基于CRDS呼吸丙酮分析仪的2型糖尿病呼吸丙酮临床研究

发布时间：2017-09-29 10:46

  本文关键词：基于CRDS呼吸丙酮分析仪的2型糖尿病呼吸丙酮临床研究

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【摘要】：目的：随着人们生活水平的提高、人口老龄化和生活方式的改变,糖尿病呈快速增长的流行趋势。目前,中国正面临着糖尿病带来的巨大负担,其成人中糖尿病患病率已达11.6%,且50.1%的成人处于糖尿病前期。无创诊断与监控糖尿病是当前的研究热点。人体呼出气中的丙酮是糖尿病的潜在生物标志物。通过检测人体呼出气成分来无创地诊断临床疾病或监控人体代谢状况的呼吸分析技术(breath analysis)为糖尿病诊断与监控开辟了新的途径。本课题利用基于光腔衰荡光谱(cavity ringdown spectroscopy, CRDS)技术的呼吸丙酮分析仪开展2型糖尿病患者(type 2 diabetic, T2 D)呼吸丙酮的临床研究,旨在了解T2D患者与健康人呼吸丙酮分布差异、分析呼吸丙酮浓度与受试者临床指标的关系、评估呼吸丙酮浓度的影响因素以及探索呼吸丙酮在诊断糖尿病酮症的作用。方法：首先,测试并评估CRDS呼吸丙酮分析仪的性能：包括测试基线稳定性、检测极限、响应时间、重复性、线性度和利用金标准气质联用色谱(gas chromatograph-mass spectrometry, GC-MS)对比验证CRDS呼吸丙酮分析仪测量的准确性。然后,利用该仪器测量312例T2D患者(134名女性,178名男性,年龄14～83岁)的997个呼出气体样本和68例健康人(29名女性,39名男性,年龄20～49岁)的119个呼出气体样本中的丙酮浓度,比较T2D患者与健康人的呼吸丙酮浓度的分布差异；对受试者呼吸丙酮浓度和其相应血糖(blood glucose level, BGL)、糖化血红蛋白(glycohemoglobin A1C, HbA1c)、性别、年龄、身体质量指数(body mass index, BMI)、糖尿病患病年限、是否患酮症及气体样本采集状态等临床指标进行差异性或相关性统计分析；构建呼吸丙酮浓度的多元线性回归模型,寻找呼吸丙酮浓度的主要影响因素；拟合糖尿病酮症诊断的Logistic回归模型探索呼吸丙酮在诊断糖尿病酮症的作用。结果：1.仪器性能验证：仪器稳定度为0.16%；检测极限为57ppbv(3-σ准则)；有良好重复性与快速的响应时间(～1s)；对不同体积分数的丙酮有非常好的线性响应(R=0.9998)；与金标准GC-MS对比测试结果为y=0.99x-0.2(R=0.943),具有可靠的准确度。2.健康人与T2D患者呼吸丙酮浓度分布差异：T2D患者的平均呼吸丙酮显著高于健康人((1.5±1.3 ppmv)vs.(1.1±0.5 ppmv))。T2D患者分布范围为0.1～19.8 ppmv,广于健康人呼吸丙酮分布范围(0.1～2.6 ppmv)。3.呼吸丙酮浓度与受试者临床指标的关系：(1)健康人：空腹呼吸丙酮浓度(1.29±0.51ppmv)大于其餐后2小时的呼吸丙酮浓度(1.06±053 ppmv);呼吸丙酮和BGL呈现负相关(R=-0.34)；呼吸丙酮浓度与性别、年龄及BMI无相关关系。(2)T2D患者：空腹呼吸丙酮浓度(1.69±1.67 ppmv)大于其餐后两小时的呼吸丙酮浓度(1.47±1.13ppmV)；呼吸丙酮和BGL无明显统计学关系,与HbA1c有正相关关系(R=0.1)；男性呼吸丙酮平均含量(1.80±1.58ppmv)显著性高于女性(1.20±071 ppmv)；呼吸丙酮浓度与年龄及BMI都呈负相关(相关系数分别为：-0.1和-0.07)；无酮症患者(1.47±1.27 ppmv)呼吸丙酮浓度显著低于有酮症患者(1.90±1.48 ppmv)；呼吸丙酮浓度与患病年限无相关关系。4.多元线性回归分析结果表明影响呼吸丙酮浓度的因素为：性别(β=0.5)、有无酮症(β=0.33)、气体样本采集状态(β=-0.16)、BMI(β=-0.04)及年龄(β=-0.01)。5.呼吸丙酮浓度可用于糖尿病酮症诊断,其诊断模型准确性为88.71%。结论：CRDS呼吸丙酮分析仪可用于临床大样本的呼出气体丙酮浓度的测量。T2D患者比健康人具有更高的呼吸丙酮浓度。气体样本采集状态、性别、年龄、BMI及是否患有酮症是T2D患者呼吸丙酮浓度的主要影响因素。呼吸丙酮在糖尿病酮症病情的监控上有应用的潜力。综合考虑呼吸丙酮与患者临床指标的关系可以为糖尿病呼吸丙酮分析的临床应用提供参考。
【关键词】：糖尿病 呼吸丙酮 CRDS呼吸丙酮分析仪 统计学关系 影响因素
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R587.2
【目录】：

• 英文缩略词表6-7
• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 前言11-24
• 1.1 糖尿病11-14
• 1.1.1 糖尿病流行状况11-12
• 1.1.2 糖尿病分型12-13
• 1.1.3 糖尿病的诊断及监测13-14
• 1.2 糖尿病呼吸标志物14-19
• 1.2.1 呼吸分析14-16
• 1.2.2 呼吸丙酮的产生机制16-17
• 1.2.3 呼吸丙酮检测技术17-19
• 1.3 糖尿病呼吸丙酮分析研究现状19-22
• 1.3.1 糖尿病与健康人的呼吸丙酮测量19
• 1.3.2 呼吸丙酮与糖尿病的诊断与监测19-20
• 1.3.3 不同条件下的呼吸丙酮浓度20-22
• 1.4 研究目的22-23
• 1.5 论文结构23-24
• 第二章 设备与方法24-28
• 2.1 CRDS呼吸丙酮分析仪24-26
• 2.1.1 CRDS基本原理24-25
• 2.1.2 呼吸丙酮测量方法25
• 2.1.3 CRDS呼吸丙酮分析仪基本构成25-26
• 2.2 受试者与呼吸气体样本采集26-27
• 2.3 数据统计分析方法27-28
• 第三章 结果与讨论28-44
• 3.1 呼吸丙酮分析仪性能评估28-30
• 3.1.1 稳定性和检测极限28
• 3.1.2 响应时间和重复性28-29
• 3.1.3 线性响应特性29
• 3.1.4 测量的准确度29-30
• 3.2 临床实验30-44
• 3.2.1 测试者基本情况统计描述30-33
• 3.2.2 呼吸丙酮与测试者各项临床指标的相关关系33-41
• 3.2.3 糖尿病患者呼吸丙酮浓度的影响因素分析41-42
• 3.2.4 基于呼吸丙酮的糖尿病酮症诊断模型42-44
• 第四章 结论与展望44-47
• 4.1 本研究的结论44-45
• 4.2 本研究的创新之处45-46
• 4.3 本研究的不足与展望46-47
• 参考文献47-54
• 发表论文54-55
• 致谢55-56

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本文编号：941580