معدل ترسيب كرات الدم الحمراء: توصيف مدفوع بالفيزياء في سياق طبي

Summary

معدل ترسيب كرات الدم الحمراء (ESR) هو معلمة فيزيائية ، وغالبا ما تستخدم في الفحوصات الصحية الروتينية والتشخيص الطبي. تم مؤخرا تطوير نموذج نظري يسمح باستخراج معلمات ذات مغزى مادي من منحنى الترسيب بأكمله ، بناء على المعرفة الغروية الحديثة. هنا ، نقدم بروتوكولا لجمع ESR تلقائيا بمرور الوقت ، واستخراج معلمات هذا النموذج الأخير من جمع البيانات الآلي هذا. من المرجح أيضا أن تؤدي هذه المعايير المكررة إلى تحسين الشهادة الطبية.

Abstract

معدل ترسيب كرات الدم الحمراء (أو خلايا الدم الحمراء) (ESR) هو معلمة مشتقة ماديا من الدم والتي غالبا ما تستخدم في الفحوصات الصحية الروتينية والتشخيص الطبي. على سبيل المثال ، في حالة الالتهاب ، لوحظ ارتفاع ESR بسبب الزيادة المرتبطة في الفيبرينوجين وبروتينات البلازما الأخرى. كان يعتقد أن هذه الزيادة كانت بسبب تكوين مجاميع أكبر من خلايا الدم الحمراء (كرات الدم الحمراء) الناجمة عن الزيادة في الفيبرينوجين. في الواقع ، الفيبرينوجين هو تجمع معزز للعوامل من كرات الدم الحمراء وفي نظام ستوكس يفترض أنه لوحظ في رواسب المجاميع الأكبر حجما في الدم بشكل أسرع. ومع ذلك ، فإن جميع نماذج قياسات ESR بناء على هذه الفرضية تتطلب المزيد من الافتراضات الفيزيائية المحددة ، غير المطلوبة في أي نظام آخر. إلى جانب ذلك ، أثبتت الدراسات الحديثة في مجال المعلقات الغروية أن الجسيمات الجذابة تشكل مجاميع متسربة (أي مجاميع بعرض الحاوية). ثم يتبع ترسيب هذه الغرويات ما يسمى ب “انهيار الهلام الغروي”. في الآونة الأخيرة ، ثبت أن كرات الدم الحمراء تتبع بالفعل نفس السلوك. تسمح هذه الفرضية أيضا بنمذجة منحنى الترسيب لكرات الدم الحمراء بكفاءة وتحليلية ، والتي يمكن من خلالها استخراج واصفات قوية وذات مغزى مادي. تصف هذه المخطوطة كيفية إجراء مثل هذا التحليل، وتناقش فوائد هذا النهج.

Introduction

معدل ترسيب كرات الدم الحمراء (ESR) هو أداة سريرية طبية في المختبر ، تم تقديمها رسميا في الطب القائم على الأدلة خلال القرن العشرين¹،²،^3،4. يستخدم حاليا في جميع أنحاء العالم كاختبار التهابي غير محدد ، أو لمراقبة تطور بعض الحالات المحددة⁵،⁶،^7،8. ويرجع ذلك أساسا إلى زيادة تركيز الفيبرينوجين ، ولكن أيضا في مكونات البلازما الأخرى مثل IgM¹،⁹،^10،11. وفقا لبروتوكول Westergren القياسي الحالي ، يتم الإبلاغ عن قيم ESR كقياس لطبقة البلازما الخالية من الخلايا في نقطة زمنية معينة (30 دقيقة أو 1 ساعة) بعد ترك أنبوب عمودي بحجم نموذجي يبلغ 20 سم عموديا عند الراحة¹². ومع ذلك ، فقد تم انتقاد طريقة القياس هذه حيث تم الإبلاغ عن مراحل مختلفة نوعيا في عملية الترسيب ، بما في ذلك التأخير قبل الوصول إلى أقصى سرعة^{ترسب 13}. يستمر هذا التأخير لأكثر من 1 ساعة في ما يقرب من نصف العينات السليمة¹⁴. السرعة خلال هذه المرحلة تطيع قياسا مختلفا عن المرحلة الثانية الأسرع من الترسيب¹⁵. إن تقييد القراءة بمتوسط سرعة الاستقرار خلال الساعة الأولى يقارن مزيجا مختلفا من خصائص الدم المختلفة بين الأفراد المختلفين.

علاوة على ذلك ، فقد ثبت مؤخرا أن الاعتبارات النظرية المعتادة وراء هذا البروتوكول كانت خاطئة¹⁶،^17،18. في الهيماتوكريت الفسيولوجي (أعلى من 25٪ تقريبا) ، لا تترسب خلايا الدم الحمراء (كرات الدم الحمراء) كمجاميع منفصلة ، بل كشبكة مستمرة ، تسمى الترشيح ، من كرات الدم الحمراء 17,18 ، تطيع مجموعة مختلفة من المعادلات الفيزيائية عن ترسيب ستوكس المذكور عادة ^16,17. لقد ثبت أن النظر في الوصف المادي بناء على القياسات التي تم حلها زمنيا للترسيب (المنحنى الكامل) كان أكثر قوة في بعض السياقات الطبية الجديدة^19،20. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام هذه القياسات لإلقاء الضوء على الآليات الفيزيائية التي تغير ESR في الأمراض التي يتم فيها تغيير أشكال الخلايا^19,20. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون ل ESR البطيء تفسير طبي مفيد ، كما هو موضح في قياسات مجموعة من مرضى متلازمة كثرة الخلايا العصبية^19,20. تستعرض هذه المقالة كيفية التنفيذ العملي لقياس المعلمات ذات المغزى المادي ، بناء على حركية ESR بأكملها. بشكل أكثر دقة ، تستخرج الطريقة المعروضة هنا أقصى سرعة ترسيب U_m ، والتي يمكن تصحيح قيمتها للنظر في تأثير الهيماتوكريت للمتبرع^16,17. هذه المعلمة أكثر دقة وبالتالي أكثر موثوقية من القياس التقليدي¹⁶،^17،19،20.

بالإضافة إلى ذلك ، في بعض الأبحاث الأساسية ، بدلا من مراقبة حالة الالتهاب لمريض معين ، من المثير للاهتمام استبعاد تأثير الهيماتوكريت على ESR 21،22،23 ، أو التحقيق في دور كرات الدم الحمراء في ESR^{المعدل 19}،²⁰،^24،25 بين مختلف المانحين. قد يكون من المفيد مقارنة العينات التي ليست عينات دم كاملة مباشرة من المرضى. لذلك ، يمكن استخدام تعليق كرات الدم الحمراء مع الهيماتوكريت المتحكم فيه في البلازما الذاتية ، أو في بديل البلازما ، كخطوة أولى لقياس ESR. على سبيل المثال ، تنتج محاليل ديكستران 70 كيلو دالتون بتركيز 55 مجم / مل في محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) نطاق ترسيب ضمن نطاق التحكم للخلايا السليمة¹⁹. توضح هذه المخطوطة أيضا كيفية إجراء مثل هذه الخطوات ، وأن التحليل المقدم مهم أيضا في هذه الحالات.

Protocol

تمت الموافقة على جمع عينات الدم والتجارب من قبل “Ärztekammer des Saarlandes” ، أخلاقيات التصويت 51/18 ، وتم إجراؤها بعد الحصول على موافقة مستنيرة وفقا لإعلان هلسنكي. يجب إجراء القياسات القياسية باستخدام حمض الإيثيلين ديامينيترايتيك (EDTA) – الدم المضاد للتخثر (تركيز EDTA القياسي 1.6 مجم / مل في الدم ، المعيار ا…

Representative Results

يتم توفير مثال على تسلسل الصور الذي تم الحصول عليه بشكل صحيح كفيلم تكميلي 1 (MovieS1.avi). يتم عرض سلسلة من النوبات المميزة للنموذج لظروف مختلفة في الشكل 2. تم تحديد تركيز الفيبرينوجين من تركيز الفيبرينوجين في البلازما فيب0 ، على افتراض أن المصل لا يحتوي على أي …

Discussion

لكي يعمل البروتوكول الآلي بكفاءة ، من المهم أن يكون لديك خلفية واضحة وإضاءة مناسبة. قد تمنع الخلفية المظلمة وجود عتبة ثنائية فعالة. بالنسبة للعينات التي تحتوي على بعض انحلال الدم ، والذي يحدث عادة (يزيد) بمرور الوقت ، من المهم التحقق أولا من أن عتبة الازدواجية المختارة ذات صلة بكل من الصور ?…

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.