Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Kar 1083 Budapest, Práter u. 50/A Tel/Fax: 886-4700 E-mail: tanulmanyio@itk.ppke.hu Orvosi távjelenlétet segítő vércukorszint-ellenőrző és követő rendszer kialakítása Műszaki Informatika szak Témavezető neve: Tihanyi Attila Készítette: Sallai Dániel Budapest 2012 1
Nyilatkozat Alulírott Sallai Dániel, a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Karának hallgatója kijelentem, hogy ezt a diplomatervet meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a diplomamunkában csak a megadott forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen a forrás megadásával megjelöltem. Ezt a diplomamunkát más szakon még nem nyújtottam be. Budapest, 2012. május 13. Sallai Dániel 2
Tartalomjegyzék: Nyilatkozat 2 Tartalomjegyzék: 3 Tartalmi összefoglaló 5 Summary 6 1 Bevezetés 7 1.1 A feladat ismertetése 8 1.2 Az orvos munkáját támogató eljárások, mérések 9 1.3 A diabéteszről általában 11 1.3.1 Lakossági adatok 11 1.3.2 Definíció 11 1.3.3 Élettani háttér 12 1.3.4 A vércukor különböző típusai 12 1.3.5 1-es típusú (Inzulinfüggő diabétesz) 12 1.3.6 2-es típusú (nem inzulinfüggő diabétesz) 13 1.3.7 Terhességi diabétesz 13 1.3.8 Élettani kockázatok 13 1.4 Levonható következtetések 13 1.4.1 Napjainkban a telemedicína és hatása az emberek életére 14 1.4.2 Telehealth 15 1.4.3 E-Health 16 2 Telemedicína használata napjainkban 17 2.1 Orvos beteg találkozások számának optimalizálása 17 2.1.1 A vércukor monitorozási eljárások a telemedicínában 19 2.2 Vércukor mérések használata a telemedicínában 23 2.2.1 Telemedicinás kezdeményezések 23 2.2.2 A piacon megtalálható megoldások Magyarországon és külföldön 25 3
2.2.3 A tervezett megoldás és annak megvalósítása 26 3 A rendszer felépítése (Rendszerterv) 31 3.1 Hardware és Software specifikáció 32 3.2 Komponens Specifikáció 33 3.2.1 Adatbázis 33 4 Az applikációs szerveren futó alkalmazások 35 4.1 Internetről elérhető alkalmazás 35 4.1.1 Adatbázis réteg 35 4.1.2 Üzleti logikai réteg 37 4.1.3 Vezérlési Réteg 39 4.2 A méréseket fogadó alkalmazás 44 4.3 A mobilkliens 45 4.4 Használat a beteg oldaláról 45 4.5 Használat az Orvos oldaláról 47 4.6 Orvos beteg kapcsolat a telemedicínában 48 4.7 A rendszer működése 50 4.8 A rendszer tesztelése 53 4.9 Alkalmazott statisztikai eljárások a mérések kiértékelésére 54 5 Összefoglalás 59 6 Továbbfejlesztési lehetőségek 60 7 Köszönetnyilvánítás 63 8 Irodalomjegyzék 64 9 Mellékletek 66 4
Tartalmi összefoglaló Az egyetemen megtanult módszerek és tudásanyag alapján egy olyan rendszer megvalósítása volt a cél, ami támogatja a diabéteszben szenvedő betegeket és az őket kezelő orvos munkáját. A betegek mobiltelefon segítségével képesek feltölteni az általuk mért vércukorszintjüket, súlyukat és beadott inzulin egységet egy interneten elérhető adatbázisba, amit később meg tudnak tekinteni böngésző vagy a mobil alkalmazás segítségével. A rendszerben lehetősége van az orvosoknak is regisztrálni, akik meg tudják tekinteni a betegek által mért eredményeket és üzenetet tudnak küldeni a javaslataikról a páciens számára. Az adatok feltöltését követően a beteg és az orvos vizuálisan, grafikonok segítségével képes megtekinteni a mérési eredményeket. Ezeket az értékeket statisztikai módszerekkel alakítva egy trendet határoztam meg a vércukorszint alakulásáról a páciensnél. A felhasznált módszereket tekintve lineáris regresszió eszközei által kínált analízist hajtottam végre. Ennek köszönhetően az orvos jobb vércukorszint ellenőrzést és pontosabb kezelést képesek szolgáltatni a beteg számára, míg a beteg rendszeresen informálódhat az állapotáról. A megtervezett rendszert az internet segítségével teszteltem, ahol a felhasználóknak lehetőségük volt regisztrálni és adatokat feltölteni, amiket később elemezhettem a regresszió analízis és Clarke-féle hibaanalízis segítségével. A rendszernek eleget kell tennie számos elvárásnak, amiket a telemedicína doktrínái és a felhasználók határoznak meg. Gondolunk itt a megbízhatóságra, elérhetőségre, az adatok bizalmas kezelésére és az ezzel járó biztonságra. A fejlesztés során számos haladó és új technológia került felhasználásra, amik részben a mobiltelefonokra és részben az internetre támaszkodnak. 5
Summary In the knowledge, what i have got in the university, i planned and implemented a system. The aim of the system is the support those people, who have diabetes and the physicans in the treatment. The patients can upload own measurements with the mobile application or the internetsite via internet. These measurements contain the level of the bloodsugar, used quantity of the insulin, the patients weight. The submitted information stored in a Database after the measurement. The doctors can register in the system both and they can see the lot of information about own patients (blood sugar level, weight, therapy). The doctors can send e-mail for the patients, if deviant measurements occur. After the data upload, the patients and doctors can see the measurements and the statistical analysis output with graph. This is really important because the visual information is better understandable than the character or command line interface output. I ve used two matematical method int he thesis, which are the linear regression and the clarke error grid analysis. I have tested the planned system with many users through the internet. The users have registered in the internet site, after they able to add new measurements, check the statistics of these measurements. The statistical information came from the regression analysis and validated by the Clarke-Error analysis. The system have to satisfy a lot of expectations, which came from the doctrines of the telemedicine and those pople, who use the application. We think to the reliability, the availability of the measurements, confidentiality of the patients datas and the security of the system. During the development, i have used a lot of new technology, which are based on the mobilephones, telecommunications and the internet. 6
1 Bevezetés Napjainkban, a modern információs társadalomban arra próbálunk törekedni, hogy az informatika által szolgáltatott eszközökkel a mindennapi élethez jól használható és hasznos megoldásokat szolgáltassunk azoknak, akiknek szüksége van erre. Ezek az informatika és más tudományágak által nyújtott eszközök mára, az emberek életének szerves részét képezik. Ezek olyan eszközök, amik ablakot nyitnak korunkban, az információ végtelen forgatagába az egyre gyorsuló világban. Mert mi is az az információ? Az informatika alapfogalma, amit a rendelkezésünkre álló adatokból nyerünk ki. Vagyis olyan tudásra teszünk szert, ami eddig nem volt a birokunkban. Ennek köszönhető, hogy olyan megoldások születhettek meg, amik pár évtizeddel ezelőtt elképzelhetetlenek voltak. Ennek a robbanásszerű fejlődésnek a következménye az információs technológia. Feladata az említett információ kezelése, keresése, feldolgozása értelmezhető formába, megjelenítése az erre alkalmas helyen és időben. Ennek a tudományágnak a megszületése szorosan összefügg az első személyi számítógép megjelenésével, az internettel és a mobiltelefonok nagymértékű elterjedésével. Az első asztali számítógépek az 1970-es években jelentek meg számos nagy cég munkája révén, mint az IBM vagy az Apple. Mára a többmagos processzoroknak, a nagy mennyiségű fedélzeti memóriának és tárhelynek köszönhetően, hatalmas számítási potenciál és feldolgozó képesség áll rendelkezésre az adatok értelmezésére és tárolására. A másik pillére ennek a tudományágnak az internet megjelenése volt az 1980-as években, ami egy globális hálózatot jelent, csomópontok milliárdjaival. Ez elérhetővé tette az információ szabad áramlását az emberek között az egész világon, akik ehhez, a személyi számítógépeiken keresztül jutnak. A harmadik mozgatórugója ennek az ágensnek a telekommunikációs eszközök és azon belül is a mobiltelefonok voltak, amik lehetővé tették azt, hogy a világ bármely pontján, valós időben kommunikálhassanak az emberek egymással és cserélhessenek információt. Egyes tanulmányok szerint a világon kommunikáló eszközök száma 2020-ig meg fogja haladni az 50 milliárdot. Ez is mutatja, hogy mekkora jelentőségűek a távközlő hálózatok és eszközök az emberek mindennapjaiban és a kommunikációban közöttük. Az információ technológiának és rohamos fejlődésének köszönhetően számos más tudományág születet meg, mint például a bioinformatika. Ez az emberiség hajnala óta jelenlévő orvostudományok és a hozzá képest gyerekcipőben járó informatika összefonódása. Ez az ágens a két tudományterület legjobb tulajdonságait ötvözi, ami rohamosan fejlődőik és lehetőségei szinte kimeríthetetlenek. Feladatai közé tartozik a biológiai rendszerek és azok komponenseinek modellezése és rendszerezése, melyek tulajdonságainak működésének megértése létfontosságú. Gondolunk itt emberi szervezetre, mint megannyi megoldás közül egyre a természetben. Ez egy hihetetlenül komplex és összetett szerveződése a különböző strukturáltságú egységeknek. Az emberi 7
szervezet és a számítógépek között ezért analógiát vagyunk képesek vonni, ami hozzájárul egy helyesebb kép felállításához annak működéséről. Az általunk vizsgált biológiai rendszerekről megalkotott modellek segítségével, képesek vagyunk a mélyebb megértésre, aminek hatására sokkal hatékonyabb és magasabb teljesítményű rendszereket vagyunk képesek tervezni és építeni. Ezeket a megoldásokat és metódusokat az orvostudományokban számos területen hasznosítják és használják nap, mint nap. Olyan megoldásokat említhetünk meg, mint a bioimplantátumok és bioprotézisek, amik megjelenésével rengeteg ember életét adták vissza. Az életszínvonal és életminőség javítása játszotta a legfontosabb szerepet ezekben az esetekben elsődlegesen. Azok az emberek, akik elveszítették végtagjukat valamilyen betegség vagy baleset következtében, bioprotézis segítségével majdnem teljes életet képesek élni. Hasonlóan, a bioimplantátumok olyan krónikus betegségben szenvedőkön segítettek, mint akiknek Parkinson-kórja vagy más neurodegeneratív betegségük van, elvesztették a hallásukat vagy a látásukat. Az említett alkalmazási területükön kívül még számos más helyen alkalmazzák ezeket az eszközöket. Annak ellenére, hogy a bioinformatikai kutatások és fejlesztések még csak nem rég tették meg első lépéseiket, jelentős eredményeket hoztak a mindennapokba és bíztató jövővel kecsegtetnek azoknak az embereknek, akik egyelőre gyógyíthatatlan betegségben szenvednek. Ez az oka annak, hogy dolgozatom a bioinformatika keretein belül írom, egy olyan témakörben, mint a telemedicína, mert számos olyan lehetőség adódik, amivel segíthetünk azoknak, akiknek szüksége van rá és képességeink legjavát hozhatjuk. A dolgozat témájául a diabéteszben szenvedő embereket és az őket kezelő orvosokat támogató rendszer megalkotását tűztük ki feladatul. A rendszer meggyógyítani nem képes az ezzel a betegséggel élő embereket, de megkönnyítheti az életüket, ami a közérzetük és életszínvonaluk javulását eredményezi. 1.1 A feladat ismertetése A dolgozat témája egy olyan rendszer megtervezése és annak implementálása, amely megkönnyítheti a cukorbetegségben szenvedő emberek mindennapjait. A rendszer megvalósításához kezdetben tanulmányozni kell a telemedicínával és orvosi távjelenléttel foglalkozó szakirodalmat, amikből hasznos következtetéseket vonhatunk le a továbbiakban. A rendszer paramétereinek meghatározásához diabéteszben szenvedő beteggel fel kell venni a kapcsolatot és tájékozódni magáról a betegségről, annak hatásáról az életére nézve és a mindennapi rutinról információt gyűjteni, ami a betegségével kapcsolatos. Továbbá a már meglévő más megoldásokat és a piacon található rendszereket is tanulmányozni kell. A fejlesztésbe a használhatóság, funkcionalitás és ergonómia megőrzése miatt mind az orvost és beteget egyaránt szükséges bevonni. Továbbá a levont következtetéseknek igazodniuk kell a telemedicínában használatos eljárásokhoz, mint például a vércukormérési és monitorozási eljárások, és követni azokat a paradigmákat, amelyeket ott lefektettek. Az implementálandó 8
rendszer mögött olyan matematikai módszereket kell alkalmazni, amelyek tovább segíthetik az orvos munkáját abban, hogy olyan terápiát legyen képes felállítani a későbbiekben, ami a páciens betegségéhez a legjobban illeszkedik. Ehhez szükséges egy olyan statisztikai modellt felállítani, ami a mért adatok feldolgozásán és analízisén alapszik. A rendszernek képesnek kell lennie, az adatok perzisztens tárolására, feldolgozására és megjelenítésére. Ezt webes felületes és mobiltelefonon is szolgáltatnia kell a későbbiekben az orvos és a beteg számára. A grafikus felületnek a mobiltelefonon és az interneten elérhető oldalon is, mind a két csoport szempontjából könnyen kezelhetőnek és jól átláthatónak kell lennie a mindennapos használat miatt. Az elkészült rendszert betegekkel és orvosokkal egyaránt tesztelni szükséges, hogy megfelelő konzekvenciákat tudjunk levonni. Az felmerülő hibákat ebben a fázisban javíthassuk, majd a javított verzióval a tesztet újra futtathassuk. A tesztek, az orvos és a beteg véleményeire alapozva megállapítani a továbbfejlesztési irányokat, amik közül a legfontosabb egy értesítési rendszer az orvos és beteg között, ami statisztikai predikcióhoz kapcsolódó eljárásokon alapszik. Ezeknek a funkcióknak az implementálásához, a már meglévő rendszer képzi a későbbiekben az alapját. 1.2 Az orvos munkáját támogató eljárások, mérések A számítógépes rendszerek alkalmazásának köszönhetőn az elmúlt évtizedben a biológiai kutatások és az orvoslás tudománya jelentős fejlődésen esett keresztül. Az orvosok és más olyan személyek és szervezetek, akik az egészségügyi ellátásban résztvevők számára, olyan rendszereket kell konstruálni, ami mindennapjaikat és munkájukat megkönnyíti. Egy ilyen rendszer tervezésekor egy olyan mérnökileg jól kezelhető modellt kell kialakítani, aminek az alapját a megfigyelendő jelenség fogja alkotni, jelen esetben a vércukorbetegség. A helyes modell megalkotását tovább nehezíti a betegség számos biológiai és fiziológiai hatásait tekintve, azon paramétereinek meghatározása. Ezek a bonyolult modellek alapján születő megoldások az esetek nagy többségében bonyolult, nagy futási idejű algoritmusokat eredményeznek. Ezért az orvosi területen folyó mérnöki kutatások eredményeinek gyakorlatban történő alkalmazását az esetek nagy többségében szigorú követelményeket támasztó további kutatómunka előzi meg, ahol megbizonyosodhatunk az alkalmazott modell hatékonyságáról, valamint az orvos szempontjából annak használhatóságáról. A mérnöki megoldásoknak és az orvosi közreműködés segítségével rengeteg olyan technológiai innováció vált elérhetővé a betegek számára, ami jelentős mértékben segítheti mind az orvost munkájában, mind a beteget a gyógyulás folyamatában. A diabéteszben szenvedő betegek számos olyan mérést képesek elvégezni otthoni körülmények között, amivel megkönnyíthetik szakorvosuk és háziorvosuk munkáját. A beteg képes rendszeresen mérni a vércukorszintjét az arra alkalmas készülékkel, amit a dolgozatban később ismertetek. Ezt naponta többször végezheti el és feljegyezheti az orvos által adott vércukornaplóba. A vércukorbetegség egyik 9
velejárója a magas vérnyomás, ezért a páciensnek napi szinten végeznie kell annak mérését. Leggyakrabban a pulzust szokták mérni, amit diasztolés értéknek is nevezünk. Ez a szívverések közötti időben mért nyomási érték. Az átlagos érték egy felnőtt embernél 65 és 85 közötti tartományba esik. Ha ez 65-nél kisebb, akkor Bradycardiáról beszélünk, ha 70-nél nagyobb, akkor Tachycardiáról. A szisztolés vérnyomás, ami a szív összehúzódása által kifejtett nyomás a főartériákban. Ennek normális értéke 130-nál kisebb mennyiség. Az optimálist 120 egység alatti tartományra dotálhatjuk. Az esetlegesen fellépő szabálytalan szívverés, vagy tartósan magas szisztolés vérnyomás (140 <) vagy diasztolés vérnyomás (85 <) esetén azonnal orvoshoz kell fordulnia a betegnek, mert fennállhat a tartós egészségkárosodás vagy akár a halál veszélye is. A vérnyomás mérési metódusa igen egyszerű és otthon végezhető, akár kézzel vagy egy arra alkalmas készülékkel. Az otthoni mérleg segítségével, ami lehet analóg vagy digitális, megmérheti a testsúlyát a páciens. Napjainkra olyan fejlett személyi mérlegeket fejlesztettek ki, amik képesek megállapítani, hogy a testünk hány százaléka zsír és ezeknek az eloszlása hogyan alakul az izomzatban, szerveinkben. A beteg testmagasságának megmérése után, így kiszámíthatja a testtömegindexét (BMI Body Mass Index). Ez az érték, a testtömeg és a magasság négyzetének a hányadosa, aminek egy adott intervallumba kell esnie. Általánosságban a normális testsúllyal rendelkező embereknél ez az érték 18.5 és 25 egység között van. Ennél magasabb értéknél, elhízásról, alacsonyabbnál pedig soványságról beszélhetünk. Az elfogyasztott ételből képes kiszámítani és feljegyezni a szénhidrátok típusát, nevét, azok glikémiás indexét és azt, hogy mikor fogyasztotta el. A feljegyzett értékekből napi szintre meghatározhatja a napi energia bevitelét is az így gyűjtött adatok által. Az orvos munkáját támogató további mérések közé tartozik a háromhavonta javasolt laborvizsgálat, ahol számos paraméter kerül meghatározásra, mint a koleszterin szint, a hemoglobin A1C szint, a vérhúgysav szint. A laborvizsgálat mellett rendszeresen kell járni más egyéb vizsgálatokra is, mint a szemészet, ahol azt vizsgálják, hogy nem romlott a látás a megemelkedett vércukorszint hatására, vagy a reumatológiai vizsgálat, ahol meghatározzák az ízületek állapotát. Esetenként javallott, a neurológiai vizsgálat, ahol az idegrendszerre gyakorolt hatását vizsgálják a diabétesznek a neurológus szakorvosok. Ezekre a mérésekre azért van szükség, mert az orvosnak nincs lehetősége az általános vizsgálatok elvégzésére napi szinten. A beteg képes nagy mennyiségű releváns információt szolgáltatni a terápia sikerességéről és ennek fényében, a betegségének alakulásáról az orvos számára. Ennek köszönhetően egy jóval megbízhatóbb vércukorszint kontrollt képesek közös munkával fenntartani, ami csökkenti a szövődmények kialakulásának veszélyét. Ezáltal a beteg állapotát jelentősen javíthatjuk fiziológiai és szellemi szempontból is. Olyan terápia alakítható ki számára, ami tökéletesen passzol az általa folytatott életvitelhez úgy, hogy a komfortérzete ne csökkenjen. Ez természetesen a beteg és az orvos oldaláról is kompromisszumok meghozását követeli meg. 10
1.3 A diabéteszről általában A cukorbetegség (diabetes mellitus), olyan betegség, ami napjainkban egyre égetőbb problémát jelent a társadalomnak. A modern élet által támasztott kihívások, a stressz, az egészségtelen étkezés, a kevés testmozgás, a genetikai adottságok, mind hozzájárulnak a betegség kialakulásához, ami megfigyelhető a társadalom minden rétegében, egészen fiatalkortól az idős korig. A diabéteszt I. Károly udvari orvosa figyelte meg először, aki a betegek vizeletét megkóstolva állapította meg a kóros elváltozást. Innen ered a mellitus elnevezés, ami mézédes folyást jelent. A modern korban a kezelés megtalálását Sir Frederick Grant Banting-hoz és Dr. Charles Best-hez kötik, akik kutya hasnyálmirigy sejtjeinek irtásával cukorbetegséget idéztek elő, majd hasnyálmirigy kivonattal inzulinnal szüntették meg azt. Később ezért a felfedezésért megosztott orvosi és élettani Nobel díjat kaptak 1923-ban. 1.3.1 Lakossági adatok Az ijesztő jóslások szerint a századvégen megindult diabetes-világjárvány során a cukorbeteg száma 2025-re 300 millióra fog növekedni. [9] Bár várhatóan növekedni fog az 1-es típusú cukorbetegségben szenvedők száma is, de a robbanásszerű emelkedést a 2-es típusú cukorbetegek számának gyarapodása jelenti. A fenti adatok tartalmát még drámaiabbá teszi, hogy azok csak a klinikailag diagnosztizált cukorbetegségről szólnak. Egyes felmérések szerint a cukorbetegségek mindössze felét ismerik fel. [10,11] Magyarországon megközelítőleg 600000 beteget tartanak számon, ami évente 5-10%-al növekszik. Ez azt jelenti, hogy hazánkban minden tizenkettedik ember szenved a cukorbetegségtől. Egyelőre a diabetes nem gyógyítható, de helyes életmóddal és az orvos által meghatározott terápia betartásával a tünetek enyhíthetőek és a vércukor az egészséges normához közel tartható. 1.3.2 Definíció A cukorbetegség az emberi szervezet olyan rendellenessége, mely hátterében a glükóz elégtelen feldolgozása áll. A betegség oka a hasnyálmirigy inzulin termelésének károsodása, az így kialakult inzulinhiány vagy az inzulinrezisztencia. Az inzulin egy peptidhormon, melyet a hasnyálmirigy béta-sejtjei választanak ki. Az inzulin a vér glukóz szintjét szabályozza azáltal, hogy a sejtek glükóz felvételét növeli, emellett hatással van a zsír és a fehérje anyagcserére is. Az inzulin rezisztencia esetében az inzulin adott koncentrációja a várhatónál kisebb biológiai választ hoz létre, így a vérben lévő glükóz metabolizmusa károsul, létrehozva ezzel a patofiziológiás állapotot. 11
1.3.3 Élettani háttér Az inzulin egy olyan hormon, amit az emberi szervezetben a hasnyálmirigy (pancreas) Langerhans-szigeteiben termeli, béta-sejtjeinek segítségével. Ezek a sejtek az inzulint a keringési rendszerbe bocsátják, ahol a sejtekhez az úgynevezett inzulin receptoron keresztül képes kötődni (máj-, izom-, és zsírsejtek). Ennek hatására a sejtek az úgynevezett glükóz receptoraik segítségével felveszik a glükózt. A glükóz azért jelentős a sejtek számára, mert ebből képesek energiát előállítani, ami a normális funkciójú működésük megtartásához szükséges. Ahhoz, hogy ez a folyamat szakadatlanul folyhasson, a máj sejtjei raktározzák el és szabadítják azt fel reszintézis által, melynek végterméke a glükóz. Az előbbi az úgynevezett glikolízis, míg az utóbbi a glükoneogenezis. Amennyiben az inzulin hiányzik (abszolút inzulinhiány) vagy nem tud rendesen hatni (relatív inzulinhiány), hiányzik az inzulin glükoneogenezis gátló hatása, és a szabályozás felborul. A máj egy egészséges embernél naponta 250 gramm glükózt képes termelni, míg inzulin hiányában naponta akár ez az érték 500 gramm is lehet. Ez megmagyarázza azt, hogy miért lehet a cukorbetegeknek a szénhidrátok felvételétől függetlenül magas vércukorszintje. A cukorbetegség esetén a sejtek,az agysejtek kivételével, nem tudják a glükózt a vérből felvenni, mivel az inzulin hiányának hatására az glükóz receptorok nem helyeződnek ki a sejtmembránra. Így a glükóz a vérben marad, emellett a folyamat mellett a glükoneogenezis fokozódik a májban. Ezen folyamatok együttesen a vércukorszint emelkedéséhez vezetnek. 1.3.4 A vércukor különböző típusai Mint minden betegségnél, így a diabétesznek is különböző fajtái alakultak ki, amelyek másmás élettani elváltozásokkal, valamint kezeléssel jár. A betegek mintegy 10 %-a küzd 1-es típusú diabétesszel, 85%-a2-es típusú diabéteszbe van. A fennmaradó 5%-ot a terhességi diabéteszben szenvedők teszik ki. 1.3.5 1-es típusú (Inzulinfüggő diabétesz) Az egyes típusú válfaja a cukorbetegségnek, az abszolút inzulinhiánnyal köthető össze. A folyamat hátterében, olyan autoimmunreakció áll, mely során a hasnyálmirigy sejtjeinek egy részét a szervezet idegen sejteknek ítéli. Ez a hasnyálmirigy béta-sejtjeinek károsodásához, majd későbbi pusztulásához vezet. A betegség kezdetén csökken a glükóz tolerancia, minden cukorbevitel után magas marad a vércukorszint. Ezt nevezik hiperglikémiás állapotnak. Később az inzulin érzékeny szövetek, mint az izmok és a máj szövetei már nem tudnak glükózt felvenni, ami glükagon túltermeléshez vezet. A páciens e kóros állapot miatt folyamatos inzulinterápiára szorul. A betegségek fiatal kori cukorbetegségnek is nevezik, mert leggyakrabban fiatalabb korú pácienseknél jelentkezik. 12
1.3.6 2-es típusú (nem inzulinfüggő diabétesz) A 2-es típusú diabétesz a betegség azon típusa, amikor a szervezetben csökken az inzulin hatása. Az elfogyasztott magas glikémiás indexű szénhidrátok hatására inzulinrezisztencia alakul ki és ehhez még a hasnyálmirigyben lévő inzulinszekréciós béta-sejtek zavara társul. A glikémiás index egy olyan mennyiség, amely 1000 kilo joule-nyi elfogyasztott élelmiszert hasonlítunk a szőlőcukor vércukoremelő képességéhez. 1.3.7 Terhességi diabétesz A betegség e típusa, a terhesség utolsó trimeszterében alakul ki, melyre jellemző a tartósan magas vércukorszint. A terhességi diabétesz elsődleges kiváltója a hormonháztartás és az étrend megváltozása. A terhes nők 3-10%-át érinti, és a terhesség után általában megszűnik ez a kóros állapot. 1.3.8 Élettani kockázatok A cukorbetegség nem megfelelő, vagy kései diagnosztikája súlyos következményekkel járhat az emberi szervezetre nézve. Olyan komoly megbetegedésekkel járhat, mint a szív és érrendszer nem megfelelő működése, ami növeli a szívinfarktus és stroke kockázatát, illetve tartós vérnyomást okoz. Valamint a retinában lévő kis erek károsodnak (diabéteszes retinopátia), ami kezdetben a látás romlásával, később a látás elvesztéséhez vezet. A betegség hatására neurológiai károsodás lép fel, ami csökkenti a végtagok vérellátását. Számos más szövődménye ismert, mint a bőr és száj megbetegedése, a vese károsodása, az agy oxigén ellátásának csökkenése, hiperventilláció. 1.4 Levonható következtetések A technika fejlődésének köszönhetően lehetősége van a betegeknek, hogy bizonyos méréseket otthon végezhessenek el, mint a mindennapos vércukormérés, a testsúly mérése. Ezek a mérések ma már megfelelően pontosak ahhoz, hogy objektív adatokat szolgáltassanak a páciens állapotáról, betegségének alakulásáról. A testsúly megállapítása talán a legegyszerűbb, a digitális mérlegek pontos eredményeket képesek szolgáltatni. A testsúly változásainak rögzítése fontos ezekben az esetekben. A másik eljárás, ami a betegség velejárója, az a mindennapos vércukormérés. Erre különböző monitorozási eljárások állnak rendelkezésre, amivel pontos értékek adhatók meg. Ezeket az adatokat rendszeresen rögzíteni kell az orvostól kapott vércukor naplóban, ami a hónapokban lévő napok étkezésekre lebontott mérési értékek regisztrálására kell. Ezek a metódusok viszont nem elégségesek önmagukban a beteg állapotának és a terápia hosszú távú sikerességének meghatározásához, ezért rendszeresen szükséges a páciensnek laborvizsgálaton megjelenni. A laborvizsgálat számos fontos 13
paraméter értékét határozza meg, melyek közül a legfontosabb a hemoglobin A1c. Ennek mérése megbízható módon jelzi az elmúlt 2-3 hónap vércukorszint-értékeinek átlagát. Az A1C-mérés azt mutatja meg, hogy a vörösvértestek festékanyagát adó hemoglobin A mekkora része kötődött a vérben cukorhoz. Ahhoz, hogy a vérben lévő glukóz a hemoglobinhoz kötődjön, 2-3 hónapra van szükség, tehát az A1c a vörösvértestek átlagos élettartamát figyelembe véve a vizsgálatot megelőző 2-3 hónap vércukor-átlagértékeit jelzi.[12] Minél magasabb a diabéteszes beteg vércukorértéke, vagyis minél több cukor van a vérében, annál több kötődik belőle a hemoglobinhoz. Ennek az értéknek az évente többszöri meghatározása tehát nagyon fontos a cukorbetegek megfelelő gondozásához. Ebből képesek a diabetológus szakorvosok megbízható következtetéseket levonni, és ha szükséges, módosítani a beteg inzulin terápiáján. 1.4.1 Napjainkban a telemedicína és hatása az emberek életére Informálisan a telemedicína az orvoslásnak egy olyan speciális gyakorlata, amivel lehetőség nyílik az általános orvos-beteg találkozások csökkentésére, amit egy interaktív audió és vizuális kommunikációs rendszer segítségével. [1] Az új és mára rendszeresített paradigma szerint a telemedicína az egészségügyi ellátás azon formája, ahol a felhasznált elektronikus távközlő rendszerek segítségével képesek vagyunk nagy távolságokat áthidalni a résztvevők között és számukra megfelelő egészségügyi ellátást biztosítani. A telemedicínának és a hozzá kapcsolódó egészségügyi technológiáknak az a célja, hogy képesek legyünk az egészségügyi ellátást és szolgáltatásokat a rendelőn kívül is szolgáltatni a megfelelő időben és ezt a lehető legoptimálisabb pénzügyi keret mellett. A telemedicína segítségével képesek vagyunk olyan helyeken is egészségügyi ellátást biztosítani magas színvonalon, ahol azelőtt nem voltak képesek ezt tenni. A telemedicínának számos kapcsolódó területe van, ami kiterjed a klinikai, oktatási és adminisztratív feladatokra is. Amit külön ki kell hangsúlyozni, a folyamatos betegadatok rögzítése és figyelése, a betegséghez kapcsolódó oktatások gyakorisága. Az oktatás azért fontos, hogy a beteg mindig naprakész legyen az aktuális eredményekről és a betegségéhez kapcsolódó olyan eljárásokról, amik életszínvonalát növelhetik, vagy a szövődmények elkerülését csökkenthetik. Az orvos és az ellátok oldaláról az oktatás szintén fontos, hiszen az információszolgáltatás a betegek felé létszükségletű. A telemedicína fejlődése szoros összefüggésben áll a kommunikációs rendszerek fejlődésével és a szoftvertechnológiával. Ennek a területnek a fejlődését több szakaszra vagyunk képesek felosztani, amit más-más technológiai eljárások és paradigmák jellemeztek. A legkorábbi szakasza a telemedicínának a pretelevizíós éra, ami az 1900-as évek elejére dotálhatjuk.[1] Az első ilyen esemény, ami áttörést jelentett ennek az ágazatnak a fejlődésében, hogy orvosi információval voltak képesek ellátni rádiós távközlés segítségével egy az Antarktiszon levő expedíciót. Az 1920-as években felmerült egy olyan elképzelés, hogy távoli doktori segítséget 14
legyen nyújtani a szakértők egy olyan eszköz segítségével, amit a beteg is lát és a beteg is látszik (RadioDoctor).[2] Az első igazi interaktív videó kommunikáció az 1950-es években történt meg, amikor a nebraskai pszichológiai kutatóintézet és Norfolk kórház egy olyan terápiás eljárást próbált ki, ahol egy kétirányú, interaktív televíziós rendszert használtak fel telepszichiátriás konzultációra. A második szakaszban a telemedicína feladatának csakis a betegellátást vélték, mint csakis egyetlen kizárólagos funkciót. Ez volt a telekommunikációs éra az 1970-es években.[1] Ez alatt az idő alatt a NASA is komoly szerepet játszott a telemedicína korai fejlesztési stádiumában, ugyanis nem voltak róla meggyőződve, hogy milyen hatással van az emberi szervezetre a zéró gravitáció és ezért rögzítették az asztronauták életjeleit a későbbi elemzésre, amivel megalapozták az adatok tárolásának létfontosságú szerepét. A későbbiekben ez a szemléletmód változott, mikor megállapították, hogy ugyanolyan fontos az adatok tényszerű rögzítése és dokumentálása, hogy objektívebb képet legyünk képesek alkotni a betegségről és annak élettani hatásairól. Ezt az időszakot, amit dedikált érának nevezünk, az 1980-as évek végére dotálhatjuk, aminek hátránya, hogy a kezdeti szolgáltatásoknak, mint a telefonos és kábeles médiumokon való kommunikáció csak magas áron volt képes a megfelelő mennyiségű és minőségű jelátvitelre.[1] Ebben az időszakban kezdődött el a SatelLife/healthnet program, ami egészségügyi információt és szolgáltatásokat garantált a fejlődő országoknak, mint Afrikában sok országnak, a Fülöp szigeteknek. A rendszer garantálta, hogy a kommunikációt e-mailben legyenek a résztvevők képesek lebonyolítani és a digitális tartalom megtekintéséhez biztosította az akkor elterjedt Compact Disc olvasót. Ezt geostacionárius pályán mozgó műholdrendszer segítségével biztosították. Ezt követően napjainkig az internetes éráról beszélünk [1], ahol a kiépített hálózatok és azok lehetőségeit kihasználva, mint az internet (ADSL) és az UMTS/CDMA telefónia, ami támogatja a nagysebességű mobilinternetet, mint a 3G/4G/LTE. Ebben a korban tehát elérhetővé vált, hogy alacsony ár mellett, magas sebességen képesek legyünk a betegekről információkat szolgáltatni az orvosoknak, akik valós időben reagálhatnak a betegeknek. A telemedicína továbbfejlesztett és újragondolt vonala az E-Health illetve a telehealth. A modern telemedicína legfontosabb feladatai napjainkban a konzultáció, a betegek monitorozása, a konzultációs diagnosztika, az oktatás és a katasztrófa sújtotta területeken való egészségügyi ellátás. 1.4.2 Telehealth A telehealth a telemedicína kibővített változata, ahol a rendszer nem csak és kizárólagosan a gyógyításra van kiélezve hanem, a megelőzése a betegségnek és a betegek figyelmének a felhívása, interaktív telekommunikációs csatorna felhasználásával. Továbbá az adatok adminisztrálása és az oktatás még kiemelten fontos szerepet játszik a telehealth programokban. A betegnek lehetősége nyílik, hogy nagy távolságokról is bekapcsolódjon a betegségével 15
kapcsolatos konferenciákra, amit a témában kompetens orvosok vagy konzulensek tartanak. Véleményt tud cserélni más betegekkel és megoszthatja a tapasztalatait. Tehát levonhatjuk azt a következtetést, míg a telehealth az olyan telekommunikációs rendszerek integrációja az orvoslásban, ahol az egészséges életről, a betegségek megelőzéséről szóló oktatást gyakorolják. A telemedicína ellentétben a telehealthel, kifejezetten ezeknek a rendszereknek azon együttműködése, ami a betegség gyógyításával és annak aspektusaival foglalkozik. Két féle Telehealth monitorozási módot vagyunk képesek elkülöníteni: Az egyik a tárold és továbbítsd elven működik, a valósidejű monitorozáson és a távoli beteg monitorozás. A konzultáció valósidejű telehealth video beszélgetésen alapul a páciens és az őt kezelő orvos között. Ez jóval olcsóbb, de mégis ugyanolyan biztonságos, mint a hagyományos fizikai vizsgálat.[2] Az egyik legnagyobb telehealth szolgáltató a világon a Teladoc cég. Szolgáltatásai közé tartozik a nap 24 órájában való elérhetőség a 7 minden egyes napján. Olyan szakértők és orvosok állnak a betegek rendelkezésére, akik magas kompetenciával rendelkeznek. Az általuk szolgáltatott ellátás a világ bármely pontjáról elérhető, megfizethető áron. 1.4.3 E-Health Az e-health arra utal, hogy az egészségügyi ellátás teljes egészében az interneten legyen bonyolítva a résztvevők között, ahol gondolunk a szolgáltatók, páciensek, orvosok és egyéb más pontjaira a rendszernek. Az e-health paradigmát a telemedicínában 1999-ben alakították ki. Ennek oka, hogy ez idő tájt kezdett a szélessávú internet könnyen és olcsón elérhetővé válni. Így magát az e-health programot úgy definiálhatjuk, ami teljesen internet alapú szolgáltatása az egészségügyi ellátásnak.[2] Az e-health egy olyan elektronikus alapokon nyugvó elgondolás, ami egyesíti az alábbi egészségügyi ellátási irányokat, az információ megosztásától az oktatáson keresztül egészen a promócióig. Az e-health az alábbi szolgáltatásokat foglalja magába, mint a kínálat, kapcsolat, kereskedelem, közösség, klinikai törődés és a számítógépes alkalmazások. Az e-health megjelenésével bebizonyította, hogy az addig a telemedicína és telehealth által meghatározott területeken is nagy eredményeket lehet elérni. Sikeresen csökkenthető általa az ellátás költsége, valamint a betegek és a szakértők egyaránt olyan dolgokat vihetnek végbe az internet segítségével, amiket addig lehetetlennek tartottak. A telemedicínával és a telehealthel ellentétben, az e-health nem szakértő központú. Megpróbálja az emberek mindennapjainak a részévé tenni az ellátást a kínált technológiai eszközök felhasználásával, amit azok képesek nyújtani. Továbbá a másik nagy előnye az e- health-nek, hogy képes tőkét termelni a cégek és a szakértők közötti promóciós szolgáltatásoknak köszönhetően, amit társai az addigi doktrína alapján nem tettek meg. 16
2 Telemedicína használata napjainkban Napjainkra a telekommunikációs rendszerek fejlődésének és a nemzetközi összefogásnak köszönhetően a telemedicína jelentősége is megnőtt. Az integrált rendszerek, amik képesek szinkron (ugyanazon időben, vagy folyamatos időben) vagy aszinkron módon (e-mail) eljuttatni az egészségügyi ellátást a beteghez, és a betegről információkat az orvosnak. Egy ilyen rendszer középpontjában egy elosztó vagy más néven a hub kórház áll, ami valamilyen kommunikációs csatornával rendelkezik. Ezekben az intézményekben a nap 24 órájában képesek az adatok megfelelő analizálására és feldolgozására a betegek szempontjából kompetens személyek és a mért adatoknak megfelelően reagálni arra. Ezzel összeköttetésben áll egy úgynevezett szatellit központ, ahol nővérek, tanácsadók és konzulensek találhatók. Ha beavatkozás szükséges, akkor a beteg képes kapcsolatba lépni a specialistákkal az erre kijelölt szatellit állomásokon és videokonferencia vagy más kommunikációs csatornán keresztül a megfelelő ellátásban részesítik a helyi ápolók és konzultánsok. Napjainkra a telemedicínának így számos hatása van rengeteg egészségügyi területre. A klinikai alkalmazásában segít a diagnosztikában, a kezelésben és a monitorozásában a betegségnek. Ezeket valós idejű vagy store and forward technikával, így videokonferenciával, telefonnal, faxszal, e-maillel vagy akár chat szobával. Emellett adminisztratív feladatokban, mint az egészségügyi biztosítási számlák eljuttatásában, kapcsolatot tart a gyógyszer elosztókkal, hogy elektronikus úton rendelhessenek a betegnek a számára szükséges gyógyszert. Ez még azért is előnyös, mert a rendelést megelőzően megvizsgálják azt, hogy az előzőleg felírt gyógyszer és az aktuális, konzisztensek egymással, nincs kihatása a betegnek felírt terápiára, és milyen mellékhatásokkal járna az új gyógyszerrel való kezelés. Többek között még adminisztrációs feladatai közé tartozik a közegészségügyi ellátás nyilvántartás, kutatások eredményeinek adminisztrálása is. Továbbá az oktatásban is magasan kiemelkedik, hiszen folyamatos képzéseket tart a szakértőknek az új kutatásokról és orvosi alkalmazásokról, hozzáférést biztosít ezekhez az erőforrásokhoz a betegeknek, akik így további hasznos információkat kaphatnak betegségükről és a hozzá kapcsolódó egyéb témákról. Megtanítja a pácienseket a betegségükhöz használt monitorozási eszközök használatára és üzemeltetésére. 2.1 Orvos beteg találkozások számának optimalizálása A statisztikai átlagokat tekintve az európai egészségügyi rendszer országokra vett kereteit figyelembe véve, igen magas részét költik a diabetesben szenvedők kezelésére. Ez európai átlagot tekintve 2,5% 6% teszi ki. Amerikára nézve megközelíti a 10%-ot.[3] Ezeknek a költségeknek a csökkentésére többféle lehetőség kínálkozik. A találkozások csökkentésekor figyelembe kell venni mind a beteg, mind az orvos és az egészségügyi rendszer által kínált 17
lehetőségeket. A beteg oldaláról tekintve, ilyen megoldás a megelőzés. A megelőzés több összetevőből áll, mint az tanulás és a beteg odafigyelése saját egészségére. Több internetes oldalon talál információt a betegségről és az általa okozott szövődményekről. Ezeken az oldalakon számos szakértő tanácsa és életmódbeli javaslat érthető el. Magyarországon ilyen oldal például a Magyar Diabétesz Társaság Honlapja. A helyes életmód és egészséges étkezés a másik beteg által tehető intézkedések. A helyes étrend kialakítása ahol a rendszeresség és a diéta fontos szerephez jut. Az elfogyasztott ételek és azok minősége fontos az alkalmazott terápia sikerességében, ahol a betegnek be kell tartania az orvos által előírt diétát. Ez olyan étrendet határoz meg, ahol ügyelnek az ételek alacsony glikémiás indexére, a rosttartalmára és kalóriatartalmára. Emellett a beteg aktív kikapcsolódással vagy valamilyen sport űzésével jelentősen csökkentheti a diabétesz egyik legkomolyabb szövődményét a szív és érrendszeri betegségek kialakulását és csökkentheti a stressz faktort is, ami a mindennapokban hat rá. Számos tanulmány kimutatta azt, hogy a helyes életmód árban és hatékonyságban is jobb bizonyos esetekben, mint az egészségtelen életmód mellett megválasztott gyógyszeres kezelés. Ezekben az esetekben az erre fordított összeg különbsége meghaladta a 10%-ot. [15] Ezekkel az intézkedésekkel a beteg implicit módon járul hozzá a stabilabb vércukorszint alakulásához. Az orvos és egészségügyi intézmény oldaláról a fizikai találkozások csökkentésére több megoldás adódik. Az egyik ilyen megoldás a telemedicína támogatása több szinten a betegek egészségügyi ellátásakor. Ez azért lényeges, mert a telemedicína felhasználása nélkül, az általános betegellátásban a betegnek szükséges először elmennie egy körzeti orvoshoz, aki meghatározza a betegségének általános paramétereit. Ezt követően pedig egy beutaló segítségével egy szakorvoshoz kell mennie, aki meghatározza az összes paraméterét a betegségnek és visszairányítja a körzeti orvoshoz egy kezelési tanáccsal a beteget. Végül a körzeti orvos megállapítja a kezelést és rendszeres konzultációt kér a betegtől. Ez a modell nem költség és idő hatékony, mivel a betegnek több helyre kell mennie és várnia, valamint a kezeléshez egyszerre több orvost is be kell vonni, akik eltérő kezelési tanácsokat adhatnak. Ezt az ellátási modellt egyszerűsíti a telemedicína. Az egyik fő ellátási elem a válasz a betegek tanulására, ez pedig az oktatás. A telehealth intézmények felépítéséből adódik, hogy a szatellit kórházakban vagy online körülmények között a konzulensek és gyakornokok kurzusokat tartanak a betegeknek. Ezeknek a kurzusoknak a célja, hogy a beteget az öngondoskodás egy módjára tanítják, hogy realizálja a betegségével járó kockázatokat és figyeljen oda az egészségére és hasonlóan az autodidakta képzéshez informálják a betegeket a diabéteszről és annak kockázatairól. A másik ilyen paraméter az orvos és beteg közötti találkozások. Ezeket a telemedicínában és annak új típusaiban többféleképpen tehetik meg a résztvevők. Ennek egyik legelterjedtebb formája a televisit. A televisit az az eljárás, amikor a beteg és az orvos valamilyen csatornán keresztül, nagy távolságot áthidalva kommunikál egymással és tart online konzultációt. A televisit kapcsolat létrejöhet a beteg otthona és a szatellit kórház között 18
(ebben az esetben a betegnek rendelkeznie kell internet kapcsolattal) vagy a hub kórház és a szatellit kórház között. A televisit konzultációknak számos rövid, középtávú és hosszú távú hatása van a beteg kezelésében. [8] A konzultáció után alakulnak ki a rövid-távú hatások, a kicserélt információknak köszönhetően, ahol a beteg elégedettsége és az alkalmazott terápia kezdeti sikereinek paramétereit határozzák meg. Továbbá megállapítják a konzultációk idejét és gyakoriságát. Ezt követően hetekkel vagy hónapokkal később, ha már a rendszeres televisit nem indokolt beszélhetünk középtávú hatásokról, mint a kezelés sikerességének felmérése és a beteg állapotának értékelése ennek függvényében, mint a mentális állapot, a vércukorszint mérséklődése, esetlegesen kialakuló szövődmények. A hosszú távú hatásokat egy jóval kiterjedtebb intervallumon tekinthetjük meg, ahol már nincs televisit, de állapotfelmérés és egyéb paraméterek cseréje folyik az orvos és a beteg között. Ezek olyan eszközökkel történhetnek, mint a rendszeres e-mailezés vagy telefonos párbeszéd az orvos és a beteg között. Az ismertetett metódusoknak köszönhetően egy költséghatékony és jól fenntartható egészségügyi ellátást tudunk biztosítani a betegek számára a lehető legeffektívebb módon. Ennek köszönhetően csökken az orvosok terheltsége és nő a betegek ellátásának színvonala. 2.1.1 A vércukor monitorozási eljárások a telemedicínában A diabéteszben szenvedőknél fontos, hogy mindig tisztában legyenek állapotukkal, hiszen egy ilyen komoly betegségnek a nem megfelelő idejű és hatékonyságú beavatkozás nélkül, komoly élettani kockázatai lehetnek. Ezáltal számos olyan eljárás alakult ki, amivel mind a betegek, mind az orvosok nyomon tudják követni a vércukorszint aktuális állapotát. Főleg azoknál a betegeknél szükséges vércukor folyamatos mérése, akiknek 2-es típusú vércukor betegségük van. A diabétesz e fajtája megköveteli a legalább egyszeri mérést naponta. Többféle monitorozási eljárást vagyunk képesek elkülöníteni, melyeket más és más mérőrendszerek valamint mérési metódusok jellemeznek. 2.1.1.1 Tesztcsíkos vércukormérés Beszélhetünk hagyományos vércukormérésről, amit a betegek leggyakrabban otthoni körülmények között használnak. Az eljárás során leggyakrabban az ujjbegyből vett vérmintát használják fel, amit egy erre a célra kialakított tesztcsíkra visznek fel. A vérminta analízisére szolgáló tesztcsík egy eldobható bioszenzor. A vércukormérő készülékbe először a használni kívánt tesztcsíkra specifikus kalibráló chip-et helyeznek be; az így felvett kalibrációs görbe definiálja a mért áramerősséghez tartozó glükóz koncentrációt. A tesztcsík behelyezésekor a készülék bekapcsol, és belső teszteket futtat le. Az ujjbegyszúró segítségével vérmintát vesznek az ujjbegyből, ezt a tesztcsíkra cseppentik. A kapilláris elv alapján a vér megtölti a cellát, a készülék ezt az impedancia változás alapján érzékeli, majd 5-10 másodperc inkubáció után leolvasható a mért vércukorszint. Az inkubációs idő alatt a tesztcsíkon a glükóz 19
kimutatására specifikus reakció játszódik le. A reakció során elektronok szabadulnak fel, így a mért áramerősség ismeretében a kalibrációs görbe alapján meghatározható a glükóz koncentrációja, azaz a vércukorszint. Az elkövetkezendő 1 percben lehetőség van az eredmény ellenőrzésére is: az ellenőrzőablak színe összehasonlítható a tesztcsík dobozán található skálával. A kimutatás alapjául szolgáló, specifikus enzimreakció során a glükóz oxidálódik glükonsavvá, az oxidáció során keletkezett elektronok közvetett módon az elektródra jutnak, az áramerősség mérhető. Az elektronok a glükózról először ideiglenesen az enzimre, a glükózdehidrogenázra tevődnek át. Az elektronok innen nem képesek direkt módon az elektródhoz jutni, így elektrontranszferhez szükség van egy mediátorra. A tesztcsík számos komponense közül a reakcióban a vas (III)-ionok töltik be ezt a szerepet oly módon, hogy átveszik az enzimre került elektronokat (redukálódnak), így az enzim visszakerül kiindulási állapotába. Az így keletkezett vas (II)-ionok diffúzióval eljutnak az elektródhoz, ahol leadják az elektronokat (visszaoxidálódnak). Az így mérhető áramerősség alapján meghatározható a glükóz koncentrációja. A glükóz-dehidrogenáz nagy specifitással ismeri fel a glükózt, ezért alkalmazzák vércukormérő készülékekben, a labordiagnosztikában széles körűen alkalmazott glükóz-oxidázos, kevésbé érzékeny kimutatási módszer helyett. A módszer nagy specifitása kritikus pont biológiai minták esetén, mert a kimutatni kívánt molekula mellett több ezer más anyag van jelen és mindezek koncentrációja széles tartományban mozoghat. Továbbá a diabétesz gyakran társulhat egyéb egészségügyi problémákkal is, melyek következtében a vér összetételét még nagyobb variabilitás jellemzi. A mediátorként alkalmazott káliumferricianidban a vas (III)-ionok vas (II)-ionokká történő átalakulása biztosítja a gyors elektrontranszfert és mivel az átalakulás potenciálkülönbsége relatív alacsony, ezért alacsonyabb potenciál alkalmazható az elektródon, csökkentve így az egyéb vérkomponensek oxidációjának esélyét. [15] Egy ilyen eszköznek számos hitelesítési eljárásnak kell megfelelnie, ahol az alkalmazott mérési metódus pontosságát vizsgálják. A hiba megközelítőleg 2% alatt kell, hogy maradjon. Továbbá betegek által támasztott igényeket is ki kell szolgálnia. Az eszköznek tartalmaznia kell saját belső memóriát, a számítógépes kommunikációz alkalmas csatolófelületet (Bluetooth, infravörös port), könnyen kezelhetőnek kell lennie a beteg számára, gyorsan kell elvégeznie a vérminta elemzését, ahol a vérmintához nem kell nagy mennyiséget adnunk. A vett minta alapján széles tartományban kell képesnek lennie a vércukorszint meghatározására, ami 3mmol/litertől egészen 33mmol/literig terjedhet. Ezen kívül még sok más ergonómiai szempontnak is eleget kell tennie. Ha megtekintjük egy ilyen eszköznek a belsejét, akkor láthatjuk, hogy egy olyan integrált áramkört tartalmaz, ami magába foglal egy mikroprocesszort, memóriát, kommunikációs felületet, a méréshez szükséges szenzort. (1. ábra) 20