Ei-invasiivisen menetelmän kehittäminen kehon D-vitamiinipitoisuuden määrittämiseksi spektroskopian avulla

D-vitamiinin puute heikentää kalsiumin imeytymistä elimistöön, nopeuttaa luukatoa ja voi lisätä osteoporoosin aiheuttaman murtuman riskiä. D-vitamiinia voidaan saada ruuan ja tiettyjen lisäravinteiden kautta, mutta pääasiallinen vitamiinin lähde on synteesi ihossa auringon säteilyn vaikutuksesta. Nykyään D-vitamiinitasot mitataan verikokeella. Enimmäkseen; lääkäri lähettää potilaan tarkistamaan D-vitamiinitasot, jos hän kärsii osteoporoosista, munuaisten vajaatoiminnasta tai kilpirauhasen toiminnasta; tuberkuloosi tai sakoidoosi.

tutkimukset ovat osoittaneet, että on mahdollista kvantifioida veren sisällön eri alkuaineet, kuten melaniini ja hemoglobiini, käyttämällä ihon spektroskopiaa (Zonion et al, 2001; Tseng et al, 2009), mutta tutkijoiden tietojen mukaan tasojen ja D-vitamiinin tunnistamista vastaavilla tavoilla ei ole raportoitu ammattikirjallisuudessa.

Tämän tutkimuksen perustelut: algoritmi, joka mahdollistaa D-vitamiinitasojen välittömän ja ei-invasiivisen kvantifioinnin, lyhentää diagnoosiaikaa, vähentää laboratoriokustannuksia ja ehkäisee verikokeeseen liittyviä vaaroja tai epämukavuutta potilaalle.

Menetelmät:

Tähän tutkimukseen rekrytoidaan 40 18-65-vuotiasta henkilöä: 20 potilasta rekrytoidaan endokrinologian osaston potilaista, joilla on diagnosoitu osteoporoosi. Lisäksi rekrytoidaan 20 tervettä henkilöä.

Kaikki osallistujat voivat ymmärtää tutkimusprotokollan ja allekirjoittaa suostumuslomakkeen itsenäisesti.

Tässä tutkimuksessa tutkijat etsivät korrelaatiota tavanomaisen veren D-vitamiinipitoisuuden toteamiseen tarkoitetun verikokeen tulosten ja tutkittavan ylävartalon eri kohdissa suoritettavien spektritutkimusten mittaustulosten välillä. Nämä mittaukset tehdään Hillel Yaffe Medical Centerissä, kun tutkittava saapuu endokrinolgiaosastolle verikokeita varten. Käytössä on näkyvä valospektrometri (valmistaja Ocean Optics, USB 2000 malli), joka on kytketty optiseen kuituun (valmistaja Ocean Optics, halkaisija 1 mm). Mittauksessa käytetään kevyttä hapanta (Fiberoptics Technology lnc. yhtiö. Malli SOL-R150)Liitetty myös optiseen kuituun. Kuidun molemmat päät sijoitetaan potilaan ylävartalolle jompaankumpaan kahdesta konfiguraatiosta: paksummille alueille, esim. kyynärvarren kuidut sijoitettaisiin vierekkäin raajan samalle puolelle mittaamaan valon paluuta ja alueilla, joilla kudospaksuus on pienempi, esim. sormenpäällä kuidut sijoitetaan elimen molemmille puolille ja ne tallentavat valon läpäisyä kohteen läpi.

Ensin' tutkijat yrittävät löytää korrelaation näkyvien aallonpituuksien spektrianalyysitulosten ja verikokeen välillä. Sitten tutkijat vertaavat edelleen koehenkilöiden verinäytteitä FTIR-spektrometrillä keski-infrapunassa (Orielin valmistama laite, malli MIR8025). Laite on varustettu plug-ATR:llä (Attenuated Total Reflectance) ja mahdollistaa pienen nestenäytteen testaamisen. Rupinille toimitetut näytepullot folioon käärittynä testinä käyttäen jääjäähdytintä testataan Ruppinissa uuttopäivänä. Näytteet hävitetään biologisena jätteenä.

Kokeiluprotokolla:

Jokainen aihe saapuu Hillel Yaffe Medical Centerin endokrinologian osastolle. Tutkittava lukee ja allekirjoittaa tietoisen suostumuslomakkeen tutkimukseen osallistumisesta. Koehenkilö täyttää lyhyen kyselylomakkeen, jossa kerrotaan auringolle altistumisen luonteesta, ruokailutottumuksista ja kroonisista lääkkeistä.

sitten testiw suoritetaan:

1. verikoe D25-vitamiinitasolle. Tulosten perusteella määritimme ryhmät. testitulokset, joiden arvot ovat vähintään 30 ng/ml, on Regulatory Group
2. D25-vitamiinin verikoetulokset alle 20 mg/ml, potilas hyväksyy D3-vitamiiniannoksen 75 000 IU. ja seurataan dynaamisesti lisäämään veren D-vitamiinitasoa. Verikoe otetaan ajoissa ziro, neljän tunnin, 24 tunnin ja 48 tunnin kuluttua lääkkeen ottamisesta.
3. Verikoe D-vitamiinitasolle 25 (seerumi) valolta suojatussa putkessa, viedään Roppinille spektritutkimukseen.
4. Testi spektrometrillä: kaksi tutkijoiden ohjaamaa valokuitua eri paikoissa potilaan vartalossa, kun valokuitujen toinen puoli on kytketty valonlähteeseen ja ponnen valokuidun pää on kytketty spektrometriin.

Tutkittavalle ei aiheudu odotettua riskiä tai epämukavuutta säännöllisiin verikokeisiin liittyvän riskin lisäksi. Spektritesti suoritetaan Ruppin potilaan verinäytteillä menetelmissä kuvatulla tavalla, eikä se vaadi potilaan läsnäoloa.

Tietojen analysointi:

Spektritietokannassa käytettäviksi kehitetään useita algoritmeja D-vitamiinin puutteesta kärsivien yksilöiden tunnistamiseksi.

Tietojen käsittely tapahtuu seuraavasti:

1. Tilastollisia analyysejä tehdään regressiomenetelmillä, jotta löydetään korrelaatio veren laboratoriokemiallisella testillä kvantifioidun D-vitamiinitason ja näkyvässä valossa sairaalassa eri kehon alueilla tehtyjen spektrimittausten välillä.
2. Tilastollisia analyysejä tehdään regressiomenetelmillä korrelaation löytämiseksi veren lboratory kemiallisella testillä kvantifioidun D-vitamiinin tason ja MIR-spektrimittausten välillä, jotka on muodostettu koehenkilöiltä otetuista verinäytteistä.
3. Testattava väestö jaetaan verikokeiden tulosten perusteella kahteen ryhmään: D-vitamiinin puutteesta kärsiviin ja normaaleja D-vitamiinitasoja omaaviin. Analyysiklusterointimenetelmiä, kuten PCA:ta ja LDA:ta, käytetään erottavan ominaisuuden löytämiseksi näiden kahden populaation välillä.