Erytrocytenbezinkingssnelheid: een door fysica aangedreven karakterisering in een medische context

Summary

Erytrocytenbezinkingssnelheid (ESR) is een fysieke parameter, vaak gebruikt bij routinematige gezondheidscontroles en medische diagnose. Een theoretisch model dat het mogelijk maakt om fysisch zinvolle parameters uit de hele sedimentatiecurve te extraheren, gebaseerd op moderne colloïdale kennis, is onlangs ontwikkeld. Hier presenteren we een protocol om de ESR in de loop van de tijd automatisch te verzamelen en de parameters van dit recente model uit deze geautomatiseerde gegevensverzameling te halen. Deze verfijnde parameters zullen waarschijnlijk ook de medische getuigenis verbeteren.

Abstract

Erytrocyt (of rode bloedcel) sedimentatiesnelheid (ESR) is een fysiek afgeleide parameter van bloed die vaak wordt gebruikt bij routinematige gezondheidscontroles en medische diagnose. In het geval van ontsteking wordt bijvoorbeeld een hogere ESR waargenomen als gevolg van de bijbehorende toename van fibrinogeen en andere plasma-eiwitten. Er werd aangenomen dat deze toename te wijten was aan de vorming van grotere aggregaten van rode bloedcellen (RBC's) veroorzaakt door de toename van fibrinogeen. Inderdaad, fibrinogeen is een agent-bevorderende aggregatie van RBC's en in het Stokes-regime - verondersteld te worden waargenomen in bloed-grotere aggregaten sediment sneller. Alle modellen van ESR-metingen op basis van deze hypothese vereisen echter verdere specifieke fysische aannames, die in geen enkel ander systeem vereist zijn. Bovendien hebben moderne studies op het gebied van colloïdale suspensies aangetoond dat aantrekkelijke deeltjes percolerende aggregaten vormen (d.w.z. aggregaten zo breed als de container). De sedimentatie van deze colloïden volgt dan op een zogenaamde "colloïdale gel collapse". Onlangs is aangetoond dat RBC's eigenlijk hetzelfde gedrag volgen. Deze hypothese maakt het ook mogelijk om de sedimentatiecurve van RBC's efficiënt en analytisch te modelleren, waaruit robuuste en fysisch betekenisvolle descriptoren kunnen worden geëxtraheerd. Dit manuscript beschrijft hoe een dergelijke analyse moet worden uitgevoerd en bespreekt de voordelen van deze aanpak.

Introduction

De erytrocytenbezinkingssnelheid (ESR) is een medisch in vitro klinisch hulpmiddel, formeel geïntroduceerd in evidenced-based medicine in de twintigste eeuw 1,2,3,4. Het wordt momenteel wereldwijd gebruikt als een niet-specifieke ontstekingstest, of om de evolutie van sommige specifieke aandoeningen te volgen 5,6,7,8. Dit komt voornamelijk door een toename van de fibrinogeenconcentratie, maar ook in andere....

Protocol

Bloedafname en experimenten werden goedgekeurd door de "Ärztekammer des Saarlandes", ethiek votum 51/18, en uitgevoerd na geïnformeerde toestemming was verkregen volgens de Verklaring van Helsinki. Standaardmetingen moeten worden uitgevoerd met ethyleendiaminetetra-azijnzuur (EDTA)-antistollingsbloed (standaard EDTA-concentratie van 1,6 mg/ml bloed, Europese norm NF EN ISO 6710), in Westergren-buizen. Het volume dat nodig is om de Westergren-buis te vullen, is afhankelijk van de fabrikant (omdat lagere delen soms een breder reservoir bevatten); Het volume moet ongeveer 1 ml volbloed zijn en 800 μl voor de buizen die in de materiaaltabel zijn aangegeve....

Results

Een voorbeeld van een correct verkregen beeldreeks wordt gegeven als Aanvullende film 1 (MovieS1.avi). Een reeks karakteristieke pasvormen van het model is weergegeven voor verschillende omstandigheden in figuur 2. De fibrinogeenconcentratie werd bepaald aan de hand van de fibrinogeenconcentratie in het plasma Fib₀, ervan uitgaande dat het serum helemaal geen fibrinogeen bevat. Vandaar dat Fib = C Fib₀, waarbij C de plasmavolu.......

Discussion

Om het geautomatiseerde protocol efficiënt te laten werken, is het belangrijk om een duidelijke achtergrond en de juiste verlichting te hebben. Een donkere achtergrond kan het bestaan van een efficiënte binarisatiedrempel voorkomen. Voor monsters met enige hemolyse, die meestal optreedt (toeneemt) in de loop van de tijd, is het belangrijk om eerst te verifiëren of de gekozen binarisatiedrempel relevant is voor zowel de eerste als de uiteindelijke foto's.

Als het gaat om het binarisatieproces v.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Anticoagulant (EDTA or Heparin) tube (for blood sample)	SARSTEDT	267001 or 265	Anticoagulated blood sample to characterize
Camera EOS M50	Canon	Kit EF-M18-150 IS STM	Any camera should work, provided that sector alimentation, connection to computer for automated shooting and adapted objective are available
Centrifuge	HERMLE	302.00 V03 - Z 36 HK	Requirements: at least 3000 x g ofr 7 min.
Micro-centrifuge	MLW	TH21	or any other way to determine the hematocrit
Micro-hematocrit capilaries	Fisher scientific	11884040	or other capillaries/containers for hematocrit determination
Phosphate Buffered Saline (PBS)	ThermoFisher	10010023	1x PBS, pH 7.4, 298 Osm
Pipettes (e.g. positive displacement pipette)	Gilson	FD10006	Pipette required to manipulate blood and/or packed cells.Other models are of course suitable, but be careful to treat blood and pakced cells as highly viscous fluids.
Wax sealing plate	Hirschmann	9120101	Sealing wax for the micro-hematocrit capillaries
Westergren tubes	Praxindo	A9244560	Any other standard Wetsergren tube should work too
White background with illumination	/	/	White sheet(s) of paper behind the samples, with usual room light is perfcetly sufficient.