國(guó)產(chǎn)電生理刺激反饋儀用于無(wú)創(chuàng)篩查糖代謝異常的安全性和有效性

王 柳 朱小鵬 林寰東 顏紅梅 常薪霞 夏明鋒 孫瀟泱 楊心瑜 卞 華 高 鑫

（復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院內(nèi)分泌科 上海 200032）

糖尿病是嚴(yán)重危害健康的代謝性疾病之一，國(guó)際糖尿病聯(lián)盟（International Diabetes Federation，IDF）報(bào)道2017 年全球約有4.51 億（8.4%）成年糖尿病患者，到2045 年將增至6.93 億（9.9%），其中有49.7%的糖尿病患者未被診斷［1］。糖尿病在中國(guó)的發(fā)病率為10.9%，糖尿病前期為35.7%，而糖尿病的診斷只有4%［2］。多數(shù)糖尿病患者臨床癥狀不典型，往往延遲確診，而糖尿病并發(fā)癥在糖尿病前期即可出現(xiàn)［3］，因此糖尿病的早期篩查尤為重要。既往篩查糖尿病的辦法主要有問(wèn)卷調(diào)查、生化檢測(cè)及兩者的結(jié)合。由于多數(shù)糖尿病患者早期并無(wú)癥狀，基于臨床癥狀的問(wèn)卷調(diào)查靈敏度較低；生化檢測(cè)為有創(chuàng)性，大眾接受程度較低。其中，空腹血糖（fasting plasma glucose，F(xiàn)PG）靈敏度較低，糖化血紅蛋白（HbA1c）檢查費(fèi)用昂貴且標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，口服葡萄糖耐量試驗(yàn)（oral glucose tolerance test，OGTT）檢查過(guò)程繁瑣［4］。因此，迫切需要無(wú)創(chuàng)且有效的糖尿病篩查方法。

糖尿病前期即可出現(xiàn)交感小神經(jīng)病變，汗腺功能減退是交感小神經(jīng)病變的早期表現(xiàn)之一［5］。因此，汗腺功能的評(píng)估有助于糖尿病早期神經(jīng)病變的篩查。既往檢測(cè)汗腺功能的方法有定量運(yùn)動(dòng)軸突反射試驗(yàn)和皮膚交感神經(jīng)反射，但操作復(fù)雜，且需要專業(yè)人士和設(shè)備［6］。電生理刺激反饋儀是新研制的快速、無(wú)創(chuàng)、可重復(fù)、定量評(píng)估汗腺功能的設(shè)備。該設(shè)備采用反向離子法和電化學(xué)方法測(cè)量皮膚汗液中氯離子濃度，計(jì)算皮膚電導(dǎo)值（electrochemical skin conductance，ESC），從而評(píng)估汗腺功能，反映自主神經(jīng)病變程度［7］。Sudoscan 是最早研發(fā)的電生理刺激反饋儀，主要用于糖尿病周圍神經(jīng)病變的檢測(cè)［8］；Ezscan 在Sudoscan 基礎(chǔ)上，將測(cè)得的ESC 結(jié)合性別、年齡、體重指數(shù)、收縮壓，求得糖尿病指數(shù)，可用于糖尿病的篩查［9］。國(guó)內(nèi)外研究顯示Ezscan 在不同人群中篩查糖代謝異常的靈敏度較高，但特異度差別較大，可能的原因是該設(shè)備采用的糖尿病指數(shù)算法及臨界值來(lái)源于法國(guó)人群，而糖尿病在不同種族中的發(fā)病率不同［10］。為克服這一缺點(diǎn)，國(guó)產(chǎn)電生理刺激反饋儀（DS21）研發(fā)時(shí)，模型參數(shù)來(lái)源于中國(guó)上海人群，并進(jìn)行了大樣本的臨床效果驗(yàn)證，使得該設(shè)備計(jì)算出的ESC 與糖尿病的相關(guān)性更高，準(zhǔn)確性更好。本課題組前期研究初步證實(shí)了國(guó)產(chǎn)型電生理刺激反饋儀在糖代謝正常、糖調(diào)節(jié)受損及糖尿病患者中的ESC 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且重復(fù)性較好，安全性較高，但由于樣本量小，無(wú)法確定篩查臨界值［11］。本研究旨在研究國(guó)產(chǎn)型電生理刺激反饋儀篩查糖代謝異常的有效性，確定篩查臨界值，并擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步驗(yàn)證其安全性。

資料和方法

研究對(duì)象納入2018 年1 月23 日—2018 年2月10 日在復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院就診的95 例受試者，年齡40～79 歲。選擇該人群的主要原因是糖尿病風(fēng)險(xiǎn)較高，且國(guó)產(chǎn)電生理刺激反饋儀（DS21）的模型參數(shù)來(lái)源于40 歲以上人群。受試者均行OGTT，參照2003 年美國(guó)糖尿病協(xié)會(huì)（American Diabetes Association，ADA）的診斷標(biāo)準(zhǔn)，排除感染、應(yīng)激及其他特殊狀態(tài)下的血糖升高，具體排除標(biāo)準(zhǔn)如前［9］。根據(jù)OGTT 結(jié)果及既往病史分為糖耐量正常（normal glucose tolerance，NGT）組和糖代謝異常（impaired glucose metabolism，IGM）組，已確診糖尿病者均分至IGM 組。本研究通過(guò)復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院倫理委員會(huì)審核（批文號(hào)：2014-73），所有受試者均簽署知情同意書(shū)。

研究方法本研究是篩查試驗(yàn)的橫斷面研究。本中心所有受試者均為內(nèi)分泌科門(mén)診患者，均接受常規(guī)體檢并收集既往疾病史、用藥史、家族遺傳病史等情況，先進(jìn)行OGTT，再進(jìn)行電生理刺激反饋儀檢測(cè)，OGTT 作為診斷糖尿病的“金標(biāo)準(zhǔn)”［12］。

OGTT 受試者在檢測(cè)前需空腹8～10 h，于晨7～9 時(shí)開(kāi)始口服含1 分子水葡萄糖（82.5 g）的300 mL 水溶液（5 min 內(nèi)服完）。從服糖開(kāi)始計(jì)時(shí)，分別在服糖前和服糖后2 h 前臂采血。試驗(yàn)過(guò)程中，受試者不做劇烈運(yùn)動(dòng)，不飲茶、咖啡或吸煙。已診斷糖尿病者以饅頭餐代替糖粉。

電生理刺激反饋儀國(guó)產(chǎn)電生理刺激反饋儀（DS21）是由上海中嘉衡泰醫(yī)療科技有限公司在2013 年研發(fā)的一種用于評(píng)估40 歲以上人群糖代謝異常風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備。該設(shè)備采用反離子電滲療法和計(jì)時(shí)電流法測(cè)量四肢汗液中氯化物濃度，評(píng)估自主神經(jīng)功能，從而提示糖尿病風(fēng)險(xiǎn)。DS21 的使用方法：在恒定溫度和濕度的環(huán)境下（空調(diào)房中），受試者將雙手、雙腳（脫去鞋襪）放在2 對(duì)大面積鎳電極板上，站立不動(dòng)，保持均勻壓力2 min［9］。納入計(jì)算的ESC 為手、足ESC 的平均值。四肢ESC 與血糖相關(guān)性優(yōu)于前額［10］，可能的原因是支配四肢的神經(jīng)纖維較長(zhǎng)，而較長(zhǎng)的神經(jīng)纖維更容易受損［13］。

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析所有數(shù)據(jù)均采用SAS 9.3 軟件分析。符合正態(tài)分布的連續(xù)變量用表示，非正態(tài)分布的用M（P25，P75）表示，分類變量以例數(shù)（%）表示。連續(xù)變量且符合正態(tài)分布的組間比較采用t檢驗(yàn)，非正態(tài)分布的組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，分類變量組間比較采用χ2檢驗(yàn)。雙側(cè)檢驗(yàn)α 為0.05。理論上健康人的ESC 大于糖代謝異常人群，單側(cè)檢驗(yàn)α 為0.025。區(qū)分IGM 的ROC 曲線下面積，不同閾值下的敏感度、特異度、陽(yáng)性似然比、陰性似然比。以Youden 指數(shù)最大點(diǎn)為最佳臨界值。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。ROC 曲線下面積（AUC）區(qū)分力判別準(zhǔn)則：0.90～1.00 為優(yōu)，具有極佳的區(qū)分力；0.80～0.90 為好，具有良好的區(qū)分力；0.70～0.80 為一般，具有可接受的區(qū)分力；0.60～0.70為差，具有不能接受的區(qū)分力；0.50～0.60 則不具有區(qū)分力。

結(jié)果

一般資料入組病例95 例，其中NGT 組有55例（57.9%），IGM 組有40 例：糖尿病前期22 例（23.2%），糖尿病18 例（18.9%）。IGM 組較NGT 組年齡、BMI、收縮壓和舒張壓有升高趨勢(shì)，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。IGM 組的FPG、餐后2 h 血糖（postprandial plasma glucose，PPG）和HbA1c 均明顯高于NGT 組（P＜0.01，表1）。

表1 兩組受試者基線及ESCTab 1 Baseline characteristics and ESC of participants in the two groups ［n（%）， or M（P25-P75）］

表1 兩組受試者基線及ESCTab 1 Baseline characteristics and ESC of participants in the two groups ［n（%）， or M（P25-P75）］

（1）χ2 test，（2）Student’s t-test，（3） Wilcoxon rank-sum test.ESC：Electrochemical skin conductance.

效應(yīng)指標(biāo)和安全性NGT 組的ESC 為63.0（58.0，67.0），IGM 組的ESC 為57.0（55.0，60.0），兩組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01，表1）。兩組ESC 分布直方圖與擬合的正態(tài)曲線圖見(jiàn)圖1。以O(shè)GTT 結(jié)果區(qū)分IGM 的AUC 為0.78（95%CI：0.69～0.87），根據(jù)AUC 區(qū)分力的判別準(zhǔn)則，其具有可接受的區(qū)分力（圖2）。在閾值點(diǎn)為61.0 時(shí)，靈敏度為77.5%（95%CI：61.6%～89.2%），特異度為61.8%（95%CI：47.7%～74.6%），陽(yáng)性似然比2.03，陰性似然比2.75（表2）。根據(jù)Youden 指數(shù)確定ESC 臨界值為61.0，≥61.0 為低風(fēng)險(xiǎn)，＜61.0 為高風(fēng)險(xiǎn)。OGTT 診斷的NGT 組中，根據(jù)ESC 確定的低風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)比率分別為61.8%和38.2%，IGM 組中低風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)比率分別為22.5%和77.5%。兩組均無(wú)不良事件和不良反應(yīng)發(fā)生。

圖1 兩組ESC 分布直方圖與擬合的正態(tài)曲線圖Fig 1 Histogram of ESC and the fitted normal distribution curve of the two groups

圖2 區(qū)分糖代謝異常的ROC 曲線Fig 2 The ROC curve that distinguishes impaired glucose metabolism

把握度計(jì)算本研究中NGT 組納入55 例，IGM 組納入40 例，采用PASS 15.0 軟件中的“Test for One ROC Curve”模塊計(jì)算把握度，Ⅰ類錯(cuò)誤α為0.05，AUC 為0.78，測(cè)定指標(biāo)為連續(xù)變量，所以設(shè)定Lower FPR=0.00，Upper FPR=1.00，當(dāng)陽(yáng)性組和陰性組分別為40 和55 時(shí)，把握度為0.99。因此，本研究有足夠的把握度進(jìn)行ROC 分析。

討論

本研究對(duì)95 例糖代謝異常及正常受試者進(jìn)行電生理刺激反饋儀檢查，結(jié)果提示電生理刺激反饋儀在中國(guó)上海人群中篩查糖代謝異常的臨界值為61.0，靈敏度為77.5%，特異度為61.8%，區(qū)分IGM的AUC 為0.78，無(wú)不良事件發(fā)生。因此電生理刺激反饋儀在中國(guó)上海人群中篩查糖代謝異常具有一定的有效性和安全性，并首次明確了其篩查IGM 的臨界值。

IGM 是微血管和大血管疾病的危險(xiǎn)因素之一，早期識(shí)別并控制IGM 是防止心血管疾病及糖尿病其他并發(fā)癥的重要措施［14］。電生理刺激反饋儀Ezscan 通過(guò)檢測(cè)汗腺功能評(píng)估自主神經(jīng)病變，提示糖尿病風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究報(bào)道Ezscan 可用于IGM 的無(wú)創(chuàng)篩查。最近的一項(xiàng)Meta 分析［15］納入4項(xiàng)臨床研究，人群覆蓋中國(guó)、墨西哥及印度，結(jié)果顯示Ezscan 篩查糖尿病的靈敏度為53%～81%，特異度為43%～70%，總的靈敏度為72%，特異度為56%，且優(yōu)于HbA1c（＞6.5%）的篩查效果（靈敏度為52.8%）。本研究發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)型電生理刺激反饋儀篩查糖代謝異常的靈敏度為77.5%，特異度為61.8%，臨界值為61，與Ezscan 篩查糖代謝異常的效果相當(dāng)。研究報(bào)道餐后高血糖與自主神經(jīng)受損關(guān)系更密切［16］，而國(guó)內(nèi)糖尿病患者以餐后血糖升高居多［17］。因此，電生理刺激反饋儀可能更適合于國(guó)人糖尿病的篩查。國(guó)產(chǎn)電生理刺激反饋儀（DS21）具備一般電生理刺激反饋儀的特點(diǎn)，且因其模型參數(shù)來(lái)源于中國(guó)人群，可能更適合于國(guó)人糖尿病的篩查。

既往研究顯示電生理刺激反饋儀在不同種族、不同糖代謝狀態(tài)人群中具有不同的篩查界值。國(guó)內(nèi)研究［7］報(bào)道，Ezscan 篩查糖耐量受損的界值為37，靈敏度為82%，特異度為62%，AUC 為0.778，篩查糖尿病的界值為50，靈敏度為53%，特異度為59%，AUC 為0.528；另一項(xiàng)國(guó)內(nèi)研究［10］報(bào)道，篩查糖尿病的界值為40，靈敏度為85%，特異度為64%；而國(guó)外研究［18-19］報(bào)道，篩查糖尿病的界值為50?？傊娚矸答亙x的篩查界值受種族、人群、糖代謝狀態(tài)等因素的影響。本研究探討國(guó)產(chǎn)型電生理反饋儀在中國(guó)上海人群的篩查價(jià)值及界值，由于樣本量較小，未區(qū)分糖尿病前期和糖尿病，后期將擴(kuò)大樣本量，在不同地區(qū)、不同糖代謝人群中評(píng)估篩查價(jià)值及尋找臨界值。

電生理刺激儀反饋儀除篩查糖代謝異常外，還有預(yù)測(cè)糖尿病患病風(fēng)險(xiǎn)的價(jià)值。有研究報(bào)道Ezscan 測(cè)得的ESC＞65 的患者在8 個(gè)月后進(jìn)展為糖耐量受損的風(fēng)險(xiǎn)明顯高于ESC＜65 的患者（OR=6.19）［20］，這對(duì)糖尿病的防治具有重要意義。對(duì)于糖尿病高風(fēng)險(xiǎn)人群，建議進(jìn)一步檢查FPG、HbA1c 及OGTT 等，同時(shí)也需要改變生活方式以延緩糖尿病的發(fā)生。本研究以61 為界值，根據(jù)ESC 確定NGT組糖尿病高風(fēng)險(xiǎn)率為38.2%，IGM 組糖尿病高風(fēng)險(xiǎn)率為77.5%。

本研究是篩查試驗(yàn)的橫斷面研究，首次探討國(guó)產(chǎn)型電生理反饋儀篩查糖代謝異常的有效性及安全性，初步確定其在中國(guó)上海人群中篩查糖代謝異常的臨界值。本研究的主要局限是樣本量較小，未分別計(jì)算DS21 篩查IGM 及糖尿病患者的相應(yīng)臨界點(diǎn)，且只納入了40 歲以上人群，后續(xù)研究需要擴(kuò)大樣本量，區(qū)分糖尿病前期和糖尿病，在不同年齡段、不同地點(diǎn)進(jìn)行。電生理刺激反饋儀更適合作為篩查手段而不是診斷手段，其他糖尿病危險(xiǎn)因素（如血壓、BMI 及血脂）也應(yīng)該被納入考慮。綜上所述，本研究結(jié)果初步提示國(guó)產(chǎn)型電生理刺激反饋儀可作為糖代謝異常的無(wú)創(chuàng)篩查手段，在閾值61.0 處有較高的靈敏度和特異度，后續(xù)研究將擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步確定其篩查界值及其預(yù)測(cè)糖尿病風(fēng)險(xiǎn)的價(jià)值。