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Blutsenkungsgeschwindigkeit: Eine physikgetriebene Charakterisierung im medizinischen Kontext

DOI:

10.3791/64502

March 24th, 2023

In This Article

Summary

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Die Blutsenkungsgeschwindigkeit (BSG) ist ein physikalischer Parameter, der häufig bei routinemäßigen Gesundheitsuntersuchungen und medizinischen Diagnosen verwendet wird. Vor kurzem wurde ein theoretisches Modell entwickelt, das es ermöglicht, physikalisch bedeutsame Parameter aus der gesamten Sedimentationskurve zu extrahieren, basierend auf modernen kolloidalen Erkenntnissen. Hier stellen wir ein Protokoll vor, um den ESR im Laufe der Zeit automatisch zu erfassen und die Parameter dieses aktuellen Modells aus dieser automatisierten Datenerfassung zu extrahieren. Diese verfeinerten Parameter dürften auch die medizinische Aussage verbessern.

Abstract

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Die Blutsenkungsgeschwindigkeit (BSG) der Erythrozyten (oder roten Blutkörperchen) ist ein physikalisch abgeleiteter Parameter des Blutes, der häufig bei routinemäßigen Gesundheitsuntersuchungen und medizinischen Diagnosen verwendet wird. So wird beispielsweise bei einer Entzündung aufgrund des damit verbundenen Anstiegs von Fibrinogen und anderen Plasmaproteinen ein höherer BSG beobachtet. Es wurde angenommen, dass dieser Anstieg auf die Bildung größerer Aggregate roter Blutkörperchen (RBCs) zurückzuführen ist, die durch den Anstieg des Fibrinogens verursacht werden. In der Tat ist Fibrinogen eine wirkstofffördernde Aggregation von Erythrozyten und im Stokes-Regime, von der angenommen wird, dass sie in Blut beobachtet wird, sedimentieren größere Aggregate schneller. Alle Modelle von ESR-Messungen, die auf dieser Hypothese basieren, erfordern jedoch weitere spezifische physikalische Annahmen, die in keinem anderen System erforderlich sind. Darüber hinaus haben moderne Studien auf dem Gebiet kolloidaler Suspensionen festgestellt, dass attraktive Partikel perkolierende Aggregate bilden (d.h. Aggregate, die so breit wie der Behälter sind). Auf die Sedimentation dieser Kolloide folgt dann ein sogenannter "kolloidaler Gelkollaps". Kürzlich wurde gezeigt, dass Erythrozyten tatsächlich dem gleichen Verhalten folgen. Diese Hypothese erlaubt es auch, die Sedimentationskurve von Erythrozyten effizient und analytisch zu modellieren, aus denen robuste und physikalisch aussagekräftige Deskriptoren extrahiert werden können. Dieses Manuskript beschreibt, wie eine solche Analyse durchgeführt wird, und diskutiert die Vorteile dieses Ansatzes.

Introduction

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Die Blutsenkungsgeschwindigkeit (BSG) ist ein medizinisches klinisches In-vitro-Instrument, das im zwanzigsten Jahrhundert offiziell in der evidenzbasierten Medizin eingeführt wurde 1,2,3,4. Er wird derzeit weltweit als unspezifischer Entzündungstest oder zur Überwachung der Entwicklung bestimmter Erkrankungen eingesetzt 5,6,7,8. Dies ist vor allem auf einen Anstieg der Fibrinogenkonzentration, aber auch i....

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Protocol

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Die Blutentnahme und die Experimente wurden von der Ärztekammer des Saarlandes, ethics votum 51/18, genehmigt und nach Einholung der Einverständniserklärung von Helsinki durchgeführt. Standardmessungen sollten mit Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA)-antikoaguliertem Blut (Standard-EDTA-Konzentration von 1,6 mg/ml Blut, europäische Norm NF EN ISO 6710) in Westergren-Röhrchen durchgeführt werden. Das Volumen, das zum Befüllen der Westergren-Röhre erforderlich ist, hängt vom Hersteller ab (da die unteren Teile manchmal ein breiteres Reservoir enthalten). Das Volumen sollte etwa 1 ml Vollblut und 800 μl für die in der Materialtabelle angegebenen Röhrchen ....

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Results

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Ein Beispiel für eine korrekt aufgenommene Bildsequenz ist als Supplementary Movie 1 (MovieS1.avi) dargestellt. In Abbildung 2 ist eine Reihe von charakteristischen Anpassungen des Modells für verschiedene Bedingungen dargestellt. Die Fibrinogenkonzentration wurde aus der Fibrinogenkonzentration im Plasma Fib0 bestimmt, unter der Annahme, dass das Serum überhaupt kein Fibrinogen enthält. Daher ist Fib = C Fib0, wobei C der Pla.......

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Discussion

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Damit das automatisierte Protokoll effizient funktioniert, ist es wichtig, einen klaren Hintergrund und eine gute Beleuchtung zu haben. Ein dunkler Hintergrund kann das Vorhandensein eines effizienten Binarisierungsschwellenwerts verhindern. Bei Proben mit einer gewissen Hämolyse, die in der Regel im Laufe der Zeit auftritt (zunimmt), ist es wichtig, zunächst zu überprüfen, ob die gewählte Binarisierungsschwelle sowohl für das Anfangs- als auch für das Endbild relevant ist.

Wenn es um den Bina.......

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Disclosures

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Die Autoren haben keine Interessenkonflikte, die sie für den Inhalt dieses Artikels als relevant erklären müssen.

Acknowledgements

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Diese Arbeit wurde durch die Forschergruppe FOR 2688 - Wa1336/12 der Deutschen Forschungsgemeinschaft und durch die Marie-Skłodowska-Curie-Fördervereinbarung Nr. 860436-EVIDENCE unterstützt. T. J. und C. W. bedanken sich für die Förderung durch die Deutsch-Französische Hochschule (DFH/UFA). A. D. bedankt sich für die Förderung durch das Young Investigator Grant der Universität des Saarlandes.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Antikoagulans (EDTA oder Heparin) Röhrchen (für Blutprobe)SARSTEDT267001 oder 265Antikoagulierte Blutprobe zur Charakterisierung
der Kamera EOS M50CanonKit EF-M18-150 IS STMJede Kamera sollte funktionieren, vorausgesetzt, dass eine Sektorernährung, ein Anschluss an den Computer für automatisierte Aufnahmen und ein angepasstes Objektiv vorhanden sind
ZentrifugeHERMLE302.00 V03 - Z 36 HKVoraussetzung: mind. 3000 x g ofr 7 min.
MikrozentrifugeMLWTH21oder eine andere Methode zur Bestimmung des Hämatokrits
Mikrohämatokrit-KapilareFisher wissenschaftliche11884040oder andere Kapillaren/Behälter für die Hämatokritbestimmung
Phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS)ThermoFisher100100231x PBS, pH 7,4, 298 Osm
Pipetten (z. B. Verdrängerpipette)GilsonFD10006Pipette erforderlich, um Blut und/oder verpackte Zellen zu manipulieren. Andere Modelle sind natürlich geeignet, aber achten Sie darauf, Blut und gequetschte Zellen als hochviskose Flüssigkeiten zu behandeln.
WachsversiegelungsplatteHirschmann9120101Siegelwachs für die Mikrohämatokritkapillaren
Westergren-RöhrchenPraxindoA9244560Alle anderen Standard-Wetsergren-Röhrchen sollten auch funktionieren
Weißer Hintergrund mit Beleuchtung//Weißes Blatt Papier hinter den Proben, mit üblichem Raumlicht ist völlig ausreichend.

References

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  1. Bedell, S. E., Bush, B. T. Erythrocyte sedimentation rate. From folklore to facts. The American Journal of Medicine. 78, 1001-1009 (1985).
  2. Grzybowski, A., Sak, J. Edmund Biernacki (1866-1911): Discoverer of the....

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Erythrocyte Sedimentation RateRed Blood CellsFibrinogen ConcentrationHematocrit DeterminationColloidal Gel CollapseSedimentation VelocityPlasma Protein AggregationImage AnalysisWestergren TubesBlood Sample Centrifugation

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