レーザードップラーフローメトリー測定とスペクトル分析を組み合わせて、ヒト前糖尿病および糖尿病の被験者におけるさまざまな微小循環効果を研究する

皮膚表面のレーザードップラーフローメトリー（LDF）測定とスペクトル分析を組み合わせた非侵襲的方法を使用して、糖尿病および前糖尿病性ヒトの微小循環調節メカニズムを特定することを目指しました。LDF信号は、MOORVMS-LDFデバイスによって測定され、微小循環血流フラックスを0.001秒、カットオフ周波数14.9 kHz、サンプリング周波数40 Hzを測定しました。レーザー動作波長と出力電力は、それぞれ400〜700 nmと6 MWでした。経口耐糖テストの結果に従って、LDFシグナルは115人の被験者で非侵襲的に取得され、3つのグループ（糖尿病、前糖尿病、および正常）に割り当てられました。モーレットの母親ウェーブレット変換が測定された20分間のLDF信号に適用され、次の周波数帯域内で5つの特性周波数ピークを備えた周期振動が得られました：0.0095-0.02、0.02-0.06、0.06-0.15、0.15-0.4、および0.4-1.6 Hz（FR1-FR5として定義）。FR1の相対エネルギー貢献（REC）は、正常な被験者よりも糖尿病被験者のDunnの複数回比較テストを使用することにより）有意に小さかった（Dunnの複数回比較テストを使用することにより）。FR2-FR3のRECは、正常な被験者よりも糖尿病および前糖尿病の被験者で有意に小さかった。正常から前糖尿病および糖尿病の被験者のFR1-FR3のRECは、進行性の減少を示しました。現在の発見は、前糖尿病の早期発見と疾患の進行のモニタリングのための非侵襲的方法の開発に役立つ可能性があります。これは、病気の進行を防ぎ、併用性末端損傷のリスクを減らすのに役立つかもしれません。

We aimed to identify the microcirculatory regulatory mechanisms in diabetic and prediabetic humans using a noninvasive method combining spectral analysis with laser-Doppler flowmetry (LDF) measurements on the skin surface. LDF signals were measured by a moorVMS-LDF device to measure the microcirculatory blood flow flux with a time constant of 0.001 s, a cutoff frequency of 14.9 kHz, and a sampling frequency of 40 Hz. The laser operating wavelength and output power were 400-700 nm and 6 mW, respectively. LDF signals were obtained noninvasively in 115 subjects, who were assigned to three groups (diabetic, prediabetic, and normal) according to the results of the oral glucose tolerance tests. A Morlet mother wavelet transform was applied to the measured 20-min LDF signals, and periodic oscillations with five characteristic frequency peaks were obtained within the following frequency bands: 0.0095-0.02, 0.02-0.06, 0.06-0.15, 0.15-0.4, and 0.4-1.6 Hz (defined as FR1-FR5), respectively. The relative energy contribution (REC) of FR1 was significantly smaller (by using the Kruskal-Wallis test followed by Dunn's multiple-comparison tests) in diabetic subjects than in normal subjects. The REC of FR2-FR3 was significantly smaller in diabetic and prediabetic subjects than in normal subjects. The REC of FR1-FR3 from normal to prediabetic and diabetic subjects showed a progressive decrease. The present findings may aid in the development of a noninvasive method for the early detection of prediabetes and the monitoring of disease progression. This may be useful in preventing disease progression and reducing the risk of concomitant end-organ damage.