Диагностическая эффективность сердечной недостаточности с помощью алгоритма анализа экспирограммы, оценивающей 4 биомаркера (SenseIR-IC)

В контексте хронических заболеваний и сердечной недостаточности (СН), в частности, телемедицина и телемониторинг сегодня стали серьезными клиническими проблемами. Разработка систем измерения в местах оказания медицинской помощи с использованием портативных устройств обеспечивает создание «цифровых биомаркеров», которые являются ключевым элементом дистанционного мониторинга.

Биомаркеры, содержащиеся в выдыхаемом воздухе, могут представлять собой «цифровые биомаркеры», поскольку измерение молекул в выдыхаемом воздухе является неинвазивным. В настоящее время 6 биомаркеров выдыхаемого воздуха одобрены FDA США и используются в клиническом контексте. Было показано, что при сердечной недостаточности 4 различных вещества представляют потенциальный диагностический или прогностический интерес: NO, CO, ацетон и изопрен. Однако, хотя концентрация этих видов в альвеолярном воздухе (СА) отражает их концентрацию в крови (Cs), взаимосвязь более сложная, поскольку необходимо учитывать различные отделы бронхиального дерева и обмены, происходящие внутри этих разных отсеков. . Таким образом, измерение концентрации вида в выдыхаемом воздухе во время полного выдоха (или «экспирограммы») с использованием измерения в реальном времени оказывается зависимым не только от системной концентрации вида, но и от изменений функции легких. .Таким образом, получение эксирограммы не только дает возможность уточнить измерение эндогенного источника вида, но и дает информацию об изменениях функции легких, непосредственно индуцированных сердечной недостаточностью и имеющих общепризнанное прогностическое значение.

→ Комбинация различных биомаркеров-кандидатов выдыхаемого воздуха в IC во время измерения форсированного выдоха в реальном времени с использованием селективных, чувствительных и миниатюрных датчиков предоставит диагностическую, прогностическую информацию и информацию о результатах лечения пациентов при сердечной недостаточности.

Фотоакустическая спектроскопия с кварцевым усилением (QEPAS) является подходящим методом дистанционного мониторинга пациентов с сердечной недостаточностью. Это позволяет создавать датчики, обладающие хорошей селективностью и низкими порогами обнаружения. Более того, возможен анализ в реальном времени, а датчики потенциально миниатюризируются. Таким образом, эти датчики способны предоставлять экспирограммы для разных видов животных (вместо того, чтобы просто измерять СА в конце выдоха). Сложные сигналы этого типа можно анализировать с помощью математического моделирования и методов искусственного интеллекта, таких как «глубокие нейронные сети». Эти методы математического моделирования использовались для моделирования параметров легочной, неврологической или сердечной функции.

В рамках трансляционного исследовательского проекта в сотрудничестве с доктором А. Вице (MCF-UM, Институт электроники и систем) и профессором Н. Молинари (CHRU Монпелье, Институт эпидемиологии и общественного здравоохранения) исследовательская группа в настоящее время разрабатывает датчики для различных биомаркеров выдыхаемого воздуха с использованием метода QEPAS, который сочетается с синхронным количественным определением объемов, потоков и легочных компартментов. Эти датчики в настоящее время проходят аналитическую проверку (в лаборатории). Первые эксирограммы были получены и смоделированы с использованием метода уменьшения размерности сплайн-регрессии.