Análisis espectroscópico de tejido para detectar diabetes.

Un aparato para determinar la probabilidad, progresión o nivel de diabetes,

comprendiendo el aparato: una fuente de luz que genera luz próxima al infrarrojo, incluyendo luz al menos a una longitud de onda indicativa del contenido glicosilado en la piel;

un medio de muestreo para acoplar la luz a la piel en vivo y recoger la luz modificada por la piel; un espectrómetro de infrarrojos acoplado al medio de muestreo para medir la información óptica de la luz modificada recogida desde la piel; y

medios para tratar la información óptica para detectar colágeno glicosilado en la piel para determinar la probabilidad, progresión o nivel de diabetes, teniendo el medio adaptado para utilizar un algoritmo como un factor la información óptica procedente de al menos una longitud de onda indicativa del contenido de producto final glicosilado en la piel, caracterizado porque:

dicho algoritmo que es un algoritmo multivariante desarrollado a partir de una base de datos de información óptica o datos espectrales de individuos que tienen un estado de enfermedad conocido y utilizando atenuación de intensidades que es una función de los productos finales glicosilados incluyendo colágeno glicosilado.

Analisis espectroscópico de tejido para detectar diabetes CAMPO TECNICO

El presente invento se refiere en general al campo de la espectroscopia diagnóstica. Mas especificamente el presente invento proporciona un metodo y aparato para la selección o diagnosis rapida no invasiva de diabetes en un individuo irradiando tejido con luz que comprende al menos una longitud de onda mayor de 500 nm y menor de 3300 nm, recogiendo y midiendo información óptica procedente del tejido y aplicando tecnicas multivariantes a la información óptica para predecir la probabilidad de que un sujeto tenga diabetes.

TECNICA ANTERIOR

En 1997, se estimo que 15, 7 millones de personas en los Estados Unidos de Norteamerica tenian diabetes, de las cuales aproximadamente 10, 3 millones fueron diagnosticados y 5, 4 millones estaban sin diagnosticar. Debido al estilo de vida Norteamericano de dieta pobre y teniendo sobrepeso, la incidencia de la diabetes esta resultando de proporciones epidemicas. La diabetes de tipo II representa el 90 a 95% de todos los casos de diabetes en los Estados Unidos de Norteamerica, haciendo de ello y de sus consecuencias clinicas y económicas previsibles uno de los principales problemas de salud publica. Aunque la prevalencia de la diabetes en los Estados Unidos de Norteamerica es de aproximadamente el 5% de la población, el cuidado de la diabetes representa aproximadamente el 15% de los gastos de asistencia medica.

La hiperglicemia crónica de diabetes esta asociada con danos, disfunciones, y fallos de varios órganos a largo plazo, especialmente de los ojos, rinones, nervios, corazón, y vasos sanguineos. La mayoria de los casos de diabetes de tipo I son detectados poco despues de desarrollar sintomas, lo que no sucede para la diabetes de tipo II. Los individuos con diabetes de tipo II sin diagnosticar tienen un riesgo significativamente mayor de enfermedad coronaria cardiaca, derrame cerebral o ictus, y enfermedad periferica vascular que la población no diabetica. Tambien tienen una mayor probabilidad de tener dislipidemia, hipertensión, y obesidad. La detección temprana puede reducir la carga de la diabetes de tipo II y sus complicaciones asi como reducir las consecuencias económicas.

Las pruebas para la diabetes generalmente pueden ser divididas en dos categorias, pruebas diagnosticas y selección. "Indicar diabetes" se ha usado aqui para referirse a una cualquiera, o ambas, de estas. Cuando un individuo presenta sintomas o signos de enfermedad, se le realizan pruebas diagnosticas y tales pruebas confirman si la enfermedad esta presente. El propósito de la selección es identificar a un individuo generalmente asintomatico que tiene un alto riesgo de desarrollar la enfermedad o esta en las primeras etapas de la enfermedad cuando los sintomas son dificiles de identificar. Se han desarrollado dos dispositivos de selección para diabetes, ambos de los cuales son cuestionarios basados en factores de riesgo para la diabetes.

En 1993, la ADA distribuy6 un cuestionario titulado "Hagase la prueba. Conozca el resultado". Este cuestionario evaluaba los posibles sintomas y los factores de riesgo históricos. Se daban puntos para ciertas respuestas; una puntuación menor o igual a 5 puntos era considerada de bajo riesgo para la diabetes, y una puntuación mayor de 5 puntos era considerada de alto riesgo. Las pruebas subsiguientes entre las poblaciones tanto de los Estados Unidos de Norteamerica como del Reino Unido encontraron que la prueba realizada era bastante pobre. Dos anos mas tarde, se desarroll6 otro cuestionario en los Estados Unidos de Norteamerica con datos procedentes de la Segunda Salud Nacional y Vigilancia de Examen Alimenticio. Una prueba del cuestionario en la población en la que se desarroll6 encontr6 una sensibilidad del 79% (es decir, el 79% de los diabeticos fueron identificados como diabeticos) , una especificidad del 65% (es decir, el 35% de los no diabeticos fueron identificados como diabeticos) , y un PPV (valor predictivo positivo) del 10% (es decir, una indicación positiva de la selección significa que el sujeto tiene un 10% de probabilidad de tener realmente diabetes) .

Otro cuestionario, desarrollado en la población del Estudio de Hoom de Holanda, incorporaba posibles sintomas, caracteristicas demograficas y clinicas, y preferencias de ejercicio. Cuando fue subsiguientemente evaluado en un subgrupo separado de la población del Estudio de Hoom, este cuestionario encontr6 tener una sensibilidad del 56%, una especificidad del 72% y un rendimiento ligeramente mejor que el cuestionario ADA para esta población.

En resumen, los cuestionarios para la selección de diabetes, incluso con intentos de identificar sintomas, resultan bastante mas pobres que las pruebas de selección por si solas. Ademas, son la evidencia de la necesidad de una prueba de selección exacta para identificar aquellos con un alto riesgo de desarrollar diabetes o aquellos que estan en las primeras etapas de la diabetes antes del desarrollo de sintomas presentes en un estado de enfermedad posterior.

En contraste con los cuestionarios de selección, dos tipos de pruebas son dispositivos de diagnostico actualmente aceptables para la diabetes. La prueba de glucosa de plasma rapida (FPG) requiere no consumir alimentos ni bebidas distintas del agua durante las ocho horas anteriores a la prueba. Una muestra intravenosa de sangre es extraida y analizada. Si las pruebas de FPG dan como resultado un nivel de glucosa superior a 126 mg/dl, la prueba debe ser

repetida en una fecha posterior. Si ambos valores de glucosa FPG son superiores a 126 mg/dl, el paciente es diagnosticado como que tiene diabetes. La prueba de tolerancia oral a la glucosa (OGTT) consiste en una exigencia de glucosa oral de 75 g. Una muestra de sangre de carga posterior a las dos horas con un valor de 200 mg/dl o mayor es tambien una indicación para repetir la prueba. Aunque la OGTT es la mas exacta de las dos, la FPG requiere menos tiempo por parte del sujeto y es usualmente recomendada por su conveniencia en lugar de por su exactitud.

La ADA recomienda usar pruebas invasivas basadas en sangre que son usadas para la diagnosis de diabetes como dispositivos de selección. El criterio es que si una prueba de glucosa de plasma rapida (FPG) da como resultado un valor de 126 mg/dl o mayor; o si una prueba de glucosa de plasma ocasional da como resultado un valor de 200 mg/dl o mayor; o si una OGTT de 75 g da como resultado un valor de 200 mg/dl o mayor dos horas mas tarde, el paciente es un candidato para la diagnosis de diabetes. Si en un segundo dia, uno de los criterios es cumplido una segunda vez, entonces esta justificada una diagnosis de diabetes. Se cree, sin embargo, que estas pruebas no proporcionan capacidad de selección, cuando son incapaces para identificar a aquellas personas con un alto riesgo de desarrollar diabetes o a aquellas que se encuentran en las primeras etapas de la enfermedad.

Se conoce otro conjunto de pruebas relacionadas con la diabetes que no son utilizadas para selección o diagnosis, sino como una medida del cumplimiento a largo plazo del paciente con el programa terapeutico y el control del paciente de la enfermedad. Estas pruebas estan basadas en proteinas glicosiladas. La glucosa atacara en un limite covalente a proteinas en una tasa proporcional al nivel de glucosa. Este proceso es irreversible y asi la proteina permanecera glicosilada para el resto de su vida. La acumulación de proteinas glicosiladas depende de la vida media de la proteina. La fructosamina es el producto de proteinas de suero glicosiladas que tienen una tasa de renovación normal de dos a tres semanas. Por lo tanto, la fructosamina es un marcador de control de glucosa sobre el mes anterior. Aunque hay algunos instrumentos de prueba para fructosamina corrientemente disponibles, no son comunmente aceptados por los expertos en diabetologia debido a la corta ventana de tiempo. La hemoglobina glicosilada (HbA1c) es el resultado de glicosilación de gl6bulos rojos de sangre que tiene una renovación normal de ocho a diez semanas. Por lo tanto, HbA1c es un marcador para el control de glucosa para los dos o tres meses anteriores. Otros proceso de glicosilacion que se ha sido indicado es colageno glicosilado (furosina) . El colageno glicosilado tiene una vida muy larga y un turn-over lento. Se ha encontrado hasta un aumento de trece veces en el colageno glicosilado en algunos pacientes con diabetes diagnosticada.

El concepto de utilizar metodos multivariantes para clasificar elementos en poblaciones parentales fue propuesto en primer lugar por Fisher en 1936. Con la aparición del ordenador en los anos 60, varios... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para determinar la probabilidad, progresión o nivel de diabetes, comprendiendo el aparato:

una fuente de luz que genera luz próxima al infrarrojo, incluyendo luz al menos a una longitud de onda indicativa del contenido glicosilado en la piel;

un medio de muestreo para acoplar la luz a la piel en vivo y recoger la luz modificada por la piel;

un espectr6metro de infrarrojos acoplado al medio de muestreo para medir la información óptica de la luz modificada recogida desde la piel; y medios para tratar la información óptica para detectar colageno glicosilado en la piel para determinar la probabilidad, progresión o nivel de diabetes, teniendo el medio adaptado para utilizar un algoritmo como un factor la información óptica procedente de al menos una longitud de onda indicativa del contenido de producto final glicosilado en la piel, caracterizado porque:

dicho algoritmo que es un algoritmo multivariante desarrollado a partir de una base de datos de información óptica o datos espectrales de individuos que tienen un estado de enfermedad conocido y utilizando atenuación de intensidades que es una función de los productos finales glicosilados incluyendo colageno glicosilado.

2. El aparato segun la reivindicación 1, en el que al menos una longitud de onda indicativa de productos finales glicosilados es seleccionada de las siguientes bandas: 2.240 nm -2.300 nm, 2.145 nm -2.200 nm, 2.025 nm -2.060 nm, y 1.670 nm -1.745 nm.

3. El aparato segun la reivindicación 1, en el que la fuente de luz genera una luz que incluye una segunda longitud de onda indicativa del contenido de colageno glicosilado en la piel y el algoritmo incluye un segundo factor dependiente de la información óptica en la segunda longitud de onda indicativa del contenido de colageno glicosilado.

4. El aparato segun la reivindicación 1, en el que la fuente de luz comprende un subsistema de iluminación que genera la luz próxima al infrarrojo que incluye al menos una longitud de onda indicativa del contenido de colageno glicosilado en la piel humana;

los medios de muestreo comprenden un subsistema de muestreo de la piel acoplado ópticamente al subsistema de iluminación que recibe al menos una porción de la luz infrarroja, incluyendo el subsistema de muestreo de la piel medios para irradiar la piel humana con al menos una porción de la luz infrarroja recibida y recoger al menos una porción de la luz reflejada de forma difusa desde la piel humana;

el espectr6metro comprende un subsistema de espectr6metro FTIR acoplado ópticamente al subsistema de muestreo de la piel para recibir al menos una porción de la luz reflejada de forma difusa desde la piel, incluyendo el subsistema de espectr6metro FTIR un espectr6metro que crea un interferograma, incluyendo ademas el subsistema de espectr6metro FTIR un detector que recibe el interferograma y convierte el interferograma a una representación electrica; y los medios para procesar la información óptica para determinar la probabilidad, progresión o nivel de diabetes comprenden un subsistema de adquisición de datos que incluye medios para amplificar y filtrar la representación electrica y convertir una senal electrica resultante a su representación digital, y un subsistema de calculo para recibir la representación digital y ademas adaptado para utilizar dicho algoritmo multivariante.

5. El aparato segun la reivindicación 4, en el que al menos una longitud de onda indicativa del contenido de colageno glicosilado es seleccionada a partir de las siguientes bandas: 2.240 nm -2.300 nm, 2.145 nm -2.200 nm, 2.025 nm

2.060 nm, y 1.670 nm -1.745 nm.

6. El aparato segun la reivindicación 4, en el que el subsistema de iluminación genera una luz que incluye una segunda longitud de onda indicativa del contenido de colageno glicosilado en la piel y el algoritmo multivariante incluye un segundo factor dependiente de las mediciones en la segunda longitud de onda indicativa del contenido de colageno glicosilado.

7. El aparato segun la reivindicación 3 o 6, en el que al menos una longitud de onda indicativa del contenido de colageno glicosilado es seleccionada a partir de las siguientes bandas: 2.240 nm -2.300 nm, 2.145 nm -2.200 nm, 2.025 nm

2.060 nm, y 1.670 nm -1.745 nm.

8. Un metodo que utiliza un aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para indicar el alto riesgo de desarrollar diabetes en un individuo utilizando en vivo información óptica procedente del individuo que comprende las operaciones de:

obtener en vivo información óptica de la piel procedente del individuo, incluyendo la información óptica de la piel en vivo información de al menos una longitud de onda indicativa del contenido de producto final glicosilado en la piel;

proporcionar dicho algoritmo multivariante; y aplicar el algoritmo multivariante a la información óptica de la piel procedente del individuo para indicar el alto riesgo de desarrollar diabetes.

9. El metodo segun la reivindicación 8, en el que la operación de obtener información óptica de la piel procedente del 5 individuo comprende:

proporcionar una fuente de iluminación e irradiar la piel con luz que tiene al menos una longitud de onda indicativa de contenido de producto final glicosilado en la piel irradiada;

recoger al menos una porción de la luz que sale de la piel irradiada; y medir al menos una porción de la luz espectral de la luz recogida procedente de la piel.

10. El metodo de segun la reivindicación 8 6 9 en el que el producto final de mi consideración incluye colageno disco asilado.

11. El metodo segun la reivindicación 8 6 9, en el que al menos una longitud de onda indicativa del contenido de producto final de glicosilación es seleccionada a partir de las siguientes bandas: 2.240 nm -2.300 nm, 2.145 nm -2.200 nm, 2.025 nm -2.060 nm, y 1.670 nm -1.745 nm.

12. El metodo segun la reivindicación 8 6 9, en el que la información óptica de la piel incluye información procedente de una segunda longitud de onda indicativa del contenido de producto final de glicosilación en la piel y el laborismo multivariante incluye un segundo factor dependiente de la información procedente de la segunda longitud de onda indicativa del contenido de producto final de glicosilación.

13. El metodo segun la reivindicación 12, en el que la segunda longitud de onda indicativa del contenido de producto final de glicosilación es seleccionada a partir de las siguientes bandas: 2.240 nm -2.300 nm, 2.145 nm -2.200 nm, 2.025 nm -2.060 nm, y 1.670 nm -1.745 nm.

14. El metodo segun la reivindicación 8 6 9, en el que al menos una longitud de onda indicativa del contenido de producto final de glicosilación es mayor de 500 nm y menor de 3300 nm.

15. El metodo segun la reivindicación 8 6 9, en el que el algoritmo multivariante tiene al menos un factor dependiente de 25 las caracteristicas del sujeto.

16. El metodo segun la reivindicación 8 6 9, en el que el algoritmo multivariante tiene al menos un factor dependiente de los factores de riesgo ambientales.