Strukturparameter-Inferenz-Ansatz

Beim Strukturparameter-Inferenz-Ansatz, kurz SPINA, handelt sich um ein Verfahren zur in-vivo-Berechnung von Strukturparametern endokriner Regelkreise aus gemessenen Konzentrationen von Hormonen oder Metaboliten.

Die mittels SPINA rekonstruierten Strukturparameter können als berechnete Biomarker für die Diagnostik endokriner Funktionsstörungen, die Prognoseabschätzung der Betroffenen und die Endotypisierung von Krankheitsbildern verwendet werden.

Im Prinzip werden die für die kybernetische Beschreibung des Systems verwendeten Gleichungen nicht nach den Verhaltensparametern (also den Hormonspiegeln), sondern nach den Strukturparametern aufgelöst.

Für valide Ergebnisse müssen gewisse Voraussetzungen erfüllt sein:

1. Das System muss sich in einem definierten Gleichgewicht befinden
2. Es darf keine Hormonsubstitution auf der Ebene des untersuchten Organs erfolgen.
3. Parameter, die als zusätzliche Konstanten in die Berechnung eingehen (z. B. Proteinbindungsterme) sollten nicht stark von der Norm abweichen.

• SPINA Thyr
  • SPINA-GT (Sekretionsleistung der Schilddrüse)
  • SPINA-GD (Summenaktivität peripherer Dejodinasen)
• SPINA Carb
  • SPINA-GBeta (Sekretionsleistung der pankreatischen Betazellen)
  • SPINA-GR ("receptor gain" als Maß für die Insulinsensitivität)
  • SPINA-DI (statischer Dispositionsindex, Kreisverstärkung des Insulin-Glukose-Regelkreises)
• Homeostasis Model Assessment
  • HOMA Beta
  • HOMA-IR
  • HOMA-IS

• SPINA-Referenz
• SPINA-Thyr (Software zur Berechnung der Sekretionsleistung)
• SPINA-Portal der Ruhr-Universität Bochum
• Ausführliche Beschreibung und Berechnungsformel auf dem Biomedical-Cybernetics–Wiki

• Dietrich et al. SPINA-THYR: A Novel Systems Theoretic Approach to Determine the Secretion Capacity of the Thyroid Gland, Biomedical Cybernetics, 1999
• Dietrich, J. W. Der Hypophysen-Schilddrüsen-Regelkreis. Entwicklung und klinische Anwendung eines nichtlinearen Modells. Berlin, Logos-Verlag, 2002
• Rosolowska-Huszcz et al. Influence of low protein diet on nonthyroidal illness syndrome in chronic renal failure. Endocrine, 2005
• Dietrich et al. The AQUA-FONTIS Study: Protocol of a multidisciplinary, cross-sectional and prospective longitudinal study for developing standardized diagnostics and classification of non-thyroidal illness syndrome, BMC Endocrine Disorders, 2008
• Dietrich et al. Calculated Parameters of Thyroid Homeostasis: Emerging Tools for Differential Diagnosis and Clinical Research, Front Endocrinol (Lausanne), 2016
• Dietrich et al. SPINA Carb: a simple mathematical model supporting fast in-vivo estimation of insulin sensitivity and beta cell function, Scientific Reports, 2022
• Dietrich et al. A novel simple disposition index (SPINA-DI) from fasting insulin and glucose concentration as a robust measure of carbohydrate homeostasis. J Diabetes. 2024.