开发使用光谱学量化体内维生素 D 水平的无创方法

缺乏维生素 D 会降低体内钙的吸收，加速骨质流失，并可能增加因骨质疏松症导致骨折的风险。 维生素 D 可以通过食物和特定的补充剂摄取，但维生素的主要来源是通过阳光照射在皮肤中合成。 今天，维生素 D 水平的量化是通过验血进行的。 大多数情况下，如果患者患有骨质疏松症、高血压、肾功能不全、疑似甲状腺活动、肺结核或结节病，医生会让患者检查水平和维生素 D。

研究表明，使用皮肤光谱学可以量化血液成分中的不同元素，例如黑色素和血红蛋白（Zonios 等人，2001 年；Tseng 等人，2009 年），但据研究人员所知, 鉴定水平与维生素D类似的方法在专业文献中未见报道。

这项研究的基本原理：一种允许立即和非侵入性地量化维生素 D 水平的算法将缩短诊断时间，降低实验室成本并防止与血液测试相关的患者的危害或不适。

因此，本研究的目标是开发一种使用光谱学量化体内维生素 D 水平的非侵入性方法。

方法：

本研究将招募 40 名年龄在 18-65 岁之间的受试者： 20 名患者从康复科诊断为骨质疏松症的患者人群中招募。 此外，还将招募 20 名健康受试者。

所有参与者都将能够理解研究方案并独立签署同意书。

在这项研究中，研究人员将寻找用于检测血液中维生素 D 水平的常规血液测试结果与将在受试者上半身不同位置进行的光谱检查测量结果之间的相关性。 当受试者到达化学实验室进行血液测试时，这些测量将在 Hillel Yaffe 医疗中心进行。 将使用可见光光谱仪（由Ocean Optics制造，USB 2000型号），连接到光纤（由Ocean Optics制造，直径1mm）。 测量将使用也连接到光纤的光源（Fiberoptics Technology Inc.公司，型号SOL-R 150）。 纤维的两端将位于患者的上半身，采用两种配置之一：用于厚度较大的区域，例如在前臂上，纤维将彼此相邻放置在肢体的同一侧以测量光的返回，并且在组织厚度较小的区域，例如。 指尖，纤维将被放置到器官的两侧并记录通过目标的光传输。

首先，研究人员将尝试找出可见波长的光谱分析结果与血液测试之间的相关性。 然后，研究人员将使用中红外线的 FTIR 光谱仪（Oriel 制造的设备，型号 MIR8025）进一步比较受试者的血液样本。 该设备配备了 plug-ATR（衰减全反射），可以测试少量流体样本。 在提取当天，将使用带冰的冷却器在铝箔包裹测试中交付给 Rupin 的小瓶样品将在 Ruppin 进行测试。 样品将作为生物废物处理。

试验方案：

每个受试者都将到达 Hillel Yaffe 医疗中心的实验室。 受试者将阅读并签署参与研究的知情同意书。 受试者将填写一份简短的调查问卷，报告阳光照射的性质、饮食习惯和慢性药物治疗。

然后将执行两个测试：

1. 维生素 D 水平的血液测试。
2. 使用光谱仪进行测试：由研究人员在患者躯干不同位置引导的两根光纤，当光纤的一侧连接到光源时，光纤的另一端连接到光谱仪。

除了与定期血液检查相关的风险外，没有预期的风险或不适给受试者。

按照方法中的描述，Ruppin 将对患者的血液样本进行光谱测试，并且不需要患者在场。

数据分析：

将开发几种算法用于光谱数据库，以识别患有维生素 D 缺乏症的个体。

数据处理如下：

1. 将使用回归方法进行统计分析，以发现通过实验室血液化学测试量化的维生素 D 水平与在医院对身体不同部位进行的可见光光谱测量之间的相关性。
2. 将使用回归方法进行统计分析，以发现通过实验室血液化学测试量化的维生素 D 水平与中红外 (MIR) 光谱测量之间的相关性，如对从受试者身上采集的血液样本进行的那样。
3. 根据血液检测结果，受检人群将分为两组：定义为维生素 D 缺乏症的受试者和归类为维生素 D 水平正常的受试者。 将进行聚类分析方法，例如PCA和LDA，以找到两个群体之间的区别特征。