Diagnostische prestaties voor hartfalen van een expirogramanalyse-algoritme dat 4 biomarkers evalueert (SenseIR-IC)

In de context van chronische ziekten en hartfalen (HF) in het bijzonder zijn telegeneeskunde en telemonitoring tegenwoordig grote klinische uitdagingen geworden. De ontwikkeling van point-of-care-meetsystemen met behulp van draagbare apparaten levert "digitale biomarkers" op die een sleutelelement vormen bij monitoring op afstand.

Biomarkers in uitgeademde lucht kunnen "digitale biomarkers" zijn, aangezien de meting van moleculen in uitgeademde lucht niet-invasief is. Momenteel worden 6 uitgeademde biomarkers gevalideerd door de Amerikaanse FDA en gebruikt in een klinische context. Bij hartfalen is aangetoond dat vier verschillende soorten van potentieel diagnostisch of prognostisch belang zijn: NO, CO, aceton en isopreen. Hoewel de concentratie van deze soorten in de alveolaire lucht (CA) hun bloedconcentratie (Cs) weerspiegelt, is de relatie echter complexer, waarbij rekening moet worden gehouden met de verschillende compartimenten van de bronchiale boom en de uitwisselingen die plaatsvinden binnen deze verschillende compartimenten. . Het meten van de concentratie van een soort in de uitgeademde lucht tijdens een volledige uitademing (of "expirogram") met behulp van een realtime meting blijkt dus niet alleen afhankelijk te zijn van de systemische concentratie van de soort, maar ook van veranderingen in de longfunctie. Het verkrijgen van een expirogram maakt het dus niet alleen mogelijk om de meting van de endogene bron van de soort te specificeren, maar verschaft ook informatie over veranderingen in de longfunctie, die rechtstreeks worden veroorzaakt door hartfalen, en die een algemeen erkende prognostische waarde hebben.

→ De combinatie van verschillende kandidaat-uitgeademde biomarkers in IC, tijdens een real-time meting van geforceerde uitademing, met behulp van selectieve, gevoelige en miniaturiseerbare sensoren, zou diagnostische, prognostische en patiëntuitkomstinformatie bij hartfalen opleveren.

Quartz-enhanced photoacoustic spectroscopie (QEPAS) is een geschikte methode voor het op afstand monitoren van patiënten met hartfalen. Het maakt de creatie mogelijk van sensoren die worden gekenmerkt door een goede selectiviteit en lage detectiedrempels. Bovendien is real-time analyse mogelijk en zijn de sensoren potentieel miniaturiseerbaar. Deze sensoren zijn daarom in staat expirogrammen te leveren voor verschillende soorten (in plaats van simpelweg CA te meten aan het einde van de expiratie). Complexe signalen van dit type kunnen worden geanalyseerd met behulp van wiskundige modellering en kunstmatige intelligentietechnieken zoals "diepe neurale netwerken". Deze wiskundige modelleringsmethoden zijn gebruikt om long-, neurologische of hartfunctieparameters te modelleren.

Als onderdeel van een translationeel onderzoeksproject in samenwerking met Dr. A. Vicet (MCF-UM, Institut d'Electronique et des Systèmes) en Prof. N. Molinari (CHRU Montpellier, Institut Desbrest d'Épidémiologie et de Santé Publique), heeft het Het onderzoeksteam ontwikkelt momenteel sensoren voor verschillende uitgeademde biomarkers met behulp van de QEPAS-methode, die zijn gekoppeld aan synchrone kwantificering van volumes, stromen en longcompartimenten. Deze sensoren worden momenteel analytisch gevalideerd (in het laboratorium). De eerste expirogrammen zijn verkregen en gemodelleerd met behulp van een spline-regressiedimensiereductiemethode.