JP5183201B2 - Method and apparatus for analyzing amniotic fluid - Google Patents

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    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor

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Description

本出願は、2003年8月21日に出願された米国特許仮出願第60/496,884号の優先権を主張し、その内容を参照によって援用する。   This application claims priority from US Provisional Application No. 60 / 496,884, filed Aug. 21, 2003, the contents of which are incorporated by reference.

本出願に記載され主張された本発明は、米国連邦政府またはその機関の資金援助を受けた研究に基づくものではなく、米国政府は本特許出願に対する権利を持たない。   The invention described and claimed in this application is not based on research funded by the US federal government or its institutions, and the US government has no rights to this patent application.

本発明は、胎児の健康または胎児の健康状態に発症するリスクを判断するための方法および装置に関する。本発明はまた、母体の健康を監視するための方法および装置に関する。本発明はさらに、1つまたはそれ以上の生物学的マーカーを判断するように、羊水を分析するための方法および装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for determining the risk of developing fetal health or fetal health. The present invention also relates to a method and apparatus for monitoring maternal health. The present invention further relates to a method and apparatus for analyzing amniotic fluid so as to determine one or more biological markers.

胎児の出生時体重の評価は、出生前管理の重要な部分を占めている。したがって、分娩前に胎児の体重を正確に早期判断することよって、出生前管理の結果を顕著に改善することができる。したがって、特に(1)巨人症(不当重量児(LGA)ともいう)または(2)不当軽量児(SGA)または子宮内発育遅延(IUGR)、という2つの極例のいずれかのリスクを乳児が持つ場合、子宮内での胎児の体重を推定するための迅速かつ簡単な方法が必要とされている。   Assessment of fetal weight at birth is an important part of prenatal management. Therefore, the result of prenatal management can be significantly improved by accurately determining the weight of the fetus before delivery. Thus, infants are particularly at risk of one of two extreme cases: (1) Giant's disease (also referred to as an unfair weight baby (LGA)) or (2) an unfair light weight baby (SGA) or intrauterine growth retardation (IUGR). If so, there is a need for a quick and easy way to estimate the weight of the fetus in the womb.

現在、最も信頼できる乳児の出生時体重の予測装置は超音波であり、最近のレビュー記事によると、出生時体重を300gから400g以内で予測することが可能である(表12、Nahum eMedicine Journal)が、著者らはまた、他の方法と同様にまだ不正確度が大きいと述べており、胎児の体重の予測を達成するための合理的な方策には、臨床および音波による様々な情報源に基づいた複数の予測がまだ使用されていることを示唆している。さらに著者らは、超音波を使用しても巨人症は簡単には予測できない、と述べている。胎児の大きさの超音波診断および触診では、巨人症を予測できる感度は60%に満たず、擬陽性は40%を大きく超える。同様に、1800グラム未満の小さい胎児の超音波による胎児体重の予測では、多くの場合、25%ほどのエラーを伴う。超音波の短所として、胎児の器官の視覚化が最適未満であることによってしばしば制限される方法の複雑さおよび労力の負担が大きいことが挙げられる。また、費用の高い機器と習熟した人員も必要である。後者の要件は、開発途上国で最新の手法を使用することの妨げとなることが多い。   Currently, the most reliable baby birth weight prediction device is ultrasound, and according to a recent review article, birth weight can be predicted within 300 g to 400 g (Table 12, Nahum eMedicine Journal). However, the authors also say that, as with other methods, it is still inaccurate, and reasonable strategies for achieving fetal weight prediction include clinical and sonic sources. It suggests that multiple predictions based still are used. The authors further stated that giantism cannot be easily predicted using ultrasound. Fetal size ultrasound diagnosis and palpation has less than 60% sensitivity to predict giantism, and false positives greatly exceed 40%. Similarly, predicting fetal weight with ultrasound of small fetuses less than 1800 grams often involves as much as 25% error. Disadvantages of ultrasound include the complexity and effort burden of methods often limited by suboptimal visualization of fetal organs. It also requires expensive equipment and skilled personnel. The latter requirement often hinders the use of modern methods in developing countries.

2004年4月29日に公開されたWO2004/036359では、胎児の超音波測定の使用と母親に関する情報を組み合わせて出生時体重が判断される。現在の米国およびカナダのガイドラインでは、すべての妊娠した女性が24〜28週の間に妊娠糖尿病(GDM)の検査を受けることが推奨されている。優先的スクリーニングが実施されるのは、妊娠年齢が高い、妊娠前体重が高い、危険性の高い民族の一員である、または強い糖尿病の家族歴があるなど、複数の危険因子がある場合、あるいは過去にGDMを診断されたことまたは巨人症乳児の分娩があった場合だけである。しかし、いくつかの研究は、これらの基準に基づいた「選択的スクリーニング」ではまだGDMを過小診断することがあると認めている。   In WO 2004/036359 published on April 29, 2004, birth weight is determined by combining the use of fetal ultrasound measurements and information about the mother. Current US and Canadian guidelines recommend that all pregnant women be tested for gestational diabetes mellitus (GDM) between 24-28 weeks. Priority screening is done if there are multiple risk factors, such as an older age of pregnancy, a higher pre-pregnancy weight, a member of a high-risk ethnic group, or a strong family history of diabetes, or Only if GDM has been diagnosed in the past or there has been a delivery of an infant with giantism. However, some studies recognize that “selective screening” based on these criteria may still underdiagnose GDM.

GDMの現在のスクリーニングおよび診断の基準は、異常な経口ブドウ糖負荷試験(OGTT)およびそれに伴う妊娠高血糖症による周産期および成人の罹病率および死亡率の増加を観察することに基づいて予測される。胎盤を通過するブドウ糖の流動の増加は、成長する膵島細胞から子宮内でのインスリンを産生する刺激剤および胎児の高インスリン血症の前提条件となり、それにより胎児の腹囲、巨人症、肥満および新生児の低血糖症の増加およびGDMの診断につながることが論じられている。
米国特許仮出願第60/496,884号 WO2004/036359 A.Graps、「An Introduction to Wavelets」、IEEE Comput.Sci.Eng.2、50−61頁(1995年) E.Aboufadel and S.Schlicker、「Discovering Wavelets」(John Wiley&Sons Inc.、NY、1999年) J.S.Walker、「A Primer on Wavelets and their Scientific Applications」(Chapman&Hall、Boca Raton、1999年)
Current screening and diagnostic criteria for GDM are predicted based on observing increased perinatal and adult morbidity and mortality due to abnormal oral glucose tolerance test (OGTT) and concomitant gestational hyperglycemia The Increased glucose flux across the placenta is a prerequisite for stimulants that produce insulin in the uterus from growing islet cells and fetal hyperinsulinemia, thereby leading to fetal abdominal girth, giantosis, obesity and neonates It has been argued that it leads to increased hypoglycemia and diagnosis of GDM.
US Provisional Patent Application No. 60 / 496,884 WO2004 / 036359 A. Graps, “An Introduction to Wavelets”, IEEE Comput. Sci. Eng. 2, pp. 50-61 (1995) E. Aboufadel and S.M. Schlicker, “Discovering Wavelets” (John Wiley & Sons Inc., NY, 1999) J. et al. S. Walker, “A Primer on Wavelets and the Scientific Applications” (Chapman & Hall, Boca Raton, 1999)

本発明の広範な態様では、羊膜を破裂させずにインサイチュで羊水を分析する。   In a broad aspect of the invention, amniotic fluid is analyzed in situ without rupturing the amniotic membrane.

本発明の別の広範な態様では、羊水の成分を変えずに、流体を構成するマトリックスの濃度および/または他の成分についての情報を確認するように、羊水を分析する。   In another broad aspect of the present invention, amniotic fluid is analyzed to ascertain information about the concentration of the matrix making up the fluid and / or other components without changing the components of the amniotic fluid.

本発明のさらに別の広範な態様では、羊水の分析は、母親および子の少なくとも一方が医学的症状を発症するリスクと相関する。   In yet another broad aspect of the invention, amniotic fluid analysis correlates with the risk that at least one of a mother and a child will develop a medical condition.

本発明のさらに広範な態様では、予測を妊娠の早期に行う、または予測の正確性をより良くすることのいずれかによって、羊水分析による出生時体重の予測を改善する。   In a more broad aspect of the invention, the prediction of birth weight by amniotic fluid analysis is improved by either making the prediction early in pregnancy or by making the prediction more accurate.

本発明は羊水を分析する方法を提供し、デバイスが羊水中の1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーを測定するために準備され、かつ器具を羊膜に挿入せずにインサイチュで羊水を測定するように羊膜に対して配置される。デバイスを使用して、羊水中の1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーの値を得るように処理される測定データを取得する。   The present invention provides a method for analyzing amniotic fluid, wherein the device is prepared for measuring one or more selected biological markers in amniotic fluid, and amniotic fluid in situ without inserting an instrument into the amniotic membrane. Is placed against the amniotic membrane to measure. The device is used to obtain measurement data that is processed to obtain values for one or more selected biological markers in the amniotic fluid.

本発明は、羊水を含む羊膜を有する妊娠女性において、羊膜内に器具を挿入せずに、インサイチュで羊水を分析するための装置を提供する。装置は、羊水中の1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーを測定するためのデバイスと、羊膜内に器具を挿入せずにインサイチュで羊水を測定するように、羊膜に関してデバイスを配置するように適合された連結器と、デバイスからの測定データを処理して羊水中の1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーの値を得るための処理ユニットとを含む。   The present invention provides an apparatus for analyzing amniotic fluid in situ in pregnant women having amniotic fluid containing amniotic fluid without inserting an instrument into the amniotic membrane. The apparatus positions the device with respect to the amniotic membrane to measure one or more selected biological markers in the amniotic fluid and to measure the amniotic fluid in situ without inserting an instrument into the amniotic membrane. And a processing unit for processing the measurement data from the device to obtain the value of one or more selected biological markers in the amniotic fluid.

本発明は、羊水中の1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーを測定するためのデバイスを準備し、デバイスを羊膜内に器具を挿入せずにインサイチュで羊水を測定するように羊膜に対して配置し、デバイスを使用して測定データを取得し、羊水中の1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーの値を取得するように測定データを処理し、値に応じて食事の変更および薬剤処置の少なくとも1つを決定することによって、妊娠中の母親およびその胎児の少なくとも一方を治療する方法を提供する。   The present invention provides a device for measuring one or more selected biological markers in amniotic fluid, such that the device measures amniotic fluid in situ without inserting an instrument into the amniotic membrane. , And measure the data to obtain the value of one or more selected biological markers in amniotic fluid, depending on the value A method of treating a pregnant mother and / or its fetus by determining at least one of a dietary change and a drug treatment is provided.

本発明は、母親の羊水を分析するためのデバイスを準備し、デバイスを使用して羊水から分析データを取得し、リスクのための予測値を取得するように分析データを処理することによって、母親およびその子の少なくとも一方に医学的症状を発症するリスクを予測する方法を提供する。   The present invention provides a device for analyzing a mother's amniotic fluid, using the device to obtain analytical data from the amniotic fluid and processing the analytical data to obtain a predictive value for risk. And a method for predicting the risk of developing medical symptoms in at least one of the children.

本発明は母親およびその子の少なくとも一方に医学的症状を発症するリスクを予測するための装置を提供する。装置は羊水を分析するためのデバイスと、リスクのための予測値を取得するようにデバイスからの分析データを処理するための処理ユニットとを含む。   The present invention provides an apparatus for predicting the risk of developing medical symptoms in at least one of a mother and her child. The apparatus includes a device for analyzing amniotic fluid and a processing unit for processing analytical data from the device to obtain a predictive value for the risk.

本発明は、分析のために羊水の利用が可能な羊膜を有する動物にも適用することができ、特に、本発明はヒトに適用することができる。「患者」、「母親」、「子」、「胎児」という用語、ならびに対象およびその体の部分に関する同様の用語は、明確な記載がない限り、本明細書ではヒトおよびヒト以外に関して使用されるものとする。   The present invention can be applied to an animal having an amniotic membrane that can be used for amniotic fluid for analysis. In particular, the present invention can be applied to a human. The terms “patient”, “mother”, “child”, “fetus”, and similar terms for the subject and its body parts are used herein with respect to humans and non-humans, unless expressly stated otherwise. Shall.

本明細書では、「医学的症状」という用語は母親、胎児または子の健康に関する状態または可能性のある状態を意味する。1つの例は子の出生時の体重、すなわち出生時体重であり、胎児体重には不当軽量児(SGA)または子宮内発達遅延(IUGR)、正常在胎期間児(AGA)または健康児、および不当重量児(LGA)または巨人症などがある。異常体重は、様々な健康上の併発症の原因であると認識されている。「医学的症状」はまた、AGAなどの問題がないことを示すことも含み、妊娠女性へのこの情報は母体の健康状態に有益な再確認となる。別の例には母親の糖尿病があり、これは母体の糖尿病、より詳細には妊娠糖尿病(GDM)としても知られている。他の例には早産がある。   As used herein, the term “medical symptom” means a condition or possible condition related to the health of the mother, fetus or child. One example is the birth weight of the child, i.e., the birth weight, which includes an unacceptably light baby (SGA) or intrauterine developmental delay (IUGR), a normal gestational age child (AGA) or a healthy child, and There are unfair weight children (LGA) or giantism. Abnormal weight is recognized as a cause of various health complications. “Medical symptoms” also include showing that there are no problems such as AGA, and this information for pregnant women is a useful reconfirmation of maternal health. Another example is maternal diabetes, which is also known as maternal diabetes, more specifically gestational diabetes (GDM). Another example is preterm birth.

本明細書では、「生物学的マーカー」という用語は、グルコース、乳酸または他の代謝による酸性物質、限定はされないが、インスリン、インスリン様成長因子(IGF)およびその結合タンパク質などの1つまたはそれ以上のタンパク質、および/または1つまたはそれ以上の脂肪酸を含む、1つまたはそれ以上の生化学的指標を含む。生物学的マーカーはまた、インビボまたはインサイチュであるかを問わず、羊水中で同定し計数できる細胞、ならびに粘度など、測定できる羊水の他の物理的特性を含むこともできる。   As used herein, the term “biological marker” refers to one or more of glucose, lactate or other metabolic acidic substances, including but not limited to insulin, insulin-like growth factor (IGF) and its binding proteins. One or more biochemical indicators comprising the above proteins and / or one or more fatty acids. Biological markers can also include cells that can be identified and counted in amniotic fluid, whether in vivo or in situ, as well as other physical properties of amniotic fluid that can be measured, such as viscosity.

本発明は、いくつかの実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面を参照しながら見ることによって、より良く理解されるであろう。   The invention will be better understood by viewing the following detailed description of several embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:

第1の実施形態−ヒトにおけるインビボでの羊水のNIRラマン・スペクトル分析および出生時体重との相関
本発明の一実施形態では、乳児の出生時体重を予測する羊水中の8〜12の生化学的マーカーのパネルを同定するラマン・スペクトル分析の使用に焦点を置く。このアプローチの利点は次の通りである。(1)すべての重要な生化学的成分を同時に測定するために、少量の羊水(μL)の単一サンプルのみを必要とすることであり、さらに重要なのは、その化学的特性を羊水の流体マトリクス内に保存することであり、これは少なすぎる(羊水過少症(oligiohydramniois))または多すぎる(羊水過多症(polyhydramniois))場合は胎児の健康リスクであり、それ自体が胎児の健康の重要なバロメータとなる。個々の成分に別個の分析を必要とする他の化学的手法では、容量が不安定な場合に濃度の差異の影響を受けやすいだけでなく、少量での分析がまだ開発されていないこの新しいコンパートメントで成分を測定する手法の欠陥の影響を受けやすいが、これはその限界を克服するものである。しかし、より重要なことは、ラマン・スペクトル分析は妊娠15週の早期に実施すると最終的な出生時体重の100〜400グラム以内まで正確であることである。したがって、これはSGAおよびLGAの早期子宮内診断の初の医療的可能性をもたらすものである。さらに、この方法は通常の羊水穿刺のときに実施することができ、追加的な労力を要する試料の化学的処理をする必要がない。本実施形態の方法は、病院、クリニック、および現場環境において、2つの機械の開発により、簡単に実施することができる:迅速なベッドサイドでの処理のために「新鮮な試料」を採取したときに羊水の液滴を測定する小型携帯式のラマン分光計の使用を必要とする機械および(2)連続する測定値を収集し、胎児の子宮内での成長およびその後の成長を監視する初の手段を提供する、妊娠期間中にわたって非侵襲的に使用される、膣内または腹内の光ファイバ・プローブの開発。本実施形態の方法の実現可能性により、通常の胎児監視のための羊水をより広範に使用することが可能となり、かつ現在の手法よりはるかに優れた正確度で入手可能となる。
First Embodiment-In Vivo Amniotic Fluid NIR Raman Spectrum Analysis in Human and Correlation with Birth Weight In one embodiment of the present invention, 8-12 biochemistry in amniotic fluid predicts infant birth weight. Focus on the use of Raman spectral analysis to identify a panel of genetic markers. The advantages of this approach are as follows. (1) Only a small sample of amniotic fluid (μL) is required to measure all important biochemical components simultaneously, and more importantly, its chemical properties are determined by the amniotic fluid fluid matrix. This is a fetal health risk if too little (oligiohydramniois) or too much (polyhydramniois) is itself an important barometer of fetal health It becomes. Other chemical methods that require separate analysis for individual components are not only susceptible to concentration differences when volume is unstable, but this new compartment has not yet been developed for small quantities It is susceptible to deficiencies in the method of measuring components at, but this overcomes its limitations. More importantly, however, Raman spectral analysis is accurate to within 100-400 grams of final birth weight when performed early in the 15th week of pregnancy. This therefore provides the first medical potential for early intrauterine diagnosis of SGA and LGA. Furthermore, this method can be performed during normal amniocentesis and does not require chemical processing of the sample which requires additional labor. The method of this embodiment can be easily implemented in hospital, clinic and field environments with the development of two machines: when “fresh samples” are taken for rapid bedside processing. A machine that requires the use of a small hand-held Raman spectrometer to measure amniotic fluid droplets, and (2) the first to collect successive measurements and monitor the fetal growth and subsequent growth in the fetus Development of an intravaginal or intraabdominal fiber optic probe that provides a means for non-invasive use during pregnancy. The feasibility of the method of this embodiment allows more extensive use of amniotic fluid for normal fetal monitoring and is available with much better accuracy than current approaches.

本出願では、測定に適した羊水のいくつかの成分を同定した。これらの成分としては、限定はされないが、グルコース、タンパク質のファミリー(限定はされないが、インスリン、および2つのIGF結合タンパク、すなわちIGF BP−1および3)、数種類のアミノ酸、および2種類の代謝性酸(乳酸および尿酸)がある。測定のための他の成分としては、硝酸および、高度に水素化された食品にのみ見られ、胎児の成長に必要な必須脂肪酸の使用を事実上制限することがあるトランス脂肪酸を含む数種類の脂肪酸がある。   In this application, several components of amniotic fluid suitable for measurement have been identified. These components include, but are not limited to, glucose, a family of proteins (but not limited to insulin and two IGF binding proteins, ie IGF BP-1 and 3), several amino acids, and two metabolic properties There are acids (lactic acid and uric acid). Other ingredients for measurement include nitric acid and several fatty acids including trans-fatty acids that are found only in highly hydrogenated foods and may effectively limit the use of essential fatty acids necessary for fetal growth There is.

羊水NIRラマン分光計
妊娠14〜16週の女性68名からの羊水を測定した。すべての患者は、同意確認のためにMcGill大学患者承認書に署名した。遺伝子検査後、すべての羊水試料の残りは冷凍保存した。近赤外ラマン・スペクトルを、Brukerのフーリエ変換近赤外ラマン分光計を使用して得た。羊水試料をそれぞれ冷凍装置から取り出し、20℃まで温めた。次いで、ラマン・システム内に取り付けられた直径2mmのガラス管の中に試料を移した。実験中はラマン・システムを20+/−1℃に維持した。1064nmを放射するNd:YAGレーザー放射の焦点を羊水試料上に合わせた。試料からのラマン散乱のシフトをFT分光計で収集し、冷却したNIR検出器を使用して検出した。スペクトルを1/秒でスキャンし、0〜3750cm−1のシフトから解像度8cm−1が得られた。各試料には合計1800スキャンを平均とした。生インターフェログラムのフーリエ変換後、0〜3750cm−1スペクトル範囲にわたる1919データ点として、データを保存した。
Amniotic fluid NIR Raman spectrometer Amniotic fluid from 68 women aged 14-16 weeks was measured. All patients signed the McGill University patient approval form for consent confirmation. After genetic testing, the remainder of all amniotic fluid samples were stored frozen. Near infrared Raman spectra were obtained using a Bruker Fourier transform near infrared Raman spectrometer. Each amniotic fluid sample was removed from the freezer and warmed to 20 ° C. The sample was then transferred into a 2 mm diameter glass tube mounted in the Raman system. The Raman system was maintained at 20 +/− 1 ° C. during the experiment. The Nd: YAG laser radiation emitting at 1064 nm was focused on the amniotic fluid sample. The Raman scattering shift from the sample was collected with an FT spectrometer and detected using a cooled NIR detector. The spectrum was scanned at 1 / second and a resolution of 8 cm-1 was obtained from a shift of 0-3750 cm-1. A total of 1800 scans was averaged for each sample. After Fourier transformation of the raw interferogram, the data was stored as 1919 data points spanning the 0-3750 cm-1 spectral range.

データ処理
羊水のラマン・スペクトルを前処理し、レーザー強度の変動の影響を低減した。特に、各スペクトルを2500cm−1でのSi−OHのラマン放射に正規化した。同様に、測定中のスプリアスノイズを抑えるように、スペクトルを15地点の移動平均ボックスカー平滑化機能で平滑化した。
Data processing The amniotic fluid Raman spectrum was preprocessed to reduce the effects of fluctuations in laser intensity. In particular, each spectrum was normalized to the Si—OH Raman emission at 2500 cm −1. Similarly, the spectrum was smoothed by a moving average boxcar smoothing function at 15 points so as to suppress spurious noise during measurement.

ハール変換
ハール変換(HT)はウェーブレット分析の最も古い形である。これは所与の信号を基底関数の直行成分上で予測する。0<τ<1の時間ウィンドウに含まれるデータを、ファーザー・ウェーブレットφ(τ)、マザー・ウェーブレットψ(τ)、連続するドーター・ウェーブレットψn,k(τ)に従って分解する。ただし、nおよびkはそれぞれスケーリングおよび平行移動を表す。

Figure 0005183201
Haar Transform Haar Transform (HT) is the oldest form of wavelet analysis. This predicts a given signal on the orthogonal component of the basis function. Data included in a time window of 0 <τ <1 is decomposed according to a father wavelet φ (τ), a mother wavelet ψ (τ), and successive daughter wavelets ψ n, k (τ). Here, n and k represent scaling and translation, respectively.
Figure 0005183201

同様に、各ドーター・ウェーブレットは、対応する正および負の加重ならびに関連するスケーリングおよび平行移動を持つ、2つのサン・ウェーブレットψnk(τ)の合計に分解することができる。すべてのドーター・ウェーブレットをサン・ウェーブレットの合計、すなわちファーザー・ウェーブレットを圧縮および移動したものに分解できることに留意することは興味深い。例えば、ψ=φ1,0−φ1,1であるとき、0および1だけから構成される基底成分でハール変換を実行することができ、これをスペクトル・フィルタによって実験的に実施することができる。ウェーブレット係数を測定するためには、ウェーブレットを行列で表すことが有用である。例えば、ファーザー、マザー、および第1世代のドーター・ウェーブレットをA2として表すことができる。

Figure 0005183201
Similarly, each daughter wavelet can be decomposed into a sum of two sun wavelets ψ nk (τ) with corresponding positive and negative weights and associated scaling and translation. It is interesting to note that all daughter wavelets can be decomposed into a sum of sun wavelets, ie a compressed and moved version of the father wavelet. For example, when ψ = φ 1,0 −φ 1,1 , a Haar transform can be performed with a basis component consisting only of 0 and 1, which can be performed experimentally with a spectral filter. it can. In order to measure wavelet coefficients, it is useful to represent wavelets as a matrix. For example, it can be expressed father, mother, and the first generation of daughter wavelets as A 2.
Figure 0005183201

ただし、各列はウェーブレットに対応し、各行は時間ウィンドウが4つの等しいセグメントに分割されるときのハール・ウェーブレット値を表す。4つの等しい波数のバイナリのラマン信号をウェーブレット係数に分解することによって、次の行列の数学問題がもたらされる:係数ベクトルは、A2に倍増するときラマン・スペクトル・プロファイルが得られるように算出しなくてはならない。最終的なベクトルのウェーブレット係数は、最低解像度のウェーブレット(ファーザー・ウェーブレット)から始まり、より高いスペクトル解像度へと進むように並べられる。行列A2をさらに先の世代のドーター・ウェーブレットまたはサン・ウェーブレットを含むように拡張し、それにより分析を高周波数レベルに拡大することができる。 However, each column corresponds to a wavelet and each row represents a Haar wavelet value when the time window is divided into four equal segments. Decomposing four equal wavenumber binary Raman signals into wavelet coefficients leads to the mathematical problem of the following matrix: The coefficient vector is calculated so that a Raman spectral profile is obtained when doubling to A 2. Must-have. The final vector wavelet coefficients are ordered to start with the lowest resolution wavelet (father wavelet) and proceed to higher spectral resolution. The matrix A 2 can be further expanded to include earlier generation daughter wavelets or sun wavelets, thereby extending the analysis to high frequency levels.

ハール変換に関するより詳細な情報は、A.Graps、「An Introduction to Wavelets」、IEEE Comput.Sci.Eng.2、50−61頁(1995年)、E.Aboufadel and S.Schlicker、「Discovering Wavelets」(John Wiley&Sons Inc.、NY、1999年)、およびJ.S.Walker、「A Primer on Wavelets and their Scientific Applications」(Chapman&Hall、Boca Raton、1999年)に見ることができる。   More detailed information on Haar transforms can be found in A. Graps, “An Introduction to Wavelets”, IEEE Comput. Sci. Eng. 2, 50-61 (1995). Aboufadel and S.M. Schlicker, “Discovering Wavelets” (John Wiley & Sons Inc., NY, 1999); S. See, Walker, “A Primer on Wavelets and the Scientific Applications” (Chapman & Hall, Boca Raton, 1999).

FTNIRラマン計器を使用して、実験的に収集された分布のハール係数を計算することは、データ分析の第1の工程である。サン・ウェーブレットのハール変換計算は、合計および差異を反復的に計算する、Matlab(The MathWorks Inc.、マサチューセッツ州ナティック)によって書かれた個別仕様プログラムを使用して行われた。計算では入力データの長さを2つの長さの累乗とする必要があった。最大1024ハールのサン・ウェーブレットの係数が得られ、低解像度から高スペクトル解像度へと並べられた。   Using the FTNIR Raman instrument to calculate the Haar coefficient of an experimentally collected distribution is the first step in data analysis. Sun Wavelet's Haar transform calculation was performed using a tailored program written by Matlab (The MathWorks Inc., Natick, Mass.) That iteratively calculates totals and differences. In the calculation, the length of the input data needs to be a power of two lengths. Sun wavelet coefficients of up to 1024 ha were obtained and arranged from low resolution to high spectral resolution.

ステップワイズ多重線形回帰
逆最小二乗回帰を使用して、前処理されたラマン・スペクトルから所与の試料の外部パラメータを推定することができる。しかし、HTではスパース表現の信号が得られることから、1024のウェーブレットがすべて必要ではないことはほぼ確実である。ステップワイズ多重線形回帰は、対象の量に最も相関する変数のサブセットを選択する、確立された方法である。遺伝子アルゴリズムの一般的な目的は、式5に従って所与のデータセットを最も良く説明するウェーブレットの組合せを同定することであった。
Y=α0+α11+α22+…+αna (5)
ただし、Yは従属変数(出生時体重)であり、X1、X2…Xnは独立変数(すなわち、ウェーブレット係数)であり、α0、α1…αnは一組のXから逆最小二乗回帰によって求められた係数である。最も良くYを推測するウェーブレットの組合せを、次のスキームに従って求めた。
1.ステップワイズが使用するHT係数の範囲を設定する
2.モデルに含むウェーブレットの数を選択する
3.各モデルの適合度を評価する
4.モデルに含まれるウェーブレットの数を増やして工程2〜4を繰り返す
5.変数の最適な数を選択する
6.独立したデータセットを使用してモデルを評価する
7.ステップワイズ法で使用されるHT係数の範囲を変えながら工程1〜6を繰り返す
Stepwise Multiple Linear Regression Inverse least square regression can be used to estimate extrinsic parameters for a given sample from the preprocessed Raman spectrum. However, it is almost certain that not all 1024 wavelets are required since HT provides a sparse representation signal. Stepwise multiple linear regression is an established method of selecting a subset of variables that are most correlated with the quantity of interest. The general purpose of the genetic algorithm was to identify wavelet combinations that best describe a given data set according to Equation 5.
Y = α 0 + α 1 X 1 + α 2 X 2 +... + Α n X a (5)
However, Y is the dependent variable (birth weight), the X 1, X 2 ... X n are independent variables (i.e., wavelet coefficients), α 0, α 1 ... α n is inverse least of a set of X This is a coefficient obtained by square regression. The combination of wavelets that best estimates Y was determined according to the following scheme.
1. 1. Set the range of HT coefficients used by Stepwise. 2. Select the number of wavelets included in the model. 3. Evaluate the fitness of each model. 4. Increase the number of wavelets included in the model and repeat steps 2-4. Choose the optimal number of variables 6. Evaluate the model using an independent dataset. Repeat steps 1-6 while changing the range of HT coefficients used in the stepwise method

1.ステップワイズMLRが使用するHT係数の範囲を設定する:STEPMLRの目標は、出生時体重に相関するウェーブレットの小さいサブセットを決定することであった。同様に、胎児の成長に関連するスペクトル成分の同定を開発する観点から、および将来の計測を簡略化するために、低解像度(大きい波長範囲)の成分が好ましい。したがって、ステップワイズ法によってすべてのハール・サン・ウェーブレットの中から推定を最適化するように選択することに加えて、アルゴリズムもまた512、256、128、64、および32ウェーブレットより低いスペクトル解像度のウェーブレットでのみ実行した。
2.モデルに含むウェーブレットの数を選択する:1つのウェーブレット、すなわち式5での1つのXから開始し、漸増する。ウェーブレットの最大数は、ステップワイズ選択に利用可能なウェーブレット係数の数に従って設定した。すべての場合において、使用するウェーブレットの最大数は10に設定した。
3.各モデルの適合度を評価する:集団における各モデルに、試料調製から求められた吸収または散乱の既知の値で設定した較正を使用する逆最小二乗回帰によって、式5の係数α1からαnを算出した。求められたαnパラメータおよび試験セットのハール係数を式5に当てはめることによって、出生時体重の推定を取得し、較正の標準誤差(SEC)を計算した。したがって、より良いモデルには、より小さいSECが関係している。
4.モデルに含まれるウェーブレットの数を増やして工程2〜3を繰り返す:工程2でウェーブレットの最大数を選択する。
5.変数の最適な数を選択する:モデルのSEC対ウェーブレットの数をグラフ化することによって、予測誤差平方和(PRESS)図を作成した。最小PRESS値でのモデルのウェーブレットの数をhで表す。選択されたモデルは、そのモデルのPRESSが95%信頼度でのf検定に基づいてh個のウェーブレットのモデルのPRESSを有意に上回らないように、最小数のウェーブレットを持つものとした。
6.独立したデータセットを使用してモデルを評価する:独立したデータセット、較正セットからの較正係数を使用したバリデーションセットの出生時体重値を推定することによって、「最適な」モデルを評価した。R2および変動係数(C.V.)をモデルの有効性の指数として使用した。
1. Set the range of HT coefficients used by the stepwise MLR: The goal of STEPMLR was to determine a small subset of wavelets that correlate with birth weight. Similarly, low resolution (large wavelength range) components are preferred from the perspective of developing the identification of spectral components related to fetal growth and to simplify future measurements. Thus, in addition to choosing to optimize the estimation among all Haar-Sun wavelets by the stepwise method, the algorithm also uses lower spectral resolution wavelets than 512, 256, 128, 64, and 32 wavelets. Only executed with.
2. Select the number of wavelets to include in the model: Start with one wavelet, ie, one X in Equation 5, and incrementally. The maximum number of wavelets was set according to the number of wavelet coefficients available for stepwise selection. In all cases, the maximum number of wavelets used was set to 10.
3. The fitness of each model is evaluated: For each model in the population, the coefficients α 1 to α n of Equation 5 are used by inverse least squares regression using a calibration set with known values of absorption or scattering determined from sample preparation. Was calculated. An estimate of birth weight was obtained by fitting the determined α n parameter and the Haar coefficient of the test set to Equation 5, and the standard error of calibration (SEC) was calculated. Thus, a better model involves a smaller SEC.
4). Repeat steps 2-3 by increasing the number of wavelets contained in the model: In step 2, select the maximum number of wavelets.
5. Choosing the optimal number of variables: A prediction error sum of squares (PRESS) diagram was created by graphing the number of SECs versus wavelets in the model. The number of wavelets of the model at the minimum PRESS value is represented by h. The model selected had a minimum number of wavelets so that the PRESS of the model did not significantly exceed the PRESS of the h wavelet model based on the f-test with 95% confidence.
6). Assess the model using an independent data set: The “optimal” model was evaluated by estimating the birth weight value of the validation set using the calibration coefficients from the independent data set, the calibration set. R 2 and coefficient of variation (CV) were used as indices of model effectiveness.

結果
羊水のラマン・スペクトルから出生時体重を推定するために3つの別個の較正を行った。第1に、すべての試料に関連するスペクトルを使用して出生時体重を推定した。図1bに結果を示す。すべての試料について500グラム以内での出生時体重の推定が得られた。試料を3500グラムより少ない群および3500グラムより多い群に分けると、顕著により良い結果が得られた。2つの較正の結果を図1dおよび1fに示す。図から分かるように、約200グラム誤差での推定、および各群に1つだけの異常値が見られた。これは現在のどの方法よりも有意に優れている。
Results Three separate calibrations were performed to estimate birth weight from the amniotic fluid Raman spectrum. First, birth weights were estimated using spectra associated with all samples. The results are shown in FIG. An estimate of birth weight within 500 grams was obtained for all samples. Dividing the samples into groups less than 3500 grams and more than 3500 grams gave significantly better results. The results of two calibrations are shown in FIGS. 1d and 1f. As can be seen from the figure, an estimation with an error of about 200 grams and only one outlier was seen in each group. This is significantly better than any current method.

第2および第3の実施形態−光学分光計を含むインサイチュプローブ
第2の実施形態では、妊娠期間中に2〜5回の定期的超音波のときに膣内スペクトル測定を行った。初期の測定には治療的または栄養学的処置の機会がある。しかし、初期の妊娠測定の感度は頚管組織の厚さ(〜4cm)によって減少されることがある。対照的に、妊娠後期に行われる膣内測定では、頚管組織(1mm未満)による干渉はそれが妊娠期間を通じて薄くなるので少ないが、医療的処置の機会は少ない。羊膜の超音波画像を使用してプローブの向きの配置を助け、またはプローブが胎児に干渉せずに羊水を測定することを確認することができることは、容易に理解できるであろう。所望であれば、超音波膣内プローブに光学分光計を組み込むことができる。
Second and Third Embodiments—In Situ Probe Including Optical Spectrometer In the second embodiment, intravaginal spectrum measurements were made during 2-5 regular ultrasounds during pregnancy. Early measurements have opportunities for therapeutic or nutritional treatment. However, the sensitivity of early pregnancy measurements may be reduced by cervical tissue thickness (˜4 cm). In contrast, in intravaginal measurements performed in late pregnancy, interference with cervical tissue (less than 1 mm) is less because it fades throughout pregnancy, but there are fewer opportunities for medical treatment. It will be readily appreciated that an ultrasound image of the amniotic membrane can be used to help position the probe or to confirm that the probe measures amniotic fluid without interfering with the fetus. If desired, an optical spectrometer can be incorporated into the ultrasonic intravaginal probe.

特にIUGRおよび巨人症の推定のために、インサイチュ測定で出生時体重の予測に重要なスペクトル領域は、介在する組織、温度、およびAMFのpHによって上述のex vivoでの凍結試料で得られるものとわずかに異なることが予測できる。様々な妊娠時点で開発された特定の回帰モデルを、超音波によって得られた「ゴールド」標準測定値と比較する。   Particularly for the estimation of IUGR and giantism, the spectral region important for predicting birth weight in situ measurements is that obtained with frozen samples ex vivo as described above depending on the intervening tissue, temperature, and pH of AMF. Can be expected to be slightly different. Specific regression models developed at various pregnancy times are compared to “gold” standard measurements obtained by ultrasound.

膣内NIR測定値を使用して、ラマン・スペクトルと出生時体重の間に回帰関係を見出すことができる。同様に、NIRまたはIR領域での光学的減衰スペクトルを測定し、そして出生時体重の予測のため、および本発明の他の医療条件に従って相関させることもできる。ラマン散乱測定値は羊水について優れた分析情報をもたらすが、測定がインサイチュで行われ、羊水測定の深さによってラマン測定がより困難になる場合、光学的減衰または吸収測定値がより効率的であると予想される。   Vaginal NIR measurements can be used to find a regression relationship between the Raman spectrum and birth weight. Similarly, optical attenuation spectra in the NIR or IR region can be measured and correlated for birth weight prediction and according to other medical conditions of the invention. Raman scattering measurements provide excellent analytical information about amniotic fluid, but optical attenuation or absorption measurements are more efficient when the measurement is done in situ and the depth of the amniotic fluid measurement makes it more difficult It is expected to be.

図2に示すように、プローブは光源および光学検出器を備えた先端を有する。代替的には適切な光源および検出器をプローブ先端に一体化することが好ましいが、現在の好ましい実施形態では、光ファイバは光を遠隔光源と検出器の間で先端へと中継する。   As shown in FIG. 2, the probe has a tip with a light source and an optical detector. Alternatively, it is preferable to integrate a suitable light source and detector into the probe tip, but in the presently preferred embodiment, the optical fiber relays light between the remote light source and the detector to the tip.

図3に示すように、光プローブは望ましいスペクトル情報を取得するように、光源および検出器を制御するスペクトル分析装置に動作可能に連結されている。上述のように、このような分析装置はラマン散乱分析装置である。結果的に得られたスペクトル・データは、スペクトル情報をどのようにリスク値に相関させるかを指定する較正データに基づいて医療条件のリスク値を計算する相関器で受け取られる。それに加えて、またはその代わりに、羊水の生化学的マーカーまたは他の成分の濃度の値を判断するように相関を実施することもできる。   As shown in FIG. 3, the optical probe is operably coupled to a spectral analyzer that controls the light source and detector to obtain the desired spectral information. As described above, such an analyzer is a Raman scattering analyzer. The resulting spectral data is received by a correlator that calculates risk values for medical conditions based on calibration data that specifies how spectral information is correlated to the risk values. In addition, or alternatively, the correlation can be performed to determine amniotic fluid biochemical markers or other component concentration values.

第3の実施形態では、図4および5に示すように、適合されたプローブは光源および2つの光学検出器を備えた非侵襲的な先端を有することができる。図示するように、第1の検出器は近くの組織とより深部の組織の間の組織を通る有意に異なるパス長を「認識」し、第2の検出器はより短いパスの差を「認識」する。2つの検出器によって測定された強度データを減算することによって、より深部の組織、すなわち羊水についての情報を得ることができる。プローブは患者の腹部と光学的に接触するように適合される。膣内プローブの場合、図4のデバイスもまた好ましいが、測定する組織または流体の深さは大きくなく、したがって第1の検出器と第2の検出器の間の分離も大きくする必要はない。   In a third embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the adapted probe can have a non-invasive tip with a light source and two optical detectors. As shown, the first detector “recognizes” significantly different path lengths through tissue between nearby and deeper tissues, and the second detector “recognizes shorter path differences. " By subtracting the intensity data measured by the two detectors, information about deeper tissue, ie amniotic fluid, can be obtained. The probe is adapted to make optical contact with the patient's abdomen. In the case of an intravaginal probe, the device of FIG. 4 is also preferred, but the depth of tissue or fluid to be measured is not large and therefore the separation between the first detector and the second detector need not be large.

より具体的には、膣内測定に適したNIRラマン・システムの場合、Ocean Opticsから市販されているNIRラマン・システムを羊水測定に適合させることができる。システムのレーザーは785nmで低電力(50mW)のレーザーとすることができる。散乱はλ−4に比例し、低光出力を非侵襲的なインサイチュ測定で使用することが可能であるので、第1の実施形態で使用された1064nmと比較してより短い波長を選択することが望ましい。同様に、この近赤外領域は測定で予測される頚管組織を容易に通過することができる。ラマン分光計の検出器は、携帯での使用に堅固なシステムをもたらす高感度の冷却CCD検出器である。従来の測定では、出生時体重の回帰モデリングには比較的低い解像度のラマン・スペクトルで十分であると示唆されている。分光器の入口スリットを調節することによって、インサイチュ測定の解像度および信号強度を最適化する簡便な手段をもたらす。予備的測定から、in vivoでのスペクトル取得には約3分間かかることが予測される。   More specifically, in the case of a NIR Raman system suitable for intravaginal measurements, a NIR Raman system commercially available from Ocean Optics can be adapted for amniotic fluid measurements. The system laser can be a low power (50 mW) laser at 785 nm. Choose a shorter wavelength compared to 1064 nm used in the first embodiment, since the scattering is proportional to λ-4 and the low light output can be used for non-invasive in situ measurements. Is desirable. Similarly, this near-infrared region can easily pass through the cervical tissue predicted by the measurement. The Raman spectrometer detector is a highly sensitive cooled CCD detector that provides a robust system for portable use. Conventional measurements suggest that a relatively low resolution Raman spectrum is sufficient for regression modeling of birth weight. Adjusting the entrance slit of the spectrometer provides a convenient means of optimizing in-situ measurement resolution and signal strength. From preliminary measurements, it is expected that in vivo spectrum acquisition will take about 3 minutes.

レーザー励起およびラマン散乱はどちらも、個別仕様の光ファイバのバンドルによって患者に伝送される。バンドルは組織の同じ位置に焦点を合わせる別個の照明および収集ファイバからなる。この共焦点配置を使用して、組織の正確な位置を3次元の定量的測定のために単離することができる。照明ファイバの遠位端では、小型の短波長透過の光ファイバが配置され、照明ファイバからの望まない散乱を除去する。第2の長波長透過フィルタが収集ファイバの前部に配置され、分光器に伝送されたラマン・シフト信号を単離する。ファイバ・バンドルの直径は2mm未満である。共焦点光プローブは超音波スキャン・ヘッドでわずか2mm×5mmである。   Both laser excitation and Raman scattering are transmitted to the patient by a bundle of customized optical fibers. The bundle consists of separate illumination and collection fibers that focus on the same location in the tissue. Using this confocal arrangement, the exact location of the tissue can be isolated for three-dimensional quantitative measurements. At the distal end of the illumination fiber, a small short wavelength transmission optical fiber is placed to eliminate unwanted scattering from the illumination fiber. A second long wavelength transmission filter is placed in front of the collection fiber to isolate the Raman shift signal transmitted to the spectrometer. The diameter of the fiber bundle is less than 2 mm. The confocal optical probe is only 2 mm × 5 mm with an ultrasonic scan head.

ファイバ・バンドルは膣内超音波スキャン・ヘッド(Medison A−600)を備えた低コストの超音波画像システムに取り付けられており、in vivoでのサンプリング位置を決定することができるようになっている。光ファイバは、膣内プローブの機械的インデントを使用して、既知のサンプリング位置を維持するようにテフロン(登録商標)の止め輪でクリップ止めされている。患者の体内では、衛生的環境をもたらすために超音波/光プローブにコンドームをかぶせる。スペクトル取得の位置は組織ファントムを使用して決定する。スペクトル測定の位置に配置することに加えて、膣内超音波画像は、スペクトルの比較に有用である子宮および膜の形状についての情報をもたらす。システムを既知の組成試料で作製および較正することに加えて、回帰で使用されるスペクトル領域間の比較が行われるように、羊水の大部分に存在する浄化された成分のスペクトルを使用して成分の基準スペクトルを設けることができる。 The fiber bundle is attached to a low-cost ultrasound imaging system equipped with an intravaginal ultrasound scan head (Medison A-600) so that it can determine the sampling location in vivo. . Optical fiber, using a mechanical indentation vaginal probe, are clipped in the retaining ring of Teflon so as to maintain a known sampling position. Within the patient's body, a condom is placed over the ultrasound / optical probe to provide a hygienic environment. The position of spectrum acquisition is determined using a tissue phantom. In addition to being placed at the location of spectral measurements, intravaginal ultrasound images provide information about the uterine and membrane shapes that are useful for spectral comparisons. In addition to making and calibrating the system with known composition samples, the components using the purified component spectrum present in the majority of amniotic fluid so that a comparison between the spectral regions used in the regression is made Can be provided.

上述の膣プローブの実施形態は女性での使用を対象としているが、他の哺乳類での使用に適合させることも可能であることが理解されよう。   It will be appreciated that although the vaginal probe embodiments described above are intended for use in women, they can also be adapted for use in other mammals.

非光学的分析器を同様に使用して、医療条件リスクと相関させることのできる羊水の成分についてインサイチュでの情報を収集することができることもまた、理解されよう。例えば、MRSでは化学的組成についての詳細な分析情報を得ることができる。超音波によってインサイチュで測定することのできる羊水の粘度などの物理的パラメータもまた、単独でまたは他の光学的または非光学的分析器と組み合わせて使用して、リスクを測定し、あるいは1つまたはそれ以上の生物学的マーカーを測定することができる。予測される出生時体重の関数として変化する羊水成分は粘度に影響すると考えられており、したがって粘度と出生時体重の間に相関関係があることが予期される。   It will also be appreciated that non-optical analyzers can similarly be used to collect in situ information about amniotic fluid components that can be correlated with medical condition risk. For example, MRS can provide detailed analytical information about chemical composition. Physical parameters such as amniotic fluid viscosity, which can be measured in situ by ultrasound, can also be used alone or in combination with other optical or non-optical analyzers to measure risk or one or Further biological markers can be measured. Amniotic fluid components that change as a function of predicted birth weight are believed to affect viscosity, and therefore it is expected that there will be a correlation between viscosity and birth weight.

光学分光計の場合、適切な波長領域は約200nmから400μmである。羊水の乾燥試料はこの範囲にわたって分析することができ、一方、ex vivoの全試料またはインサイチュの羊水は介在する組織または羊水自体によって過度に吸収されない波長を使用して分析する。例えば、水は2μmから50μmの範囲を大きく吸収し、羊水内の水の存在によってこの範囲はインサイチュでの測定に基本的に使用できないようになっている。   For an optical spectrometer, a suitable wavelength region is about 200 nm to 400 μm. Amniotic fluid dry samples can be analyzed over this range, while ex vivo whole samples or in situ amniotic fluid are analyzed using wavelengths that are not excessively absorbed by intervening tissues or the amniotic fluid itself. For example, water absorbs a large range from 2 μm to 50 μm, and the presence of water in amniotic fluid makes this range essentially unusable for in situ measurements.

第4および第5の実施形態−反復式非侵襲的羊水分析を使用した妊娠糖尿病(GDM)の監視
本研究の目的は次の4つである。1)遺伝子検査のための通常の羊水穿刺を受ける、年齢によるリスクが高い高齢女性の集団におけるGDMの罹患率を述べる。2)これらの女性において通常の羊水穿刺の時点(範囲12〜22週)で予め存在していた羊水(AF)のグルコース、インスリンまたはインスリン様成長因子結合タンパク(IGF BP)1型が上昇すると24〜28週でGDMと診断されることを示す。3)これらの羊水指数と後のGDM診断に関連性が存在することを、重回帰を使用して確定する。4)確率マップを使用して、GDMのリスク増加を予測するグルコース、インスリン、およびIGF BP1型の特定の羊水濃度を実証する。
Fourth and Fifth Embodiments-Monitoring Gestational Diabetes Mellitus (GDM) Using Iterative Non-invasive Amniotic Fluid Analysis The purpose of this study is to: 1) Describe the prevalence of GDM in a population of elderly women who are at high risk of age who receive regular amniocentesis for genetic testing. 2) Increased glucose, insulin or insulin-like growth factor binding protein (IGF BP) type 1 in amniotic fluid (AF) pre-existing at the time of normal amniocentesis (range 12-22 weeks) in these women is 24 Shown to be diagnosed with GDM at ~ 28 weeks. 3) Use multiple regression to establish that there is an association between these amniotic fluid indices and subsequent GDM diagnosis. 4) Use probability maps to demonstrate specific amniotic fluid concentrations of glucose, insulin, and IGF BP1 that predict an increased risk of GDM.

デザイン、募集、および同意:1998〜2002年に、カナダ、モントリオール州のSt Mary’s Hospital Centerで通常の羊水穿刺を受ける妊娠中の女性に、この前向き研究への参加を募った。同意署名によって、研究者はMontreal Children’s Hospitalから遺伝子検査後に羊水を入手し、医療カルテを閲覧することが可能となった。組み入れ基準(単胎妊娠)および除外基準(多胎妊娠、遺伝子異常)を適用し、1008人の参加者を得た。医療カルテの検討によって、GDM状態、妊娠年齢、妊娠前体重および身長、民族、経産回数、喫煙(n =888〜928)、25週(n=70)および35週(n=149)時に超音波によって予測される胎児の体重、乳児の出生時体重、性別、および在胎期間(n=928)についての情報を入手した。在胎期間は、LMPおよび一定の病院プロトコールを使用し、医師の推定に基づいた。各データ・サブセットの完全性は医療カルテおよび質問票での情報の入手可能性に依存した。倫理承認は、Institutional Review Boards of McGill, Montreal Children’s HospitalおよびSt Mary’s Hospital Centreから得た。   Design, recruitment and consent: From 1998 to 2002, pregnant women undergoing regular amniocentesis at the St Mary's Hospital Center in Montreal, Canada were invited to participate in this prospective study. The consent signature allowed the researchers to obtain amniotic fluid after genetic testing from the Montreal Children's Hospital and to view medical charts. Inclusion criteria (single pregnancy) and exclusion criteria (multiple pregnancy, genetic abnormalities) were applied, resulting in 1008 participants. By medical examination, GDM status, pregnancy age, pre-pregnancy weight and height, ethnicity, number of births, smoking (n = 888-928), 25 weeks (n = 70) and 35 weeks (n = 149) Information on fetal weight, infant birth weight, sex, and gestational age (n = 928) predicted by ultrasound was obtained. The gestational age was based on physician estimates using LMP and certain hospital protocols. The completeness of each data subset depended on the availability of information in medical charts and questionnaires. Ethical approval was obtained from Institutional Review Boards of McGill, Montreal Children's Hospital, and St Mary's Hospital Centre.

生化学的分析:−80℃で保存された羊水の試料を、グルコース、インスリン、およびIGF BP1型について分析した。インスリン(n=718)は、モノクローナル抗インスリン複合体、常磁性粒子で覆われた抗体、および化学発光基質を反応容器に添加するワン・ステップ免疫酵素分析であるBeckman Access超音波分析システムを使用して分析した。インスリンは0.03〜300ul pmol/L以内で測定した。グルコース(n=662)はマイクロプレート・リーダーで使用するためにAbbott Laboratories(イリノイ州、North Chicago)分析キット(No.6082)に適合させ、IGF BP1型(n=876)はDiagnostics Systems Laboratories Inc(DSLキット10−7800、テキサス州Webster)を使用してELISAによって適合させた後、分析した。   Biochemical analysis: Amniotic fluid samples stored at −80 ° C. were analyzed for glucose, insulin, and IGF type BP1. Insulin (n = 718) uses a Beckman Access ultrasound analysis system, a one-step immunoenzymatic assay that adds a monoclonal anti-insulin complex, antibodies coated with paramagnetic particles, and a chemiluminescent substrate to the reaction vessel. And analyzed. Insulin was measured within 0.03 to 300 ul pmol / L. Glucose (n = 662) was adapted to the Abbott Laboratories (North Chicago, IL) analysis kit (No. 6082) for use in a microplate reader, and IGF BP1 type (n = 876) was Diagnostic Systems Laboratories (Nor. DSL kit 10-7800 (Webster, Texas) was used for analysis after fitting by ELISA.

統計分析:すべてのデータ分析は、統計的有意性をP<0.05として、SAS(Version 8.02,SAS Inc.,ノースカロライナ州Cary)を使用して実施した。すべての非正常分布データは平方根を使用して変換した:妊娠体重、BMI、民族、経産回数、羊水穿刺週、喫煙、乳児出生時体重、35週胎児体重、および羊水グルコース、インスリン、およびIGF−BP1型。GDMおよび非GDMの母親の生化学的比較には、母体妊娠時BMI、民族、経産回数および羊水穿刺実施週を共変数として含めた。従属変数としてのGDMおよび出生時体重、およびモデルに含まれるこれまでに確立された予測因子の重回帰も、フォワードおよびバックワード回帰を使用して検証した。IGF BP1型、インスリン、およびグルコース間の共線形性により、それぞれを別個の回帰モデルに組み入れた。GDMおよび非GDMの母親のデータを、Cambridge UniversityのIan McNabbeyによってBayesnetと呼ばれるMatlab V6.1(Mathworks,Inc)で書かれたプログラムを使用したガウス分布の混合を使用して、別個にモデル化した。インスリンおよびグルコースについての羊水の生物マーカーによるGDM発症の経験的確率を、測定されたデータから決定されたガウス分布のBayesian加重を使用して、計算した。次いで、図6および図7にそれぞれ示すように、AF中のグルコースに関連したIGF−BP1型およびインスリンの変動に関して、GDM発症の確率の等高線図を決定した。   Statistical analysis: All data analysis was performed using SAS (Version 8.02, SAS Inc., Cary, NC) with statistical significance P <0.05. All non-normal distribution data were converted using square roots: pregnancy weight, BMI, ethnicity, number of births, amniocentesis week, smoking, infant birth weight, 35 week fetal weight, and amniotic fluid glucose, insulin, and IGF -BP1 type. The biochemical comparison of GDM and non-GDM mothers included maternal BMI, ethnicity, number of births, and week of amniocentesis as covariates. GDM and birth weight as dependent variables and multiple regressions of previously established predictors included in the model were also verified using forward and backward regression. Due to the co-linearity between IGF BP1 type, insulin, and glucose, each was incorporated into a separate regression model. GDM and non-GDM maternal data were modeled separately using a mixture of Gaussian distributions using a program written in Matlab V6.1 (Mathworks, Inc.) called Bayesnet by Ian McNabbey of Cambridge University. . The empirical probability of developing GDM with amniotic fluid biomarkers for insulin and glucose was calculated using the Bayesian weights of the Gaussian distribution determined from the measured data. Then, as shown in FIGS. 6 and 7, respectively, contour plots of the probability of developing GDM were determined for IGF-BP1 type and insulin variations associated with glucose during AF.

集団特性:GDMおよび非GDM亜集団の間の比較によれば、GDMの母親のほうが身長が低く、妊娠体重およびBMIが高く、過体重または肥満は非GDMの母親でわずか26%であるのに対し、GDMの母親で54%であった。健康で非GDMの母親では平均出生時体重は3396±19gであったのに対し、GDMの母親では3515±52gであった。ただし、4000gを超えたのは、GDMの子の16%および非GDMの子の12%のみであり、性別および在胎期間を修正する出生時体重の百分位数を使用すると、GDMの母親に産まれた乳児23%が90%を越え(LGA)、非GDM集団ではLGAがわずか10%であった。どちらの分類でも、GDMの母親の3〜4%がIUGRまたはSGAの乳児を出産した結果が得られた。胎児の体重は25週までは差はないが、35週までにGDMの母親では134グラム多かった。さらに35週に、在胎期間(β−係数(β)=215g)およびGDM(β=54g;p=0.0450)(ただしBMI、喫煙および乳児性別を除く)を胎児の体重の独立予測因子として入力した。この差は満期までに119グラムまで減少し、その時点でGDM(β−係数=165g)を、喫煙(β=−111g)、乳児性別(β=124g)および在胎期間(β=135g)、および妊娠時身長および体重(それぞれβ=750g、β=7.50g)とともに乳児の体重の独立予測因子として入力した。高齢の母親(37.8±0.1歳、26〜45歳)の本研究集団(n=928)では、GDMの発症は12%であった。   Population characteristics: According to comparisons between GDM and non-GDM subpopulations, GDM mothers are shorter in height, have higher pregnancy weights and BMI, and overweight or obesity is only 26% in non-GDM mothers In contrast, it was 54% among GDM mothers. For healthy, non-GDM mothers, the mean birth weight was 3396 ± 19 g, compared to 3515 ± 52 g for GDM mothers. However, only 4000% of GDM offspring and 12% of non-GDM offspring exceeded 4000g, and using the percentile of birth weight to correct gender and gestational age, the mother of GDM 23% of infants born in the United States exceeded 90% (LGA), and the non-GDM population had only 10% LGA. Both classifications resulted in 3-4% of GDM mothers giving birth to IUGR or SGA infants. The weight of the fetus was not different until 25 weeks, but by 35 weeks it was 134 grams more in GDM mothers. At 35 weeks, gestational age (β-factor (β) = 215 g) and GDM (β = 54 g; p = 0.450) (except BMI, smoking and infant gender) are independent predictors of fetal weight. As entered. This difference decreases to 119 grams by maturity, at which time GDM (β-factor = 165 g), smoking (β = −111 g), infant sex (β = 124 g) and gestational age (β = 135 g), And pregnancy height and weight (β = 750 g and β = 7.50 g, respectively) as an independent predictor of infant weight. In this study population (n = 928) of elderly mothers (37.8 ± 0.1 years, 26-45 years), the onset of GDM was 12%.

生化学的測定:BMI、民族、経産回数、および羊水穿刺週の組み入れにかかわらず、GDMの母親では非GDMの母親より羊水グルコースの濃度は高く、羊水IGF BP1型は低かった。興味深いことに、羊水インスリンはこれらの共変数を組み入れると差はなかった。ただし、羊水の3つの生化学物質はすべてGDMの独立予測因子として入力したが、羊水IGF−BP−1だけは出生時体重の負の予測因子として入力した。GDMのリスクを視覚化するための確率マップを使用して、羊水グルコースまたはインスリンのいずれかが高く、他の羊水中での濃度が低い場合、GDMのリスクは90%を超えることを示すことができた。さらに、高いグルコースの存在時に羊水IGF BP−1が低いことも、90%を超えるGDMのリスクと関連している。   Biochemical measurements: Regardless of BMI, ethnicity, number of births, and inclusion of the amniocentesis week, GDM mothers had higher amniotic glucose concentrations and lower amniotic fluid IGF BP1 than non-GDM mothers. Interestingly, amniotic fluid insulin did not differ when these covariates were incorporated. However, all three biochemicals of amniotic fluid were entered as independent predictors of GDM, but only amniotic fluid IGF-BP-1 was entered as a negative predictor of birth weight. Using a probability map to visualize the risk of GDM, it can be shown that if either amniotic fluid glucose or insulin is high and the concentration in other amniotic fluid is low, the risk of GDM exceeds 90% did it. Furthermore, low amniotic fluid IGF BP-1 in the presence of high glucose is also associated with a risk of GDM greater than 90%.

本研究では、羊水のグルコース、インスリン、およびIGF BP−1の濃度が、その後GDMと診断される女性ではすでに高く、これらの羊水成分がGDMの早期予測因子として作用できる可能性があることが明らかにされた。この結論は次の点により革命的である。1)AFグルコースが高く、かつIGF BP−1が低いことは、様々なBMIカテゴリーの女性における後のGDM診断および様々な出生時体重の子と関連があることが実証された。2)確率図を使用して、妊娠15週までに各AFグルコース、インスリンおよびIGF BP−1濃度に関して、後のGDM診断のリスクを予測することができた。10週目までに現在のスクリーニングおよび診断プロトコールより前に、遺伝子検査のための通常の羊水穿刺のときに入手した羊水試料を使用した本GDMリスク・プロフィール評価は、妊娠早期に測定される高濃度の羊水インスリンおよびグルコースが存在することに基づき、GDMの母親では成長中の胎児がかなり早期にグルコースの多い環境に曝されていることを実証した。現在のプロトコールではより高い母体BMIを選別し、胎児に関する腹囲、巨人症、肥満を減らすことによってGDMの子における高い出生時体重を最小限にすることを効果的に試みるが、GDMの母親の第3三半期までに存在すると報告されている早期の子宮内での糖化およびタンパク質のグリコシル化に関連した胎児病を減らすことには役立っていない。羊水のグルコースが妊娠のかなり早期に上昇すると、角化されていない胎児の皮膚全体に羊水のグルコースが20〜24週までずっと拡散し、そして、胎児へのダメージは従来予測されているより大きくなる可能性があり、早期に上昇した羊水のグルコースに成長中の胎児の膵臓が曝露することになり、生涯の後期にβ細胞が疲弊するリスクが増加する素因となり、生涯の後期にBMIが高くなり糖尿病およびGDMを発症するリスクが高くなって成人病のリスクが増加する。   In this study, it is clear that amniotic fluid glucose, insulin, and IGF BP-1 concentrations are already high in women later diagnosed with GDM, and these amniotic fluid components may act as early predictors of GDM It was made. This conclusion is revolutionary by: 1) High AF glucose and low IGF BP-1 have been demonstrated to be associated with later GDM diagnoses and various birth weight pups in women of various BMI categories. 2) Probability diagrams could be used to predict the risk of subsequent GDM diagnosis for each AF glucose, insulin and IGF BP-1 concentration by week 15 of gestation. This GDM risk profile assessment using amniotic fluid samples obtained at the time of regular amniocentesis for genetic testing prior to the current screening and diagnostic protocol by week 10 is a high concentration measured in early pregnancy. Based on the presence of urinary amniotic fluid insulin and glucose, GDM mothers demonstrated that growing fetuses were exposed to a glucose-rich environment fairly early. The current protocol effectively screens higher maternal BMI and effectively attempts to minimize high birth weight in GDM offspring by reducing abdominal girth, giantosis and obesity related to the fetus, It does not help reduce fetal disease associated with early in-utero glycation and protein glycosylation, which are reported to exist by the third trimester. If amniotic fluid glucose rises very early in pregnancy, the amniotic fluid glucose diffuses throughout the skin of the unkeratinized fetus until 20-24 weeks, and damage to the fetus is greater than previously predicted This could lead to exposure of the growing fetal pancreas to glucose in the early amniotic fluid, predisposing to increased risk of β-cell exhaustion later in life, and higher BMI later in life The risk of developing diabetes and GDM increases and the risk of adult disease increases.

本集団ではGDMの罹患率は12%であった。この発生率は、先住民を含む多民族集団についてのCDAの報告(すなわち、8〜18%)より高く、ADAによる報告(7%)よりも高い。これは、遺伝子検査のための通常の羊水穿刺を受けた母親の平均年齢が、CDAおよびADAによる危険因子として示されたもの(すなわち、26歳以上35歳以下)より高いことを考えると驚くことはないが、この高齢女性の高リスク集団における発生率の初の報告を提供するものである。注目すべきはアジア人の比率が非GDM集団(18%)に比べてGDM集団(37%)で高いことであるが、この観察は他の報告でもアジア人のGDMの罹患率が高いことを裏付けている。興味深いことに、GDMは、BMIが25未満の女性でもBMIが25を超える女性と同じ頻度で生じている。従来のスクリーニング法は高い妊娠時体重を危険因子として強調していることから、本データでは、同じくらい多くの正常および低体重の個人も影響を受けやすい場合にGDMが過小診断されている理由に関して、いくつかの見識を挙げている。興味深いことに、GDMであることと出生時体重が165グラム多いことが関連付けられた場合、ほとんどの女性は巨人症でない子を出産した。従来のPedersenの仮説では胎児の高血糖症と不当重量児とを、出生時体重の増加と関連付けていたが、GDMの母親がSGAおよびAGAを同様に出産したこともまた、観察された。その他には、我々の多民族集団は非喫煙であり、IGURの発生率が通常の集団より低いが、AGAおよび巨人症の発生率は全体的にカナダおよび米国集団と同様であった。   In this population, the prevalence of GDM was 12%. This incidence is higher than the CDA report (ie, 8-18%) for multi-ethnic groups, including indigenous people, and higher than the ADA report (7%). This is surprising considering that the average age of mothers who have undergone regular amniocentesis for genetic testing is higher than those shown as risk factors by CDA and ADA (ie, 26 to 35 years) None, but provides the first report of the incidence in this high-risk population of older women. It should be noted that the proportion of Asians is higher in the GDM population (37%) than in the non-GDM population (18%), but this observation also indicates that Asian GDM prevalence is higher in other reports. I support it. Interestingly, GDM occurs with the same frequency in women with a BMI less than 25 as women with a BMI greater than 25. As conventional screening methods emphasize high pregnancy weight as a risk factor, this data relates to why GDM is underdiagnosed when as many normal and low-weight individuals are also susceptible. Give some insights. Interestingly, most women gave birth to non-giant pups when associated with being GDM and having a birth weight of 165 grams. While the traditional Pedersen hypothesis linked fetal hyperglycemia and unduly babies to increased birth weight, it was also observed that GDM mothers gave birth to SGA and AGA as well. Other than that, our multi-ethnic population was non-smoking and the incidence of IGUR was lower than the normal population, but the incidence of AGA and giantism was generally similar to the Canadian and US populations.

GDMは現在24〜28週に診断されている。上述したように、GDMの亜集団では妊娠15週までにAFグルコースはすでに上昇していることが本研究で明らかになった。いくつかの研究では、母体の空腹時および2時間後の血漿グルコース値は出生時体重と正の関連があり、グルコースが促進された拡散によって胎盤関門を自由に通過することがこれまで示唆されている一方、別の研究では、AFインスリンのほうがAFグルコースよりも、傷害された母体のグルコース不耐性の予測因子として優れていることが報告されている。1つの研究では、AFグルコースが妊娠23週以前の胎児の高インスリン血症とは関連が見られないことが実際に示された。使用した症例数が多く、従来の交絡因子が制御されている、我々の羊水研究は、羊水のグルコースおよびインスリンがGDMと関連していることを一連の重回帰において示した。妊娠の早期に測定された羊水のインスリンは、おそらく妊娠早期における主要な成長因子ではないが、この期間を通して蓄積され、そして妊娠後期に作用することから、いずれによっても出生時体重はほとんど予測されなかった。グルコースに関しては、おそらく、過去に治療を受けているGDMの母親は、出産した乳児の出生時体重が様々であったことから、GDMは予測されたが出生時体重はほとんど予測できなかった。しかし重要なことには、確率マップを作成することにより、GDMを予測するAFグルコースとインスリンの複雑さは明白であった。確率等高線図によれば、関係は明らかに線形ではなく、羊水のグルコースまたはインスリンのいずれかが高く、他方の濃度が低い場合、GDMのリスクは90%を超えることが実証された。さらに、各リスク・プロフィールは非線形であった。したがって、最も重要なことは、グルコースとインスリン値の間に存在する分離である。2つの間に大きい差異があると将来GDMを発症する可能性が高いことが予測され、胎児の高インスリン血症および羊水のグルコースの上昇は両方とも後のGDM発症を予測することを実証した。   GDM is currently diagnosed at 24-28 weeks. As noted above, this study revealed that AF glucose had already increased by 15 weeks of gestation in the GDM subpopulation. Several studies have previously suggested that maternal fasting and 2 h plasma glucose levels are positively related to birth weight and that glucose is free to cross the placental barrier by accelerated diffusion. Meanwhile, another study reports that AF insulin is superior to AF glucose as a predictor of impaired maternal glucose intolerance. One study actually showed that AF glucose was not associated with fetal hyperinsulinemia before 23 weeks of gestation. Our amniotic fluid study, with a large number of cases used and controlled conventional confounding factors, showed in a series of multiple regressions that amniotic fluid glucose and insulin were associated with GDM. Insulin fluid insulin measured early in pregnancy is probably not a major growth factor in early pregnancy, but it accumulates throughout this period and acts in late pregnancy, so neither predicts birth weight. It was. Regarding glucose, perhaps GDM mothers who had been treated in the past were able to predict GDM but could hardly predict birth weight because of the varying birth weights of the babies who gave birth. Importantly, however, the complexity of AF glucose and insulin predicting GDM was evident by creating a probability map. Probability contour plots demonstrated that the relationship was clearly not linear and that the risk of GDM exceeded 90% when either amniotic fluid glucose or insulin was high and the other concentration was low. In addition, each risk profile was non-linear. Therefore, the most important is the separation that exists between glucose and insulin values. A large difference between the two predicted that it was likely to develop GDM in the future, demonstrating that fetal hyperinsulinemia and increased amniotic fluid glucose both predict later GDM development.

GDMの別の興味深い予測因子は、高いグルコースの存在時に羊水のIGF BP−1が低いと、90%を超えるGDMのリスクと関連していることであった。従来はIGF BP−1は出生時体重と反比例して関連していたが、我々はより多くの症例数を使用して、IGF BP−1が低いほうが、35週までに胎児の体重が54g増加し、満期の出生時体重は164g増加することと関連することを示した。従来の研究では、これは成長ホルモンのより高いレベルおよび/または血中IGF−1レベルの増加、または増加した食物摂取による二次的なインスリンの増加のいずれかによるものであり、その両方が胎盤のIGF BP−1の産生を阻害するといわれてきた。活発なIGF−1の増加は、妊娠後期に胎児の成長をより刺激し、すでに実証されたように非GDMに対してGDMの子において35週までに胎児の体重が増加することの原因である可能性がある。   Another interesting predictor of GDM was that low amniotic fluid IGF BP-1 in the presence of high glucose was associated with a risk of greater than 90% GDM. Traditionally, IGF BP-1 was inversely related to birth weight, but we used a larger number of cases, and the lower IGF BP-1 resulted in a 54 g increase in fetal weight by 35 weeks They showed that full-term birth weight is associated with an increase of 164 g. In previous studies, this was either due to higher levels of growth hormone and / or increased blood IGF-1 levels, or secondary increases in insulin due to increased food intake, both of which are placenta It has been said to inhibit the production of IGF BP-1. Active IGF-1 increase stimulates fetal growth more late in pregnancy and is responsible for the increase in fetal weight by 35 weeks in non-GDM vs GDM pups as already demonstrated there is a possibility.

結論として、高いAFグルコース、インスリンおよび低いIGF BP−1はGDMを予測し、ここでGDMは最終的に、胎児の出生時体重を予測をすることが示された。我々の結果は、GDMの母親の成長中の胎児がすでに「糖尿病誘発性のリスク・プロフィール」に曝されていることを現在のGDM診断より前に確実に実証することから、子宮内での胎児のダメージを最小限に抑えるために、より早期のスクリーニングおよび処置を保証する。さらに、GDMの母親のほぼ50%でBMIが25未満であり、乳児の多くは不当重量児として産まれなかったことが観察されたことから、スクリーニング基準としてBMIを強調し過ぎることはGDMの過小診断の原因となる可能性がある。   In conclusion, high AF glucose, insulin and low IGF BP-1 were shown to predict GDM, where GDM ultimately predicts fetal birth weight. Our results demonstrate that the growing fetus of a GDM mother is already exposed to a “diabetes-induced risk profile” prior to the current GDM diagnosis, so Guarantees earlier screening and treatment to minimize damage. In addition, it was observed that almost 50% of GDM mothers had a BMI of less than 25, and many infants were not born as unweighted infants, so overemphasis on BMI as a screening criterion is an underdiagnosis of GDM. It may cause

第5の実施形態では、本発明を使用して、GDMの医学的症状の後、妊娠期間中に羊水の測定を繰り返し、健康ならびに食事および/または治療的処置の影響を監視する。方法は図8に示されている。インサイチュ測定と羊水穿刺中に得られたデータを組み合わせることは任意であるが、羊水のインサイチュ分析を解釈し、またはそれを信頼することに慣れていない医師は、この確認によって確信を得られることは十分理解されよう。同様に、本発明は、図では10週で示すように、女性の妊娠12週より前に、およびしたがって羊水穿刺を安全に実施することができる十分前に実施することができるインサイチュ測定を可能とするが、医師は、本発明に従って妊娠の後期に母体の健康の監視を開始することも選択できる。本発明の実施形態はGDMの例で示されているが、出生時体重と同様に、胎児の健康を監視することにも同じく適用されることが十分に理解されよう。母親の食事を変えることは最終的な出生時体重、およびGDMリスクの症状に影響を与えることができると認識されている。GDMを発症するリスクを早期に検出し、その結果、早期に食事を変えることがGDMの発症という実際の結果を減らすことにおいて効率的であると考えられる。運動および薬剤処置を医療的ガイドラインに従って適用することもできる。   In a fifth embodiment, the present invention is used to repeat amniotic fluid measurements during pregnancy after a medical symptom of GDM to monitor the effects of health and diet and / or therapeutic treatment. The method is shown in FIG. Combining in situ measurements with the data obtained during amniocentesis is optional, but doctors who are not accustomed to interpreting or trusting the in situ analysis of amniotic fluid should be confident that this confirmation It will be fully understood. Similarly, the present invention allows in situ measurements that can be performed prior to 12 weeks gestation of a woman, and thus well before an amniocentesis can be performed safely, as shown at 10 weeks in the figure. However, the physician can also choose to begin monitoring maternal health in late pregnancy according to the present invention. While embodiments of the present invention are illustrated in the GDM example, it will be appreciated that the same applies to monitoring fetal health as well as birth weight. It is recognized that changing the mother's diet can affect the final birth weight and symptoms of GDM risk. It is believed that detecting the risk of developing GDM early and, as a result, changing meals early is effective in reducing the actual outcome of developing GDM. Exercise and drug treatment can also be applied according to medical guidelines.

1kg〜5.3kgにわたる幅広い範囲の出生時体重に関して、羊水のNIRラマン測定を使用して出生時体重の推定のために選択された、一般的なスペクトルおよび波長領域を示す図である。FIG. 6 shows the general spectral and wavelength regions selected for birth weight estimation using NIR Raman measurements of amniotic fluid for a wide range of birth weights ranging from 1 kg to 5.3 kg. 1kg〜5.3kgにわたる幅広い範囲の出生時体重との間の症例集団に関して、推定出生時体重と実際出生時体重の相関具合を示す図である。It is a figure which shows the correlation degree of an estimated birth weight and an actual birth weight regarding the case group between the birth weight of a wide range ranging from 1 kg to 5.3 kg. 1kg〜3.5kgにわたる狭範囲の出生時体重に関して、羊水のNIRラマン測定を使用して出生時体重の推定のために選択された、一般的なスペクトルおよび波長領域を示す図である。FIG. 5 shows the general spectral and wavelength regions selected for birth weight estimation using amniotic fluid NIR Raman measurements for a narrow range of birth weight ranging from 1 kg to 3.5 kg. 1kg〜3.5kgにわたる狭範囲の出生時体重の症例集団に関して、推定出生時体重と実際出生時体重との間の相関具合を示す図である。It is a figure which shows the correlation degree between an estimated birth weight and an actual birth weight regarding the case group of the birth weight of the narrow range ranging from 1 kg to 3.5 kg. 3.5kg〜5.3kgにわたる広範囲の出生時体重に関して、羊水のNIRラマン測定を使用して出生時体重の推定のために選択された、一般的なスペクトルおよび波長領域を示す図である。FIG. 6 shows the general spectral and wavelength regions selected for birth weight estimation using amniotic fluid NIR Raman measurements for a wide range of birth weights ranging from 3.5 kg to 5.3 kg. 3.5kg〜5.3kgにわたる広範囲の出生時体重の症例集団に関して、推定出生時体重と実際出生時体重との間の相関具合を示す図である。It is a figure which shows the correlation degree between an estimated birth weight and an actual birth weight about the case population of a wide birth weight ranging from 3.5 kg to 5.3 kg. NIRまたはIR領域で動作する膣内光学的ラマン分光計を示す図である。FIG. 2 shows an intravaginal optical Raman spectrometer operating in the NIR or IR region. 図2の実施形態による装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of an apparatus according to the embodiment of FIG. 光吸収分光計を使用する腹部プローブを概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the abdominal probe which uses a light absorption spectrometer. 図4の実施形態による装置のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of an apparatus according to the embodiment of FIG. 羊水中のグルコース値(X軸)およびインスリン(Y軸)の関数としての、妊娠糖尿病(GDM)を発症する確率の等高線図である。FIG. 2 is a contour plot of the probability of developing gestational diabetes (GDM) as a function of glucose value in the amniotic fluid (X-axis) and insulin (Y-axis). 羊水中のグルコース値(X軸)および子宮内成長因子結合タンパク1型すなわちIGF−BP1(Y軸)の関数としての、妊娠糖尿病(GDM)を発症する確率の等高線図である。FIG. 5 is a contour plot of the probability of developing gestational diabetes (GDM) as a function of amniotic fluid glucose level (X-axis) and intrauterine growth factor binding protein type 1 or IGF-BP1 (Y-axis). 第5の実施形態による、GDMの治療方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the treatment method of GDM by 5th Embodiment.

Claims (21)

羊水中の1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーを測定するためのデバイスを準備する工程であって、デバイスがラマン近赤外分光計である、工程、
羊膜に器具を挿入せずにインサイチュで羊水を測定するように、羊膜に対して該デバイスを配置する工程であって、配置する工程が、腹壁を通して羊水を分析するように分光計の向きを定める工程を含む、工程、
測定データを取得するように、該デバイスを使用する工程、及び
羊水中の1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーの値を得るように、該測定データを処理する工程
とを含む、1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーの羊水濃度を測定する方法。
Providing a device for measuring one or more selected biological markers in amniotic fluid, wherein the device is a Raman near infrared spectrometer;
Placing the device against the amniotic membrane so that the amniotic fluid is measured in situ without inserting an instrument into the amniotic membrane, the placing step directing the spectrometer to analyze the amniotic fluid through the abdominal wall Process, including process,
Using the device to obtain measurement data, and processing the measurement data to obtain values of one or more selected biological markers in amniotic fluid. A method for measuring the amniotic fluid concentration of one or more selected biological markers.
デバイスが胎児に干渉せずに羊水を測定することを指示または確認するように、配置する工程中に羊膜の超音波画像を取得する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, further comprising obtaining an ultrasound image of the amniotic membrane during the placing step so as to indicate or confirm that the device measures amniotic fluid without interfering with the fetus. 1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーがグルコースを含む、請求項1または2に記載の方法。  3. The method of claim 1 or 2, wherein the one or more selected biological markers include glucose. 1つまたはそれ以上の選択された生物学的マーカーがインスリンおよびIGF−BP1の少なくとも一方を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。  4. The method of any one of claims 1-3, wherein the one or more selected biological markers comprises at least one of insulin and IGF-BP1. a)母親の羊水を分析するためのデバイスを準備する工程であって、デバイスがラマン近赤外分光計である、工程、
b)羊水から分析データを取得するようにデバイスを使用し、該羊水がその成分を分離または濃縮する処理をせずに分析される工程であって、該デバイスを使用する工程が、腹壁を通して羊水を分析するように分光計の向きを定める工程を含む、工程、
c)逆最小二乗回帰によって、係数が算出された式(5)に、分析データを代入する事によって、出生時体重の推定値を取得する工程
とを含む、子宮内の子の出生時体重を計算する方法。
a) preparing a device for analyzing maternal amniotic fluid, wherein the device is a Raman near infrared spectrometer;
b) using a device to obtain analytical data from the amniotic fluid, wherein the amniotic fluid is analyzed without treatment to separate or concentrate its components, the step of using the device comprising the amniotic fluid through the abdominal wall Including the step of orienting the spectrometer to analyze
c) depending on inverse least squares regression, the equation coefficients are calculated (5), by substituting the analysis data, and a step <br/> to obtain an estimate of birth weight, child in utero To calculate the birth weight of a child.
予測値が、子が高い出生時体重または低い出生時体重の一方で産まれることを示す、請求項5に記載の方法。  6. The method of claim 5, wherein the predicted value indicates that the child is born with either a high birth weight or a low birth weight. 分析データが体重に直接相関するスペクトル・データであり、それによって、予想値を取得するために特定の生化学的マーカーの値を使用しない、請求項5または6に記載の方法。  7. The method of claim 5 or 6, wherein the analytical data is spectral data that directly correlates with body weight, thereby not using the value of a specific biochemical marker to obtain an expected value. d)分析データを保存する工程、
e)体重に関するその後のデータを取得する工程、及び
f)工程cでその後使用するために、保存された分析データおよび体重データを使用して相関データを改善する工程
とをさらに含む、請求項7に記載の方法。
d) storing analysis data;
e) obtaining subsequent data relating to body weight; and f) improving the correlation data using the stored analytical data and weight data for subsequent use in step c. The method described in 1.
デバイスを使用する工程が、羊膜に器具を挿入せずにインサイチュで羊水を測定するように羊膜に対して該デバイスを配置する工程を含む、請求項5〜8のいずれか1項に記載の方法。  9. The method according to any one of claims 5 to 8, wherein using the device comprises positioning the device relative to the amniotic membrane so that the amniotic fluid is measured in situ without inserting an instrument into the amniotic membrane. . 母親がヒトであり、工程aからcが妊娠12週くらいに最初に行われる、請求項5〜9のいずれか1項に記載の方法。  The method according to any one of claims 5 to 9, wherein the mother is a human and steps a to c are first performed about 12 weeks of gestation. 妊娠期間中に工程aからcを少なくとも3回繰り返す、請求項5〜10のいずれか1項に記載の方法。The method according to any one of claims 5 to 10 , wherein steps a to c are repeated at least three times during pregnancy. 羊水を分析するためのラマン近赤外分光計であるデバイス、
羊膜内に器具を挿入せずにインサイチュで羊水を測定するように、羊膜に関してデバイスを配置するように適合された光学連結器、及び
母親とその子の少なくとも一方に医学的症状を発症するリスクの予測値を得るように該デバイスからの分析データを処理するための処理ユニット
とを含む、妊娠中の母親とその子の少なくとも一方に医学的症状を発症するリスクを予測するための装置。
A device that is a Raman near-infrared spectrometer for analyzing amniotic fluid,
Predict the risk of developing medical symptoms in the mother and / or its child, with an optical coupler adapted to place the device in relation to the amniotic membrane, so that the amniotic fluid is measured in situ without inserting an instrument in the amniotic membrane An apparatus for predicting the risk of developing medical symptoms in a pregnant mother and / or its child, comprising a processing unit for processing analytical data from the device to obtain a value.
分析データが羊水のスペクトルを含む、請求項12に記載の装置。The apparatus according to claim 12 , wherein the analytical data comprises a spectrum of amniotic fluid. スペクトルが症状に直接相関し、それによって、予想値を取得するために特定の生化学的マーカーの値を使用しない、請求項13に記載の装置。14. The device of claim 13 , wherein the spectrum directly correlates with symptoms, thereby not using a specific biochemical marker value to obtain an expected value. 連結器が、腹壁を通して羊水を分析するように分光器を配置するように適合された、請求項13または14に記載の装置。15. A device according to claim 13 or 14 , wherein the coupler is adapted to position the spectrometer to analyze amniotic fluid through the abdominal wall. 連結器が、頚管を通して羊水を分析するように分光器を配置するように適合された、請求項13または14に記載の装置。15. A device according to claim 13 or 14 , wherein the coupler is adapted to position the spectrometer to analyze amniotic fluid through the cervical canal. 連結器が、羊膜の付近の位置で女性に接触して動作するように適合された、請求項1214のいずれか1項に記載の装置。15. A device according to any one of claims 12 to 14 , wherein the coupler is adapted to operate in contact with the woman at a location near the amniotic membrane. 光学連結器が膣内プローブに組み込まれる、請求項1217のいずれか1項に記載の装置。18. A device according to any one of claims 12 to 17 , wherein the optical coupler is incorporated into an intravaginal probe. 膣内プローブは超音波デバイスとしても機能する、請求項18に記載の装置。The apparatus of claim 18 , wherein the intravaginal probe also functions as an ultrasound device. 光学連結器が光源および2つの光学検出器を備えている、請求項1219のいずれか1項に記載の装置。20. Apparatus according to any one of claims 12 to 19 , wherein the optical coupler comprises a light source and two optical detectors. 羊水中の1つまたはそれ以上の選択された生化学的マーカーを測定するためのラマン近赤外分光計であるデバイス、
羊膜内に器具を挿入せずにインサイチュで羊水を測定するように、該羊膜に関して該デバイスを配置するように適合された連結器、及び
羊水中の1つまたはそれ以上の選択された生化学的マーカーの値を得るように、該デバイスからの測定データを処理するための処理ユニット
とを含む、羊膜内に器具を挿入せずに、羊水を含む羊膜を有する妊娠患者においてインサイチュで羊水を分析するためのシステム。
A device that is a Raman near-infrared spectrometer for measuring one or more selected biochemical markers in amniotic fluid,
A coupler adapted to position the device relative to the amniotic membrane so as to measure the amniotic fluid in situ without inserting an instrument into the amniotic membrane, and one or more selected biochemicals in the amniotic fluid Analyzing amniotic fluid in situ in a pregnant patient with amniotic fluid containing amniotic fluid without inserting an instrument into the amniotic membrane, including a processing unit for processing measurement data from the device to obtain a marker value System for.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7097570B2 (en) * 2018-08-27 2022-07-08 株式会社Nttドコモ Data collection analysis device and data collection analysis method
CN110808099B (en) * 2019-03-27 2021-01-26 北京大学第三医院(北京大学第三临床医学院) System for detecting ectopic pregnancy
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0230343A3 (en) * 1986-01-06 1988-08-10 Isolab, Inc. Method of determining the amount of phosphatidylglycerol in amniotic fluids as a diagnostic indicator
JPH01107745A (en) * 1987-10-20 1989-04-25 Yokogawa Medical Syst Ltd Fetus monitor
US5172693A (en) * 1990-01-16 1992-12-22 Doody Michael C Prenatal non-invasive detection of meconium stained amniotic fluid
DE69227545T2 (en) * 1991-07-12 1999-04-29 Robinson, Mark R., Albuquerque, N.Mex. Oximeter for the reliable clinical determination of blood oxygen saturation in a fetus
JPH05203644A (en) * 1992-01-28 1993-08-10 Otsuka Pharmaceut Co Ltd Method for measuring meconium component
US5713351A (en) * 1995-11-20 1998-02-03 Utah Medical Products, Inc. Intrauterine meconium detection system
JP3974187B2 (en) * 1997-01-03 2007-09-12 バイオセンス・インコーポレイテッド Obstetric medical instrument apparatus and method
DE69941975D1 (en) * 1998-02-13 2010-03-18 Non Invasive Technology Inc INVESTIGATION, OBSERVATION AND IMAGE DISPLAY OF ABDOMINAL TISSUE
CA2435572C (en) * 2001-01-22 2012-01-10 Andreas Wolf Rapid test for biological substances using ftir
JP2003144439A (en) * 2001-11-09 2003-05-20 Japan Science & Technology Corp Method and device for measuring intrauterine oxygen moving state using optical technique
JP3883001B2 (en) * 2002-10-07 2007-02-21 国立循環器病センター総長 Intrauterine fetal monitoring device
US6695780B1 (en) * 2002-10-17 2004-02-24 Gerard Georges Nahum Methods, systems, and computer program products for estimating fetal weight at birth and risk of macrosomia
WO2005025399A2 (en) * 2003-09-12 2005-03-24 Or-Nim Medical Ltd. Noninvasive optical monitoring of region of interest
AU2004276791B2 (en) * 2003-09-23 2010-07-01 Beth Israel Deaconess Medical Center Screening for gestational disorders

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