1 СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССА ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ В МИКРООБЪЕМНЫХ ПРОБАХ Аристов Александр Александрович Евтушенко Геннадий Сергеевич Аристова Анна Афанасьевна Томский политехнический университет

Общеклинический анализ крови 1.Подсчет клеток крови 3. Определение концентрации гемоглобина 2.Дифференцировка лейкоцитов Эритроциты Лейкоциты Тромбоциты 4. Определение скорости оседания эритроцитов (СОЭ) Нейтрофилы Базофилы Эозинофилы Лимфоциты Моноциты 80% 20% 2

3 Классический метод измерения СОЭ

4 Характеристика методов измерения СОЭ Метод Размер трубки Требуемый объем крови Время анализа Высота рабочей части Внутренний диаметр Панченкова100 мм1 - 1,2 мм0,2 - 0,3 мл1 час Вестергрена200 мм2,5 - 3мм1,5 - 2 мл1 час Основные направления оптимизации анализа СОЭ Уменьшение времени исследования Уменьшение количества крови, требуемой для испытания Повышение чувствительности и информативности анализа

5 Схема реализации метода фотометрирования капельной пробы и модель процессов в капле а - перераспределение оседающих клеток по всему объему оседающего слоя в - образование фокусирующей линзы из плазмы крови

6 Исследования по изучению перераспределения клеток при оседании в капле Изменения концентрации клеток в зондируемой области при оседании для разных диаметров луча (модель). Динамика светопропускания пробы в зависимости от диаметра светового потока (эксперимент)

7 Структурная схема экспериментальной установки 1 – первичный преобразователь (ПП) 2 – источник излучения 3 – приемник излучения 4 – исследуемая проба 5 – термодатчик 6 – нагревательный элемент 7 – видеокамера 8 – персональный компьютер 9 – источник стабильного тока излучателя 10 – терморегулятор 11 – усилительное устройство 12 – регистрирующее устройство 13 – источник питания

8 Эксперимент Кинограмма процесса оседания в капле Изменение величины выходного напряжения ФЭП, в зависимости от толщины осевшего слоя клеток в капельной пробе при разной величине СОЭ. Время регистрации 30 мин

9 Клинические исследования Графики динамики оседания клеток крови в капле для проб крови с различной величиной СОЭ (измеренной по Панченкову).

10 Клинические исследования Зависимость между параметром U(t 10 )-U(t 0 ) и СОЭ образца крови

11 Динамика поведения кривых светопропускания через капельную пробу до и после лечения (через 13 дней). По данным исследования в отделении пульмонологии ОКБ г.Томска

12 Благодарю за внимание

1 – корпус камеры, 2 – источник излучения, 3 – фотоприемник, 4 – рабочий объем камеры, 5 – пластина кюветы, 6 – дверца камеры, 7 – подвижный плунжер, 8 – планшайба, 9 – юстировочные винты, 10 – ось диафрагмы, 11 – диск диафрагмы, 12 – диафрагмирующее отверстие, 13 – фиксатор диафрагмы, 14 – вкладыш кюветы, 15 – проба, 16 – испаритель, 17 – резервуар испарителя, 18 – колба резервуара испарителя, 19 – нагревательный элемент, 20 – термодатчик, 20, 21 – боковые окна камеры Конструкция камеры первичного преобразователя 10 Патент на ПМ 47526, 2005 г.

µ a = (µ a HbO 2 s + µ aHb (1 - s) - µ aH 2 O ) Ht + µ aH 2 O Светопропускание (В.С. Ремизович, 1982) Базовые формулы для синтеза модели светопропускания g – средний косинус угла рассеяния (для крови g>0,99), V 0 – объем рассеивателя, a и c – соответственно меньшая и большая оси сфероида ρ – эффективный фазовый сдвиг Нt – гематокрит, s – параметр сатурации гемоглобина крови кислородом n Hb и n H2O – показатели преломления Hb и H 2 O, Ξ – безразмерный коэффициент, связанный с формой частиц V. Twersky (1970) µ a – коэффициент поглощения, µ tr – транспортный коэффициент рассеяния, d – толщина просвечиваемого слоя 1)1) 2)2) 3)3) СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССА ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

Изменение величины светопропускания капельной пробы в процессе оседания клеток по линейному закону (без учета агрегации) для разных значений СОЭ. Высота капли – 3 мм, начальный Ht – 0,3 Изменение светопропускания капельной пробы в процессе оседания клеток (линейный закон оседания): 1 – при росте агрегатов согласно графику 3; 2 – без агрегации клеток; 3 – динамика роста эритроцитарного агрегата для случая 1 Модельные расчеты СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССА ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

Расчетное изменение коэффициента поглощения µ a и транспортного коэффициента рассеяния µ tr в процессе оседания клеток (без учета агрегации) Расчетное изменение величины светопропускания (T) в процессе оседания клеток (без учета агрегации). Начальный Ht – 0,3 Сравнение капельной пробы и плоской кюветы (модельные расчеты) СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССА ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

Расчетное изменение величины гематокрита (Ht) в оседающем слое клеток при изменении его толщины (h) в области прохождения зондирующего излучения Сравнение капельной пробы и плоской кюветы (модельные расчеты) СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССА ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ Оптическая измерительная схема при проведении экспериментов в плоской кювете

Расчетное изменение светопропускания (в абсолютных единицах) для капельной пробы при оседании клеток, в зависимости от величины Ht образца крови Расчетное изменение светопропускания для капельной пробы при оседании клеток, в зависимости от величины начального значения Ht образца крови Анализ модели 11 СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССА ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

Сводные графики динамики изменения выходного напряжения ФЭП (построенные по средним значениям выборки) для групп образцов с разной величиной СОЭ (нормальная, повышенная, высокая СОЭ) Отделение пульмонологии ОКБ Отделение хирургии ВМИ Ожоговое отделение ВМИ 8 СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССА ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ Клинические исследования

Зависимость между параметром U(t 10 )/U(t 0 ) и СОЭ образца крови Ожоговое отделение ВМИ ОКБ Отделение хирургии ВМИ Клинические исследования 13 СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССА ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

Профиль высохшей капли крови (фото) и схематичное представление распределения компонентов 1 – белковое кольцо 2 – слой эритроцитов