第一部分:血糖仪的原理、结构与算法
血糖仪是一种通过检测血液样本中的葡萄糖浓度来监测血糖水平的电子设备。
1.原理
主流血糖仪采用电化学法,具体来说是酶促反应与电流测量。
酶促反应:试纸的反应区含有特定的酶(通常是葡萄糖氧化酶,GOD或葡萄糖脱氢酶,GDH)。
反应式(以GOD为例):葡萄糖+ O₂+ H₂O───(GOD催化)──→葡萄糖酸+ H₂O₂
电化学检测:反应产生的电子或产物会被测量。
当一滴血滴入试纸,血液中的葡萄糖与酶发生反应。
反应会产生可测量的电信号(电流)。对于GOD,通常会测量反应产生的过氧化氢(H₂O₂)在电极上被氧化时产生的电流。
关键点:产生的电流大小与血液样本中的葡萄糖浓度成正比。
2.结构
血糖试纸:核心消耗品,是一次性的。
采血区:引导血液样本。
反应区:含有干化的酶、介质(用于电子传递)和稳定剂。
电极:通常有一组工作电极和参比电极,用于传导电流。
触点:与血糖仪主机连接的部分。
血糖仪主机:
插口:用于插入试纸。
信号处理器(芯片):核心大脑,负责施加电压、测量微弱的电流、进行计算。
显示屏:显示血糖数值和相关信息。
存储器:存储历史测量数据。
电源:电池。
3.算法
血糖仪的算法是其准确性的关键,它远不止简单的比例计算。
校准:
出厂校准:每批试纸在生产时都会有一个校准系数(代码),存储在芯片上。用户需要将血糖仪调整到与试纸瓶上相同的代码,或者使用带有自动校准芯片的试纸。这个代码用于修正试纸之间的微小制造差异。
温度补偿:化学反应速率受温度影响。算法会内置温度传感器或根据环境温度进行修正。
信号处理:
测量到的原始电流信号非常微弱且可能有噪声。算法会进行滤波和放大,提取出稳定、有效的信号。
仪器会测量电流随时间变化的曲线,并在特定时间点读取电流值,以确保反应的充分性和一致性。
计算与转换:
算法使用校准后的公式:血糖浓度= k *测量电流+ b(其中k和b是校准系数)。
最终将计算出的数值转换为标准单位(mmol/L或 mg/dL)并显示在屏幕上。
第二部分:血液及其他功能指标详解
这部分是临床医学检验的核心内容,用于评估人体各器官系统的功能状态。
1.肝功能指标
肝脏是人体的“化工厂”,负责代谢、解毒、合成等。以下指标异常通常提示肝细胞损伤或功能障碍。
ALT(丙氨酸氨基转移酶):主要存在于肝细胞内。肝细胞发炎或受损时,ALT会大量释放入血,是最敏感的肝损伤指标。
AST(天冬氨酸氨基转移酶):存在于肝细胞、心肌细胞等处。特异性不如ALT,显著升高也提示肝损伤。
ALP(碱性磷酸酶):存在于肝脏胆管、骨骼等处。升高常见于胆道梗阻(如结石、肿瘤)。
GGT(γ-谷氨酰转移酶):对酒精肝、胆道疾病非常敏感。
总胆红素:红细胞分解的产物。升高会导致黄疸,提示肝脏处理胆红素能力下降或胆道梗阻。
白蛋白:由肝脏合成。降低提示肝脏长期、严重的功能受损(如肝硬化)。
PT/INR(凝血酶原时间/国际标准化比值):凝血因子由肝脏合成。PT延长表示肝脏合成功能严重下降。
2.肾功能指标
肾脏是“过滤器”,负责清除废物、调节水和电解质平衡。
肌酐:肌肉代谢的废物,主要通过肾脏滤过排出。肾功能下降时,肌酐在血液中累积。是评估肾功能的核心指标。
尿素氮:蛋白质代谢的终产物,也经肾脏排出。升高提示肾功能减退,但也受高蛋白饮食、脱水等因素影响。
eGFR(估算肾小球滤过率):不是直接测量,而是根据肌酐值、年龄、性别、种族等通过公式(如CKD-EPI公式)计算得出的,能更准确地反映肾脏的滤过功能。
尿酸:嘌呤代谢的终产物。过高可引起痛风,也与肾功能有关。
胱抑素C:一种更敏感、受干扰更少的评估肾功能的指标。
3.心脏功能指标(心肌损伤标志物)
当心肌细胞因缺血(如心梗)等原因受损或死亡时,会释放特定的蛋白质到血液中。
肌钙蛋白:黄金标准。心肌肌钙蛋白(cTnI或cTnT)具有极高的心肌特异性。轻微升高即提示心肌损伤,是诊断急性心肌梗死的核心依据。
CK-MB(肌酸激酶同工酶):主要存在于心肌中。曾是最主要的心梗标志物,现已被更特异的肌钙蛋白取代,但仍有一定参考价值。
BNP/NT-proBNP(B型利钠肽):由心脏在压力负荷过重时分泌。主要用于诊断和评估心力衰竭的严重程度。
4.脑电波指标
通过脑电图在头皮上记录大脑神经细胞的电活动,反映的是大脑功能的整体状态。
原理:大脑皮层神经元自发性、节律性的生物电活动,通过放大器被记录。
主要波形与意义:
δ波:频率0.5-4 Hz。深睡眠时出现,成人清醒时出现属异常,提示脑部器质性疾病。
θ波:频率4-8 Hz。儿童正常,成人于困倦、情绪压力时出现。局灶性θ波可能提示脑部病变。
α波:频率8-13 Hz。成人清醒、安静、闭眼时的主要节律,在枕部最明显。睁眼或思考时消失。
β波:频率>13 Hz。精神紧张、焦虑、兴奋或服用镇静药物时出现,在额部、中央区最明显。
应用:诊断癫痫、评估脑病、睡眠分期、脑死亡判定等。
5.血管功能指标
评估血管的弹性、硬化和阻塞情况。
血压:最基本、最重要的指标。收缩压反映心脏泵血时动脉血管承受的压力;舒张压反映心脏舒张时动脉血管的弹性回缩压力。高血压是血管损伤的主要元凶。
脉搏波传导速度:测量动脉波从一点传到另一点的速度。速度越快,说明动脉硬化越严重,血管弹性越差。
踝臂指数:测量踝部收缩压与臂部收缩压的比值。ABI<0.9是诊断下肢动脉粥样硬化性病变的重要指标。
血管内皮功能检测:内皮细胞是血管的内衬,功能失调是动脉粥样硬化的最早表现。可通过超声测量血流介导的血管扩张功能来评估。
影像学检查:
颈动脉超声:直接观察颈动脉内中膜厚度和有无斑块,是评估全身动脉粥样硬化风险的窗口。
冠脉CTA:无创检查冠状动脉(给心脏供血的血管)的狭窄程度。
总结:这些指标从不同层面揭示了人体的健康状况。便携设备如血糖仪通过精密的生物化学和电子技术实现家庭监测,而医院的血液和功能检查则构成了现代循证医学的诊断基石,为医生提供客观、量化的决策依据。

