方法論記事

赤血球沈降速度:医療における物理学主導の特性評価

DOI：

10.3791/64502

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2023年3月24日

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1Experimental Physics, Saarland University, 2Department of Physics and Materials Science, University of Luxembourg, 3Theoretical Medicine and Biosciences, Saarland University

この記事について

サマリー

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赤血球沈降速度(ESR)は物理的パラメータであり、定期的な健康診断や医療診断でよく使用されます。現代のコロイド知識に基づいて、沈降曲線全体から物理的に意味のあるパラメータを抽出することを可能にする理論モデルが最近開発されました。ここでは、経時的にESRを自動的に収集し、この自動データ収集からこの最近のモデルのパラメータを抽出するプロトコルを提示します。これらの洗練されたパラメータは、医学的証言を改善する可能性もあります。

要約

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赤血球(または赤血球)沈降速度(ESR)は、定期的な健康診断や医療診断でよく使用される血液の物理的派生パラメータです。例えば、炎症の場合、フィブリノーゲンおよび他の血漿タンパク質の関連する増加のために、より高いESRが観察される。この増加は、フィブリノーゲンの増加によって引き起こされた赤血球(RBC)のより大きな凝集体の形成によるものと考えられていました。実際、フィブリノーゲンは赤血球の凝集を促進する薬剤であり、ストークス体制では、血液中のより大きな凝集体堆積物がより早く観察されると考えられています。ただし、この仮説に基づくESR測定のすべてのモデルには、他のシステムでは必要とされない、さらに特定の物理的仮定が必要です。その上、コロイド懸濁液の分野における現代の研究は、魅力的な粒子が浸透する凝集体(すなわち、容器と同じ幅の凝集体)を形成することを確立した。これらのコロイドの沈降は、いわゆる「コロイドゲル崩壊」に続く。最近、RBCが実際に同じ動作に従うことが示されています。この仮説はまた、赤血球の沈降曲線を効率的かつ分析的にモデル化することを可能にし、そこから堅牢で物理的に意味のある記述子を抽出することができます。この原稿では、このような分析を実行する方法について説明し、このアプローチの利点について説明します。

概要

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赤血球沈降速度(ESR)は、20世紀にエビデンスに基づく医学に正式に導入された医療in vitro臨床ツールです1,2,3,4。現在、非特異的炎症検査として、またはいくつかの特定の状態の進行を監視するために世界中で使用されています5、6、7、8。これは主にフィブリノーゲン濃度の増加によるものですが、IgM 1,9,10,11などの他の血漿成分にも起因しています。現在のWestergren標準プロトコルによれば、ESR値は、安静時に垂直に20cmの典型的なサイズの垂直管を放置した後の所与の時点(30分または1時間)における無細胞血漿層の測定値として報告

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プロトコル

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血液サンプルの採取と実験は、ヘルシンキ宣言に従ってインフォームドコンセントが得られた後に実施された。標準測定は、ウェスターグレンチューブ内のエチレンジアミン四酢酸(EDTA)-抗凝固血液(標準EDTA濃度1.6 mg / mL血液、欧州規格NF EN ISO 6710)を使用して実行する必要があります。ウェスターグレン管を充填するために必要な量は、製造元によって異なります(下部にはより広いリザーバーが含まれている場合があるため)。容量は約1 mLの全血で、 材料の表に示されているチューブの場合は800 μLである必要があります。ただし、以下に説明する方法は、プローブされたサンプルのヘマトクリット値が25%16を超える限り、特定の懸濁液や容器の形状に関係なく有効です。したがって、容量、容器、懸濁媒体、および添加剤は、実施された研究の特定の目的に従って選択する必要があります。

1. 実験・測定

注:サンプルの沈降速度を毎分記録します。

  1. サンプル調製(必要な場合):コントロールヘマトクリットまたは懸濁液が必要な場合は、細胞を洗浄してサンプルを調製することから始めます(例として、自家血清と血漿を混合することにより、さまざまなフィブリノーゲンレベルのサンプルを調製する方法を示します)。血清は実際に....

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結果

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正しく取得された画像シーケンスの例を補足動画1(MovieS1.avi)として提供する。図2に、さまざまな条件に対するモデルの一連の特性適合を示します。フィブリノーゲン濃度は、血漿中フィブ0中のフィブリノーゲン濃度から、血清にフィブリノーゲンが全く存在しないと仮定して決定した。したがって、Fib = C Fib0であり、ここでCは血漿 - 血清混合物中の血漿体積分率である。以前の研究16では、Fib0はザールラント大学病院(ドイツ、ホンブルク)の臨床化学研究所で標準的な方法によって決定されました。そのような量を独立して測定する必要がある場合、フィブリノーゲン濃度を決定するための便利な方法は、(半)自動ボール凝固計を含み、これはまた、ドナー30からクエン酸抗凝固血液サンプルを得ることを必要とするかも.......

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ディスカッション

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自動化されたプロトコルが効率的に機能するためには、明確な背景と適切な照明を持つことが重要です。背景が暗いと、効率的な二値化しきい値の存在が妨げられる可能性があります。通常、時間の経過とともに発生する(増加する)溶血のあるサンプルの場合、選択した二値化しきい値が初期画像と最終画像の両方に関連していることを最初に確認することが重要です。

画像の二値化プロセスに関しては、ROIと二値化しきい値の選択が最も敏感なステップです。3つの異なる画像(沈降プロセスの開始時、中間時、終了時)で異なるしきい値を手動でテストして、しきい値の選択が実際にプロセス全体に関連する二値化を提供することを確認すると便利な場合があります。サンプルに強い溶血が発生した場合は、明確な界面が観察されるプロセスの開始時にサンプルの分析を制限する必要がある場合があります。ESR測定に関しては、チューブ内の気泡の存在を避けることも不可欠です。ただし、チューブの上部に小さな気泡が観察された場合、気泡の下から初期界面の真上までのROIでも、関連する測定値が得られる可能性があります。ただし、この場合、背景のグレーレベルでかなりの量の.......

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開示事項

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著者は、この記事の内容に関連して宣言する利益相反はありません。

謝辞

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この研究は、ドイツ研究財団の研究ユニットFOR 2688-Wa1336/12およびマリー・スクウォドフスカ・キュリー助成契約第860436-EVIDENCEによって支援されました。T. J. と C. W. は、フランス・ドイツ大学(DFH/UFA)からの資金提供を認めています。A.D.は、ザールラント大学の若手研究者助成金による資金提供を認めています。

....

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
抗凝固剤(EDTAまたはヘパリン)チューブ(血液サンプル用)SARSTEDT267001または265
カメラEOS M50キヤノンキット EF-M18-150 IS STMセクターの栄養、自動撮影のためのコンピュータへの接続、適応された対物レンズが利用可能であれば、どのカメラでも動作する必要があります
遠心分離HERMLE302.00 V03 - Z 36 HK要件:少なくとも3000 x g ofr 7分。
微量遠心機MLWTH21またはその他のヘマトクリット測定方法
マイクロヘマトクリットキャピラリーフィッシャー科学11884040またはヘマトクリット測定用の他の毛細血管/容器
リン酸緩衝生理食塩水 (PBS)サーモフィッシャー100100231x PBS、pH 7.4、298
Osm ピペット (例: ポジティブ ディスプレイス ピペット)ギルソンFD10006血液やパックされた細胞を操作するために必要なピペット。もちろん他のモデルも適していますが、血液やパック細胞は高粘度の液体として扱うように注意してください。
ワックスシーリングプレートヒルシュマン9120101マイクロヘマトクリット毛細血管用シーリングワックス
ウェスターグレンチューブPraxindo A9244560他の標準的なウェットサーグレンチューブも動作する必要があります
イルミネーション付きの白い背景//サンプルの後ろの紙の白いシート、通常の部屋の光で十分です。
機

参考文献

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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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