Lazer temelli sensörler ile helikobakter pilori enfeksiyonu ve kronik böbrek hastalığının nefesdeki amonyak seviyeleri ile korelâsyonun incelenmesi
Investigation of the correlation between ammonia concentration in breath and helicobacter pylori infection or chronic kidney diseases with laser based sensor
Yazar: AYŞENUR TÜRKMEN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İSMAİL BAYRAKLI
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmanın amacı; nefesteki amonyak molekülünün analizini, lazer-temelli OA-CEAS sistemi kullanarak, Helikobakter Pilori (HP) enfeksiyonu ve kronik böbrek hastalığının (KBH) gerçek zamanlı teşhisinin yapılabilirliğini değerlendirmektir. 

HP için analizler, 15'i sağlıklı gönüllü ile 8'i çocuk ve 19'u yetişkin HP teşhisi konulan hastaların nefesi kullanılarak yapılmıştır.  Amonyak seviyeleri, sağlıklı kişilerde 178 - 610 ppb aralığında iken çocuk ve yetişkin HP hastalarında bu ölçümler sırası ile 457- 2470 ppb ve 450 - 2990 ppb aralıklarında saptanmıştır. HP hastalarındaki amonyak seviyeleri, sağlıklı kişilere oranla daha yüksek bulunmuştur. Buna rağmen HP hastalarının nefeslerindeki amonyak seviyeleri ile sağlıklı kişilerin nefeslerindeki amonyak seviyeleri arasında keskin bir sınırlama gözlenmemiştir. Nefesteki amonyak ile vücut kütle indeksi (BMI) ya da yaş ile de herhangi bir ilişki bulunmamıştır. 

KBH için yapılan çalışmada ise analizler 15 sağlıklı kişi ile KBH'lığının farklı evrelerinde bulunan 27 tane hastanın nefesinden alınan örnekler ile yapılmıştır. Sağlıklı kişilerden alınan örneklerdeki amonyak seviyeleri 180 - 610 ppb aralığında iken KBH'larında bu değerler 710 - 10400 ppb aralığında bulunmuştur. Nefes amonyak molekül seviyeleri ile üre (R = 0.69, P = 0.00017), BUN (Blood Urea Nitrogen) (R = 0.71, P < 0.0001), veya kreatin (R = 0.91, P < 0.0001) arasında istatistiksel olarak belirgin bir linear korelasyon olduğu gösterilmiştir. Nefes amonyak molekül seviyeleri ile eGFR (estimated Glomeruler Filtration Rate) (R2 = 0.84) arasında exponansiyel bir ilişki olduğu bulunmuştur. 

Elde edilen sonuçlar nefesten amonyak ölçüm sistemimizin HP enfeksiyonunun ve KBH'lığının ağrısız ve kolay teşhisi için gelecekte kullanılabilme potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler: Dış kavite diyot lazer; off-axis cavity enhanced absorption spectroscopy; Helikobakter Pilori; Kronik Böbrek Hastalıkları

Abstract:
The purpose of this study is to assess the feasibility of using breath ammonia analysis based on off-axis cavity-enhanced absorption spectroscopy (OA-CEAS) with an external-cavity diode laser (ECL) for non-invasive, real-time diagnosis of Helicobacter pylori (HP) infection and chronic kidney disease (CKD).
Analyses are performed for the breath of 15 healthy volunteers, and 8 children and 19 adults with HP infection. The range of ammonia levels for healthy subjects is determined to be between 178 and 610 ppb, whereas the ranges for child and adult patients with HP infection are measured to be 457- 2470 ppb and 450 - 2990 ppb, respectively. The ammonia concentrations for patients with HP infection are significantly higher than the concentrations for healthy volunteers. However, no sharp boundary between the ammonia concentrations in the breath of patients with HP infection and healthy volunteers is observed. No correlation between breath ammonia and either body mass index (BMI) or age is found. 
The concentrations of breath ammonia in 15 healthy volunteers and 27 patients with different stages of CKD were examined. The range of breath ammonia levels was 180 - 610 ppb for healthy subjects and 710 - 10400 ppb for patients with CKD. There was a statistically significant positive correlation between breath ammonia concentrations and urea, blood urea nitrogen (BUN), creatinine, or estimated glomerular filtration rate (eGFR) in 27 patients. A linear correlation between breath ammonia and urea (R = 0.69, P = 0.00017), BUN (R = 0.71, P < 0.0001), or creatinine (R = 0.91, P < 0.0001) was demonstrated. An exponential relationship between breath ammonia and eGFR (R2 = 0.84) was found. To our knowledge, a good correlation between one CKD stage and another, using breath ammonia levels, is shown here for the first time.
The reported results suggest that our breath ammonia measurement system has the potential for future use in easy, non-invasive diagnosis of HP infection and CKD.

Keywords: External cavity lasers; off-axis cavity enhanced absorption spectroscopy; Helicobacter pylori; Chronic Kidney Diseases