什么是连续葡萄糖监测器?

连续葡萄糖监测器(CGM)是一种医学级可穿戴设备,可以实时测量葡萄糖水平,一般每1到5分钟更新一次。 与常规血糖表不同,这些表需要用指棒取血样本,并且只提供单一的点点值读取,CGM提供连续的数据流揭示出葡萄糖趋势、变速箭头和时日规律。 这种连续的观察使用户在葡萄糖进入危险范围之前能够采取主动行动,使CGMs成为1型和2型糖尿病现代糖尿病管理的基石,并且越来越成为早糖尿病或一般代谢健康优化患者的现代糖尿病管理基石。

系统由三个核心组件组成:一个]传感器,刚插入到皮肤下方,一个传输器,无线转发数据,以及一个发布器件[,如智能手机应用、智能观察或专用接收器。传感器停留在原地7至14天(或植入式版本最长为6个月),通常由用户在家替换。发送器通过蓝牙低能或无线电频率向显示器发送葡萄糖读取,用户可以在那里查看实时葡萄糖数,一个趋势图,并接收高或低葡萄糖阈值的可定制警报。

核心技术

理解CGM如何运作,需要同时研究生物原理和能够持续监测的机电设计。 尽管用户体验是无缝的,但传感器背后的技术却令人惊讶地错综复杂。

感应器:微小电化学实验室

传感器是一种薄而灵活的丝状物(通常为5-6毫米长而小于0.5毫米宽),用弹簧装入的活性剂插入下皮组织。 它存在于间质液中,即会浴出细胞的液体,而不是血囊中。 这是一个关键的区别:间质液葡萄糖(ISF)落后于血葡萄糖,我们稍后将详细讨论。

在传感器的尖端上,一个微小的有功电极被用酶涂上葡萄糖氧化物. 这个酶被固定在一层中,其中也包括了介质(在某些设计中)或依赖过氧化氢的自然出产. 传感器还包含一个反电极和一个参考电极来完成电化学细胞.

反应方式:

  • 由间质液分泌出葡萄糖会扩散到感应器并和葡萄糖氧化物反应,生成葡萄酸和过氧化氢(H2 ]O 2 ).
  • 过氧化氢再被在工作电极上被氧化得到常相相相的应用电压(~0.6 V)下,每分子释放出两个电子.
  • 这种电子流产生以纳米制动所测量出的一个微小电流(气相信号),电流与相间流体中的葡萄糖浓度直接成正比.

传感器的外膜具有至关重要的作用:它限制了糖分扩散到酶层的速度,扩大了传感器的线性范围,并排除了干扰分子,如乙酰氨基苯、异丙酸和尿酸等。 与早期的CGM模型相比,Dexcom和Abbott等制造商使用专有的膜配方,显著降低了干扰。 例如,新一代传感器使用 选择性膜[,该膜在阻塞较大或充电分子时选择性地允许糖分流。

传送器:处理和广播信号

发射机直接附着在传感器外壳上,并装有测量微小电流、转换成葡萄糖值和无线发送数据所需的电子。发射机内部有一个空气测量电路[,该电流应用精确电压并测量电流。然后由数字信号处理器[处理,该电子处理器应用了校正系数、过滤算法以及质量指标(如信号稳定性或运动文物)的检查。

大多数现代的CGM使用单步工厂校正过程,在制造过程中传感器的敏感性存储在发报机中。 这消除了常规指棒校正的需要,尽管一些更老或可植入的系统仍然需要定期血糖分级表比较以保持准确性。

数据被传送到显示设备中使用蓝牙低能(BLE),它能将功耗最小化,并且允许发射机运行于一个小硬币电池或可充电电池上7至14天. 传输频率不同——有些系统每5分钟发送数据,而其他系统每分钟或用户打开应用程序时按需流出数据.

显示设备和软件

显示一般是接收入来葡萄糖数据的智能手机应用,并在方便用户的界面中呈现出. 应用显示当前葡萄糖值,显示变化方向和速度的趋势箭头(如"快速起动"或"缓慢起落"),以及过去3–24小时的图表. 用户可以通过历史数据回滚,添加餐食或锻炼标记,并查看诸如时行(TIR),平均葡萄糖,以及标准偏差等简要统计数据.

警报是关键的安全特性。用户可以设定高低葡萄糖的阈值,许多系统也提供[]预测性警报,根据变化速度,在葡萄糖实际越过阈值之前发出声音。例如,Dexcom G7可以在预测的低值前20分钟提醒您,让你有时间吃点心。有些应用还允许与护理人员或临床医生实时分享数据,改善儿童或老年人的安全。

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CGM 制造商使用预测算法来弥补这一滞后。 比如,算法可以根据最近的趋势估计出血糖在10-15分钟内可能是什么。 这在大多数情况下都很好,但在快速下降期间,所显示的血糖可能仍然略高于真实血值,导致延迟的低血糖警戒。 对于严重的低血糖,在治疗前用指棒确认,特别是症状与读数不符时,仍然谨慎。

值得指出的是,传感器的位置很重要。 放置在腹部、上臂或大腿上的传感器都具有略微不同的通射率,并可能表现出不同的后退特征。 艾博特的FreeStyle Libre推荐上臂后部,而Dexcom允许多个插入站点。 用户应该观察自己的模式,并意识到替代站点可能显示稍大的后退。

市场上的CGM系统类型

CGM市场由三大角色主导,第四大角色提供可植入的替代品. 每个系统在磨损时间,精度,校正需要,以及集成能力等方面都有着独特的平衡.

Dexcom G7 数据交换系统

Dexcom G7是一个全能的传感器/传输器单元,持续10天。它不需要指尖校正(facty-calized),提供带有预测性警报的实时读取,并直接连接到智能手机应用和智能手表。它也与Tandem t:slim X2和Omnipod 5. 等自动胰岛素输送系统相融合,它的精度是市场上最好的,其MARD(平均绝对相对差)约为8–9 % 。 G7比其前身(G6)略小一点,并在插入后30分钟内开始传输。

阿博特自由风格自由3

自由3在14天时在一次性传感器中提供最长的磨损时间。它由工厂校准,需要用 0指棒来做日常使用。它也是市场上最小的传感器 — — 大约是两张叠叠的便士。 自由3使用自动数据传输给智能手机应用(不需要扫描,与之前的Libre版本不同 ) 。 阿博特的传感器使用一种独特的葡萄糖-氧化剂配方,其干扰阻力得到更好的拒绝。它的MAD值约为7-8 % , 使其具有很高的竞争力。 自由平台还没有为低等值提供预测警报,但它确实有很强的高和低的警报。

美德罗尼克卫士4

美德诺尼克的守护者4传感器完全与美德诺尼克胰岛素泵(MiniMed 780G和更早的)相通。 它有7天的磨损期,需要通过指棒进行两次日校准。 它的优点在于它与美德诺尼克的智能Guard算法结合,后者在预测低葡萄糖时暂停了胰岛素的提供,或者自动调整了玄武素率。 美德诺尼克的磨损率约为9-10 % 。 它比新的竞争者更为繁琐,但仍然是美德诺尼克泵用户必不可少的选择。

常识 E3

Eversense E3是市场上唯一一个完全可以植入的CGM. 小型传感器是由保健提供者在小型办公室程序中插入到皮肤下(通常是上臂)的,持续时间长达6个月。在传感器上方皮肤上穿戴的可移动的发射机能使系统产生能量,并与智能手机应用进行通信。发射机必须每天拆除并充电。Eversense用大约8-9%的MAD显示极佳的精度,并具有一个独特的特征:在夜间可以唤醒用户而不会发出可听觉的警报的体内活性活性警报。下行包括需要外科插入和去除,在头21天需要每天两次校准,然后每天校准。对于一些用户来说,缺乏频繁的传感器变化和谨慎的警报是主要优点。

临床福利:证据显示的情况

大规模临床试验已牢固地确定了CGM对糖尿病患者的好处。

  • 被削减的HbA1c:[ 在里程碑式的DIAMOND试验中,使用CGM的一型糖尿病成年人在HbA1c的治疗上比通常的治疗(指刺单)下降了0.6%. 2型糖尿病也出现了类似的结果.
  • < 强> 减速伪血症: CGM 使用可大大减少在低血症中所花的时间( < 70 mg/dL), 特别是在低血症不明显的个人中。 在低血症发生前获得警报的能力可防止许多危险事件。
  • 改进的时程: 目标范围内每天增加1至3小时(70-180毫克/德升),TIR每改善5%与降低肾上腺病和肾上腺病的风险有关。
  • 生活质量:[用户报告对葡萄糖水平的焦虑度较低,睡眠更好(指棒中断),对治疗决策的信心更强.

限制和当前挑战

社区性别服务尽管具有变革性影响,但并不完美。

  • 在极端状态下的精确性:[ MARD在低血糖和高血糖期往往会上升. FDA]要求CGM系统实现20%以下的MAD[,但会发生局部变化.
  • 成本和保险准入: CGM传感器可以每月花费200-400美元而不保险。 虽然保险范围正在扩大,但对于2型糖尿病不使用胰岛素或先发性糖尿病来说,它仍然不普遍。
  • 皮肤刺激: 保持传感器接合数日或数周所需的粘合剂会引发接触性皮炎或过敏反应. 有用户需要屏障产品或替代粘合剂.
  • 传感器寿命: 大多数传感器只持续一到两周,需要经常人工替换。这可能不方便,而且遗忘可能导致数据空白。
  • 干涉: 某些药物,特别是高剂量乙酰氨基苯(>2000毫克/天)和羟基苯可以人工提升CGM读取量. 用户应该读取厂商警告和检查包插入.

选择 CGM: 用户的关键考虑

市场有多个选项,选择正确的CGM取决于个人因素。这里是主要决定点:

  • 穿戴时间: 您是否更喜欢每7天,10天,14天,或每6个月更换一次传感器?穿戴更长会减少不便,但可能需要一个更侵入性的插入过程.
  • 校正:工厂校正传感器(Dexcom G7,Libre 3)完全去除指尖,而其他(Guardian 4, Eversense)则需要定期取指尖校正,对于针口或老年使用者来说,零校正是一个主要优势.
  • 集成: 如果使用胰岛素泵,选择一个与之相融合的CGM(Dexcom与Tandem或Omnipod;Medtronic与自己的泵相融合). Smartwatch集成和数据共享对许多人来说也很重要.
  • 活性与通知: Dexcom和Medtronic上可以提供预测性低葡萄糖警报,但Abbott Liberty上则不提供(仅限阈值警报). 对于那些缺乏知觉的低血糖患者来说,预测性警报是必不可少的.
  • 成本: 外购成本相差很大. 检查保险范围并比较制造商折扣程序. Abbott通常拥有Libre 3的最小的每传感器成本,而可安装传感器可能具有较高的前置成本,但较少的替换供给.

持续葡萄糖监测的未来

气候高指标技术的创新正在迅速加速。

较长的传感器

对生物相容涂层和增强酶稳定性的研究旨在将可支配传感器寿命延长至30-45天。 像埃弗森塞这样的可移植传感器已经达到6个月,下一代版本可能达到一年。 这将大大地减少浪费和用户负担。

非侵入性CGMs

许多公司正在竞相开发真正非入侵性葡萄糖监测器,而这种监测器不需要任何皮肤穿透。 正在探索的技术包括近红外光谱学、拉曼光谱学、光声成像和转录性反光离子化。 尽管一些设备已经商业化(例如,2000年代初的Gluco Watch),但是在葡萄糖迅速变化时,还没有一个设备能够达到临床决策所需的准确性。 最近机器学习修正运动文物的进展最终可能在未来5年将非入侵性CGM带入市场。

与自动胰岛素交付系统相接

已经,CGM数据是自动调整胰岛素投放的混合闭路系统的主干。下一步是完全自动化双激素系统[,它也提供克卢卡贡来预防低血糖。像 OpenAPS社区[这样的项目率先采用了这种DIY方法,商业版本现在正在临床试验中。 随着算法的日益精密,目标是一个真正的“人工胰腺”,几乎不需要用户输入。

人工智能和预测分析

接受数千CGM分量测试的机器学习模型现在可以高精度地预测出高30-60分钟的葡萄糖水平。 德克斯科姆和阿博特等公司正在将此类模型纳入其应用中,以提供主动的建议(比如“考虑现在碳水化合物校正以避免25分钟后出现低量 ” ) 。 这些预测特征将变得更加普遍,并且可能很快推动胰岛素的处理,而无需用户干预。

扩大接入和降低成本

随着制造规模和竞争的加剧,传感器价格预计将会下降。 通用和生物相仿的CGM传感器已经开发。 非营利组织和政府也在努力让中低收入国家获得CGM,这些国家糖尿病负担高,但手指棒检测仍然很正常。

结论

连续的葡萄糖监测器通过用连续的、可操作的葡萄糖动态观点取代疼痛、猜想和孤立的数据点,使糖尿病管理发生了革命性的变化。 基础技术 — — 微型电化学传感器、先进的算法和无线连接 — — 几十年的生物传感器研究,以提供改变生命的惠益:减少高出和低出行,降低HbA1c,提高生活质量并加深对葡萄糖模式的理解。虽然成本、极端状态的准确度和感官寿命等挑战依然存在,但创新的步伐是无法阻止的。随着CGMs变得更加准确、更负担得起、更无缝地与自动化的胰岛素提供和AI结合,它们将继续减轻糖尿病的负担并改进全世界数百万人的成果。对于最新的临床建议,请参考美国糖尿病协会 和。