Erilaisten keuhkosairauksien tunnistaminen hengitysnäytteissä olevien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden analyysillä (PHNOSE)

Viisi potilasryhmää otetaan mukaan tutkimukseen; jokaiseen ryhmään kuuluu 50-75 potilasta:

Ryhmä -1 - Terve vapaaehtoinen, käytetään kontrollina. Ryhmä -2 - Potilaat, joilla on diagnosoitu diastolinen sydämen vajaatoiminta ja normaali keuhkovaltimonpaine kaikukardiografialla.

Ryhmä - 3 - Potilaat, joilla on diagnosoitu diastolinen sydämen vajaatoiminta ja suhteeton pulmonaalinen hypertensio, vahvistavat oikean sydämen vajaatoiminnan.

Ryhmä - 4 - Potilaat, joilla on diagnosoitu krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus. Ryhmä 5 Potilaat, joilla on diagnosoitu astma Demografiset ja kliiniset tiedot kerätään jokaisesta potilaasta. Uloshengitys alveolaarista ilmaa kerätään kustakin testiryhmästä. Näytteet kerätään American Thoracic Societyn suositusten mukaisesti kehitetyllä hengityksen keruumenetelmällä, jolla vältetään tehokkaasti artefaktit ja systemaattiset virheet. Jokaiselta testattavalta henkilöltä kerätään kaksi pussia: yksi kaasukromatografian analyysiä varten ja toinen anturiryhmän analysointia varten.

Saavuttaaksemme keinotekoisen nenän, joka on erittäin herkkä tiettyä sairautta sairastavien potilaiden ainutlaatuisia hengitysmerkkejä kohtaan, noudatamme 5-vaiheista lähestymistapaa. Vaiheessa 1 keräämme sopivia hengitysnäytteitä jokaiselta potilaalta ja vertaamme potilastietoja iän mukaan sovitettuihin terveisiin kontrolleihin. Vaiheessa 2 analysoimme kerätyt hengitysnäytteet elektronisella nenäasetuksella. Nämä hengitysnäytteet ovat harjoitussarjamme. Vaiheessa 3 teemme apukemiallista analyysiä käyttäen kaasukromatografiaa, joka on yhdistetty hengitysnäytteiden massaspektrometriaan eri näkökulmista. Vaihe 4 tähtää elektronisen nenäkokoonpanomme parantamiseen, ja se toteutetaan rinnakkain kolmen ensimmäisen vaiheen kanssa. Tämän vaiheen päävaiheet sisältävät:

• Aineosien antureiden suorituskyvyn parantaminen herkkyyden ja selektiivisyyden suhteen tiettyjen sairauksien biomarkkereihin. Sensorien parantamisen pääparametrina tulee olemaan anturien muodostavien nanomateriaalien orgaanisten toimintojen valinta.
• Antureiden valinnan optimointi ryhmässä. Antureiden valinnassa meidän ei tarvitse fyysisesti vaihtaa niitä, vaan voimme suorittaa tilastollisen analyysin tiettyjen anturien alaryhmien lähdöstä kaikkien antureiden lähdön sijaan. Kaasukromatografian massaspektrometrin kemiallisen analyysin tulosten perusteella parannamme ja optimoimme anturijoukkoamme saavuttamaan: (i) maksimaalisen herkkyyden tutkittujen sairauksien hengityksen biomarkkereille ja niiden vaiheista riippuville pitoisuusprofiileille; (ii) minimiherkkyys hengityksen kemiallisen koostumuksen muutoksille, jotka eivät liity sairauteen, ja (iii) pienin herkkyys hengityksen pääaineosille, kuten vesihöyrylle. Teknisesti tavoitteenamme on anturivalmistuksen hyvä toistettavuus. Pyrimme parantamaan testiryhmien välistä eroa parantamalla kerättyjen tietojen tilastollista käsittelyä. Tämän proof-of-concept-tutkimuksen loppupuolella vertaamme anturiryhmämme suorituskykyä diagnoosiin kliinisten oireiden mukaan. Vertailu tehdään tosi positiivisen, tosi negatiivisen, väärän positiivisen, väärän negatiivisen, herkkyyden ja spesifisyyden suhteen.