国产新型电生理刺激反馈仪DS21在无创筛查糖尿病中的初步应用

卞 华， 朱小鹏， 颜红梅， 常薪霞， 夏明锋， 高 鑫*

1. 复旦大学附属中山医院内分泌科，上海 200032 2. 复旦大学代谢病研究所，上海 200032

·论 著·

国产新型电生理刺激反馈仪DS21在无创筛查糖尿病中的初步应用

卞 华1,2， 朱小鹏1,2， 颜红梅1,2， 常薪霞1,2， 夏明锋1,2， 高 鑫1,2*

1. 复旦大学附属中山医院内分泌科，上海 200032 2. 复旦大学代谢病研究所，上海 200032

目的： 初步评判国内最新研制的电生理刺激反馈仪DS21无创筛查糖尿病的稳定性、有效性及安全性。方法： 46例受试者根据口服葡萄糖耐量试验(OGTT)及既往病史分为健康组(n=17)、糖调节受损组(n=15)和糖尿病组(n=14)。受试者签署知情同意书，接受常规体检及采集病史及生化检查，对受试者进行3次电生理刺激反馈仪DS21测试，得到3个电导值，通过计算平均偏差，判断检测结果的稳定性、有效性，同时观察不良反应。结果： 46例受试者电导值平均偏差最大值为4.4，最小值为0.2，均小于5.0；46例受试者中健康组、糖调节受损组和糖尿病组受试者的电导值分别为77.9±5.2、70.4±5.7、54.7±11.4，趋势为健康组>糖调节受损组>糖尿病组，组间差异有统计学意义(P<0.01)；校正了性别、年龄、体质指数(BMI)，3组人群电导值依然存在上述趋势(P<0.01)。入组受试者均未发生不良事件。结论： 国产电生理刺激反馈仪DS21在不同糖代谢人群中存在不同的电导值，有助于评判糖尿病风险，且稳定、安全，值得进一步以应用于临床。

电生理刺激反馈仪；糖尿病；无创诊断

随着社会经济的发展和生活水平的提高，糖尿病的发生率在世界范围内迅速上升。我国糖尿病发生也呈上升趋势，20岁以上的成年人中2型糖尿病患病率达9.7%，糖调节受损达15.5%[1]。因此，糖尿病已成为危害健康的重要问题。电生理刺激反馈仪通过测试人体四肢汗液氯离子浓度评估糖尿病自主神经病变程度(用电导值量化)，从而提示糖尿病风险高低,可用于无创筛查糖尿病前期及糖尿病[2]。国外已有电生理刺激仪器eZscan上市，但价格昂贵[2]。国内相关研究尚处于起步阶段，本研究旨在初步评判国内最新研制的电生理刺激反馈仪DS21无创筛查糖尿病的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 46例受试者根据口服葡萄糖耐量试验(OGTT)及既往病史分为健康组、糖调节受损组(包括空腹血糖受损+糖耐量减低)和糖尿病组，入选标准：受试者年龄>20岁，通过“金标准”OGTT试验确认所属组别。所有糖尿病患者及糖调节受损组均符合1999年WHO诊断标准，需排除感染及应激状态时血糖暂时性升高。排除标准：植入电器、患有癫疒间、有器官或系统严重疾病、妊娠或哺乳期妇女，或怀疑有妊娠者、有恶性肿瘤者；检查部位结构异常者；对检查有恐惧心理或过度紧张者；被检查者无能力表达自己的感觉者(如精神病患者)。既往已确诊糖尿病者，无论OGTT结果，均分至糖尿病组。本研究通过医院医学伦理委员会审核，所有受试对象均知情同意并签署知情同意书。

1.2 电生理刺激 反馈仪测试受试者签署知情同意书，接受常规体检并收集既往病史、用药史、家族遗传病史等情况。行OGTT检测及根据既往糖尿病病史确定组别，在空调房间中(保证恒定温度和湿度)对受试者进行3次电生理刺激反馈仪测试。受试者将双手、双脚放在2对大面积镍电极板上，站立不动2 min。镍电极之间施加1个低于4 V的直流电，电压由3.8 V每秒降低0.2 V梯度降至1.0 V结束。镍电极被交替地作为阳极和阴极，采用计时直流电法测量并计算电导值，该值与汗液氯离子浓度正相关。

1.3 测定有效性和安全性评价标准

1.3.1 稳定性评价 以每次测得的手和脚电导值均值作为筛查试验的效应值(以下称为电导值)，每位受试者需检测3次，求出同一受试者3次电导值的平均偏差，计算公式如下：

其中dt为单次测量的偏差，计算方法如下：

X：单次测量值；

同一受试者3次电导值间平均偏差相差5以上，证明产品的稳定性不足。

1.3.2 有效性评价 理论上健康人的电导值>糖调节受损者>糖尿病者，两两比较组间差异有统计学意义。

1.3.3 安全性评价 观察不良反应的发生状况，计算不良反应发生率。不良反应发生率=不良反应例数/该组病例总数×100%。安全性的评价标准：不良反应发生率≤1%。

2 结 果

2.1 一般资料 结果(表1)表明：糖尿病组年龄、体质指数(BMI)(均P<0.05)、空腹血糖(P<0.01)较健康组升高，糖调节受损组收缩压(P<0.01)和舒张压(P<0.05)较健康组升高，糖尿病组餐后血糖，糖化血红蛋白(HbA1c)较健康组和糖调节受损组升高(均P<0.01)。糖调节受损组空腹、OGTT-2 h及HbA1c虽较健康组有增高趋势，但差异未达到统计学意义。

2.2 稳定性评价 对46例受试者分别进行3次电生理刺激反馈仪测试，得到3个电导值X1、X2、X3，通过计算平均偏差，判断检测结果的稳定性见表2。结果显示，最大值为4.4，最小值为0.2，均小于5.0。

2.3 有效性评价 结果表明：46例受试者中健康组、糖调节受损组和糖尿病组受试者的电导值分别为77.9±5.2、70.4±5.7和54.7±11.4，趋势为健康组>糖调节受损组>糖尿病组，组间差异有统计学意义(P<0.01)。协方差分析显示校正了性别、年龄、BMI，3组电导值间差异仍有统计学意义(P<0.01), 趋势仍为健康组>糖调节受损组>糖尿病组。

表1 各组受试对象基本资料的比较

*P<0.05,**P<0.01与健康组相比;△△P<0.01与糖调节受损组相比

表2 各受试者3次电导值的稳定性分析

2.4 安全性评价 入组的46例受试者没有发生任何不良事件。

3 讨 论

糖尿病的患病率逐年增高，糖尿病慢性并发症不仅是糖尿病致残、致死的主要原因,更给患者和社会带来沉重的经济负担。因此，对糖尿病的早诊断、早治疗意义重大。由于糖尿病前期症状非常不明显，当患者出现糖尿病的明显特征时，大多数已开始出现糖尿病的并发症，错过了最佳的干预和治疗时机[1-2]。Yang等[1]研究发现，虽然糖尿病的未诊断率由70%降至60%，但这一结果仍不容乐观，糖尿病“不查不知道”的局面依然未能改变。在早期亚临床或无症状阶段进行筛查，尽早发现糖尿病，对于阻止糖尿病发展到不可逆阶段非常重要。由于目前糖尿病的主要诊断依据为取血检测血糖或糖化血红蛋白，为有创性，大众接受程度不一。因此迫切需要一些无创的手段能够筛查出糖尿病的高危人群。目前糖尿病无创筛查的有效手段还比较缺乏，风险评估系统存在不准确或难以接受的问题，比较成熟的是电生理刺激反馈仪。本研究对国内新近研制的电生理仪反馈仪DS21筛查糖尿病的重复性、安全性和有效性进行初步评价。

电生理刺激反馈仪的原理是根据糖尿病会引起自主神经的病变，在糖尿病早期阶段就可能发生小神经的损伤，它特别影响远端四肢的泌汗运动神经的功能——排汗的变化，糖尿病病变导致远端的四肢排汗减少，同时额头呈补偿性排汗，汗腺排汗的变化表现在汗液里的氢离子和氯离子强度的变化。糖尿病病变程度越严重，排汗越少，离子强度就越小。测试人体汗腺丰富的额头、手掌、脚掌电化学信号，以供临床诊断和电生理研究用。电生理刺激反馈仪通过测试人体四肢离子变化情况得到的电导值，从而对糖尿病风险进行检测和评估，发现糖尿病前期及早期糖尿病[3-7]。同时它的另一个优势为操作方便，检测耗时少于3 min，检测人员无需特殊培训[3]。

目前主要有两种电生理刺激反馈仪，包括ESCAN和DS21。国际上已有相关产品eZscan，但价格昂贵。eZscan已经在多项研究中证实可以很好地预测糖尿病及糖尿病前期[3-7]。国内新近研制的DS21测试人体汗腺丰富的额头、手掌、脚掌电化学信号，以供临床诊断和电生理研究用。通过测试人体四肢离子变化情况得到的电导值，从而对糖尿病风险进行检测和评估，从而发现糖尿病前期及早期糖尿病，与eZscan相关产品原理相似。另外，DS21的优点还包括构建了人体在超低直流电压(DC1～4V)激励时的包括大量分布式阻容单元组成的电生理模型，并通过临床研究得到了较为优化的模型参数；将实际测量值通过电生理模型演算和人群模型校正，更准确地还原人体皮肤的电化学反应过程和参数，使得所呈现的电导系数与疾病的关联性更好。但DS21的有效性及安全性尚不明确。

本研究发现DS21检测的电导值与糖尿病显著相关，趋势为健康组>糖调节受损组>糖尿病组，组间差异有统计学意义(P<0.01)。协方差分析发现进一步校正了性别、年龄、BMI后，3组电导值依然存在上述趋势(P<0.01)。电导值测试主要受环境、温度、湿度及年龄的影响[8-9]，本研究在恒温空调房间里面进行，去除了温度及湿度的影响。既往的一项国外研究显示，对133例糖尿病和41例健康对照组，进行电生理刺激仪eZscan检测，糖尿病组电导值较对照组差异有统计学意义[10]。另一项研究也同样发现，对270名受试者使用同类产品检测，糖尿病组电导值低于糖调节受损及正常糖耐量组[2],与本研究结果一致。本研究的结果初步显示，国内最新研制的电生理刺激反馈仪DS21无创筛查糖尿病有一定效果，但需要扩大样本，在大样本人群中进一步验证，并制定糖尿病的诊断截点。另外在重复性及安全性方面，46名受试者自身3次电导值之间平均偏差均小于5，证明该设备电导值稳定可靠，重复性佳。所有受试者没有发生任何不良事件，提示该产品相对安全，可用于人体糖尿病风险筛查。

综上所述，电生理刺激仪DS21稳定可靠，且使用相对安全，在不同糖代谢人群中存在不同的电导值，可用于无创筛查糖尿病，鉴于本研究样本量较小，仍需扩大样本验证，并在后续大样本研究中制定诊断截点。

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[本文编辑] 廖晓瑜， 贾泽军

Preliminary application of new electrophysiological stimulation feedback instrument DS21 in non-invasive screening diabetes

BIAN Hua1,2, ZHU Xiao-peng1,2, YAN Hong-mei1,2, CHANG Xin-xia1,2, XIA Ming-feng1,2, GAO Xin1,2*

1. Department of Endocrinology, Zhongshan Hospital, Fudan University, Shanghai 200032, China 2. Institute of Metabolic Disease, Fudan University, Shanghai 200032, China

Objective： To preliminarily assess the stability, effectiveness, and safety of the electrophysiological stimulation feedback instrument DS21 for non-invasive screening diabetes. Methods： Totally 46 cases were selected and divided into health control group (NC,n=17),impaired glucose regulation group(IGR,n=15), and diabetes group (DM,n=14) based on OGTT and diabetic history. All cases signed informed consent, were performed routine check-up and biochemical examination, and collected history, and underwent three times tests by electrophysiological stimulation feedback instrument. Three conductance values of this instrument were recorded for each case, the deviation of average values were calculated, to evaluate its stability and effectiveness, and the adverse reactions were observed. Results： The maximum of the mean conductance value deviation was 4.4, the minimum value was 0.2 in the 46 subjects, which were all less than 5.0, The conductance values were 77.9±5.2，70.4±5.7, and 54.7±11.4 in NC, IGR, and DM group, respectively. The trend of conductance value was NC >IGR > DM group. The difference of conductance values among groups was statistically significant (P<0.01). After adjusting for gender，age, and body mass index (BMI), the difference of conductance values among groups was still statistically significant (P<0.01). There was no adverse event in the test in 46 cases. Conclusions： Electrophysiological stimulation feedback instrument DS21 is stable, reliable. The conductance values are different in subject with different glucose metabolism.

electrophysiological stimulation feedback instrument; diabetes; noninvasive diagnosis

2017-04-24 [接受日期] 2017-06-19

国家自然科学基金(81471073)，上海市卫生和计划生育委员会课题(2013ZYJB0802)，上海市科委项目(13441900303)，复旦大学附属中山医院优秀骨干计划(2015ZSYXGG15). Supported by National Natural Science Foundation of China(81471073) , Shanghai Municipal Commission of Health and Family Planning (2013ZYJB0802), Research Project of Science and Technology Commission of Shanghai Municipality (13441900303), and Excellent Member Program of Zhongshan Hospital Fudan University (2015ZSYXGG15).

卞 华，博士，主任医师. E-mail: bianhuaer@126.com

*通信作者(Corresponding author). Tel: 021-64041990, E-mail:happy20061208@126.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2017.20170432

R 246.1

A