Rendimiento diagnóstico de insuficiencia cardíaca de un algoritmo de análisis de espirograma que evalúa 4 biomarcadores (SenseIR-IC)

En el contexto de las enfermedades crónicas y la insuficiencia cardíaca (IC), en particular, la telemedicina y la telemonitorización se han convertido en los principales desafíos clínicos en la actualidad. El desarrollo de sistemas de medición en los puntos de atención que utilizan dispositivos portátiles proporciona "biomarcadores digitales" que son un elemento clave en la monitorización remota.

Los biomarcadores contenidos en el aire exhalado podrían constituir "biomarcadores digitales", ya que la medición de moléculas en el aire exhalado no es invasiva. Actualmente, la FDA de EE. UU. valida seis biomarcadores exhalados que se utilizan en un contexto clínico. En la insuficiencia cardíaca se ha demostrado que 4 especies diferentes tienen potencial interés diagnóstico o pronóstico: NO, CO, acetona e isopreno. Sin embargo, si bien la concentración de estas especies en el aire alveolar (CA) refleja su concentración sanguínea (Cs), la relación es más compleja, debiendo tenerse en cuenta los distintos compartimentos del árbol bronquial y los intercambios que tienen lugar dentro de estos distintos compartimentos. . Por lo tanto, medir la concentración de una especie en el aire exhalado durante una exhalación completa (o "expirograma") utilizando una medición en tiempo real resulta depender no sólo de la concentración sistémica de la especie, sino también de los cambios en la función pulmonar. Así, la obtención de un expirograma no sólo permite precisar la medida de la fuente endógena de la especie, sino que también proporciona información sobre los cambios en la función pulmonar, inducidos directamente por la insuficiencia cardíaca, y que tienen un valor pronóstico bien reconocido.

→ La combinación de diferentes biomarcadores exhalados candidatos en CI, durante una medición en tiempo real de la espiración forzada, utilizando sensores selectivos, sensibles y miniaturizables proporcionaría información de diagnóstico, pronóstico y resultados del paciente en insuficiencia cardíaca.

La espectroscopia fotoacústica mejorada con cuarzo (QEPAS) es un método adecuado para la monitorización remota de pacientes con insuficiencia cardíaca. Permite la creación de sensores caracterizados por una buena selectividad y bajos umbrales de detección. Además, es posible realizar análisis en tiempo real y los sensores son potencialmente miniaturizables. Por lo tanto, estos sensores son capaces de proporcionar expirogramas para diferentes especies (en lugar de simplemente medir la CA al final de la espiración). Las señales complejas de este tipo se pueden analizar mediante modelos matemáticos y técnicas de inteligencia artificial como las "redes neuronales profundas". Estos métodos de modelado matemático se han utilizado para modelar parámetros de función pulmonar, neurológica o cardíaca.

Como parte de un proyecto de investigación traslacional en colaboración con el Dr. A. Vicet (MCF-UM, Institut d'Electronique et des Systèmes) y el Prof. N. Molinari (CHRU Montpellier, Institut Desbrest d'Épidémiologie et de Santé Publique), el Actualmente, el equipo de investigación está desarrollando sensores para varios biomarcadores exhalados utilizando el método QEPAS, que se han combinado con una cuantificación sincrónica de volúmenes, flujos y compartimentos pulmonares. Estos sensores se encuentran actualmente en fase de validación analítica (en laboratorio). Los primeros expirogramas se han obtenido y modelado utilizando un método de reducción de dimensiones de regresión spline.