Infra-red test to help target life-saving treatment for premature babies / Test a infrarossi per aiutare il trattamento salvavita per i bambini prematuri.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

A life-threatening condition that affects half of all premature babies born before 32 weeks could be detected by a diagnostic test being developed in the UK.

Neonatal respiratory distress syndrome (NRDS) is the most common cause of death in premature babies, and is caused by deficiency of surfactant (*) in under-developed lungs.

The condition, which also affects one per cent of babies born at full term, prevents the lungs absorbing enough oxygen, and can lead to complications such as chronic lung changes and bleeding in the brain.

The syndrome can be treated with administration of surfactant. However, not all premature babies need the treatment, which can damage their sensitive airways if given incorrectly.

Now a highly sensitive test that uses a near-infrared scanner and machine learning to detect surfactant levels in babies’ gastric fluid has been developed to predict those that will go on to develop NRDS.

The tool, being developed by Stevenage-based SIME Diagnostics, takes approximately five minutes to produce a result, according to chief executive Povl Verder. It was recently published in the journal ACTA Paediatrica.

“The problem is we don’t know which babies have immature lungs at birth,” said Verder. “They may seem fine at birth, but then if they are left for a couple of hours they can suddenly become ill with respiratory distress syndrome, where they are not able to absorb enough oxygen,” he said.

The test is non-invasive, using a sample of waste gastric fluid that doctors routinely remove by suction from premature babies in order to clear their airways, Verder said.

A near-infrared light source is targeted at the sample, causing all of the molecules within it to vibrate. Each type of molecule will vibrate at a different frequency.

“The light source will generate a biochemical signature of everything in the sample,” Verder said.

A cloud-based machine learning system is then used to analyse this signature, to identify the presence, or lack, of surfactant.

The test can be carried out with minimal training, using a tablet computer, Verder said.

The company is now carrying out further engineering work to optimise the tool for use as a bedside test within neonatal intensive care units.

In the future, the test could also be used to diagnose other conditions, such as diabetes.

(*) - The pulmonary surfactant or, more properly, surfactant (from the acronym Surface Active Agent) is a surfactant complex fosfolipoproteico (that is, composed of lipids and, to a lesser extent, from protein), secreted by the alveolar cells (pneumocytes) class II. The proteins and lipids that comprise the surfactant present is a hydrophilic region that a hydrophobic region. The main lipid component of the surfactant is dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC), a molecule capable of reducing the surface tension at the air-placing water at the alveolar level, with the hydrophilic component of the head facing the water and the hydrophobic part of the tail facing the air.

The surfactant prevents the collapse of the smaller and the excessive expansion of the larger ones alveoli.

Increases lung compliance (the lung capacity to vary its own volume when a given pressure is applied).

It prevents atelectasis (collapse of the lung) at the end of exhalation.

It facilitates the recruitment of collapsed airways.

ITALIANO

Una condizione di pericolo di vita che colpisce la metà di tutti i bambini prematuri nati prima di 32 settimane potrebbe essere rilevato da un test diagnostico in fase di sviluppo nel Regno Unito.

La sindrome da distress respiratorio neonatale (NRDS) è la causa più comune di morte nei neonati prematuri, ed è causata da carenza di surfattante (*) nei polmoni in via di sviluppo.

La condizione, che colpisce anche l'uno per cento dei bambini nati a termine, impedisce ai polmoni di assorbire abbastanza ossigeno, e può portare a complicazioni quali i cambiamenti polmonari cronici e il sanguinamento nel cervello.

La sindrome può essere trattata con la somministrazione di tensioattivo. Tuttavia, non tutti i bambini prematuri hanno bisogno di trattamento, che può danneggiare le vie respiratorie sensibili se dato in modo non corretto.

Ora un test altamente sensibile che utilizza un apprendimento dello scanner e la macchina al vicino infrarosso per rilevare i livelli di tensioattivi nel liquido gastrico bambini è stato sviluppato per prevedere quelli che andranno a sviluppare l'NRDS.

Lo strumento, sviluppato da SIME Diagnostics Stevenage-based, impiega circa cinque minuti per produrre un risultato, secondo il capo esecutivo Povl Verder. E' stato recentemente pubblicato sulla rivista Acta Paediatrica.

"Il problema è che non sappiamo che i bambini hanno i polmoni immaturi alla nascita", ha detto Verder. "Possono sembrare che stiano bene al momento della nascita, ma poi se sono lasciati per un paio d'ore possono improvvisamente diventare malati di sindrome da distress respiratorio, in cui non sono in grado di assorbire ossigeno a sufficienza", ha detto.

Il test non è invasivo, utilizzando un campione di liquido gastrico come rifiuti che i medici rimuovono ordinariamente per aspirazione da bambini prematuri, al fine di pulire le loro vie respiratorie, Verder detto.

Una fonte di luce nel vicino infrarosso è inviata al campione, provocando all'interno di esso la vibrazione di tutte le molecole all'interno di esso. Ogni tipo di molecola vibrerà ad una frequenza differente.

"La sorgente di luce genererà una firma biochimica di tutto ciò che è presente nel campione", ha detto Verder.

Un sistema di apprendimento automatico basato su cloud viene quindi utilizzato per analizzare questa firma biochimica, per identificare la presenza o assenza, di tensioattivo.

Il test può essere effettuato con una formazione minima, utilizzando un computer o un tablet, Verder detto.

La società sta ora svolgendo un lavoro ulteriore di ingegnerizzazione per ottimizzare lo strumento per l'utilizzo come test all'interno delle unità di terapia intensiva neonatale.

In futuro, il test potrebbe anche essere utilizzato per diagnosticare altre condizioni, come il diabete.

(*) - Il surfattante polmonare o, più propriamente, surfactant (dall'acronimo inglese SURFace ACTive AgeNT) è un complesso tensioattivo fosfolipoproteico (cioè composto da lipidi e, in minor misura, da proteine), secreto dalle cellule alveolari (pneumociti) di classe II. Le proteine ed i lipidi che compongono il surfactante presentano sia una regione idrofila che una regione idrofoba. La componente lipidica principale del surfactante è la dipalmitoilfosfatidilcolina(DPPC), una molecola in grado di ridurre la tensione superficiale ponendosi all'interfaccia aria-acqua a livello alveolare, con la componente idrofilica di testa rivolta verso l'acqua e la parte idrofoba della coda rivolta verso l'aria.

Il surfactante impedisce il collasso degli alveoli più piccoli e l'eccessiva espansione di quelli più grandi.

• Aumenta la compliance polmonare (la capacità del polmone di variare il proprio volume quando viene applicata una determinata pressione).
• Previene l'atelettasia (il collasso del polmone) alla fine dell'espirazione.
• Facilita il reclutamento delle vie aeree collassate.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/infra-red-test-to-help-target-life-saving-treatment-for-premature-babies/?cmpid=tenews_2889688

https://it.wikipedia.org/wiki/Surfattante_polmonare