BR112021002309A2

BR112021002309A2 - sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal.

Info

Publication number: BR112021002309A2
Application number: BR112021002309-7A
Authority: BR
Inventors: Samir Kumar PAL; Asim Kumar MALLICK; Prantar CHAKRABARTI; Debasis Bhattacharyya
Original assignee: S.N. Bose National Centre For Basic Sciences
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2019-05-03
Publication date: 2021-05-04
Also published as: JP2022514816A; CA3108850A1; WO2020031196A1; US20210228086A1

Abstract

sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal. a presente invenção revela um sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal com base em bilirrubina transcutânea (tcb) que compreende pelo menos uma fonte de luz de transiluminação de leito ungueal para penetrar no tecido subcutâneo do leito ungueal do indivíduo neonatal que possibilita a análise espectral do sangue circulante em capilares sanguíneos inferiores, um meio de sonda que coopera com o dito leito ungueal para a transiluminação desejada pela fonte de luz seletiva mantida no leito ungueal do indivíduo neonatal e no meio de fibra de coleta de luz refletida conectado de maneira operacional ao meio espectrométrico para a dita análise espectral. o meio espectrométrico possibilita a identificação de marcadores para bilirrubina para a triagem neonatal da hiperbilirrubinemia neonatal nos indivíduos neonatais na faixa completa de até 20 mg/dl de teor de bilirrubina no sangue circulante através da triagem não invasiva.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “SISTEMA DE TRIAGEM NÃO INVASIVO PARA HIPERBILIRRUBINEMIA NEONATAL.” CAMPO DE INVENÇÃO:

[001] A presente invenção refere-se à triagem não invasiva simples de hiperbilirrubinemia neonatal. Mais especificamente, a presente invenção é dirigida a desenvolver um sistema de triagem para hiperbilirrubinemia neonatal por meio de estimativa quantitativa não invasiva do nível de bilirrubina no sangue circulante de indivíduos neonatais. O presente sistema permite vantajosamente a bilirrubinometria transcutânea precisa baseada em espectrometria óptica em recém-nascidos, que evita o efeito da luz ambiente dispersa, tom de pele e início de interferências de fototerapia. O presente sistema é particularmente adequado para monitorar o nível de bilirrubina no sangue circulante de recém-nascidos que sofrem de doença hemolítica isoimune, deficiência de G6PD e sob fototerapia na presença de uma luz ambiente. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO:

[002] Níveis elevados de bilirrubina no sangue dos recém-nascidos, geralmente conhecidos como hiperbilirrubinemia neonatal ou icterícia neonatal, causam a coloração amarela da pele e de outros tecidos de um recém-nascido. O nível de bilirrubina superior a 5 mg/dl são evidências clínicas de icterícia em recém-nascidos [Ref: DJ Madlon-Kay, "Recognition of the presence and severity of newborn jaundice by parents , nurses, physicians, and icterometer” Pediatrics 100 (3 ), E3 (1997)]. Na primeira semana de vida, a hiperbilirrubinemia não conjugada é considerada um fenômeno tradicional normal. De acordo com as estatísticas globais, a icterícia é detectada em quase 60% dos bebês saudáveis a termo e em 80% dos bebês prematuros. No entanto, em alguns bebês, os níveis de bilirrubina sérica podem aumentar excessivamente. Como a bilirrubina não conjugada é neurotóxica, então o aumento no nível de bilirrubina causa encefalopatia de bilirrubina aguda que lev à morte em recém-nascidos ou sequela neurológica vitalícia e [Ref: N. Polley et al., "Safe and symptomatic medicinal use of surface-functionalized Mn304 nanoparticles for hyperbilirubinemia treatment in mice," Nanomedicine (Londres, Inglaterra) 10 (15),

2349 a 2363 (2015).]. Por essas razões, o manejo de icterícia neonatal grave requer avaliação sistemática do nível de bilirrubina sérica. O Subcomitê de Hiperbilirrubinemia da Academia Americana de Pediatria recomendou que todos os recém-nascidos sejam examinados antes da carga para bilirrubina sérica total (TSB) ou dosagem de bilirrubina transcutânea (TcB) [Ref: MJ Maisels et al., "Hyperbilirubinemia in the Newborn Infant ≥35 Weeks’ Gestation: An Update with Clarifications”, "Pediatrics 124 (4), 1193 a 1198 (2009).].

[003] Um dos primeiros métodos não invasivos para avaliação da icterícia é a partir do olho humano, relatado já em 1969 [Ref: LI Kramer, "Advancement of dermal icterus in the jaundiced newborn", American Journal of Diseases of Children 118 (3), 454 a 458 (1969).] • O estudo correlacionou o avanço cefalocaudal clinicamente observado da icterícia com os valores de bilirrubina sérica não conjugada.

[004] Um estudo relativamente recente comparou sistematicamente o método de Kramer com os dados obtidos de bilirrubinômetros e TSB disponíveis no mercado. O estudo confirmou amplamente os achados de Kramer [Ref: L. I. Kramer •, "Advancement of dermal icterus in the jaundiced newborn", American Journal of Diseases of Children 118 (3), 454 a 458 (1969).], que relatou um aumento médio de TSB de 3 ±2,2 mg/dl para cada zona dermal para bebês brancos e não brancos. Embora a transição da zona 2 para 3 tenha sido associada a 0,76 mg/dl, em bebês com progressão de icterícia para as zonas 3 e 4 concluiu-se que tinham risco de hiperbilirrubinemia em torno de 14% e 25%, respectivamente [Ver: The Kramer Escala, Figura 1a]. Um dos trabalhos pioneiros de Steven L. Jacques e coautores [Ref: S. Jacques et al., Desenvolvendo um espectrômetro de refletância de fibra óptica para monitorar bilirrubinemia em recém-nascidos (1997).] Na detecção de TcB usando primeiros princípios de luz a propagação através da pele neonatal foi considerada a base do desenvolvimento de vários bilirrubinômetros não invasivos comercialmente disponíveis. O trabalho de Steven L. Jacques e coautores demonstrou uma correlação razoavelmente boa entre TSB e TcB e antecipou a interferência de farmacocinética da bilirrubina no sangue neonatal. Enquanto o bilirrubinômetro não invasivo Minolta JM-102 apresentou melhor desempenho em comparação com o BiliChek [Ref: P. Szabo et al., "Assessment of jaundice in preterm neonates: comparison between clinical assessment , two transcutaneous bilirubinometers and serum bilirubin values", Acta Paediatrica 93 (11), 1491 a 1495 (2004)], obtendo fator de calibração de base institucional, bebês mais jovens/doentes para o primeiro e tons de pele, luz ambiente para o último instrumento mostraram interferências significativas na confiabilidade dos dados dos instrumentos. Em um estudo recente [Ref: F. Raimondi et al, "Measuring transcutaneous bilirubin: a comparative analysis of three devices on multiracial population", BMC Pediatrics 12 (1), 70 (2012)] outro dispositivo não invasivo BiliMed para a triagem de bilirrubina recrutada para comparar com BiliChek e Minolta JM 103 e foi constatado que BiliChek e JM -103, mas não BiliMed, eram ferramentas de triagem igualmente confiáveis para hiperbilirrubinemia na população neonatal multirracial.

[005] Embora a medição não invasiva de TcB por bilirrubinometria seja indolor e forneça uma leitura instantânea da concentração cutânea de bilirrubina (TcB), as limitações e oportunidades das medições transcutâneas de bilirrubina em recém- nascidos foram discutidas em um estudo recente [Ref: N. Bosschaart et al., "Limitations and Opportunities of Transcutaneous Bilirubin Measurements," Pediatrics 129 (4), 689 (2012).]. Concluiu-se que a eficácia do bilirrubinômetro TcB dependia do acesso da sonda de luz ao leito vascular. Como a medição de TcB com o bilirrubinômetro existente depende em mais de 99% da contribuição da bilirrubina extravascular, é um parâmetro fisiologicamente diferente do TSB e leva à dependência de muitos parâmetros do indivíduo, incluindo tons de pele/espessura. O estudo sugeriu que o desenho tecnológico dos bilirrubinômetros transcutâneos deveria ser aprimorado, a fim de se obter acesso direto ao leito vascular de forma não invasiva para a consistência do TcB medido com o TSB.

[006] A patente indiana nº 270966 divulga uma espectroscopia conjuntival para a detecção não invasiva de bilirrubina em seres humanos. No entanto, o sistema de espectroscopia conjuntival para a detecção não invasiva de bilirrubina, conforme divulgado na patente indiana nº 270966, não é adequado para medir o nível de bilirrubina em pacientes neonatais, dada a dificuldade de acesso à conjuntiva em pacientes neonatais. Além disso, a técnica de medição conforme divulgada na Patente Indiana nº 270966 que é operável no sinal espectroscópico recebido da conjuntiva humana não é adequada para a triagem de hiperbilirrubinemia neonatal com base na bilirrubina transcutânea (TcB)).

[007] Portanto, tem havido a necessidade de desenvolver um sistema fácil de usar para o rastreamento não invasivo, mas a triagem precisa da hiperbilirrubinemia neonatal, evitando o efeito da luz ambiente dispersa, tom de pele e início de interferências de fototerapia. OBJETIVO DA INVENÇÃO:

[008] É, portanto, o objetivo básico da presente invenção desenvolver um sistema de rastreio não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal com base na bilirrubina transcutânea (TcB).

[009] Outro objetivo da presente invenção é desenvolver um sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal que seria adaptado para estimar o nível de bilirrubina no sangue circulante dos indivíduos neonatais evitando o efeito da luz ambiente dispersa, tom de pele e início de interferências de fototerapia.

[010] Ainda outro objetivo da presente invenção é desenvolver um sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal que seja preciso e fácil de usar.

[011] Ainda outro objetivo da presente invenção é desenvolver um sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal que seria adaptado para estimar o nível de bilirrubina no sangue circulante dos indivíduos neonatais em tempo real, incluindo aquisição de dados, exibição, análise de dados, geração de resultados, criando banco de dados e, por último, comunicar os dados do nível de bilirrubina rastreada ao destinatário remoto, se necessário. SUMÁRIO DA INVENÇÃO:

[012] Portanto, de acordo com o aspecto básico da presente invenção, é fornecido um sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal com base em bilirrubina transcutânea (TcB) que compreende pelo menos uma fonte de luz seletiva de transiluminação do leito ungueal para penetrar no tecido subcutâneo do leito ungueal do indivíduo neonatal, permitindo a análise espectral do sangue circulante nos capilares sanguíneos inferiores; um meio de sonda cooperando com o dito leito ungueal para a transiluminação desejada pela fonte de luz seletiva mantida no leito ungueal do indivíduo neonatal; meios de fibra de coleta de luz refletida operativamente conectados a meios espectrométricos para a dita análise espectral; os ditos meios espectrométricos permitem a identificação de marcadores para bilirrubina para a triagem desejada da hiperbilirrubinemia neonatal em indivíduos neonatais em uma faixa completa de até 20 mg/dl de conteúdo de bilirrubina no sangue circulante por meio de triagem não invasiva.

[013] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, a fonte de luz seletiva está operacionalmente conectada com o meio de sonda através de meios de fibra de excitação;

[014] o dito meio de fibra de excitação permite a transmissão de luz para o leito ungueal para ser difundido pelo leito ungueal e transifiona o tecido subcutâneo iluminando os capilares sanguíneos inferiores para a análise espectral.

[015] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, o meio de fibra de coleta de luz refletida é configurado para coletar a luz difusa refletida do leito ungueal e enviar ao meio espectrométrico para a análise espectral da luz difusa refletida envolvendo a geração da curva de absorbância cumulativa correspondente ao sangue circulante e a partir do mesmo calcular o nível de bilirrubina no sangue circulante envolvendo-se a identificação de marcadores de bilirrubina para a triagem desejada de hiperbilirrubinemia em indivíduos neonatais.

[016] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, o meio de fibra de excitação compreende uma ou mais fibras ópticas de excitação, cada uma operativamente conectada à fonte de luz seletiva em uma extremidade através de acoplador óptico, enquanto na outra extremidade é exposta ao leito ungueal através do meio da sonda.

[017] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, o meio de fibra de coleta de luz refletida compreende pelo menos uma fibra óptica de detecção operativamente conectada ao meio espectrométrico em uma extremidade, enquanto na outra extremidade é exposta ao leito ungueal através do meio de sonda.

[018] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, o meio de sonda compreende uma sonda de reflexão adaptada para acomodar múltiplas das fibras ópticas de excitação em torno da fibra óptica de detecção tendo suas extremidades expostas do leito ungueal coplanares em relação à ponta da sonda; um anexo tubular afixado na ponta da sonda que permite que a ponta da sonda seja mantida no leito ungueal seletivamente em relação à superfície do leito ungueal que garante que a luz transmitida a partir das extremidades expostas das fibras ópticas de excitação do leito ungueal caiam ortogonalmente apenas no leito ungueal.

[019] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, a fixação tubular garante a disposição da ponta da sonda preferencialmente 1 cm de distância da superfície do leito ungueal do polegar e a um ângulo de 90° em relação à superfície do leito ungueal do polegar.

[020] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal, a fonte de luz seletiva compreende preferencialmente uma fonte de halogênio de tungstênio adaptada para gerar luz com densidade espectral uniforme em comprimento de onda de 470 nm e 500 nm.

[021] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, o meio espectrométrico compreende um espectrofotômetro para gerar espectro de absorbância correspondente à luz refletida difusa recebida do indivíduo neonatal, convertendo a matriz de espectro óptico da luz refletida difusa recebida em uma matriz de comprimento de onda; um processador de computação para receber o espectro de absorbância e gerar espectro processado a partir do mesmo por correção de linha de base do espectro de absorbância envolvendo o espectro escuro e o espectro de referência de maneira iterativa; o dito processador de computação bloqueia o espectro processado quando a absorbância do espectro em 630 nm cai entre 0,56 e 0,6 para garantir que o espectro corresponda à luz refletida coletada do ponto de luz de tamanho constante de diâmetro ~10 mm2 no leito ungueal; um elemento de memória para armazenar temporariamente o espectro processado bloqueado para outro processamento.

[022] Em uma modalidade dita do presente sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal, o processador de computação analisa o espectro processado armazenado para estimar o nível de bilirrubina envolvendo-se aplicar a ferramenta de ajuste Gaussiano ao espectro processado armazenado em diferentes comprimentos de onda correspondentes a marcadores significativos para oxi hemoglobina, bilirrubina e pico mais alto na banda de soret e, através do mesmo, gerar curvas Gaussianas ajustadas para os ditos comprimentos de onda diferentes; obter a curva de absorbância cumulativa que combina as curvas Gaussianas; extrair de uma região de interesse na curva de absorbância cumulativa entre dois comprimentos de onda correspondentes a pontos isosbéstica; processar a região extraída para obter o valor do índice e calibrá-lo com o índice do instrumento para obter o valor da bilirrubina no sangue circulante na escala de mg/dl.

[023] Em uma modalidade dita do presente sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal, o meio espectrométrico é calibrado com base no espectro escuro e o espectro de referência pelo qual

[024] o espectrofotômetro gera o espectro escuro (D) correspondente ao ruído de fundo na ausência de uma luz e o espectro de referência (S) correspondendo à luz refletida do leito ungueal de referência iluminado por fonte de luz estabilizada por um tempo de integração predefinido sem saturar o espectrofotômetro;e

[025] o processador de computação corrige a linha de base do espectro de absorbância gerado pelo espectrofotômetro (S) para gerar o espectro processado envolvendo-se

[026] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, o processador de computação aplica a ferramenta de ajuste Gaussiana ao espectro processado armazenado em 576 nm e 541 nm que são marcadores significativos para oxi hemoglobina, em 470 nm, que é um marcador significativo para o bilirrubina e em 415 nm, que é um marcador significativo para o pico mais alto na banda de soret.

[027] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal, o processador de computação combina as curvas Gaussianas ajustadas para os comprimentos de onda 576 nm, 541 nm, 470 nm e 415 nm para obter a curva de absorvância cumulativa computando-se

[028] em que A1, A2, A3, A4 são a área sob as curvas Gaussianas e W1, W2, W3, W4 são as metades máximas da largura total da curva Gaussiana individual, respectivamente, у0 é deslocado e FC é a curva ajustada cumulativa.

[029] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, o processador de computação extrai a região de interesse na curva de absorbância cumulativa entre comprimentos de onda isosbéstica 452 nm e 500 nm.

[030] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, o processador de computação processa a região extraída de modo a normalizar a absorção em 452 nm e 500 nm e extrair a amplitude em 470 nm para obter o valor de índice em 470 nm.

[031] Em uma modalidade preferida do presente sistema de triagem não invasiva para hiperbilirrubinemia neonatal, o processador de computação é operacionalmente conectado a uma interface de usuário para exibir o valor de índice calibrado como o valor de bilirrubina no sangue circulante.

[032] De acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de operação do presente sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal, que compreende conectar operacionalmente a dita fonte de luz com o meio de fibra de excitação para receber e transmitir a luz gerada pela fonte de luz para o leito ungueal do indivíduo neonatal para ser difundida pelo dito leito ungueal e iluminar por baixo dos capilares sanguíneos permitindo a análise espectral do sangue circulante em dito por baixo dos capilares sanguíneos; coletar a luz difusa refletida do leito ungueal através do meio de fibra de detecção para enviar a luz difusa refletida para o meio espectrométrico; analisar espectralmente a luz difusa refletida envolvendo-se o meio espectrométrico para gerar a curva de absorbância cumulativa correspondente ao sangue circulante e, a partir do mesmo, calcular o nível de bilirrubina no sangue circulante.

[033] No presente método de operação do presente sistema de triagem não invasivo para hiperbilirrubinemia neonatal, a análise espectral da luz difusa refletida envolvendo o meio espectrométricos compreende as etapas de calibrar o meio espectrométricos incluindo o envolvimento do espectrofotômetro para gerar o espectro escuro (D) correspondente ao ruído de fundo na ausência de uma luz e o espectro de referência (S) correspondendo à luz refletida do leito ungueal de referência iluminado por uma fonte de luz estabilizada por um tempo de integração predefinido sem saturar o espectrômetro; envolver o espectrofotômetro para gerar o espectro de absorbância correspondente à luz difusa refletida recebida, convertendo a matriz de espectro óptico da luz difusa refletida recebida em uma matriz de comprimento de onda; envolver o processador de computação para receber o espectro de absorbância e, através do mesmo, gerar o espectro processado por correção de linha de base do espectro de absorbância (S) com base no espectro escuro (D) e espectro de referência (R) computando-se.

bloquear o espectro processado quando a absorbância do espectro em 600 nm cair entre 0,56 e 0,6 para garantir que o espectro corresponda à luz refletida coletada do ponto de luz de tamanho constante de diâmetro ~3 mm no leito ungueal; armazenar temporariamente o espectro processado bloqueado no elemento de memória para outro processamento; aplicar a ferramenta de ajuste Gaussiano ao espectro processado armazenado nos comprimentos de onda 576 nm e 541 nm, que são marcadores significativos para a oxi hemoglobina, no comprimento de onda 470 nm, que é um marcador significativo para a bilirrubina, e no comprimento de onda 415 nm, que é um marcador significativo para o pico mais alto na banda de soret e, através do mesmo, gerar curvas Gaussianas ajustadas para os ditos comprimentos de onda; obter a curva de absorbância cumulativa combinando-se as curvas Gaussianas ajustadas e computando-se em que A1, A2, A3, A4 são a área sob as curvas Gaussianas e W3, W2, W3, W4 são as metades máximas da largura total da curva Gaussiana individual, respectivamente, у0 é deslocado e FC é a curva ajustada cumulativa;

extrair a região de interesse na curva de absorbância cumulativa entre comprimentos de onda isosbéstica 452 nm e 500 nm; processar a região extraída, de modo a calcular o valor de densidade óptica deconvoluída nos comprimentos de onda de 470 e 500 nm e extrair o mesmo para obter o valor de índice em 470 nm. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS ANEXOS: A Figura 1 mostra uma representação esquemática de uma modalidade preferida do presente sistema para bilirrubinometria transcutânea com base em espectrometria óptica em recém-nascidos. A Figura 1a mostra a escala de Kramer (Kramer, 1969) para a triagem visual da progressão da icterícia neonatal. A Figura 2 mostra (a) os espectros processados (diferença na elevação em 470 nm entre as duas curvas.) (B) cada espectro é ajustado em quatro comprimentos de onda diferentes e (c) ajuste cumulativo dos espectros de acordo com a presente invenção. A Figura 3 mostra o fluxo de trabalho do presente sistema para bilirrubinometria transcutânea com base em espectrometria óptica. A Figura 4 mostra a curva de calibração entre o valor de índice do instrumento e o valor de bilirrubina obtido a partir do teste de sangue. A Figura 5 mostra (a) o gráfico de regressão linear das técnicas de medição de bilirrubina e (b) análise de Bland-Altman das técnicas de medição. A Figura 6 mostra (a) a resposta do presente sistema à fototerapia (b) a análise de Bland-Altman garante que a bilirrubina detectada é diferente da técnica bioquímica em 1,68 unidades no máximo ou 1,44 unidades no mínimo. A Figura 7 mostra a distribuição de saídas instrumentais para um determinado assunto.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO COM REFERÊNCIA AOS DESENHOS ANEXOS: Conforme declarado anteriormente, a presente invenção revela um sistema para bilirrubinometria transcutânea com base em espectrometria óptica em recém- nascidos. Mais especificamente, a presente invenção está revelando um sistema de triagem para hiperbilirrubinemia neonatal por meio de estimativa quantitativa não invasiva do nível de bilirrubina no sangue circulante dos indivíduos neonatais.

[034] O presente sistema é configurado para medir de forma não invasiva todo o espectro do sangue do leito ungueal usando fonte de luz, guia de fibra óptica e meio espectrométrico. A análise numérica instantânea do espectro adquirido (~ 500 ms) começando de 400 nm a 800 nm com intervalo de 1 nm usando os presentes meios espectrométricos oferece várias vantagens sobre as técnicas não invasivas convencionais, incluindo evitar a luz ambiente dispersa, tom de pele e iniciação das interferências da fototerapia. A medição do presente sistema é comparável com a triagem TSB padrão ouro e exibe uma correlação razoável em várias condições fisiológicas, incluindo bebê sofrendo de doença hemolítica isoimune, deficiência de G6PD, bebê sob fototerapia na presença de luz ambiente.

[035] O presente sistema é configurado especificamente para acessar opticamente o leito vascular sob o leito ungueal dos indivíduos neonatais. O leito ungueal é especificamente selecionado para o presente sistema, pois oferece várias vantagens em comparação com a pele para acessar o leito vascular para a investigação de TB de um paciente neonatal. Os capilares sanguíneos da prega ungueal proximal correm paralelos à superfície da pele, em linhas longitudinais longas com alças distais longitudinais. O leito ungueal, que é apenas uma fina membrana no caso dos recém-nascidos, atua como um difusor de luz perfeito para iluminar uniformemente todos os capilares sanguíneos inferiores, o que é uma condição importante para a investigação espectroscópica de uma amostra pelo método de reflectância em desuso. A variação da espessura da placa ungueal em comparação com a da pele é mínima entre as raças humanas. A variação da pigmentação da placa ungueal, principalmente em recém-nascidos, também é muito rara, pois os relatos de melanoníquia em recém-nascidos são esparsos. O presente sistema envolve guia de fibra óptica para iluminar o leito ungueal e levar luz de refletância difusa para um espectrógrafo compacto para a análise de dados espectrais (de 400 nm a 800 nm) em uma técnica espectrométrica desenvolvida especificamente.

[036] A referência é primeiramente solicitada pela Figura 1 em anexo que mostra uma forma de realização preferida do presente sistema. Conforme mostrado na dita Figura 1, o presente sistema (1) compreende uma fonte de luz transiluminante do leito ungueal (2) que está operacionalmente conectada a um meio de sonda (5) através de meios de fibra de excitação (3). O meio de sonda (5) é configurado para cooperar com o leito/placa ungueal do indivíduo neonatal para a transiluminação desejada pela fonte de luz seletiva.

[037] Conforme mostrado na Figura 1 e sua inserção, os meandros da fibra de excitação (3) transmitem a luz ao leito ungueal para ser difundida pelo leito ungueal e transifiona o tecido subcutâneo iluminando os capilares sanguíneos inferiores para a análise espectral necessária. A luz difusa refletida do leito ungueal é coletada pelo meio de fibra de coleta de luz refletida (4). O meio de fibra de coleta de luz refletida (4) envia a luz refletida difusa coletada para o meio espectrométrico conectado (6) para análise espectral do luz refletida difusa com base na identificação espectral de marcadores para a bilirrubina para a triagem desejada da hiperbilirrubinemia neonatal.

[038] Em uma modalidade preferida, a fonte de luz de transiluminação do leito ungueal inclui preferencialmente uma fonte de halogênio de tungstênio (HL-2000- FHSA-LL) adaptada para gerar luz com densidade espectral uniforme no comprimento de onda 470 nm e 500 nm. O meio de fibra de excitação pode incluir uma ou mais fibras ópticas de excitação, cada uma operativamente conectada à fonte de luz em uma extremidade através do acoplador óptico, enquanto na outra extremidade é exposta ao leito ungueal através do meio de sonda. O meio de fibra de coleta de luz refletida do presente sistema inclui, preferencialmente, pelo menos uma fibra óptica de detecção que está operacionalmente conectada ao meio espectrométrico em uma extremidade, enquanto na outra extremidade está exposta ao leito ungueal através do meio de sonda.

[039] O meio de sonda do presente sistema compreende uma sonda de reflexão que está adaptada para acomodar várias das fibras ópticas de excitação em torno da fibra óptica de detecção. Como mostrado na inserção da Figura 1, a sonda de reflexão (A) está acomodando 6 fibras de excitação em torno de 1 fibra de detecção sendo que tem suas extremidades expostas do leito ungueal coplanares em relação à ponta da sonda. Essas 6 fibras de excitação são usadas para transmitir a luz da fonte de luz para o leito ungueal, enquanto a fibra de detecção é usada para coletar a luz difusa do leito ungueal e enviar para o meio espectrométrico.

[040] Conforme mostrado na Figura, o meio de sonda também inclui uma conexão tubular (ferrolho serrilhado, B) afixado na ponta da sonda. O objetivo de adicionar o acessório é apoiar a ponta da sonda na unha do polegar do recém-nascido, de preferência a 1 cm de distância da superfície do leito ungueal e orientar as luzes de entrada para que caiam ortogonalmente apenas na placa ungueal. O polegar é a unha selecionada como a área alvo por que oferece área de superfície máxima em comparação com outras unhas de um recém-nascido para coletar as informações espectrais.

[041] Em uma modalidade preferida do presente sistema, o meio espectrométrico compreendem um espectrofotômetro (STS-VIS) para gerar o espectro de absorbância correspondente à luz difusa refletida recebida do indivíduo neonatal e um processador de computação para analisar o espectro de absorbância envolvendo a geração da curva de absorbância cumulativa correspondente para o sangue circulante do indivíduo neonatal e daí calcular o nível de bilirrubina no sangue circulante envolvendo a identificação de marcadores de bilirrubina para a triagem desejada da hiperbilirrubinemia neonatal nos indivíduos neonatais. O meio espectrométrico também incluem uma interface de usuário, por exemplo, Windows tablet para exibição do resultado da triagem e um módulo de fonte de alimentação operacional personalizado.

[042] A interface do usuário incorpora um meio gráfico de interface do usuário para aquisição de dados, exibição, análise de dados, geração de resultados, criação de banco de dados e, por fim, comunicar os dados filtrados para um local remoto, se necessário.

[043] A calibração do comprimento de onda é estabelecida no sistema proposto com uma resposta espectral comparativa entre um indivíduo normal e um indivíduo com icterícia, conforme representado na Figura 2. Uma clara diferença é visível em sua aparência espectral; a contribuição do pigmento amarelo depositado no leito ungueal dos indivíduos com icterícia é maior em comparação com o normal.

[044] Fluxo de trabalho: O fluxo do trabalho do sistema de triagem desenvolvido está resumido na Figura 3. No início da medição, o sistema é ligado e a fonte de luz baseada em lâmpada de halogênio do sistema começa a brilhar. Após cerca de 5 minutos, a luz se estabiliza (~7 W) e na extremidade da fixação da ponta da sonda, um ponto de luz brilhante é formado que penetra no leito ungueal e transifiona o tecido subcutâneo.

[045] Uma vez que a fonte de luz está estabilizada, a sonda é mantida na placa ungueal do indivíduo neonatal (~1 cm de distância) de modo que o feixe de luz da ponta da sonda mantenha ~10 mm2 de área circular de iluminação e a luz refletida através da fibra de coleta são transportadas para o espectrofotômetro. O espectrofotômetro, através do mesmo, gera o espectro de absorvância correspondente à luz refletida difusa recebida do indivíduo neonatal, convertendo-se a matriz de espectro óptico da luz refletida difusa recebida em uma matriz de comprimento de onda.

[046] Deve-se notar que a metodologia adotada é totalmente não invasiva e sem contato que garante que não haja pressão externa na unha do polegar para forçar o sangue para fora do volume de sondagem. Os capilares sanguíneos da prega ungueal proximal correm paralelos à superfície da pele, em linhas longitudinais com alças distais longitudinais. A placa ungueal em bebês é macia e transparente, com finas cristas longitudinais que se tornam proeminentes com o envelhecimento. Consequentemente, a placa ungueal alvo permite que a luz máxima da fibra de iluminação (Figura 1) passe e difunda a luz de modo que o leito ungueal subjacente de células epiteliais altamente vasculares seja iluminado de maneira homogênea. A luz difusa refletida do leito ungueal é persuadida através da fibra de coleta para o espectrofotômetro.

[047] O processador de computação recebe o espectro de absorção e gera iterativamente o espectro processado a partir do mesmo, a fim de calcular a absorvância da amostra do leito ungueal na faixa de comprimento de onda de 400- 800 nm por correção de linha de base. O processador de computação corrige a linha de base do gráfico de absorção de sangue gerado por espectrofotômetro (S), envolvendo o espectro escuro (D) e o espectro de referência (R) conforme apresentado na seguinte equação.

[048] O processador de computação bloqueia automaticamente a geração iterativa do espectro processado, uma vez que a absorbância do espectro em 630 nm cai entre 0,56 e 0,6. Esta estreita faixa de absorção garante a coleta de dados espectrais do tamanho do ponto constante de ~10 mm2 no leito ungueal alvo. No estudo espectroscópico de refletância difusa, o tamanho do ponto do feixe de luz da sonda é um fator importante para determinar a absorbância de um analito pelas seguintes razões. Em primeiro lugar, o ponto garante que a luz da sonda e o volume do tecido sob investigação sejam idênticos em todas as medições. Em segundo lugar, a refletância difusa de mesmo tamanho de ponto de uma superfície de referência é um fator importante para o cálculo da absorbância seguinte a Equação 1.

[049] Na presente invenção, dez desses espectros processados bloqueados foram considerados para gerar um espectro promediado em cada medição e devidamente salvo na pasta específica. O espectro promediado é chamado para processamento posterior pelo processador de computação, incluindo ajuste com quatro funções Gaussianas (Equação 2) sendo que tem picos em 415 nm, 470 nm, 541 nm e 576 nm que corresponde aos comprimentos de onda de absorção de pico da banda de soret de hemoglobina, bilirrubina e duas oxihemoglobinas,

respectivamente, conforme mostrado na Figura 2b.

[050] As notações são as seguintes; у0 é deslocado, A1, A2, A3, A4 são a área sob a curva e W1, W2, W3, W4 são as metades máximas da largura total da curva individual, respectivamente.

[051] A fim de deconvoluir a contribuição da bilirrubina no espectro médio, os valores de pico (415 nm, 541 nm e 576 nm) e largura dos três gaussianos (34,66 nm, 29,26 nm e 36,87 nm) devem ser fixados durante o ajuste numérico. Notou-se que mesmo com o ajuste livre do espectro médio de todos os indivíduos sob investigação, os parâmetros acima mantêm valores quase constantes. Conforme mostrado na Figura 2b, a curva gaussiana deconvoluída que tem pico em 470 nm é consistente com a da absorção de bilirrubina na condição fisiológica com largura espectral em torno de 60 nm.

[052] A Equação 2 fornece uma curva ajustada cumulativa (FC) combinando as curvas gaussianas. Esta curva cumulativa (FC), que também é chamada de curva de absorbância cumulativa, é ainda processada no processador de computação pelo modo de extração de uma região particular de interesse (de 452 nm a 500 nm) da curva de absorbância cumulativa.

[053] Os valores de absorção na faixa de comprimento de onda de 452 nm a 500 nm na curva ajustada cumulativa, conforme mostrado na Figura 2c são extraídos e considerados pelo processador de computação para o cálculo do valor do índice do instrumento. A seleção da faixa de comprimento de onda reside no fato de que 452 e 500 nm mostram dois pontos isosbésticos com maior densidade óptica no primeiro comprimento de onda nos espectros de absorção de oxi e desoxi-hemoglobina do sangue total de seres humanos revelando interferência insignificante da oxigenação de sangue nos dois comprimentos de onda. A fim de calcular o valor do índice do

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal com base em bilirrubina transcutânea (TcB) caracterizado por compreender pelo menos uma fonte de luz de transiluminação de leito ungueal seletiva para penetrar no tecido subcutâneo do leito ungueal do indivíduo neonatal que possibilita a análise espectral do sangue circulante nos capilares sanguíneos inferiores; um meio de sonda que coopera com o dito leito ungueal para transiluminação necessária pela fonte de luz seletiva mantida no leito ungueal do indivíduo neonatal; meio de fibra de coleta de luz refletida conectado de maneira operacional ao meio espectrométrico para a dita análise espectral; sendo que o dito meio espectrométrico possibilita a identificação de marcadores para bilirrubina para a triagem desejável da Hiperbilirrubinemia neonatal nos indivíduos neonatais em uma faixa completa de até 20 mg/dl do teor de bilirrubina no sangue circulante através de triagem não invasiva.

2. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a fonte de luz seletiva ser conectada de maneira operacional ao meio de sonda através de meios de fibra de excitação; o dito meio de fibra de excitação possibilita a transmissão de luz ao leito ungueal para que seja difundida pelo leito ungueal e transilumine o tecido subcutâneo, iluminando os capilares sanguíneos inferiores para a análise espectral.

3. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o meio de fibra de coleta de luz refletida ser configurado para coletar a luz difundida refletida do leito ungueal e para enviar ao meio espectrométrico para a análise espectral da luz refletida difundida que envolve gerar curva de absorbância cumulativa correspondente ao sangue circulante e a partir da mesma calcular o nível de bilirrubina no sangue circulante envolvendo-se a identificação de marcadores para bilirrubina para a triagem desejada da

Hiperbilirrubinemia nos indivíduos neonatais.

4. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por meio de fibra de excitação compreender uma ou mais fibras ópticas de excitação conectadas, cada uma, de maneira operacional à fonte de luz seletiva em uma extremidade através do acoplador óptico ao passo que a outra extremidade é exposta ao leito ungueal através do meio de sonda.

5. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o meio de fibra de coleta de luz refletida compreender pelo menos uma fibra óptica de detecção conectada de maneira operacional ao meio espectrométrico em uma extremidade ao passo que em outra extremidade é exposto ao leito ungueal através do meio de sonda.

6. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o meio de sonda compreende uma sonda de reflexão adaptada para acomodar várias dentre as fibras ópticas de excitação que cercam a fibra óptica de detecção que tem as extremidades expostas do leito ungueal das mesmas coplanares com relação à ponta da sonda; uma fixação tubular fixada à ponta de sonda que possibilita que a ponta de sonda seja mantida no leito ungueal seletivamente com relação à superfície do leito ungueal garantindo a luz transmitida das fibras ópticas de excitação extremidades expostas do leito ungueal caiam ortogonalmente no leito ungueal apenas.

7. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a fixação tubular garantir a disposição da ponta de sonda, de preferência, 1 cm na direção contrária da superfície de leito ungueal do polegar e no ângulo de 90º com relação à superfície de leito ungueal do polegar.

8. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a fonte de luz seletiva compreender, de preferência, fonte de tungstênio-halogênio adaptada para gerar luz com densidade espectral uniforme a um comprimento de onda de 470 nm e 500 nm.

9. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o meio espectrométrico compreende um espectrofotômetro para gerar um espectro de absorbância correspondente à luz refletida recebida difundida do indivíduo neonatal convertendo- se o arranjo de espectro óptico da luz refletida difundida recebida no arranjo de comprimento de onda; um processo de computação para receber o espectro de absorbância e gerar o espectro processado a partir deste por meio de correção de linha basal do espectro de absorbância envolvendo-se um espectro escuro e espectro de referência de maneira iterativa; sendo que o dito processo de computação trata o espectro processado quando a absorbância do espectro a 630 nm cai entre 0,56 e 0,6 para garantir que o espectro corresponda à luz refletida coletada do ponto de luz do tamanho constante de ~10 mm2 no leito ungueal; um elemento de memória para armazenar temporariamente o espectro processado travado para processamento adicional.

10. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o processo de computação analisar o espectro processado armazenado para estimar o nível de bilirrubina por meio de envolvimento aplicar a ferramenta de ajuste gaussiano ao espectro processado armazenado em diferentes comprimentos de onda correspondentes a marcadores significativos para oxi-hemoglobina, bilirrubina e para o algo pico mais alto em banda de Soret e, desse modo, gerando curvas gaussianas ajustadas para os ditos diferentes comprimentos de onda; obter a curva de absorbância cumulativa combinando-se as curvas gaussianas; extrair uma região de interesse na curva de absorbância cumulativa entre dois comprimentos de onda correspondente aos pontos isosbésticos; processar a região extraída, tal como para obter valor de índice de instrumento, e calibrar a mesma para obter o valor de bilirrubina no sangue circulante na escala de mg/dl.

11. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por o meio espectrométrico ser calibrado com base no espectro escuro e no espectro de referência por meio do qual o espectrofotômetro gera o espectro escuro (D) correspondente ao ruído em segundo plano na ausência de uma luz e o espectro de referência (S) correspondente à luz refletida do leito ungueal de referência iluminado por fonte de luz estabilizada durante um tempo de integração predefinido sem saturar o espectrofotômetro; e o processo de computação corrige a linha basal do espectro de absorbância gerado por espectrofotômetro (S) a fim de gerar o espectro processado por meio de envolvimento

12. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o processo de computação aplicar a ferramenta de ajuste gaussiano ao espectro processado armazenado a 576 nm e 541 nm que são marcadores significativos para oxi- hemoglobina, a 470 nm que é um marcador significativo para a bilirrubina e a 415 nm que é um marcador significativo para o pico mais alto na banda de Soret.

13. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por o processo de computação combinar as curvas gaussianas ajustadas para que os comprimentos de onda 576 nm, 541 nm, 470 nm e 415 nm obtenham a curva de absorbância cumulativa por meio de computação em que, A1,A2,A3,A4 são a área sob as curvas gaussianas, e W l,W2,W3,W4 são a largura máxima à meia altura da curva gaussiana individual respectivamente, y 0 é o desvio e FC é a curva ajustada cumulativa.

14. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por o processo de computação extrai a região de interesse na curva de absorbância cumulativa entre os comprimentos de onda isosbésticos 452 nm e 500 nm.

15. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por o processo de computação processar a região extraída, tal como para normalizar a absorção a 452 nm e 500 nm e extrair a amplitude a 470 nm para obter o valor de índice mínimo a 470 nm.

16. Sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado por o processo de computação ser conectado de maneira operacional a uma interface de usuário para exibir o valor de índice calibrado como o valor de bilirrubina no sangue circulante .

17. Método de operação do sistema de triagem não invasivo para Hiperbilirrubinemia neonatal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado por compreender conectar de maneira operacional a dita pelo menos uma fonte de luz com o meio de fibra de excitação para receber e transmitir a luz gerada pela fonte de luz ao leito ungueal do indivíduo neonatal para ser difundida pelo dito leito ungueal e iluminar capilares sanguíneos inferiores que possibilitam a análise espectral do sangue circulante nos ditos capilares sanguíneos inferiores; coletar a luz difundida refletida do leito ungueal através do meio de fibra de detecção a fim de enviar a luz difundida refletida ao meio espectrométrico; analisar o espectro da luz difundida refletida envolvendo-se o meio espectrométrico para gerar a curva de absorbância cumulativa correspondente ao sangue circulante e a partir deste circular o nível de bilirrubina no sangue circulante.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a análise espectral da luz difundida refletida envolvendo-se o meio espectrométrico compreender as etapas de calibrar o meio espectrométrico que inclui envolver o espectrofotômetro a fim de gerar o espectro escuro (D) correspondente ao ruído em segundo plano na ausência de uma luz o espectro de referência (S) correspondente à luz refletida do leito ungueal de referência iluminado pela fonte de luz estabilizada durante um período de integração predefinido sem saturar o espectrômetro; envolver o espectrofotômetro para gerar o espectro de absorbância correspondente à luz refletida difundida recebida convertendo-se o arranjo de espectro óptico da luz refletida difundida recebida no arranjo de comprimento de onda; envolver o processo de computação para receber o espectro de absorbância e, desse modo, gerar o espectro processado por correção de linha basal do espectro de absorbância (S) com base no espectro escuro (D) e espectro de referência (R) por meio de computação travar o espectro processado quando a absorbância do espectro a 600 nm cai entre 0,56 e 0,6 a fim de garantir que o espectro corresponda à luz refletida coletada do ponto de luz de tamanho constante com diâmetro ~ 3 mm no leito ungueal; armazenar temporariamente o espectro processado travado no elemento de memória para processamento adicional; aplicar a ferramenta de ajuste gaussiano ao espectro processado armazenado em comprimentos de onda 576 nm e 541 nm que são marcadores significativos para oxi-hemoglobina, no comprimento de onda 470 nm que é um marcador significativo para a bilirrubina e no comprimento de onda 415 nm que é um marcador significativo para o pico mais alto na banda de Soret e, desse modo, gerando curvas gaussianas ajustadas para os ditos comprimentos de onda; obter a curva de absorbância cumulativa combinando-se as curvas gaussianas ajustadas e por meio de computação em que, A1,A2,A3,A4 são a área sob as curvas gaussianas e w3,w2,w3,w4 são largura máxima à meia altura da curva gaussiana individual respectivamente, y 0 é desviado e FC é a curva ajustada cumulativa; extrair a região de interesse na curva de absorbância cumulativa entre comprimentos de onda isosbésticos 452 nm e 500 nm; processar a região extraída, tal como computar valor de densidade óptico desconvolucionados nos comprimentos de onda 470 e 500 nm e extrair o mesmo para obter o valor de índice a 470 nm.