Messung von volatilen Markern mittels differenzieller IMS und Clusteranalyse an gesunden Probanden zur Standardisierung und Validierung der Methode

Einleitung: In der Studie wurde untersucht, ob mithilfe der differenziellen Ionenmobilitätsspektrometrie charakteristische Merkmale oder Marker in der Ausatemluft wiederholbar beim selben Probanden gefunden werden und inwiefern diese geeignet sind, Einzelmessungen bzw. Personen bestimmten Gruppen oder Merkmalen zuzuordnen. Methode: An 53 gesunden Probanden wurden unter Verwendung des microAnalyzers™ (Sionex Corp., Bedford, USA) an Messorten mit unterschiedlicher inhalativer Belastung durch das Arbeitsumfeld Atemluftanalysen durchgeführt. Die Atemluftnahme wurde mit einem speziellen Atemrohr mit Endwiderstand realisiert, der einen definierten exspiratorischen Fluss des Probanden garantierte. Die Ausatemzeit war 20s, welches eine Probennahme von Atemluft aus tiefen Atemwegen unter Verwerfung der Totraumluft garantierte. Die Analyse der Messungen erfolgte mit einer MATLAB-basierten Software, die eine Erkennung der Peaks, deren Zusammenfassung zu Clustern, eine Bewertung der Trennungseigenschaften dieser Cluster bezüglich verschiedener Gruppen und die Abschätzung der Güte eines darauf basierenden Klassifikators ermöglichte. Ergebnisse: Wiederholte Messungen derselben Personen waren nicht voneinander unterscheidbar, wenn Umgebungseinflüsse als solche identifiziert und ausgeschlossen werden konnten. Die Diskriminierung zwischen Rauchern und Nichtrauchern war sicher möglich, unabhängig vom Einfluss der Umgebungsbedingungen. Es wurden weitere Subgruppen gebildet und deren mögliche Diskriminierung geprüft, wie Trennung nach BMI, möglicher Hypertonie oder Geschlecht. Fazit: Es konnte aufgezeigt werden, dass die differenzielle Ionenmobilitätsspektrometrie geeignet ist, aus der Ausatemluft Probandengruppen nach unterschiedlichen Merkmalen zu differenzieren. Einflüsse der Umgebung oder zusätzliche Belastungen konnten eliminiert werden. Die Methode erscheint geeignet, spezifische exhalierte Biomarker zu identifizieren und Probandengruppen danach zu diskriminieren.