Разработка неинвазивного метода количественного определения уровня витамина D в организме с помощью спектроскопии

Недостаток витамина D снижает усвоение кальция в организме, ускоряет потерю костной массы и может увеличить риск переломов из-за остеопороза. Витамин D может поступать с пищей и специальными добавками, но основным источником витамина является его синтез в коже под воздействием солнечного излучения. Сегодня количественная оценка уровня витамина D проводится с помощью анализа крови. Чаще всего врач направляет пациента на проверку уровня и витамина D, если он страдает остеопорозом, гипертонией, почечной недостаточностью, подозревает активность щитовидной железы, туберкулез или саркоидоз.

Исследования показали, что можно количественно определить различные элементы в составе крови, такие как меланин и гемоглобин, с помощью спектроскопии кожи (Zonios et al, 2001; Tseng et al, 2009), но, насколько известно исследователям, , определение уровней и витамина D в подобных средствах не сообщалось в профессиональной литературе.

Обоснование этого исследования: алгоритм, который позволит проводить немедленную и неинвазивную количественную оценку уровня витамина D, сократит время диагностики, снизит затраты на лабораторию и предотвратит опасности или дискомфорт для пациента, связанные с анализом крови.

Таким образом, целью данного исследования является разработка неинвазивного метода количественного определения уровня витамина D в организме с помощью спектроскопии.

Методы:

Для данного исследования будет набрано 40 человек в возрасте от 18 до 65 лет: 20 пациентов будут набраны из популяции пациентов реабилитационного отделения, у которых был диагностирован остеопороз. Также будут набраны 20 здоровых испытуемых.

Все участники смогут самостоятельно разобраться в протоколе исследования и подписать форму согласия.

В этом исследовании исследователи будут искать корреляцию между результатами обычного анализа крови для определения уровня витамина D в крови и результатами измерений спектральных исследований, которые будут выполняться в различных местах на верхней части тела субъекта. Эти измерения будут проводиться в медицинском центре Хиллеля Яффе, когда субъект прибудет в химическую лабораторию для анализа крови. Будет использоваться спектрометр видимого света (производство Ocean Optics, модель USB 2000), подключенный к оптическому волокну (производство Ocean Optics, диаметр 1 мм). Для измерения будет использоваться источник света (компания Fiberoptics Technology Inc., модель SOL-R 150), также подключенный к оптоволокну. Оба конца волокна будут располагаться на верхней части тела пациента в одной из двух конфигураций: для участков с большей толщиной, т.е. предплечье, волокна будут располагаться рядом друг с другом на той же стороне конечности, чтобы измерить возврат света, и в областях с меньшей толщиной ткани, например. кончик пальца, волокна будут помещены по обеим сторонам органа и зарегистрируют прохождение света через мишень.

Во-первых, исследователи попытаются найти корреляцию между результатами спектрального анализа видимых длин волн и анализом крови. Затем исследователи будут дополнительно сравнивать образцы крови испытуемых с помощью ИК-Фурье-спектрометра в среднем инфракрасном диапазоне (устройство производства Oriel, модель MIR8025). Устройство оснащено пробкой-ATR (Attenuated Total Reflectance) и позволяет проводить тестирование небольшого образца жидкости. Флаконы с образцами, доставленными в Rupin для тестирования в фольге с использованием охладителя со льдом, будут тестироваться в Rupin в день экстракции. Образцы будут утилизированы как биологические отходы.

Пробный протокол:

Каждый субъект прибудет в лабораторию Медицинского центра Гилель Яффе. субъект прочитает и подпишет форму информированного согласия на участие в исследовании. Субъект заполнит короткую анкету, в которой сообщит о характере воздействия солнца, диетических привычках и хронических лекарствах.

Затем будут проведены два теста:

1. Анализ крови на уровень витамина D.
2. Тест с помощью спектрометра: два оптоволокна направляются исследователями на разные места туловища пациента, когда один конец оптоволокна подключен к источнику света, а другой конец оптического волокна подключен к спектрометру.

Для субъекта не существует ожидаемого риска или дискомфорта, помимо риска, связанного с регулярными анализами крови.

Спектральный тест Руппина будет проводиться на образцах крови пациента, как описано в методике, и не потребует присутствия пациента.

Анализ данных:

Будет разработано несколько алгоритмов для использования в базе данных спектров с целью выявления лиц, страдающих дефицитом витамина D.

Обработка данных будет следующей:

1. Статистический анализ будет проведен с использованием методов регрессии, чтобы найти корреляцию между уровнем витамина D, определенным количественно с помощью лабораторного химического анализа крови и спектральных измерений в видимом свете, выполненных в больнице на различных участках тела.
2. Статистический анализ будет проводиться с использованием методов регрессии, чтобы найти корреляцию между уровнем витамина D, определенным с помощью лабораторного химического анализа крови, и спектральными измерениями в среднем инфракрасном диапазоне (MIR), выполненными на образцах крови, взятых у субъектов.
3. Тестируемое население будет разделено на две группы в соответствии с результатами анализа крови: субъекты с дефицитом витамина D и субъекты с нормальным уровнем витамина D. Будут проведены кластерные методы анализа, такие как PCA и LDA, чтобы найти отличительные характеристики между двумя популяциями.