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Gestational Diabetes Mellitus in Ghana: Validity of Screening Tests, Prevalence, Maternal Risk Factors and Pregnancy Outcomes

Agbozo, Faith Yesutor

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Abstract

Background: Gestational diabetes is increasing globally. Studies from Sub-Saharan Africa have investigated the risk factors but reported prevalence is often based on one diagnostic test while short-term outcomes have scarcely been explored. In primary settings, gestational diabetes is tested after screen-positive glycosuria and/or presence of clinical risk factors. There is suspicion of missing cases due to likelihood of active hyperglycemia without detectable glycosuria and the wide profile of risk facts associated with gestational diabetes. Despite recent updates of diagnostic guidelines with lowered diagnostic cut-off in most cases, opinions are divided on the screening methods diagnostic cut-offs to apply, and whether to do selective screening followed by diagnostic testing of screen-positive cases vis-à-vis universal testing of all pregnant women. Objective: This study was conducted to address three overarching objectives: (1) validate the diagnostic validity of screening tests for gestational diabetes and estimate the proportion of cases that could be missed if selective screening is applied; (2) estimate the prevalence of gestational diabetes and assess the risk factors; and (3) assess the pregnancy outcomes including the extent of attainment of euglycemia at 12 weeks postpartum. Materials and methods: This study employed blind-comparison-to-the-gold-standard and case-control designs embedded in a prospective cohort study. Singleton non-diabetic singleton pregnant women (n=807) were recruited in the first trimester from five state-owned hospitals serving rural and peri-urban communities in Ghana. They were all screened for gestational diabetes from 13-20 weeks using dipstick glycosuria, random glucose and clinical risk factor assessment. Between 20-34 weeks, 491 pregnant women were tested for gestational diabetes using glycated hemoglobin, fasting glucose, 1-hour and the ‘gold standard’ 2-hour oral glucose tolerance test following the universal ‘one-step’ approach. Dietary and obstetric history were assessed retrospectively while physiologic measurements were repeated throughout pregnancy. Case definition was fasting ≥5.6 mmol/L and/or 2-hour postprandial glucose ≥8.5 mmol/L. Short-term outcomes of 403 and 100 women were traced at delivery and 12 weeks postpartum respectively. Validity of test instruments were estimated using standard disease measures. Adjusted odds ratio for gestational diabetes and relative risk for adverse birth outcomes were estimated by logistic regressions. Results: Fasting plasma glucose had the highest diagnostic validity among all the screening and diagnostic tests evaluated. Fasting glucose cut-off ≥5.1 mmol/L threshold had the highest clinically relevant sensitivity and specificity but the ≥5.6 mmol/L threshold had higher disease prediction. Selective screening using glycosuria, random glucose and risk factors missed 97.4%, 87.2% and 45.7% of cases respectively. Using the area under the curve to determine the diagnostic accuracy and test performance, fasting and 1-hour postprandial glucose tests were found to be very good, random glucose was poor whereas glycated hemoglobin was not diagnostically useful. Depending on the diagnostic test and cut-off used, 5-27% of participants were diagnosed with gestational diabetes. Overall 15.9% met the case definition; prevalence per 2-hour postprandial glucose ≥8.5 mmol/L was 9.0% and per fasting glucose ≥5.6 mmol/L was 10.8%; 3.9% were positive in both tests. Adjusted risk factors for gestational diabetes included high glycemic intake, obesity, previous Cesarean section and antenatal care in a primary facility. In terms of outcomes, a unit rise in blood glucose significantly increased maternal blood loss and fetal birthweight. Associated adverse birth outcomes were perineal tear and birth asphyxia. At 12 weeks postpartum, 30% of the diagnosed women did not achieve euglycemia. Conclusions and recommendations: Findings show rising gestational diabetes in the general population. Selective screening using glycosuria, random glucose and clinical risk factors are unnecessary due to their low diagnostic validity. Fasting glucose monitoring need to be integrated into all gestational diabetes detection protocols. Cut-off ≥5.1 mmol/L could be applicable for screening at the population level but to make therapeutic decision, cut-off ≥5.6 mmol/L is recommended where 2-hour oral glucose tolerance test is unavailable. Primary facilities need strengthening to test and refer cases. Diet and adiposity are key risk factors that necessitate lifestyle modifications with focus on nutrition education and weight control. Fetuses exposed to hyperglycemia uterine environment require quality obstetric care as birth asphyxia which is a key outcome is likely to compromise their survival. Follow-up on women diagnosed with gestational diabetes is crucial to avert transition into active diabetes. Cut-off values that would balance risks and benefits of adverse pregnancy and long-term outcomes is needed for the Ghanaian population. Physiologic interactions between fasting and oral glucose tolerance tests need further research.

ZUSAMMENFASSUNG Hintergrund: Gestationsdiabetes steigt weltweit an. Studien aus Subsahara-Afrika untersuchen die Risikofaktoren; es gibt aber wenig Studien zur Prävalenz und diese basieren oft nur auf einem einzigen diagnostischen Test. Es gibt auch kaum Studien zur Nachverfolgung post partum. In primären Gesundheitseinrichtungen in Ghana beruht die Diagnose Gestationsdiabetes auf einem positiven Glykosurie-Test oder dem Vorhandensein klinischer Risikofaktoren. Vermutlich werden aber viele Fälle übersehen, bei denen eine aktive Hyperglykämie ohne feststellbare Glykosurie besteht. Trotz kürzlich angepasster internationaler Richtlinien für das Screening und die Diagnostik, mit in den meisten Fällen gesenkten Grenzwerten, sind die Meinungen bezüglich der Screening-Möglichkeiten nach wie vor gespalten zwischen einem universellen Screening aller schwangeren Frauen und einem selektiven Screening nach Risikobelastung. Darüber hinaus gibt es unterschiedliche Vorschläge für diagnostische Tests und deren Grenzwerte. Zielsetzung: Diese Studie wurde durchgeführt, um die folgenden drei Ziele zu erreichen: (1) die Validität von Tests zum Screening und zur Diagnose von Gestationsdiabetes in Ghana zu ermitteln, sowie den Anteil von Fällen einzuschätzen, die bei selektivem Screening übersehen werden; (2) (2) die Prävalenz von Gestationsdiabetes in Ghana zu ermitteln, sowie Risikofaktoren zu identifizieren und (3) (3) die kindlichen und mütterlichen Schwangerschaftsergebnisse, einschließlich der mütterlichen glykämischen Situation 12 Wochen postpartum zu untersuchen. Material und Methoden: Die vorliegende Studie ist eine Kohortenstudie mit eingebetteter Fall-Kontroll-Studie die Schwangere während der Schwangerschaft und bis zu 12 Wochen post partum einschließt. Nicht-diabetische Frauen mit einer Einlings-Schwangerschaft (n=807) wurden in ihrem ersten Trimester in fünf staatlichen Krankenhäusern, welche ländliche und halb-städtische Gemeinden in Ghana versorgen, rekrutiert. Sie wurden alle zwischen der 13. und 20. Schwangerschaftswoche auf Gestationsdiabetes untersucht, und zwar mittels Tests auf Glucosurie und Blutzucker. Ebenso wurde ein klinisches Risikoassessment gemacht. Zwischen der 20. und 34. Schwangerschaftswoche, wurden 491 schwangere Frauen nach dem „single-step“ Verfahren untersucht. Dabei wurden glykosyliertes Hämoglobin, Nüchtern-Blutzucker, oraler Glukosebelastungstest 1-Stunden-Wert und als „Goldstandard“ der 2-Stunden-Wert erhoben. Ernährungs- und geburtshilfliche Anamnesen wurden retrospektiv erhoben und bewertet. Die Falldefinition für Gestationsdiabetes lautete: Nüchtern-Blutzucker ≥ 5,6 mmol/L und/ oder 2-Stunden Wert nach oralem Glukosebelastungstest ≥ 8,5 mmol/L. Von 403 Frauen wurden die Geburtsergebnisse erfasst; 100 Frauen aus dieser Gruppe wurden zusätzlich nach 12 Wochen postpartum untersucht. Die adjustierten Odds Ratios für Gestationsdiabetes und für weitere Schwangerschaftskomplikationen wurden mittels logistischen Regression ermittelt. Ergebnisse: Nüchtern-Blutzucker im Plasma hatte die höchste diagnostische Validität von allen getesteten Screening- und Diagnostik-Tests. Nüchtern-Blutzucker-Grenzwerte von ≥5,1 mmol/L hatte die höchste klinisch relevante Spezifität, aber der Schwellenwert ≥5,6 mmol/L hatte einen höheren Krankheitsvorhersagewert. Selektive Screenings, welche mit Testen von Glykosurie, spontanen Blutzuckermessungen und Risikoprofilen durchgeführt wurden, verfehlten 97,4%, 87,2% beziehungsweise 45,7% der Fälle. Benutzt man die „area under the curve“, um die diagnostische Genauigkeit und die Leistung eines Tests zu bestimmen, ergaben der Nüchtern-Blutzucker und der 1-Stunde-Wert des Glukosebelastungstests die besten Ergebnisse. Spontane Blutzuckermessungen hingegen schnitten schlecht ab, während das glykolisierte Hämoglobin diagnostisch nicht brauchbar war. Abhängig davon, welcher diagnostische Test und welcher Grenzwert verwendet wurde, ergaben sich Prävalenzen von 5-27%. Unter Verwendung des eingangs genannten Goldstandards für diese Studie (Nüchtern-Blutzucker ≥ 5,6 mmol/L und/ oder 2-Stunden Wert nach oralem Glukosebelastungstest ≥ 8,5 mmol/L) ergab sich eine Prävalenz für Gestationsdiabetes von 15,9%: Die Prävalenz für den 2-Stundenwert des Glukosebelastungstests von ≥8,5 mmol/L war 9,0% und für den Nüchtern-Blutzucker ≥5,6 mmol/L war 10,8%; bei 3,9 % waren beide Tests positive. Die Risikofaktoren für Gestationsdiabetes beinhalteten großen Zuckerkonsum, Adipositas und vorhergehenden Sectio caesarea. Ein Anstieg der Glukose im Blut um eine Einheit hatte einen signifikanten Anstieg des mütterlichen Blutverlusts sowie des Geburtsgewichts des Neugeborenen zur Folge. Assoziierte ungünstige Geburtenergebnisse beinhalteten perineale Geburtsverletzungen und kindliche Asphyxie. Zwölf Wochen post partum hatten 30% der Frauen mit Gestationsdiabetes noch keine Euglykämie erreicht. Schlussfolgerung und Empfehlungen: Die Ergebnisse zeigen, dass die Prävalenz des Gestationsdiabetes in der Ghana zunimmt. Selektive Screening-Verfahren wie Glykosurie und spontane Blutzuckermessung sind wenig valide und unnötig. Die Nüchtern-Blutzucker-Überwachung sollte jedoch routinemäßig in die Schwangerenvorsorge integriert werden. Die Nüchtern-Blutzucker-Obergrenze von ≥5,1 mmol/L sollte in Ghana für Screenings der aller Schwangeren benutzt werden, um jedoch therapeutische Entscheidungen zu treffen, soll ein diagnostischer Grenzwert von ≥5,6 mmol/L gelten, falls kein oraler Glukosetoleranztest durchführbar ist. Primäre Gesundheitseinrichtungen sollten beim Screening und in der Überweisung von Gestationsdiabetes-Fällen unterstützt werden. Diabetogene Ernährung und Adipositas sind Hauptrisiken, welche eine Änderung des Lebensstils benötigen. Der Fokus der Beratung sollte in der Ernährung und der Gewichtskontrolle liegen. Feten welche intrauterinen Hyperglykämien ausgesetzt waren, brauchen eine spezialisierte Geburtshilfe, da Geburts-Asphyxien eine häufige Folge von Gestationsdiabetes sind und diese das Sterberisiko erhöhen. Es ist wichtig, Frauen mit Gestationsdiabetes nachzubetreuen, um zu verhindern bzw. zu erkennen, ob ein Gestationsdiabetes in einen manifesten Diabetes mellitus übergeht. Die spezifische klinische Wertigkeit von erhöhtem Nüchternblutzucker und pathologischem oralem Glukosetoleranztest im Kontext der Situation in Ghana sollte weiter untersucht werden.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Jahn, Prof. Dr. Albrecht
Place of Publication: Heidelberg
Date of thesis defense: 9 December 2019
Date Deposited: 22 Jul 2020 13:36
Date: 2020
Faculties / Institutes: Medizinische Fakultät Heidelberg > Institut für Public Health (IPH)
Subjects: 610 Medical sciences Medicine
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