СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ САХАРНОГО ДИАБЕТА I И II ТИПА
METHOD OF DIFFERENTIAL DIAGNOSIS OF SUGAR DIABETES TYPE I AND II

Изобретение относится к медицине, а именно к ранней диагностике предрасположенности к сахарному диабету первого и второго типа (СД 1 типа и СД 2 типа соответственно), диагностика которых и их идентификация в ранней стадии известными методами затруднена и очень сложна и дорога. Также изобретение можно использовать для медицинской профилактики «группы риска», т.е. скрининг тестирования пациентов, которые еще не больны, но риск заболеванием СД 1 типа и СД 2 типа возможен с определенной высокой вероятностью.
По данным ВОЗ сахарный диабет, в структуре которого 85-90% приходится на СД 2 типа, представляет собой серьезную медико-социальную проблему в связи с широкой его распространенностью и системными осложнениями, приводящими к ранней инвалидизации и высокой смертности пациентов [1]. В частности, сердечно-сосудистые заболевания являются причиной смерти 70-80% больных [6, 8]. Поскольку риск развития сердечно-сосудистых катастроф закладывается еще на этапе нарушения толерантности к глюкозе, представляется важным поиск не только их предикторов, но и маркеров предрасположенности к СД [4].
В настоящее время известно, что СД 1 типа ассоциируется с определенными фенотипами HLA (система человеческих лейкоцитарных антигенов, характеризующих тканевую совместимость). В частности, у больных, страдающих СД 1, чаще выявляются антигены В8, В15, В18, В35, Dr3, Dr4, причем одновременное наличие нескольких антигенов повышает риск заболеваемости СД. Однако даже связанный с HLA диабет I типа, по всей вероятности, не является единой генетической группой, а представляет собой гетерогенное состояние.
Ситуация в отношении диабета II типа резко отличается. В этом случае не удается выявить связи между отдельными видами HLA и распространенностью заболевания, но в то же время часто встречаются семейные формы заболевания [17].
Таким образом, генетические факторы играют важную роль в развитии всех форм диабета, но каждый клинический тип, по всей вероятности, характеризуется специфическим способом наследования.
Если СД 2 типа имеет рецессивный тип наследования и при нем удается выявить связь заболевания с наличием локусов генов DR и DQ, определенными антигенами гистосовместимости, то есть наследственность при СД 2 типа имеет полигенный характер [9]. Тем не менее, возможность развития СД 1 типа в пожилом возрасте и наличие инсулинзависимых форм СД 2 типа требуют точного разграничения этих типов сахарного диабета.
Повысить эффективность существующих методов медицинской профилактики сахарного диабета можно за счет формирования достаточно компактной группы "повышенного риска", что требует разработки критериев для такого отбора.
Известен способ диагностики сахарного диабета, см. патент РФ №2104537, включающий дифференциальное диагностирование инсулинзависимого и инсулиннезависимого диабета и установление нарушения углеводного обмена у больных путем биохимического исследования, отличающийся тем, что в моче одновременно определяют сахара и органические кислоты переводом их в триметилсилильные производные и газохроматографическим разделением на капиллярных колонках и по сумме всех соединений, а также по процентному соотношению пировиноградной, винной, лимонной кислот и глюкозы устанавливают тип сахарного диабета и степень его компенсации - прототип.
Недостатком данного патента является большая сложность, а отсюда дороговизна способа, поэтому диагностика доступна только в специализированных клиниках и состоятельным пациентам, кроме того, вероятность правильной диагностики далека от единицы, особенно это относится к СД 2 типа.
Технической задачей способа является разработка единой методики выявления критериев генетической предрасположенности к развитию СД 1 типа и СД 2 типа, позволяющей дифференцировать эти типы сахарного диабета.
1
1
С этой целью предлагается способ дифференциальной диагностики сахарного диабета I и II типа, основанный на распознавании образов и включающий сканирование обеих ладоней пациента, обработку полученных данных и выявление параметров дерматоглифической картины, характеризующих общий и суммарный гребневой счет, пальцевые узоры - гребневой счет и тип узора на каждом пальце, ладонные узоры - ладонный гребневой счет, наличие и расположение ладонных трирадиусов, направление главных ладонных линий A, B, C, D, величина угла ладонного atd, характер рисунков на тенаре, гипотенаре и в межпальцевых полях; и если количество ладонных линий менее 5 и их ширина менее 1 мм, главная ладонная линия D оканчивается в 11 ладонном поле, ладонная линия С - в 9 ладонном поле, ладонная линия В - в 5' и 7 ладонном поле, а ладонная линия А - в поле 5' и 11 поле, на тенаре присутствует рисунок, а на гипотенаре отсутствует, величина суммарного гребневого счета составляет от 49 до 163, величина ладонного гребневого счета ab составляет до 31 и более 42, ладонного гребневого счета bc - до 20 и более 38, а ладонного гребневого счета cd - более 38, величина пальцевого гребневого счета составляет на 1 пальце до 18, на 2 пальце - менее 8, на 4 пальце - от 13 до 22, величина ладонного угла atd менее 39°, положение осевого трирадиуса карпальное, отсутствует редукция ладонных трирадиусов, установлен II и V тип расположения ладонных линий, рисунок в ладонной зоне между 1 и 2 пальцами присутствует, в зоне между 3 и 4 пальцами имеется простая петля, в зоне между 4 и 5 пальцами - петля с дополнительным трирадиусом или сложного рисунка, на 1 пальце имеется завиток или ульнарная петля, на 2 пальце - ульнарная петля, на 3 и 4 пальцах - арка или завиток, а на 5 пальце - петля или завиток, то делают вывод о наличии у пациента СД 1 типа; а если количество ладонных линий более 5 и их ширина более 1 мм, главная ладонная линия D оканчивается в 7 и 9 ладонном поле, ладонная линия В - в 4 и 5 ладонном поле, на гипотенаре присутствует рисунок любого типа, общий гребневый счет пальцев правой руки более 63, суммарной гребневый счет обеих рук более 163, величина ладонного гребневого счета ab от 31 до 40 и от 47 до 53, ладонного гребневого счета bc - от 18 до 39, ладонного гребневого счета cd - до 39, величина пальцевого гребневого счета составляет на 1 пальце более 25, на 2 пальце более 8, на 3 пальце - более 20, на 4 пальце - до 13 и более 22, величина ладонного угла atd более 40°; положение осевого трирадиуса промежуточное t и боковое tб, ладонный трирадиус С редуцирован, установлен 1 тип расположения ладонных линий, отсутствует рисунок в ладонной зоне между 1 и 2 пальцами и между 2 и 3 пальцами, в зоне между 3 и 4 пальцами имеется петля с дополнительным трирадиусом, в зоне между 4 и 5 пальцами - петля или петля с дополнительным трирадиусом, на 1 пальце имеется завиток или ульнарная петля, на 2 пальце - радиальная или двойная петля, на 3 и 4 пальцах - ульнарная петля, а на 5 пальце - арка или двойная петля, то делают выводе наличии у больного СД 2 типа.
В качестве методики, позволяющей получить представления о генетической предрасположенности к развитию сахарного диабета I и II типа [2, 10] по мнению авторов лучше всего подходит дерматоглифика.
Решение поставленных задач требует комплексной оценки влияния большого числа дерматоглифических признаков на возникновение СД. Поэтому для обработки материала используется математический аппарат многофакторного анализа, в частности методы, основанные на теории распознавания образов [7]. В общем виде процедура многофакторного анализа состоит из решения следующих задач:
- изучение вопроса о достаточности выбранного комплекса признаков для надежного описания различий между наблюдениями сравниваемых групп;
- количественная оценка значимости ("информативности") отдельных признаков;
- определение характера, т.е. направленности влияния каждого признака;
Для решения первой задачи используется один из вариантов дискриминантного анализа, известный как способ "обучения с учителем". Суть этого метода заключается в следующем. Из всего множества наблюдений выделяется 20% для процедуры "экзамена". На основе остальных 80% проводится "обучение, в ходе которого происходит выработка решающих правил, дающих возможность классифицировать, то есть распознать наблюдения, не участвующие в "обучении", как принадлежащие к одному из выделенных классов. Критерием качества служит процент правильного распознавания наблюдений "экзаменующей" выборки. Высокими считаются результаты распознавания, начиная с 80% правильных ответов.
Для решения задачи распознавания используется следующие алгоритмы дискриминантного анализа: основанный на принципах комитетов с логикой старшинства, комитетов большинства и методе потенциальных функций. Успешное решение задачи всеми указанными алгоритмами повышает надежность полученных результатов.
Для оценки информативности каждого отдельного признака, мера которой интерпретируется как сила влияния факторов на возникновение заболевания, используется метод, основанный на определении расстояний между "эталонными" значениями признаков выделенных классов. Для установления характера влияния каждого признака используется процедура вычисления частот встречаемости значений признаков в сравниваемых классах.
Полученное в ходе решения первой из указанных выше задач решающее правило может рассматриваться как математическая модель зависимости развития заболевания от комплекса признаков. Решение всех этих задач проводится с помощью пакета прикладных программ распознавания образов КВАЗАР [7].
Практические результаты.
Было обследовано 63 больных сахарным диабетом II типа и 38 больных сахарным диабетом I типа. У всех включенных в исследование лиц были получены дерматоглифические отпечатки.
Сбор отпечатков проводился по методу Т.Д.Гладковой [5] с помощью типографской краски. Расшифровка дерматоглифических признаков осуществлялась согласно Международной классификации [14, 16]. Была проведена оценка 61 параметра, отражающего пальцевые (гребневой счет и тип узора на каждом пальце) и ладонные узоры (ладонный гребневой счет, наличие и расположение ладонных и осевых трирадиусов, направление главных ладонных линий A, B, C и D, величина угла atd, характер рисунков на тенаре и гипотенаре и в межпальцевых полях).
На первом этапе математической обработки решался главный вопрос - является ли комплексная информация о 61 дерматоглифическом признаке достаточной для описания различий между группой больных сахарным диабетом I типа и сахарным диабетом II типа. Наиболее надежные решающие правила, обеспечивающие на процедуре «экзамена» высокие результаты распознавания - 83,3% правильных ответов по группе «больные СД 1 типа» и 100% по группе «больные СД 2 типа», были получены при учете 15 наиболее информативных признаков с помощью алгоритма, основанного на принципах потенциальных функций. Тот факт, что для надежного распознавания потребовалась относительно небольшая их часть (15 из 61 исходного) свидетельствует о существовании значительных отличий в характере папиллярных узоров у лиц, заболевших СД 1 типа и заболевших СД 2 типа. Столь же высокие результаты распознавания были достигнуты и при использовании алгоритмов, основанных на принципах комитетов старшинства и комитетов большинства, что свидетельствует о различиях в дерматоглифическом фенотипе у больных СД 1 и 2 типа. Полученные результаты подтверждают наличие различий в генетической предрасположенности к этим типам сахарного диабета.
На втором этапе математической обработки проводилась оценка информативности каждого признака. В таблице приведены данные о 15 наиболее важных из них.
Наиболее информативные дерматоглифические признаки для дифференциальной оценки генетической предрасположенности к сахарному диабету I или II типа
Ранговое место
Наименование признака
Информативность в отн.ед.
1
Направление главной ладонной линии D ПР
1,00
2
Количество ладонных линий ЛР
0,74
3
Количество ладонных линий ПР
0,67
4
Направление главной ладонной линии D ЛР
0,61
5
Направление главной ладонной линии B ПР
0,61
6
Характер рисунка на гипотенаре ПР
0,58
7
Характер рисунка в зоне между 2 и 3 пальцами ЛР
0,55
8
Направление главной ладонной линии В ЛР
0,50
9
Характер рисунка на гипотенаре ЛР
0,49
10
Направление главной ладонной линии С ЛР
0,45
11
Гребневой счет на 1 пальце ПР
0,44
12
Характер рисунка в зоне между 3 и 4 пальцами ПР
0,42
13
Ладонный гребневой счет cd ЛР
0,42
14
Направление главной ладонной линии C ПР
0,41
15
Ладонный гребневой счет cd ПР
0,40
Примечание: ПР - правая рука; ЛР - левая рука.
Далее был исследован характер связи каждого дерматоглифического признака и заболевания СД 1 или СД 2. При оценке направленности действия признаков выявлено, что у больных СД 2 увеличивается количество ладонных линий - более 5 (пример 1) и их ширина - более 1 мм (пример 2), главная ладонная линия D оканчивается в 7 и 9 ладонном поле (пример 3), ладонная линия B в 4 и 5 ладонном поле, отсутствует рисунок в ладонной зоне между 2 и 3 пальцами, а наличие любых типов рисунка на гипотенаре повышает риск развития СД 2. Следует отметить увеличение общего гребневого счета пальцев правой руки более 63, суммарного гребневого счета (обеих рук) более 163, что согласуется с данными других исследователей [2], ладонного гребневого счета bc от 18 до 39 (пример 4), величина ладонного гребневого счета ab от 31 до 40 и от 47 до 53, cd до 39. Величина пальцевого гребневого счета составила - на 1 пальце более 25, на 2 - более 8, на 3 - более 20, на 4 - до 13 и более 22, величина ладонного угла atd более 40°.
1
1
Риск развития СД 2 увеличивается при положении осевого трирадиуса промежуточном t и боковом tб положении осевого трирадиуса, при редукции ладонного трирадиуса С, при I типе расположения ладонных линий, отсутствии рисунка в ладонной зоне между 1 и 2 пальцами, при наличии петли с дополнительным трирадиусом в зоне между 3 и 4 пальцами, при наличии петли или петли с дополнительным трирадиусом в зоне между 4 и 5 пальцами, наличии завитка или ульнарной петли на 1 пальце, радиальной или двойной петли на 2 пальце, ульнарной петли на 3 и 4 пальцах, и арки или двойной петли на 5 пальце.
У пациентов с сахарным диабетом 1 типа наблюдается уменьшение величины ладонного угла atd менее 39°, величина суммарного гребневого счета (обеих рук) от 49 до 163, величина пальцевого гребневого счета составила - на 1 пальце до 18, на 2 - менее 8, на 4 - от 13 до 22. Величина ладонного гребневого счета ad - до 31 и более 42, ладонного гребневого счета bc - до 20 и более 38 (пример 4), cd - более 38.
Риск развития СД 1 увеличивается при малом количестве ладонных линий - менее 5 (пример 1), меньшей их ширине - менее 1 мм (пример 2), окончании главной ладонной линии D в 11 поле (пример 3), линии C в 9 поле, линии B в поле 5' и 7, линии A в поле 5' и 11. Риск увеличивается при карпальном положении осевого трирадиуса, при наличии следов рисунка на тенаре и отсутствии рисунков на гипотенаре, при отсутствии редукции ладонных трирадиусов, при II и V типе расположения ладонных линий, при наличии рисунка в ладонной зоне между 1 и 2 пальцами, при наличии простой петли в зоне между 3 и 4 пальцами, при наличии петли с дополнительным трирадиусом или сложного рисунка в зоне между 4 и 5 пальцами, наличии завитка или ульнарной петли на 1 пальце, ульнарной петли на 2 пальце, арки или завитка на 3 и 4 пальцах, и петли или завитка на 5 пальце.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о наличии выраженных особенностей в характере дерматоглифической картины у лиц, заболевших СД 1 типа и заболевших СД 2 типа.
Примеры по основным данным, показывающие дифференциальную предрасположенность к заболеванию СД 1 типа и СД 2 типа.
Таким образом:
- выявленные особенности в характере дерматоглифической картины у больных СД 1 типа и СД 2 типа свидетельствуют о различиях в генетической предрасположенности к этим видам патологии.
- разработанная методика выявления критериев генетической предрасположенности к развитию СД 1 или СД 2 типа, основанная на анализе дерматоглифической картины, позволяет осуществлять дифференциальную диагностику СД различных типов и отбор пациентов в группы «повышенного риска».
Пример 1. Пациент А., 28 лет.
Дерматоглифическая картина: Главная ладонная линия D оканчивается в 11 поле, линия C в 9 поле, линия В в 7 поле, количество ладонных линий малое (4), на тенаре следы рисунка, на гипотенаре рисунок отсутствует, величина гребневого счета на 1 пальце ПР 10, ладонный гребневой счет cd ПР 40, ЛР 39, в зоне между 3 и 4 пальцем ПР рисунок простая петля, в зоне между 2 и 3 пальцем ЛР петля с дополнительным трирадиусом, тип расположения ладонных линии пятый, на 1 и 5 пальцах ЛР завитки. Анализ дерматоглифических признаков свидетельствует в пользу СД 1 типа.
Пример 2. Пациентка К., 18 лет.
Дерматоглифическая картина: Главная ладонная линия D оканчивается в 11 поле, линия C в 9 поле, линия B в поле 7, линия A в 5 поле, количество ладонных линий малое (5), на тенаре и гипотенаре рисунок отсутствует, величина гребневого счета на 1 пальце ПР 6, ладонный гребневой счет cd ПР 40, ЛР 35, в зоне между 3 и 4 пальцем ПР рисунока нет, в зоне между 4 и 5 пальцем ЛР петля, тип расположения ладонных линий второй, на 1 и 5 пальцах ЛР ульнарные петли. Анализ дерматоглифических признаков свидетельствует в пользу СД 1 типа.
Пример 3. Пациентка В., 45 лет.
Дерматоглифическая картина: Главная ладонная линия D оканчивается в 9 поле, линия C в 9 поле, линия B в поле 5, линия А ПР в 13 поле, количество ладонных линий большое (12), на тенаре рисунок отсутствует, на гипотенаре ПР радиальная петля, величина гребневого счета на 1 пальце ПР 20, ладонный гребневой счет cd ПР 45, ЛР 47, в зоне между 4 и 5 пальцем ПР петля, в зоне между 4 и 5 пальцем ЛР петля с дополнительным трирадиусом, тип расположения ладонных линий первый, на 1 пальце завиток, на 5 пальце арка, боковое положение осевого трирадиуса.
Анализ дерматоглифических признаков свидетельствует в пользу СД 2 типа.
Пример 4. Пациент Д., 48 лет.
Дерматоглифическая картина: Главная ладонная линия D оканчивается в 7 поле, линия C в 9 поле, линия B в поле 5, линия A в 5 поле, количество ладонных линий среднее (8), на тенаре рисунок отсутствует, на гипотенаре завиток, величина гребневого счета на 1 пальце ПР 26, на 5 пальце - 19, ладонный гребневой счет cd ПР 40, ЛР 42, в зоне между 3 и 4 пальцем ПР рисунка нет, в зоне между 4 и 5 пальцем ЛР петля с дополнительным трирадиусом, тип расположения ладонных линий первый, на 1 пальце ПР завиток, на 2 - радиальная петля, на 5 пальце сложная петля, редукция ладонного трирадиуса D, промежуточное положение осевого трирадиуса. Анализ дерматоглифических признаков свидетельствует в пользу СД 2 типа.
Литература
1. Аметов А.С., Мельник А.В. Инсулин гларгин (Лантус) в управлении сахарным диабетом 2 типа // РМЖ. - 2005. - Т.13. - №28. - С.1918-1923.
2. Боднар П.Н., Бортничук С.И. Дерматоглифика при сахарном диабете // Врач. Дело. - 1977. - №12. С.78-79.
3. Бочков Н.П., Буланов А.Г,, Бураковский Г.Г. Количественный дерматоглифический метод диагностики болезни Дауна // Вопр. охраны матер, и детства. - 1972. - №6. - С.8-12.
4. Дедов И.И., Шестакова М.В. Эпидемиология сахарного диабета. Сахарный диабет // Руководство для врачей. - М. - Универсум Паблишинг. - 2003. - С.75-93.
5. Гладкова Т.Д. Кожные узоры кисти и стопы обезьян и человека // М.: Наука. - 1966. - 151 с.
6. Глинкина И.В. Лечение нарушений липидного обмена при сахарном диабете 2 типа // Лечащий врач. - 2006. - №2. - С.28-32.
7. Казанцев B.C. Задачи классификации и их программное обеспечение /пакет КВАЗАР/. - М.: Наука. - 1990. - 136 с.
8. Мычка В.Б. Сердечно-сосудистые осложнения сахарного диабета 2 типа / В.Б.Мычка, В.В.Горностаев, И.Е.Чазова // Кардиология. - 2002. - Т.42. - №4. - С.73-77.
9. Салтыков Б.Б., Пауков B.C. Диабетическая микроангиопатия // М., Медицина. - 2002. C.11-21
10. Хамраева Ф.А., Хамраева Н.А. Дерматоглифика при ювенильном сахарном диабете // Педиатрия. - 1985. - №2. С 12-15.
11. Харитонов Р.А., Козлова А.И. Исследование дерматоглифических признаков для диагностики и прогноза эпилепсии // Журн. невропатол. и психиатр. им. Корсакова. - 1985. - Т.85. - С.861-867.
12. Ходзицкая В.К., Зосимов А.Н. О взаимосвязи показателей дерматоглифики и клеточного иммунитета у детей в раннем периоде первичной туберкулезной инфекции // Пробл. туберкулеза. - 1993. - №5. - С.32-35.
13. Ciovirnache M., Dimitriu L., Mogos I. et al. Dermatoglyphics in thyroid cancer // Rev. Roum. Med. - Endocrinol. - 1986. - V.24, №3. - P.171-183.
14. Cummins H., Midlo Ch. Finger prints, palm and soles. An introduction to dermatoglyphics. Philadelphia. 1943. 1961. Dover Publications, Inc.307 p.
15. Ganda O.P., Soeldner J.S. Genetic, acquired and related factors in the etiology of diabetes mellitus. - Arch. Intern. Med., 1977, 137, 461.
16. Penrose L.S. Memorandum on dermatoglyphic nomenclature // Birth defects: Orig. Article Series. - 1968. - V.4, №3. - P.1-13.
th
17. Program and abstracts of the 65 Scientific Sessions of the American Diabetes Association; June 10-14, 2005; San Diego, California.