Summary

एरिथ्रोसाइट अवसादन दर: एक चिकित्सा संदर्भ में एक भौतिकी-संचालित लक्षण वर्णन

Published: March 24, 2023
doi:

Summary

एरिथ्रोसाइट अवसादन दर (ईएसआर) एक भौतिक पैरामीटर है, जिसका उपयोग अक्सर नियमित स्वास्थ्य जांच और चिकित्सा निदान में किया जाता है। एक सैद्धांतिक मॉडल जो आधुनिक कोलाइडल ज्ञान के आधार पर पूरे अवसादन वक्र से शारीरिक रूप से सार्थक मापदंडों को निकालने की अनुमति देता है, हाल ही में विकसित किया गया है। यहां, हम समय के साथ ईएसआर को स्वचालित रूप से एकत्र करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं, और इस स्वचालित डेटा संग्रह से इस हालिया मॉडल के मापदंडों को निकालते हैं। इन परिष्कृत मापदंडों से चिकित्सा गवाही में भी सुधार होने की संभावना है।

Abstract

एरिथ्रोसाइट (या लाल रक्त कोशिका) अवसादन दर (ईएसआर) रक्त का एक भौतिक व्युत्पन्न पैरामीटर है जिसका उपयोग अक्सर नियमित स्वास्थ्य जांच और चिकित्सा निदान में किया जाता है। उदाहरण के लिए, सूजन के मामले में, फाइब्रिनोजेन और अन्य प्लाज्मा प्रोटीन में संबंधित वृद्धि के कारण एक उच्च ईएसआर देखा जाता है। यह माना जाता था कि यह वृद्धि फाइब्रिनोजेन में वृद्धि के कारण लाल रक्त कोशिकाओं (आरबीसी) के बड़े समुच्चय के गठन के कारण थी। दरअसल, फाइब्रिनोजेन आरबीसी का एक एजेंट-पालक एकत्रीकरण है और स्टोक्स शासन में- रक्त-बड़े समुच्चय तलछट में तेजी से देखा जाता है। हालांकि, इस परिकल्पना के आधार पर ईएसआर माप के सभी मॉडलों को आगे विशिष्ट भौतिक मान्यताओं की आवश्यकता होती है, जो किसी अन्य प्रणाली में आवश्यक नहीं है। इसके अलावा, कोलाइडल निलंबन के क्षेत्र में आधुनिक अध्ययनों ने स्थापित किया है कि आकर्षक कण अंतःस्त्रवण समुच्चय (यानी कंटेनर के रूप में व्यापक समुच्चय) बनाते हैं। इन कोलाइड्स का अवसादन तब एक तथाकथित “कोलाइडल जेल पतन” का अनुसरण करता है। हाल ही में, यह दिखाया गया है कि आरबीसी वास्तव में एक ही व्यवहार का पालन करते हैं। यह परिकल्पना आरबीसी के अवसादन वक्र को कुशलतापूर्वक और विश्लेषणात्मक रूप से मॉडल करने की अनुमति देती है, जिसमें से मजबूत और शारीरिक रूप से सार्थक वर्णनकर्ता निकाले जा सकते हैं। यह पांडुलिपि बताती है कि इस तरह के विश्लेषण को कैसे किया जाए, और इस दृष्टिकोण के लाभों पर चर्चा की जाए।

Introduction

एरिथ्रोसाइट अवसादन दर (ईएसआर) एक चिकित्सा इन विट्रो नैदानिक उपकरण है, जिसे औपचारिक रूप से बीसवीं शताब्दी 1,2,3,4 के दौरान साक्ष्य-आधारित चिकित्सा में पेश किया गया था। यह वर्तमान में दुनिया भर में एक निरर्थक भड़काऊ परीक्षण के रूप में उपयोग किया जाता है, या कुछ विशिष्ट स्थितियों 5,6,7,8 के विकास की निगरानी के लिए। यह मुख्य रूप से फाइब्रिनोजेन एकाग्रता में वृद्धि के कारण है, लेकिन आईजीएम1,9,10,11 जैसे अन्य प्लाज्मा घटकों में भी है। वर्तमान वेस्टरग्रेन मानक प्रोटोकॉल के अनुसार, ईएसआर मानों को 20 सेमी के विशिष्ट आकार की ऊर्ध्वाधर ट्यूबको शेष 12 पर लंबवत छोड़ने के बाद किसी दिए गए समय बिंदु (30 मिनट या 1 घंटे) पर सेल-मुक्त प्लाज्मा परत के माप के रूप में रिपोर्ट किया जाता है। हालांकि, इस माप विधि की आलोचना की गई है क्योंकि अवसादन प्रक्रिया में गुणात्मक रूप से विभिन्न चरणों की सूचना दी गई है, जिसमें अधिकतम निपटान वेग13 तक पहुंचने से पहले देरी शामिल है। यह देरी लगभग आधे स्वस्थ नमूनों में 1 घंटे से अधिक समय तकरहती है। इस चरण के दौरान वेग अवसादन15 के दूसरे, तेज चरण की तुलना में एक अलग स्केलिंग का पालन करता है। पहले घंटे के दौरान औसत निपटान वेग तक रीडआउट को सीमित करना फिर विभिन्न व्यक्तियों के बीच विभिन्न रक्त गुणों के एक अलग मिश्रण की तुलना करता है।

इसके अलावा, यह हाल ही में प्रदर्शित किया गया है कि इस प्रोटोकॉल के पीछे सामान्य सैद्धांतिक विचार गलत थे 16,17,18। शारीरिक हेमटोक्रिट (लगभग 25% से ऊपर) पर, लाल रक्त कोशिकाएं (आरबीसी) अलग-अलग समुच्चय के रूप में तलछट नहीं करती हैं, बल्कि आरबीसी17,18 के निरंतर, तथाकथित अंतःस्त्रवण, नेटवर्क के रूप में होती हैं, जो आमतौर पर उल्लिखित स्टोक्स अवसादन16,17 की तुलना में भौतिक समीकरणों के एक अलग सेट का पालन करती हैं। यह दिखाया गया है कि अवसादन (पूरे वक्र) के समय-हल माप के आधार पर एक भौतिक विवरण पर विचार करना कुछ नए चिकित्सासंदर्भों में अधिक मजबूत था। इसके अलावा, इन मापों का उपयोग उन विकृतियों में ईएसआर को बदलने वाले भौतिक तंत्र पर प्रकाश डालने के लिए किया जा सकता है जिसमें सेल आकार19,20 बदल जाते हैं। इसके अतिरिक्त, एक धीमी ईएसआर में एक उपयोगी चिकित्सा व्याख्या हो सकती है, जैसा कि न्यूरोकैंथोसाइटोसिस सिंड्रोम रोगियों के एक समूह के माप में संकेत दिया गया है यह लेख समीक्षा करता है कि पूरे ईएसआर कैनेटीक्स के आधार पर शारीरिक रूप से सार्थक मापदंडों के माप को व्यावहारिक रूप से कैसे लागू किया जाए। अधिक सटीक रूप से, यहां प्रस्तुत विधि अधिकतम अवसादन गति यूएम निकालती है, जिसके मूल्य को दाता16,17 के हेमटोक्रिट के प्रभाव पर विचार करने के लिए सही किया जा सकता है। यह पैरामीटर पारंपरिक माप16,17,19,20 की तुलना में अधिक सटीक और इस प्रकार अधिक विश्वसनीय है

इसके अलावा, कुछ मौलिक शोधों में, किसी दिए गए रोगी की सूजन की स्थिति की निगरानी करने के बजाय, ईएसआर21,22,23 पर हेमटोक्रिट के प्रभाव को बाहर करना या संशोधित ईएसआर 19,20,24,25 में आरबीसी की भूमिका की जांच करना दिलचस्प है। विभिन्न दाताओं के बीच। उन नमूनों की तुलना करना उपयोगी हो सकता है जो रोगियों से सीधे पूर्ण रक्त के नमूने नहीं हैं। इसलिए, ऑटोलॉगस प्लाज्मा में एक नियंत्रित हेमटोक्रिट के साथ आरबीसी को पुन: निलंबित करना, या प्लाज्मा-प्रतिस्थापन में, ईएसआर माप के पहले चरण के रूप में उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, फॉस्फेट बफर्ड सेलाइन (पीबीएस) में 55 मिलीग्राम / एमएल की एकाग्रता के साथ डेक्सट्रान 70 केडीए के समाधान स्वस्थ कोशिकाओं के लिए नियंत्रण सीमा के भीतर अवसादन सीमा का उत्पादन करतेहैं। यह पांडुलिपि यह भी दिखाती है कि इस तरह के कदम कैसे आयोजित किए जाने चाहिए, और यह कि प्रस्तुत विश्लेषण इन मामलों में भी प्रासंगिक है।

Protocol

रक्त के नमूने के संग्रह और प्रयोगों को “एर्ज़टेकमर डेस सारलैंड्स”, नैतिकता वोटम 51/18 द्वारा अनुमोदित किया गया था, और हेलसिंकी की घोषणा के अनुसार सूचित सहमति प्राप्त करने के बाद प्रदर्शन किया गया था। वेस्?…

Representative Results

सही ढंग से प्राप्त छवि अनुक्रम का एक उदाहरण पूरक मूवी 1 (मूवीएस 1.avi) के रूप में प्रदान किया गया है। मॉडल की विशेषता फिट की एक श्रृंखला चित्रा 2 में विभिन्न स्थितियों के लिए दिखाई गई है। फाइ…

Discussion

स्वचालित प्रोटोकॉल को कुशलता पूर्वक काम करने के लिए, एक स्पष्ट पृष्ठभूमि और उचित रोशनी होना महत्वपूर्ण है। एक अंधेरी पृष्ठभूमि एक कुशल बीनाराइजेशन सीमा के अस्तित्व को रोक सकती है। कुछ हेमोलिसिस वाले…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

इस काम को जर्मन रिसर्च फाउंडेशन के 2688 – डब्ल्यूए 1336/12 के लिए अनुसंधान इकाई और मैरी स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी अनुदान समझौते संख्या 860436-साक्ष्य द्वारा समर्थित किया गया था। टीजे और सी डब्ल्यू फ्रेंच जर्मन विश्वविद्यालय (डीएफएच / यूएफए) से वित्त पोषण स्वीकार करते हैं। एडी सारलैंड विश्वविद्यालय के युवा अन्वेषक अनुदान द्वारा वित्त पोषण स्वीकार करता है।

Materials

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.

Riferimenti

  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 erythrocyte sedimentation rate. On the 100th anniversary of his death. Clinics in Dermatology. 29 (6), 697-703 (2011).
  3. Kushner, I., Mackiewicz, A. . The Acute Phase Response: An Overview. Acute Phase Proteins. , (1993).
  4. Tishkowski, K., Gupta, V. Erythrocyte Sedimentation Rate. StatPearls Publishing. , (2022).
  5. Menees, S. B., Powell, C., Kurlander, J., Goel, A., Chey, W. D. A meta-analysis of the utility of C-reactive protein, erythrocyte sedimentation rate, fecal calprotectin, and fecal lactoferrin to exclude inflammatory bowel disease in adults with IBS. The Americal Journal of Gastroenterology. 110 (3), 444-454 (2015).
  6. Brigden, M. L. Clinical utility of the erythrocyte sedimentation rate. Americal Family Physician. 60 (5), 1443-1450 (1999).
  7. Liu, S., et al. Preliminary case-control study to evaluate diagnostic values of C-reactive protein and erythrocyte sedimentation rate in differentiating active Crohn’s disease from intestinal lymphoma, intestinal tuberculosis and Behcet’s syndrome. The American Journal of the Medical Sciences. 346 (6), 467-472 (2013).
  8. Greidanus, N. V., et al. Use of erythrocyte sedimentation rate and C-reactive protein level to diagnose infection before revision total knee arthroplasty: A prospective evaluation. The Journal of Bone and Joint Surgery. 89 (7), 1409-1416 (2007).
  9. Flormann, D., Kuder, E., Lipp, P., Wagner, C., Kaestner, L. Is there a role of C-reactive protein in red blood cell aggregation. International Journal of Laboratory Hematology. 37 (4), 474-482 (2015).
  10. Brust, M., et al. The plasma protein fibrinogen stabilizes clusters of red blood cells in microcapillary flows. Scientific Reports. 4, 4348 (2014).
  11. Gray, S. J., Mitchell, E. B., Dick, G. F. Effect of purified protein fractions on sedimentation rate of erythrocytes. Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine. 51 (3), 403-404 (1942).
  12. Kratz, A., et al. ICSH recommendations for modified and alternate methods measuring the erythrocyte sedimentation rate. International Journal of Laboratory Hematology. 39 (5), 448-457 (2017).
  13. Hung, W. T., Collings, A. F., Low, J. Erythrocyte sedimentation rate studies in whole human blood. Physics in Medicine and Biology. 39 (11), 1855-1873 (1994).
  14. Woodland, N. B., Cordatos, K., Hung, W. T., Reuben, A., Holley, L. Erythrocyte sedimentation in columns and the significance of ESR. Biorheology. 33 (6), 477-488 (1996).
  15. Holley, L., Woodland, N., Hung, W. T., Cordatos, K., Reuben, A. Influence of fibrinogen and haematocrit on erythrocyte sedimentation kinetics. Biorheology. 36 (4), 287-297 (1999).
  16. Dasanna, A. K., et al. Erythrocyte sedimentation: Effect of aggregation energy on gel structure during collapse. Physical Review. E. 105 (2-1), 024610 (2022).
  17. Darras, A., et al. Erythrocyte sedimentation: collapse of a high-volume-fraction soft-particle gel. Physical Review Letters. 128 (8), 088101 (2022).
  18. Darras, A., et al. Imaging erythrocyte sedimentation in whole blood. Frontiers in Physiology. 12, 729191 (2022).
  19. Darras, A., et al. Acanthocyte sedimentation rate as a diagnostic biomarker for neuroacanthocytosis syndromes: Experimental evidence and physical justification. Cells. 10 (4), 788 (2021).
  20. Rabe, A., et al. The erythrocyte sedimentation rate and its relation to cell shape and rigidity of red blood cells from chorea-acanthocytosis patients in an off-label treatment with dasatinib. Biomolecules. 11 (5), 727 (2021).
  21. Giavarina, D., Capuzzo, S., Pizzolato, U., Soffiati, G. Length of erythrocyte sedimentation rate (ESR) adjusted for the hematocrit: reference values for the TEST 1 method. Clinical Laboratory. 52 (5-6), 241-245 (2006).
  22. Bull, B. S. Is a standard ESR possible. Laboratory Medicine. 6 (11), 31-39 (1975).
  23. Bull, B. S., Brecher, G. An evaluation of the relative merits of the Wintrobe and Westergren sedimentation methods, including hematocrit correction. American Journal of Clinical Pathology. 62 (4), 502-510 (1974).
  24. Reinhart, W. H., Singh, A., Straub, P. W. Red blood cell aggregation and sedimentation: the role of the cell shape. British Journal of Haematology. 73 (4), 551-556 (1989).
  25. Jan, K., Usami, S., Smith, J. A. Influence of oxygen tension and hematocrit reading on ESRs of sickle cells: Role of RBC aggregation. Archives of Internal Medicine. 141 (13), 1815-1818 (1981).
  26. Issaq, H. J., Xiao, Z., Veenstra, T. D. Serum and plasma proteomics. Chemical Reviews. 107 (8), 3601-3620 (2007).
  27. Yu, Z., et al. Differences between human plasma and serum metabolite profiles. PLoS One. 6 (7), 21230 (2011).
  28. . Proper Pipetting Techniques – DE Available from: https://www.thermofisher.com/de/de/home/life-science/lab-plasticware-supplies/lab-plasticware-supplies-learning-center/lab-plasticware-supplies-resource-library/fundamentals-of-pipetting/proper-pipetting-techniques.html (2023)
  29. Otsu, N. A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE Transaction on Systems, Man, and Cybernetics. 9 (1), 62-66 (1979).
  30. Solomon, C., et al. A comparison of fibrinogen measurement methods with fibrin clot elasticity assessed by thromboelastometry, before and after administration of fibrinogen concentrate in cardiac surgery patients. Transfusion. 51 (8), 1695-1706 (2011).
  31. Norouzi, N., Bhakta, H. C., Grover, W. H. Sorting cells by their density. PLoS One. 12 (7), 0180520 (2017).
  32. Trudnowski, R. J., Rico, R. C. Specific gravity of blood and plasma at 4 and 37 degrees C. Clinical Chemistry. 20 (5), 615-616 (1974).
  33. Késmárky, G., Kenyeres, P., Rábai, M., Tóth, K. Plasma viscosity: A forgotten variable. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 39 (1-4), 243-246 (2008).
  34. Teece, L. J., et al. Gels under stress: The origins of delayed collapse. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 458, 126-133 (2014).
  35. Lindström, S. B., Kodger, T. E., Sprakel, J., Weitz, D. A. Structures, stresses, and fluctuations in the delayed failure of colloidal gels. Soft Matter. 8 (13), 3657-3664 (2012).
  36. Bartlett, P., Teece, L. J., Faers, M. A. Sudden collapse of a colloidal gel. Physical Review. E, Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 85, 021404 (2012).
check_url/it/64502?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Darras, A., John, T., Wagner, C., Kaestner, L. Erythrocyte Sedimentation Rate: A Physics-Driven Characterization in a Medical Context. J. Vis. Exp. (193), e64502, doi:10.3791/64502 (2023).

View Video