Der Effekt von unterschiedlichen Hautstellen auf die Korrelation von nicht-invasiv gemessenen Infrarotspektren mit invasiv gemessenen Blutzuckerwerten

Infrarotspektroskopie, die Absorptionsmessung von Wärmestrahlung, wird für die Untersuchung von Stoffen benutzt. Besonders im mittleren Infrarotbereich ist diese Absorption spezifisch genug, um die Identifzierung und Konzentrationsbestimmung von Molekülen wie Glukose in komplexen Gemischen zu ermöglichen. Ein Beispiel hiefür ist die interstitielle Flüssigkeit in der Haut [Pleitez et al. Spectrochimica acta. Part A, 85 (2012)]. In Verbindung mit nicht-invasiven Detektionsmethoden wie Photoakustik oder Photothermie erscheint eine nicht-invasive Blutzuckerbestimmung in der humanen Epidermis möglich [Pleitez et al. Analytical Chemistry, 85 (2013), Pleitez et al. Analyst, 140 (2014)]. Für eine präzise Messung sind die mikroskopischen Eigenschaften der Haut von essentieller Bedeutung. Bedingungen für Messstellen sind ein dünnes Stratum Corneum, gute Durchblutung und einfache Zugänglichkeit.

Zur Evaluation solcher Stellen wurden Glukose-Korrelationstests an Freiwilligen durchgeführt. Die untersuchten Hautstellen sind Unterarm, Hypothenar, Zeigefinger und Daumen. Jeder Korrelationstest besteht aus den nicht-invasiv gemessenen Hautspektren und den dazugehörigen invasiv gemessenen Blutzuckerwerten als Referenz. Kreuzvalidierung mittels „Partial Least Squares Regression“ ergibt einen „root-mean-square“ Kreuzvalidierungsfehler für jeden Test. Zum Vergleich der Eignung der unterschiedlichen Hautstellen wurde der Durchschnittsfehler für jede Messstelle berechnet.

Im Durchschnitt bietet der Daumen, mit einem Kreuzvaldierungsfehler von 16 mg/dL, die besten Ergebnisse für die Korrelation von Infrarot-Hautspektren mit invasiv gemessenen Blutzuckerwerten.

Die Ergebnisse der aktuellen Studie deuten darauf hin, dass der Daumen von den ausgewählten Messstellen die Beste ist. Allerdings ist zu beachten, dass im aktuellen Fall die Anzahl an Probanden und durchgeführten Korrelationstests noch relativ gering ist. Daher ist als nächster Schritt die Verifikation der aktuellen Ergebnisse an einer größeren Kohorte geplant.