Utveckling av icke-invasiv metod för att kvantifiera vitamin D-nivåer i kroppen med hjälp av spektroskopi

Brist på vitamin D minskar upptaget av kalcium i kroppen, påskyndar benförlust och kan öka risken för frakturer på grund av osteoporos. D-vitamin kan intas av livsmedel och specifika kosttillskott, men den huvudsakliga källan till vitaminet är dess syntes i huden med hjälp av solstrålning. Idag görs kvantifiering av D-vitaminnivåer med hjälp av ett blodprov. Oftast kommer läkaren att skicka patienten för att kontrollera nivåerna och vitamin D om han lider av osteoporos, högt blodtryck, nedsatt njurfunktion, misstänkt för aktivitet i sköldkörteln, tuberkulos eller sarkoidos.

Studier har visat att det är möjligt att kvantifiera de olika elementen i blodets innehåll, såsom melanin och hemoglobin, med hjälp av spektroskopi av huden (Zonios et al, 2001; Tseng et al, 2009), men till utredarnas kännedom , identifiering av nivåer och vitamin D på liknande sätt har inte rapporterats i facklitteratur.

Bakgrunden till denna forskning: en algoritm som kommer att möjliggöra omedelbar och icke-invasiv kvantifiering av vitamin D-nivåer kommer att förkorta tiden för diagnos, minska laboratoriekostnaderna och förhindra faror eller obehag för patienten i samband med ett blodprov.

Målet med denna studie är därför att utveckla en icke-invasiv metod för att kvantifiera D-vitaminnivåer i kroppen med hjälp av spektroskopi.

Metoder:

40 försökspersoner i åldern 18-65 år kommer att rekryteras till denna forskning: 20 patienter rekryteras från populationen av patienter på rehabiliteringsavdelningen som fått diagnosen osteoporos. Dessutom kommer 20 friska försökspersoner att rekryteras.

Alla deltagare kommer att kunna förstå studieprotokollet och underteckna ett samtyckesformulär självständigt.

I den här studien kommer utredarna att leta efter en korrelation mellan resultaten av konventionella blodprover för detektering av vitamin D-nivåer i blodet och resultaten av mätningar av spektralundersökningar som kommer att utföras på olika platser på patientens överkropp. Dessa mätningar kommer att äga rum i Hillel Yaffe Medical Center när försökspersonen kommer till kemilabbet för blodprovet. Synligt ljusspektrometer (tillverkad av Ocean Optics, USB 2000-modell), ansluten till en optisk fiber (tillverkad av Ocean Optics, diameter 1 mm) kommer att användas. Mätningen kommer att använda en ljuskälla (företaget Fiberoptics Technology Inc., modell SOL-R 150) som också är anslutet till en optisk fiber. Båda ändarna av fibern kommer att placeras på patientens överkropp en av två konfigurationer: för områden med större tjocklek, t.ex. underarmen skulle fibrerna placeras bredvid varandra på samma sida av lemmen för att mäta återgången av ljuset, och i områden med mindre vävnadstjocklek, t.ex. fingerspets, kommer fibrerna att placeras på båda sidor av ett organ och registrera ljustransmission genom målet.

Först kommer utredarna att försöka hitta korrelation mellan de spektrala analysresultaten av de synliga våglängderna och blodprovet. Sedan kommer utredarna att ytterligare jämföra försökspersonernas blodprover med hjälp av FTIR-spektrometer i mellaninfrarött (enhet tillverkad av Oriel, modell MIR8025). Enheten är utrustad med plug-ATR (Attenuated Total Reflectance) och tillåter testning av ett litet prov av vätskor. Flaskor med prover som levererats till Rupin på ett folieförpackat test med en kylare med is kommer att testas i Rupin på extraktionsdagen. Proverna kommer att deponeras som biologiskt avfall.

Provprotokoll:

Varje försöksperson kommer att anlända till labbet på Hillel Yaffe Medical Center. Försökspersonen kommer att läsa och underteckna ett informerat samtyckesformulär för deltagande i studien. Försökspersonen kommer att fylla i ett kort frågeformulär som rapporterar om naturen av solexponering, kostvanor och kroniska mediciner.

Sedan kommer två tester att utföras:

1. Blodprov för D-vitaminnivåer.
2. Testa med spektrometern: två fiberoptik styrda av forskarna på olika ställen på patientens bål, när ena sidan av fiberoptiken är ansluten till en ljuskälla och den andra optiska fiberänden är ansluten till spektrometern.

Det finns ingen förväntad risk eller obehag för patienten utöver risken som är förknippad med vanliga blodprover.

Spektraltest som ska hållas Ruppin på patientens blodprover, som beskrivs i metoderna, och kommer inte att kräva närvaro av patienten.

Dataanalys:

Flera algoritmer kommer att utvecklas för att användas på spektraldatabasen, för att identifiera individer som lider av D-vitaminbrist.

Databehandlingen kommer att vara som följer:

1. Statistiska analyser kommer att utföras med hjälp av regressionsmetoder för att hitta korrelation mellan nivån av D-vitamin kvantifierad med laboratoriekemisk test av blodet och spektralmätningar i det synliga ljuset som utförs på sjukhuset i olika delar av kroppen.
2. Statistiska analyser kommer att utföras med hjälp av regressionsmetoder för att hitta korrelation mellan nivån av vitamin D kvantifierad med laboratoriekemiska tester av blodet och spektralmätningar i medelinfraröd (MIR), som utförs på blodprover tagna från försökspersoner.
3. Den testade populationen kommer att delas in i två grupper enligt blodprovsresultaten: försökspersoner som definieras som D-vitaminbrist och försökspersoner som klassificeras som normala D-vitaminnivåer. Analysmetoder för kluster kommer att utföras, såsom PCA och LDA, för att hitta särskiljande egenskaper mellan de två populationerna.