,0
Через 2 часа > 10,0 > 11,1 > 11,1
Нарушенная толерантность к глюкозе (НТГ)
Натощак < 6,1 < 6,1 <7,0
Через 2 часа > 6,7 < 10,0 > 7,8 < 11,1 > 7,8 < 11,1
Нарушенная гликемия натощак (НГН)
Натощак > 5,6 < 6,1 > 5,6 < 6,1 > 6,1 < 7,0
Через 2 часа < 6,7 < 7,8 < 7,8
Методы исследования гликемии
Таблица 2
Наименование параметра
Содержание глюкозы цельной крови
Содержание глюкозы плазмы в крови
Методы исследования
1. Глюкозооксидаза, потенциометрия или амперометрия.
2. Спектрофотометрия.
3. Диагностические полоски (Miles Inc. Dextrostix, Glucostix, Wisidex П, BMC Chemstrip DG и др.).
4. One Touch П, Accu-chek П и др. (глюкозо-оксидаза-пероксидаза).
5. Модификация отолидинового метода.
6. Иодометрический унифицированный метод Хагедорна-Иенсена.
7. Спектрофотометрический метод Нельсона-Сомоджи.
8. Модификация калориметрического метода с железистосинеродистым калием
1. Гексокиназа.
2. Глюкозооксидаза/ потребление кислорода.
3. Глюкозооксидаза/ перекись водорода.
4. Модификация калориметрического метода с железистосинеродистым калием
Единицы измерения
Мг/100 мл Ммоль/л г/л
Мг/100 мл Ммоль/л
вития макро- и/или микрососудистых осложнений резко возрастает. Определение уровней иммунореактивного инсулина и С-пептида в плазме крови используют для дифференциальной диагностики между СД 1 типа и СД 2 типа [3-5].
Диагностика входит в комплекс профилактических мероприятий сахарного диабета. Профилактика, осуществляемая на трех разных уровнях: первичном, вторичном и третичном, включает ряд методов диагностики на разных этапах заболевания.
Как известно, гипергликемия выявляется на втором и/или третьем уровне профилактики, в связи с чем выявление СД на первом уровне приобретает особое значение и в настоящее время находят применение различные маркеры ранней диагностики. СД 1 типа имеет четкую ассоциацию с HLA (от англ. Humun Leukocyte Antigens - лейкоцитарные антигены человека), связанную с генами DQA и B, а также на него влияют гены DRB14,15. Эти аллели HLA-DR/DQ могут быть как предрасполагающими, так и протективными (табл. 3). Но ни конкретный аллель HLA, ни их комбинации не являются специфичными для предрасположенности возникновения СД 1 типа, который развивается лишь у части лиц с генетической обусловленностью риска возникновения данного заболевания.
Таблица 4
Маркеры иммунной деструкции клеток (аутоантила к антигенам клеток)
Таблица 3
Аллели генов локуса HLA при СД 1 типа
HLA-антигены НЬА-гаплотипы Единицы измерения Методы исследования
DR3 DR4 DR1 DR8 DR9 DR1 DR2 DR5 DR4 DR4 DR7 3: Предрасполагающие аллели Высокий риск DRB1*0301 DQA1*0501 DQB1*0201 DRB1*0401 DQA1*0301 DQB1*0302 DRB1*0402 DQA1*0301 DQB1*0302 DRB1*0405 DQA1*0301 DQB1*0302 Умеренный риск DRB1*01 DQA1*0101 DQB1*0501 DRB1*0801 DQA1*0401 DQB1*0402 DRB1*0901 DQA1*0301 DQB1*0303 DRB1*1001 DQA1*0301 DQB1*0501 Протективные аллели Сильная защита DRB1*1501 DQA1*0102 DQB1*0602 DRB1*1101 DQA1*0501 DQB1*0301 Слабая защита DRB1*0401 DQA1*0301 DQB1*0301 DRB1*0403 DQA1*0301 DQB1*0302 DRB1*0701 DQA1*0201 DQB1*0201 +/- Комплемент-зависимая лимфоцито-токсичность
Тип аутоантител Методы Единицы измерения Частота выявления при СД 1 типа (в %) Сроки появления антител до манифестации СД 1 типа (годы)
Аутоантитела к антигенам островковых клеток (АОК) Непрямая иммунофлюоресценция на замороженных срезах поджелудочной железы +/- 6О-8О 12
Комплемент-фиксирующие аутоантитела к антигенам островковых клеток (кф-АОК) Непрямая иммунофлюоресценция на замороженных срезах поджелудочной железы +/- 1О-2О 8
Аутоантитела к поверхностным антигенам островковых клеток (АПОК) Непрямой иммунопериоксидазный метод +/- 15-2О 5
Аутоантитела к инсулину (ААИ) Радиоиммунологический анализ (РИА), иммуноферментный (ИФА) +/- 3О-6О 8
Аутоантитела к изоформе глутаматде-карбоксилазы с молекулярной массой 65 ООО (ГАД-65) РИА, ИФА, иммунопреципитация, иммуноблоттинг +/- 8О-95 15
Аутоантитела к изоформе глутаматде-карбоксилазы с молекулярной массой 67 ООО (ГАД-67) РИА, ИФА, иммунопреципитация, иммуноблоттинг +/- 6О-8О 1О
Аутоантитела к фосфотирозинфосфатазе (IA-2) (синонимы: ICA512, IA-2P, аутоантитела к триптическому фрагменту с молекулярной массой 44 ООО) РИА, иммунопреципитация, иммуноблоттинг +/- 7О-9О 1О-12
Аутоантитела к триптическому фрагменту с молекулярной массой 37 ООО Иммунопреципитация, иммуноблоттинг +/- 7О-9О 1О-12
>
СЗВВ ИТ и диагностика
и информационные
технологии
Эффект протективных аллелей, по-видимому, преобладает над эффектом аллелей предрасположенности [1, 3, 6].
Генетические факторы играют ведущую роль в развитии СД 2 типа, но тип наследования остается неясным. Этот тип диабета характеризуется сильной семейной агрегацией. Исследования на близнецах и членах семьи пациентов позволили установить значительную роль генетического компонента в патогенезе этого заболевания. СД 2 типа, по всей видимости, является следствием взаимодействия генетической предрасположенности с воздействием факторов окружающей среды. В качестве маркеров СД 2 типа предполагается ряд генов, но до настоящего времени, кроме аномалии генов аденозиндезаминазы и глюкогиназы, в некоторых семьях с диабетом взрослых, начинающимся в юношеском возрасте, не найдено сколько-нибудь характерных изменений [1, 3, 4].
СД 1 типа является результатом клеточно опосредованной аутоиммунной деструкции Ь-клеток поджелудочной железы, но задействованные иммунологические механизмы не вполне ясны, неизвестны клетки и пути запуска первичной атаки. Кроме того, развивающийся иммунный ответ приводит к разрушению Ь-клеток посредством различных механизмов. Большинство обнаруженных антител являются циркулирующими в крови маркерами, свидетельствующими о повреждении Ь-клеток и/или о продолжении иммунной реакции (табл.4). Один вид и более этих аутоантител присутствуют у 85-90% лиц при первоначальном обнаружении гипергликемии натощак. Сравнительная прогностическая ценность аутоантител и их комбинаций:
(ГАД-65 + АИ-2 + ААИ) > (ГАД-65 + АИ-2) > (АОК + ААИ) > ГАД-65 > АИ-2 > АОК > кф-АОК > ААИ > АПОК [1, 3, 4, 5, 6,]
Несмотря на имеющиеся методы диагностики СД, остается нерешенным ряд важнейших проблем, с этим связанных на всех уровнях профилактики: не разработаны более совершенные диагностические
приемы, чем пероральный глюкозотолерантный тест и определение уровня глюкозы крови натощак; отсутствуют надежные маркеры, определяющие предрасположенность к СД 1 и СД 2 типа. Не разработаны простые, надежные, чувствительные и специфические методы определения инсулинорезистен-тности, пригодные как для индивидуальных, так и для популяционных исследований. Не определены точно те уровни глюкозы в крови или пределы их колебаний, при которых становится значительным риск отдельных осложнений. Недостаточно изучены иммунные и другие механизмы, определяющие разрушение Ь-клеток при СД 1 типа, и триггерные факторы окружающей среды, отсутствует более детальная информация о роли различных факторов питания в генезе СД 2 типа.
Проблемы, связанные с СД, во многих странах мира предполагается решать с помощью национальных программ, основанных на положениях Сент-Винсентской декларации ВОЗ от 1989 г. В России в 1996 г. на основе этой декларации утверждена федеральная целевая программа «Сахарный диабет» [1]. В свою очередь выполнение национальных программ тесным образом связано с экономическим развитием государств и степенью использования в этих странах современных информационных технологий в различных областях жизнедеятельности человека. Одной из особенностей современного этапа научно-технического развития является широкое распространение информационных технологий (ИТ) во всех сферах жизнедеятельности общества и это определяет научно-технический прогресс [7, 8].
В результате технологического развития возможна смена главенствующих наук, поскольку эффективность человеко-машинных систем все в большей степени определяется моделирующей и целе-полагающей деятельностью человека, в основе которой лежит обработка информации. При этом наиболее быстрыми темпами развиваются науки, связанные с изучением человека и его творчества: биохимия, биология, включая генетику; психология, в том числе психология творчества; эргономи-
Пр ')фп1:11. I ] IK я
ка, физиология и психология труда; теория информации и кибернетика, бионика, этика, эстетика. В математике развиваются полностью и не полностью формализованные методы определения оптимальных решений о различных сферах деятельности человека. Происходит дальнейшее взаимопроникновение наук, усиливается их интеграция и нередко в результате крупные научные открытия рождаются на стыках наук [8].
Быстрое развитие автоматизированных технологий проектирования и производства наукоемких продуктов, их объединение с помощью Интернета в глобальную производственную систему выдвинули как актуальную проблему унифицированного «электронного описания» процессов разработки, производства, сбыта, модернизации, технического обслуживания и утилизации высокотехнологичной продукции. Проблема была решена на основе разработки КАЛС-технологий (от англ. Continuous Acquisition and Life Cycle Support -непрерывное совершенствование и поддержка жизненного цикла продукции), и благодаря этому автоматизированные системы управления технологическими процессами, проектными работами, предприятиями, телекоммуникациями на основе системы передачи данных объединяются в единое информационное целое [7, 8].
Достижения в этой области стимулируют развитие и широкое использование информационных и автоматизированных систем и в различных аспектах медицины. Так уже применяются на практике системы комплексной оценки функционального состояния организма человека и его отдельных органов, информационные системы обработки дан-
Стаяш ж юнг иного цикля лечения сахарного диабета
Рис. 1. Информационная модель процессов профилактики и лечения сахарного диабета
ных и графических результатов медицинских исследований, внедряются системы компьютерной диспансеризации, анализа медицинских документов и учета медицинских услуг (система «Эскулап»). На основе информационных технологий выполняются научные исследования и формируются прогнозные оценки вероятности возникновения различных видов заболеваний (стоматологических, сердечно-сосудистых, сахарного диабета и др.).
В диабетологии автоматизированные информационные системы применяются для активной диагностики СД с помощью доврачебного скрининга анамнестического и гликемического. Однако современные данные позволяют рекомендовать скрининг только в исследовательских целях, связанных с профилактикой СД 1 типа, а проведение скрининга СД 2 типа возможно только в группах высокого риска или в эпидемиологических целях. Положительный результат скрининга указывает лишь на высокую вероятность наличия заболевания у данного человека. Для индивидуальной диагностики всегда необходимо проводить дополнительные исследования [2, 3, 9].
>
v^P
[ЗЕВ ИТ и диагностика
и информационные
технологии
Несмотря на достаточно широкое применение ИТ в здравоохранении и медицине, на наш взгляд, еще недостаточно уделяется внимания системному подходу к диагностике и процессу лечения как единому комплексу процедур, базирующихся на типовом информационном отображении. На примере профилактики, диагностики и лечения сахарного диабета на различных стадиях заболевания были построены информационные модели, позволяющие повысить эффективность каждой из процедур и всего процесса в целом за счет формирования единого информационного пространства принятия решений.
На рис. 1 представлена модель, включающая все стадии жизненного цикла лечения сахарного диабета (от первичной профилактики до предотвращения осложнений на поздних стадиях); мероприятия по профилактике заболевания, разделенные на три этапа (первичная, вторичная, третичная), содержание которых существенно различа-
ется в зависимости от стадии применения; типы сахарного диабета, предполагающие различные индикаторы, методы и способы лечения, критерии оценки состояния и эффективности применяемых средств лечения и др. Каждый структурный элемент модели должен иметь типовое параметрическое описание, а информационная технология должна обеспечивать их совместное рассмотрение в различных сочетаниях в зависимости от поставленных задач. Наполнение структурно содержательных элементов модели требует систематизации и обобщения данных из различных областей знаний в медицине, а не только в эндокринологии и диабето-логии. Поэтому развитие данного направления является приоритетным в наших исследованиях, направленных на разработку современных методов повышения эффективности всех стадий лечения сахарного диабета и в первую очередь диагностики этого заболевания, имеющего большую социально-экономическую значимость для общества.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дедов И.И., Шестакова М.В. Сахарный диабет: Руководство для врачей. - М.: Универсум Паблишинг, 2003. - 456 с.
2. Камышева Е.П., Покалев Г.М. Сахарный диабет (современное представление, клинические симптомы, синдромы и врачебная тактика). - Нижний Новгород: Изд-во НГМА, 1999. - 142 с.
3. Профилактика сахарного диабета: доклад Исследовательской группы ВОЗ (Серия технических докладов ВОЗ; 844), 1995. - 136 с.
4. The Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus. Report of the Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Care. - 1997. - V.20. -С.1183-1197.
5. Эндокринология//Под ред. Н.Лавина. Пер. с англ. - М.: Практика, 1999. - 1128 с., ил.
6. Энциклопедия клинических лабораторных тестов/Под ред. Н.Тица. Пер. с англ. под ред. В.В.Меньшикова. - М.: Изд-во «Лабинформ», 1997. - 960 с.
7. Петрова Л.В., Удалов Ю.Н., Петров Д.А. Аналитические методы и информационная технология для стратегического управления наукоемкими производствами. - М.: Изд-во МГУП, 2003. - 202 с.
8. Юнь О.М. Производство и логика: информационные основы развития. - М.: Издательский Дом «Новый век», 2001. - 168 с.
9. Зекий О.Е. Автоматизация здравоохранения. - М.: Типография «Новости», 2001. - 400 с., ил
