혈액 투석 적합성을 평가하기위한 비 침습적 도구로서 동적 호흡 voc 프로파일 링

혈액 투석 (HD)의 이론적 근거 및 배경 적합성은 일반적으로 KT/V와 같은 소규모 통관 지표에 의해 요약됩니다. 그러나, 환자 중심의 결과가 더 높은 요소 제거 단독으로 항상 개선되는 것은 아닙니다. HD를받는 사람들은 종종 만성 저급 염증, 면역 기능 장애 및 요소 동역학에 의해 포착되지 않은 넓은 대사 장애를 경험합니다. 호흡에는 내인성 및 외인성 대사 과정에 의해 생성 된 흔적 휘발성 유기 화합물 (VOC)이 포함되어 있습니다. 사전 연구에 따르면 만성 신장 질환 (CKD) 및 말기 신장 질환 (ESKD)은 암모니아, 알칸 및 알데히드와 같은 화합물을 포함한 호흡 화학을 변화시킵니다. 따라서 역동적 인 (전당 대 피 이후) VOC 프로파일 링은 즉각적인 치료 효과와 더 넓은 요법 환경에 빠르고 비 침습적 창을 제공 할 수 있습니다.

이 연구는 (1) 일상적인 HD 세션 전후에 쌍의 호흡 샘플을 수집함으로써 사전 작업을 확장하고 (2) 호흡 분석과 포괄적 인 혈액 생화학 및 면역 측정 쌍 분석 및 (3) 공공 전 사체 자원을 광범위한 면역 신호 컨텍스트 내에서 면역 판독 값을 관찰 한 것으로 통합합니다. 가장 중요한 목표는 호흡 voc 서명이 혈통 또는 혈액 지수와 결합 된 것이 임상 및 연구 사용을위한 투석 적합성의 실질적인 지표 역할을하는지 평가하는 것입니다.

연구 목표 주요 목표 : 단일 HD 세션에서 호기 된 VOC의 동적 변화를 특성화하고 이러한 변화가 기존의 적절성 지표 및 임상 적으로 관련된 혈액 지수로 추적하는지 여부를 평가합니다.

이차 목표는 다음과 같습니다. (b) 단일 HD 세션 과정에서 변화하고 전형적인 기준 범위에서 벗어난 혈액 지수를 식별; 및 (c) 공개적으로 이용 가능한 전 사체 데이터 세트를 사용하여 호흡 유도 특징과 면역/대사 시그니처 사이의 연결을 탐구한다.

연구 설계 개요 이것은 상하이 Second People 's Hospital (신장학과)에서 실시 된 단면 관찰 연구입니다. 참가자는 유지 보수 HD 및 연령/성별 일치 건강한 성인의 성인을 포함합니다. HD 그룹의 경우, 호흡 및 혈액 샘플은 일상적인 치료 직전 및 직후에 수집됩니다. 건강한 참가자는 한 번 방문 할 때 한 번의 호흡과 혈액 샘플을 제공합니다. 조사 약물이나 장치는 투여되지 않으며 임상 치료는 변경되지 않습니다.

상하이 Second People 's Hospital의 설정 및 타임 라인 단일 센터 연구. 등록은 2025 년 9 월 1 일부터 2025 년 12 월 1 일까지 계획됩니다. 2025 년 12 월에서 2026 년 12 월 사이에 샘플링 및 실험실 분석이 이루어지고 2027 년 6 월 30 일까지 데이터 통합 ​​및 보급이 이어질 것으로 예상됩니다.

샘플링 절차 호흡 수집 : 폐포 호흡은 기관 표준 운영 절차 (SOP) 당 검증 된 비활성 수집 백 또는 장치를 사용하여 캡처됩니다. HD 참가자의 경우 두 개의 샘플이 얻어집니다. 하나는 일상적인 HD 세션이 시작되기 전에 수집하고 동일한 세션이 완료된 후에는 즉시 수집됩니다. 환경 배경을 모니터링하기 위해 주변/빈 샘플을 환자 샘플과 함께 수집합니다. 샘플은 SOP에 따라 VOC 손실을 최소화하고 즉시 처리되는 조건 하에서 운반됩니다.

혈액 수집 : 말초 정맥 혈액은 HD 참가자 (세션 전 및 사후)와 건강한 성인의 경우 동일한 시점에서 수집됩니다. 분석에는 프로토콜에 지정된 일상적인 생화학 및 면역 관련 측정이 포함됩니다. 모든 샘플에는 코딩 된 식별자 만 표시됩니다.

분석 방법 VOC 분석 : 가스 크로마토 그래피-질량 분석법 (GC-MS)은 VOC의 상대 식별 및 정량화에 사용됩니다. 분석 실행에는 내부 표준 및 품질 관리가 포함되어 있으며 유지 시간 안정성, 질량 정확도 및 신호 드리프트를 모니터링합니다. 크로마토 그래피 디컨 볼 루션, 피크 정렬 및 복합 주석은 실험실 SOP를 따릅니다. 추정 식별은 해당되는 경우 스펙트럼 라이브러리를 사용하여 할당됩니다. 가능한 경우, 후보 기능은 정통 표준을 사용하여 확인됩니다.

혈액 분석 : 일반 생화학, 염증 및 면역 지수를 포함하는 대략 97 개의 파라미터는 임상 적으로 검증 된 방법을 사용하여 측정됩니다. 실험실 품질 관리 절차 및 기기 유지 보수 일정은 병원 표준을 따릅니다.

결과 측정 모듈과의 복제를 피하기 위해 결과 및 측정 (정보 제공, 비 생성)은 여기에 높은 수준의 요약 만 제공됩니다. 이 연구는 (a) HD 참가자들 사이의 후보 VOC 특징의 개인 내 사전/사후 변화와 (b) 호흡 VOC 프로파일의 그룹 간 차이 (HD vs. Healthy)를 평가합니다. 선택 혈액 지수는 사전/사후 변경에 대해 분석하고 관습 기준 간격에 대해 맥락화됩니다. 사전 지정 된 종점 및 정의에 대한 등록 된 결과 측정을 참조하십시오.

샘플 크기 이론적 인 대상 샘플에는 HD에 약 22 명의 개인과 약 23 명의 건강한 성인이 포함됩니다. 대표적인 바이너리 VOC 기능 (양의 검출 속도)에 대한 2 가지 프로모션 비교는 샘플 크기를 알렸다. 건강한 성인의 P0 ≈ 0.40, P1 ≈ 0.80 전 예비 전력을 가정하고, α = 0.05 (양측) 및 80% 전력을 가진 것으로 추정되는 그룹 별 샘플 크기는 약 20이며, 계획된 수에 도달하는 데 도움이된다. 혈액 종말점은 탐색 적으로 간주되며 연구에 힘을 발휘하는 데 사용되지 않았습니다.

데이터 관리 및 기밀 유지 데이터 캡처는 실험실 결과, 자동화 된 범위 및 논리 검사 및 일상적인 불일치 관리에 이중 데이터 입력을 사용합니다. 코딩 된 식별자는 모든 샘플 및 사례 보고서 양식에 사용됩니다. 재 식별 키는 제한된 액세스로 별도로 저장됩니다. 전자 데이터는 일반 백업 및 감사 트레일이있는 안전한 액세스 제어 서버에 있습니다. 최종 분석 전에 데이터 잠금 절차가 구현됩니다.

품질 관리 및 품질 보증 (QC/QA) 표준화 된 SOP는 참가자 준비, 호흡 및 혈액 수집, 취급, 스토리지, 기기 작동 및 데이터 처리를 관리합니다. GC-MS 실행에는 공백, 내부 표준 및 풀링 품질 제어 샘플이 포함되어 배치 효과 및 분석적 정밀도를 모니터링합니다. 사전 지정된 승인 기준 (예 : QC 복제 전반의 유지 시간 창, 질량 정확도 및 상대 표준 편차)을 사용하여 검토 또는 제외 기능을 표시하는 데 사용됩니다. 월간 데이터 무결성 검토는 완전성 및 일관성을 검토합니다.

윤리적 고려 사항이 연구는 헬싱키의 선언 및 해당 국가 규정을 따릅니다. 참가자는 학습 별 절차 전에 서면 사전 동의를 제공합니다. 이 연구는 무관심하고 HD 참가자에 대한 일상적인 치료와 일치하기 때문에 위험은 최소화되고 주로 실험실 테스트로 인한 정맥이 불편 함과 부수적 인 결과로 제한됩니다.

위험-이익 및 참가자 부담 호흡 샘플링은 불완전하지 않으며 혈액 추첨은 대부분의 참가자에게 간단하고 작은 불편 함을 수반합니다. 개별 참가자에게는 직접적인 임상 적 이점이 없을 수 있습니다. 잠재적 인 사회적 혜택에는 임상 의사 결정에 정보를 제공 할 수있는 단순하고 비 침습적 인 투석 적절성 마커를 향한 진전이 포함됩니다.

전처리 및 데이터 청소 (Voc and Blood) VOC 기능 테이블은 쌍을 이루는 주변 샘플, 보유 시간 정렬 및 신호 정규화 (예 : 내부 표준 기반 정규화 및/또는 총 이온 전류 정규화)를 사용하여 배경 감산을 겪습니다. 강도는 적절하고 스케일로 로그 변환됩니다. QC 샘플의 재현성이 좋지 않거나 과도한 누락이 제거됩니다. 검출 한계 이하의 값의 경우, 대치는 민감도 분석에서 작은 상수 (예를 들어, 최소 0이 아닌 값의 절반)를 사용할 수 있습니다.

혈액 지수는 생리적 타당성 및 분석 플래그에 대해 검토됩니다. 특이 치는 강력한 방법을 사용하여 검사됩니다. 수정 또는 제외는 데이터 관리 계획에 문서화 된 사전 정의 된 규칙을 따릅니다.

변수가 변수의 경우 누락이 ≤5% 인 경우 누락 데이터를 처리하면 감도 검사와 함께 완전한 케이스 분석을 사용할 수 있습니다. 무작위로 누락 된 것으로 가정 된 더 높은 수준의 누락성에 대해, 조정 된 분석에 적용 할 수 있습니다. 근본적으로 랜덤이없는 결과 (예 : 기술적 실패로 인한) 결과는 관련이있는 최상의/최악의 사례 범위를 포함하여 민감도 분석을 통해 해결됩니다.

통계 분석 계획 분석은 다중성 및 분석 유연성을 제한하기위한 사전 지정된 계획에 따라 진행됩니다. 연속 변수는 평균 ± SD 또는 중앙값 (IQR)으로 요약됩니다. 카운트 및 백분율로 범주 형 변수. HD 그룹에서 개인 내 사전/사후 비교는 쌍 t- 테스트 또는 Wilcoxon 부호 순위 테스트를 사용합니다. 그룹 간 비교 (HD vs. Healthy)는 t- 테스트/ANOVA 또는 Mann-Whitney U/Kruskal-Wallis 테스트를 사용합니다. Benjamini-Hochberg를 통한 FDR (False Discovery Rate) 제어는 여러 VOC 특징 및 혈액 지수에 사용됩니다.

다변량 모델링의 경우, 선형 또는 일반화 된 선형 모델은 통계 분석 계획 (SAP)에 문서화 된 바와 같이 선택된 VOC 기능과 임상 공변량 (예 : 연령, 성별, 투석 ​​interdialylytic weight Change, Comorbidities) 간의 연관성을 평가합니다. 적절한 경우, 강력한 회귀 또는 변환은 비정규 성을 완화하는 데 사용됩니다. VOC와 혈액 지수 사이의 연관성은 Spearman 상관 관계 및 주요 공변량에 대한 부분적 상관 관계로 평가됩니다.

기계 학습 : 후보자 분류기 (예 : 지원 벡터 기계, 임의의 산림 및 처벌 화 로지스틱 회귀)는 전과 대비 후 주 및 HD 대 건강을 차별하도록 훈련됩니다. 정보 누출을 피하기 위해 참가자 수준에서 교차 검증 접힘이 생성됩니다. 모델 선택은 내부 루프의 튜닝 및 외부 루프의 성능 추정과 함께 중첩 또는 반복적 인 층화 된 10 배 교차 검증을 사용합니다. 기본 메트릭에는 수신기 작동 특성 곡선 (AUC)의 영역, 정확도, 감도, 특이성 및 교정 (예 : Platt 스케일링)이 포함됩니다. 모델 해석 성은 기능 기여를 정량화하기 위해 SHAP 값을 사용하여 평가됩니다. 성능 추정에는 부트 스트랩을 통한 95% 신뢰 구간이 동반됩니다.

민감도 분석에는 다음이 포함됩니다. (b) 잠재적 인 환경 소스가있는 기능 제외; (c) 허용 된 임상 실습 지침에 따라 프로토콜에 정의 된 투석 적정성 범주에 의한 계층화 된 분석; 및 (d) 비모수 적 접근법을 사용한 반복 비교. 탐색 적 하위 그룹 분석은 적절성 및 기타 임상 요인으로 분류 된 CKD 단계 5 환자를 비교합니다.

면역 소견을 맥락화하기위한 외부 전 사체 자원 (탐색)과의 통합, ESKD/HD와 관련된 공공 전 사체 데이터 세트가 쿼리 될 수 있습니다 (예 : 말초 혈액 또는 PBMC 데이터 세트). 유전자 세트 변이 분석 또는 단일-샘플 농축 방법은 경로 및 세포 유형 시그니처를 요약 한 다음 상관 관계 및 회귀를 사용하여 측정 된 혈액 지수 및 호흡 기능과 관련이 있습니다. 이러한 탐색 적 분석은 인과 관계를 확인하지 않고 기계적인 가설을 생성하기위한 것입니다.

편견, 혼란 및 견고성 잠재적 편견에는 환경 VOC 오염,식이 효과, 흡연 상태 및 동반 질환이 포함됩니다. 컨트롤에는 주변 블랭크, 해당되는 경우 수집 사전 수집 지침 준수 및 주요 공변량 조정이 포함됩니다. 주요 프로토콜 편차가있는 참가자를 제외한 민감도 분석과 함께 연령 및 성별과 같은 요인에 대해 분석은 계층화되거나 조정됩니다.

데이터 공유 및 보급 결과는 동료 검토 출판물 및 과학 회의에 요약 될 것입니다. 비 식별 데이터 및 분석 코드는 개인 정보 보호, 규제 및 윤리적 제약에 따라 합리적인 요청 및 제도적 승인에 따라 공유 될 수 있습니다.

샘플 크기가 적은 단일 중심 관찰 연구로서의 제한은 가설 생성으로 가장 잘 간주됩니다. 진정한 표준으로 확인되지 않는 한 VOC 식별은 상대적이며 환경/배경 기여를 완전히 제거 할 수 없습니다. 후보 마커를 검증하기 위해 더 큰 다중 센터 코호트 및 표준화 된 호흡 수집을 통한 미래의 연구가 필요합니다.

결론이 연구는 혈액 투석을받는 사람들의 혈액 기반 지수와 함께 역동적 인 호흡 화학에 대한 구조적이고 비 침습적 평가를 제공합니다. 전이 사후/이후의 변화를 특성화하고 면역 맥락을 통합함으로써, 그것은 투석 적절성의 실질적인 신호를 식별하고 요충의 전신 생물학에 대한 이해를 발전시키는 것을 목표로합니다.