Vývoj neinvazivní metody pro kvantifikaci hladin vitamínu D v těle pomocí spektroskopie

Nedostatek vitaminu D snižuje vstřebávání vápníku v těle, urychluje úbytek kostní hmoty a může zvýšit riziko zlomenin v důsledku osteoporózy. Vitamin D lze přijímat potravou a specifickými doplňky, ale hlavním zdrojem vitaminu je syntéza v kůži pomocí slunečního záření. Dnes se kvantifikace hladiny vitaminu D provádí pomocí krevního testu. Většinou; lékař odešle pacienta na kontrolu hladin a vitaminu D, pokud trpí osteoporózou, poruchou funkce ledvin, s podezřením na činnost štítné žlázy; tuberkulóza nebo sakoidóza.

studie ukázaly, že je možné kvantifikovat různé prvky v obsahu krve, jako je melanin a hemoglobin, pomocí spektroskopie kůže (Zonion et al, 2001; Tseng et al, 2009), ale pokud je vědcům známo, identifikace hladin a vitaminu D podobnými prostředky nebyla v odborné literatuře popsána.

Odůvodnění tohoto výzkumu: algoritmus, který umožní okamžitou a neinvazivní kvantifikaci hladin vitaminu D, zkrátí dobu diagnózy, sníží náklady na laboratoř a zabrání rizikům nebo nepohodlí pro pacienta spojeným s krevním testem.

Metody:

Pro tento výzkum bude nabráno 40 subjektů ve věku 18-65 let: 20 pacientů bude vybráno z populace pacientů endokrinologického oddělení, u kterých byla diagnostikována osteoporóza. Rovněž bude přijato 20 zdravých subjektů.

Všichni účastníci budou schopni porozumět protokolu studie a nezávisle podepsat formulář souhlasu.

V této studii budou vyšetřovatelé hledat korelaci mezi výsledky konvenčního krevního testu pro detekci hladin vitaminu D v krvi a výsledky měření spektrálních vyšetření, která budou provedena na různých místech horní části těla subjektu. Tato měření budou probíhat v Hillel Yaffe Medical Center, jakmile subjekt dorazí na endokrinologické oddělení na krevní test. Bude použit spektrometr viditelného světla (výrobce Ocean Optics, model USB 2000), připojený k optickému vláknu (výrobce Ocean Optics, průměr 1 mm). K měření se použije světelný zdroj (Fiberoptics Technology lnc. společnost. Model SOL-R150)Připojeno také k optickému vláknu. Oba konce vlákna budou umístěny na horní části těla pacienta v jedné ze dvou konfigurací: pro oblasti s větší tloušťkou, např. předloktí by vlákna byla umístěna vedle sebe na stejné straně končetiny pro měření návratu světla a v oblastech s menší tloušťkou tkáně, např. špičkou prstu budou vlákna umístěna na obě strany orgánu a zaznamenají přenos světla přes cíl.

Nejprve se vyšetřovatelé pokusí najít korelaci mezi výsledky spektrální analýzy viditelných vlnových délek a krevním testem. Poté vyšetřovatelé dále porovnají krev subjektů odebranou pomocí FTIR spektrometru ve střední infračervené oblasti (zařízení vyrobené společností Oriel, model MIR8025). Zařízení je vybaveno plug-ATR (Attenuated Total Reflectance) a umožňuje testování malého vzorku kapalin. Lahvičky se vzorky doručenými do Rupinu na test zabalené ve fólii s použitím chladiče s ledem budou testovány v Ruppinu v den extrakce. Vzorky budou likvidovány jako biologický odpad.

Zkušební protokol:

Každý subjekt dorazí na endokrinologické oddělení v Hillel Yaffe Medical Center. Subjekt podepíše a podepíše informovaný souhlas s účastí ve studii. Subjekt vyplní krátký dotazník o povaze slunění, stravovacích návycích a chronických lécích.

pak bude proveden testw:

1. krevní test na hladinu vitaminu D 25. Podle výsledků jsme definovali skupiny. výsledky testů s hodnotami rovnými nebo vyššími 30 ng/ml je Regulatory Group
2. výsledky krevních testů vitaminu D25 nižší než 20 mg/ml subjekt akceptuje podání dávky vitaminu D3 75 000 IU. a bude sledováno dynamicky zvyšovat hladinu vitaminu D v krvi. Krevní test bude proveden v čase nula, po čtyřech hodinách, 24 hodinách a 48 hodinách po užití léku.
3. Krevní test na hladinu vitaminu D 25 (sérum) v prázdné zkumavce chráněné před světlem bude předán Roppinovi ke spektrálnímu testu.
4. Test pomocí spektrometru: dvě optická vlákna vedená výzkumníky na různých místech na trupu pacienta, kdy jedna strana optického vlákna je připojena ke zdroji světla a druhý konec optického vlákna je připojen ke spektrometru.

Neexistuje žádné očekávané riziko nebo nepohodlí pro subjekt kromě rizika spojeného s pravidelnými krevními testy. Spektrální test proveden Ruppinem na vzorcích krve pacienta, jak je popsáno v metodách, a nebude vyžadovat přítomnost pacienta.

Analýza dat:

Bude vyvinuto několik algoritmů pro použití ve spektrální databázi za účelem identifikace jedinců trpících nedostatkem vitaminu D.

Zpracování údajů bude následující:

1. Statistické analýzy budou prováděny pomocí regresních metod k nalezení korelace mezi hladinou vitaminu D kvantifikovanou laboratorním chemickým testem krve a spektrálními měřeními ve viditelném světle prováděným v nemocnici v různých oblastech těla.
2. Statistické analýzy budou prováděny pomocí regresních metod k nalezení korelace mezi hladinou vitaminu D kvantifikovanou laboratorním chemickým testem krve a spektrálními měřeními ve středním infračerveném spektru (MIR), jak byly provedeny na vzorcích krve odebraných subjektům.
3. Testovaná populace bude rozdělena do dvou skupin podle výsledků krevních testů: subjekty definované jako osoby trpící nedostatkem vitaminu D a subjekty klasifikované jako osoby s normálními hladinami vitaminu D. Budou provedeny shlukovací metody analýzy, jako je PCA a LDA, za účelem nalezení rozlišovacích charakteristik mezi těmito dvěma populacemi.