Blutzucker Messsensoren

Glukosesensoren

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Die Verlaufskurve des Gewebezuckers als Kurvenverlauf kann in der Regel zwischen 3 und 24 h in einem Zeitfenster dargestellt werden. Zur besseren Kontrolle der Behandlung wird bei Menschen mit Zuckerkrankheit in der Regel ein kontinuierliches Glukosemonitoring (CGM) durchgeführt. Auf einer Anzeige können Sie Glucose zusammen mit dem Zeitverlauf (Trend) ausgeben und alle Messwerte abspeichern, die aktuell in handelsüblichen Systemen mit Nadelsensorik verwendet werden.

Auch sie sind ein wesentlicher Baustein einer eventuellen zukünftigen, permanent funktionsfähigen Pankreasprothese, einer vom Blutzucker über einen Regelalgorithmus gesteuerten Inselpumpe. Historisch gesehen wurde ein solcher Enzymsensor[1][2] bereits in den 60er Jahren entwickelt und in den 70er Jahren mittels großer äußerer Geräte, darunter ein sogenannter Biosensor oder Glukostator, die grundsätzliche Realisierbarkeit eines Kontrollregelkreises zur Blutzuckerregulierung mittels einer kontinuierlichen Insulininfusion nachgewiesen.

Trotzdem hat es noch zwanzig Jahre gedauert, bis der erste handelsübliche Fühler auf den Markt gelang. Die invasiven Sonden müssen durch die unversehrte Außenhaut geführt werden, so dass die Applikation nicht völlig schmerzlos ist. Die technischen Daten in vitro: Der Meßbereich für Glucose liegt bei 20-400 mg/dl, die Messgenauigkeit ist bei niedrigem Glukosespiegel niedriger als bei hohem Spiegel.

Kleinstnadelsensoren haben eine Empfindlichkeit von typisch 2 nA/mM (Glukosekonzentration), es gibt immer einen Untergrundstrom.

Die Reaktionszeit, Standzeit und Abdrift von Amperometern unterscheiden sich in vitro besonders stark von den Bedingungen in vitro. Normalerweise kommt es bei der Einsetzung des Nadel-Sensors zu einer Gewebereaktion. In Mikrodialysesystemen sind unter anderem die externen Fühler untergebracht. Dabei wird die FlÃ?ssigkeit fortlaufend durch eine Schlaufe aus halbdurchlÃ?ssigen Membrane mit Durchflussraten von 2,5-10,0 µL/min im Subcutan-Fettgewebe der Subkutane gefördert.

Eine solche Anlage wurde 1994 in der "Ulmer Zuckeruhr" von E. F. Pfeiffer (( (?) - siehe unten, Stand Nr. 23.01.1997) in Ulm gefunden. Visuelle und hörbare Warnungen können bei hohem und niedrigem Blutzuckerspiegel ausgegeben werden. Menarinis Glucoday-System, das heute im Handel erhältlich ist, funktioniert ebenfalls nach diesem Grundsatz. Mikrodialyse-Systeme funktionieren bei atmosphärischem Druck, d.h. sie haben kein Sauerstoffdefizit wie Nadelsonden, bei denen sich der Messkopf im Gehäuse befindet.

Dadurch ist ihr Meßbereich grösser und ihre Messgenauigkeit grösser als bei Nadeleinheiten. Die Anlage setzt sich aus drei Bausteinen zusammen: dem Glukoserezeptor auf Borsäurebasis, dem Quencheur und den Fluorophoren (Farbstoff). Glukose kann auch mittels Fluoreszenzmessung gemessen werden. Bei sehr selektiven Messaufgaben wird das bestrahlte Licht durch optische Fenster vom abgestrahlten (in Rot verschobenen) Licht getrennt.

Die nicht-invasiven Sensorik lässt während der Messungen weder Hautschuppen noch Schleimhaut unberührt und nutzt die elektromagnetischen Felder zur Bestimmung. Beim Einsatz mehrerer Funkfrequenzen mit dieser Methode, einem sich selbst kalibrierenden Sensor und einem mehrfachen Netz der künstlichen Intelligenz zum Erlernen der nicht-linearen Wechselwirkungsfunktion "Blutzucker zu Impedanz" wurde von der Fa. TROUT in Kassel ein nicht-invasives Blutzucker-Messsystem programmiert.

Die Funktion wurde durch einen klinisch geprüften Versuch (Anwenderbeobachtung) bestätigt. Bislang ist kein solcher Fühler marktreif, auch nicht für einzelne Messungen. Problematisch sind die Messgenauigkeit, die Trennschärfe für Glukose und die Anfälligkeit für Störungen. 8] Die fotoakustische Spektralanalyse im Mittelinfrarotbereich mit Quantenkaskadenlasern liefert ebenfalls vielversprechende Resultate auf dem Laborarbeitsplatz, aber noch kein marktübliches Verfahren.

9 ] Modernste Lasertechnik und Selektivspektrographen sowie die Miniaturisierung komplexer Rechenvorgänge des rechnerischen Normalisierungs- und Kalibrierprozesses machen eine völlig nicht-invasive Art eines Glucosesensors in der Praxis möglich. Letztere ist in einem Gerät implementiert (siehe Tabelle), das zugleich ohne Kalibrierung durch den Benutzer zurechtkommt. Medizingeräte werden in der EU in der Regel nicht genehmigt, sondern in den Markt eingeführt.

Ungeachtet dessen können die Kassen die Ausgaben auch auf der Grundlage einer Kostenvergleichsberechnung auf freiwilliger Basis decken, wenn die Ausgaben für die Sensorik nicht höher sind als die für herkömmliche Messstreifen und die Sensorik als "Hilfsmittel" ausgewiesen wird (derzeit in der FGM praktiziert). Die rtCGM (Continuous Interstitial Glucose Measurement with Real-Time Measuring Instruments) hat am 15. Juli 2016 vom Gemeinsamen Bundesausschuss das Recht erhalten, auf Rechnung der Gebietskrankenkassen eine vertraglich vereinbarte medizinische Versorgung für Kinder und Erwachsene zu erbringen.

18 ] Voraussetzung für diesen Blutzuckertest, der am 17. August 2016[19] als Dienstleistung der GKV eingerichtet wurde, sind u.a: Schweiz: In der Schweiz ist das CGM (Continuous Glucose Monitoring) seit 2016 in der Liste der Stoffe und Gegenstände des Bundesamts für Gesundheitswesen (MiGeL) und seit Juni 2017 in der FGM (Freestyle Libre, Abbott) aufgeführt.

Mit der schwarzen durchgezogenen Gerade wird die vom Messkopf generierte und von der Messsoftware ermittelte Glukosekonzentration im Unterhautgewebe dargestellt. Mit einem akkuraten Messgerät für den Blutzuckerspiegel stehen die roten Rechtecke für individuelle Messungen, die zum Teil zu Kalibrierzwecken missbraucht werden. In der unterbrochenen Grünkurve ist die wahrscheinlich exakte Blutzuckerkurve dargestellt, gegenüber der die Sensorkennlinie durch die Diffusionsprozesse im Körpergewebe verspätet ist (siehe Text).

Hier konnte die Sensor-Messung rückwirkend zeigen, dass der Betroffene nach der Injektion, insbesondere bei höherem Blutzuckerspiegel, zu lange gewartet hat und damit zu gefährlichen "Crashs", teilweise in den Hypoglykämiebereich, geführt hat. Zielparameter solcher Untersuchungen sind in der Regel vor allem die Güte der Stoffwechselkontrolle (HbA1c-Wert) als Ersatzparameter für Folgeerkrankungen und die Zahl der schweren Hypoglykämie als Gefährdung für Mensch und Tier sowie als Aufwand.

In motivierte Erwachsene kann der Fühler in den Alltag integriert werden und den HbA1c reduzieren. Die Steuerung einer lnsulinpumpe erfolgt über einen Controller, der die Infusionsrate für Insulin in Funktion der Abweichungen des aktuellen Blutzuckerwerts vom Zielwert errechnet. Aus regelungstechnischer Sicht sind sowohl zeitliche Verzögerungen im Meßsignal (Glukosesensor und Signalfilter) als auch in der Regelgrösse (Insulinaufnahme und aktive Verzögerung) umso problematischer, je lÃ?nger diese sind und je geringer das Signal-Rausch-VerhÃ?ltnis ist.

Schließlich soll eine artifizielle Pankreas zelle ständig messenden Sensorik erhalten. Vollimplantierbare Sensorik für die subkutane Vermessung steht vor der Einführung in Europa. 27] Sensorik, die Glukose nicht-invasiv mit elektromagnetischen Strahlen, besonders im Bereich des Lichts, erfassen konnte, hat gerade erst die Reife erreicht. 28] Auch die Glukosemessung in anderen Körperteilen, z.B. im OP oder auf der Station, hat noch nicht zu einem kommerziell nutzbaren Verfahren geführt.

Der korrekte Einsatz von Sensorik erfordert Wissen, das in Trainingskursen von Diabetes-Kliniken und Fachpraxen erlangt wird. Aufgrund der Latenzzeiten zwischen Geweben und Bluten, mißt der Fühler unweigerlich einen zu geringen und einen zu großen Blutzuckerwert, wenn der Blutzucker steigt und einen zu großen Blutzuckerspiegel. Senseonics berichtet über Topline-Präzisionsergebnisse aus der US-Pivotal-Studie des Eversense-CGM-Systems.

Permanente Blutzuckermessung mit Echtzeit-Messgeräten (rtCGM) zur Therapiekontrolle bei insulinabhängigem Zuckerkranke. Kontinuierlich messende Glukose. Nr. 12, 2016, S. 192. DDG. en Statement der DDG und ihrer AGDT zu Flash Glucoseüberwachung In: Deutsche-Diabetesgesellschaft. de, aufgerufen am 24. April 2017. Buckingham, Bruce: Prävention von nächtlicher Hypoglykämie durch prädiktive Alarmalgorithmen und Insulinpumpen-Suspension, S. 2013.

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