Name: erythrocyte sedimentation rate: a physics-driven characterization in a medical context
Uploaded: 2023-03-24T14:35:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Erythrocyte Sedimentation Rate: A Physics-Driven Characterization in a Medical Context at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי יחידת המחקר FOR 2688 - Wa1336/12 של קרן המחקר הגרמנית ועל ידי הסכם המענק של מארי סקלודובסקה-קירי מס '860436-EVIDENCE. T. J. ו- C. W. מכירים במימון מהאוניברסיטה הגרמנית הצרפתית (DFH / UFA). א.ד. מכיר במימון של מענק החוקר הצעיר של אוניברסיטת סארלנד.

איסוף דגימות דם וניסויים אושרו על ידי "Ärztekammer des Saarlandes", ethics votum 51/18, ובוצעו לאחר שהתקבלה הסכמה מדעת על פי הצהרת הלסינקי. מדידות סטנדרטיות יש לבצע עם חומצה ethylenediaminetetraacetic (EDTA)-דם נוגד קרישה (ריכוז EDTA סטנדרטי של 1.6 מ"ג / מ"ל דם, הנורמה האירופית NF EN ISO 6710), בצינורות Westergren. הנפח הדרוש למילוי צינור ווסטר...

<ol>
	<li>Bedell, S. E., Bush, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythrocyte+sedimentation+rate.+From+folklore+to+facts.">Erythrocyte sedimentation rate. From folklore to facts.</a> The American Journal of Medicine. 78, 1001-1009 (1985).</li><li>Grzybowski, A., Sak, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Edmund+Biernacki+(1866-1911):+Discoverer+of+the+erythrocyte+sedimentation+rate.+On+the+100th+anniversary+of+his+death.">Edmund Biernacki (1866-1911): Discoverer of the erythrocyte sedimentation rate. On the 100th anniversary of his death.</a> Clinics in Dermatology. 29 (6), 697-703 (2011).</li><li>Kushner, I., Mackiewicz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Acute Phase Response: An Overview. Acute Phase Proteins. , (1993).</li><li>Tishkowski, K., Gupta, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythrocyte+Sedimentation+Rate.">Erythrocyte Sedimentation Rate.</a> StatPearls Publishing. , (2022).</li><li>Menees, S. B., Powell, C., Kurlander, J., Goel, A., Chey, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> The Americal Journal of Gastroenterology. 110 (3), 444-454 (2015).</li><li>Brigden, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+utility+of+the+erythrocyte+sedimentation+rate.">Clinical utility of the erythrocyte sedimentation rate.</a> Americal Family Physician. 60 (5), 1443-1450 (1999).</li><li>Liu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> The American Journal of the Medical Sciences. 346 (6), 467-472 (2013).</li><li>Greidanus, N. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+erythrocyte+sedimentation+rate+and+C-reactive+protein+level+to+diagnose+infection+before+revision+total+knee+arthroplasty:+A+prospective+evaluation.">Use of erythrocyte sedimentation rate and C-reactive protein level to diagnose infection before revision total knee arthroplasty: A prospective evaluation.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. 89 (7), 1409-1416 (2007).</li><li>Flormann, D., Kuder, E., Lipp, P., Wagner, C., Kaestner, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+there+a+role+of+C-reactive+protein+in+red+blood+cell+aggregation.">Is there a role of C-reactive protein in red blood cell aggregation.</a> International Journal of Laboratory Hematology. 37 (4), 474-482 (2015).</li><li>Brust, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+plasma+protein+fibrinogen+stabilizes+clusters+of+red+blood+cells+in+microcapillary+flows.">The plasma protein fibrinogen stabilizes clusters of red blood cells in microcapillary flows.</a> Scientific Reports. 4, 4348 (2014).</li><li>Gray, S. J., Mitchell, E. B., Dick, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+purified+protein+fractions+on+sedimentation+rate+of+erythrocytes.">Effect of purified protein fractions on sedimentation rate of erythrocytes.</a> Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine. 51 (3), 403-404 (1942).</li><li>Kratz, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ICSH+recommendations+for+modified+and+alternate+methods+measuring+the+erythrocyte+sedimentation+rate.">ICSH recommendations for modified and alternate methods measuring the erythrocyte sedimentation rate.</a> International Journal of Laboratory Hematology. 39 (5), 448-457 (2017).</li><li>Hung, W. T., Collings, A. F., Low, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythrocyte+sedimentation+rate+studies+in+whole+human+blood.">Erythrocyte sedimentation rate studies in whole human blood.</a> Physics in Medicine and Biology. 39 (11), 1855-1873 (1994).</li><li>Woodland, N. B., Cordatos, K., Hung, W. T., Reuben, A., Holley, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythrocyte+sedimentation+in+columns+and+the+significance+of+ESR.">Erythrocyte sedimentation in columns and the significance of ESR.</a> Biorheology. 33 (6), 477-488 (1996).</li><li>Holley, L., Woodland, N., Hung, W. T., Cordatos, K., Reuben, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+fibrinogen+and+haematocrit+on+erythrocyte+sedimentation+kinetics.">Influence of fibrinogen and haematocrit on erythrocyte sedimentation kinetics.</a> Biorheology. 36 (4), 287-297 (1999).</li><li>Dasanna, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythrocyte+sedimentation:+Effect+of+aggregation+energy+on+gel+structure+during+collapse.">Erythrocyte sedimentation: Effect of aggregation energy on gel structure during collapse.</a> Physical Review. E. 105 (2-1), 024610 (2022).</li><li>Darras, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythrocyte+sedimentation:+collapse+of+a+high-volume-fraction+soft-particle+gel.">Erythrocyte sedimentation: collapse of a high-volume-fraction soft-particle gel.</a> Physical Review Letters. 128 (8), 088101 (2022).</li><li>Darras, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+erythrocyte+sedimentation+in+whole+blood.">Imaging erythrocyte sedimentation in whole blood.</a> Frontiers in Physiology. 12, 729191 (2022).</li><li>Darras, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acanthocyte+sedimentation+rate+as+a+diagnostic+biomarker+for+neuroacanthocytosis+syndromes:+Experimental+evidence+and+physical+justification.">Acanthocyte sedimentation rate as a diagnostic biomarker for neuroacanthocytosis syndromes: Experimental evidence and physical justification.</a> Cells. 10 (4), 788 (2021).</li><li>Rabe, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Biomolecules. 11 (5), 727 (2021).</li><li>Giavarina, D., Capuzzo, S., Pizzolato, U., Soffiati, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Length+of+erythrocyte+sedimentation+rate+(ESR)+adjusted+for+the+hematocrit:+reference+values+for+the+TEST+1+method.">Length of erythrocyte sedimentation rate (ESR) adjusted for the hematocrit: reference values for the TEST 1 method.</a> Clinical Laboratory. 52 (5-6), 241-245 (2006).</li><li>Bull, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+a+standard+ESR+possible.">Is a standard ESR possible.</a> Laboratory Medicine. 6 (11), 31-39 (1975).</li><li>Bull, B. S., Brecher, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+evaluation+of+the+relative+merits+of+the+Wintrobe+and+Westergren+sedimentation+methods,+including+hematocrit+correction.">An evaluation of the relative merits of the Wintrobe and Westergren sedimentation methods, including hematocrit correction.</a> American Journal of Clinical Pathology. 62 (4), 502-510 (1974).</li><li>Reinhart, W. H., Singh, A., Straub, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Red+blood+cell+aggregation+and+sedimentation:+the+role+of+the+cell+shape.">Red blood cell aggregation and sedimentation: the role of the cell shape.</a> British Journal of Haematology. 73 (4), 551-556 (1989).</li><li>Jan, K., Usami, S., Smith, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+oxygen+tension+and+hematocrit+reading+on+ESRs+of+sickle+cells:+Role+of+RBC+aggregation.">Influence of oxygen tension and hematocrit reading on ESRs of sickle cells: Role of RBC aggregation.</a> Archives of Internal Medicine. 141 (13), 1815-1818 (1981).</li><li>Issaq, H. J., Xiao, Z., Veenstra, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serum+and+plasma+proteomics.">Serum and plasma proteomics.</a> Chemical Reviews. 107 (8), 3601-3620 (2007).</li><li>Yu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+between+human+plasma+and+serum+metabolite+profiles.">Differences between human plasma and serum metabolite profiles.</a> PLoS One. 6 (7), 21230 (2011).</li><li>. Proper Pipetting Techniques - DE Available from: <a target="_blank" href="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">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</a> (2023)</li><li>Otsu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+threshold+selection+method+from+gray-level+histograms.">A threshold selection method from gray-level histograms.</a> IEEE Transaction on Systems, Man, and Cybernetics. 9 (1), 62-66 (1979).</li><li>Solomon, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+fibrinogen+measurement+methods+with+fibrin+clot+elasticity+assessed+by+thromboelastometry,+before+and+after+administration+of+fibrinogen+concentrate+in+cardiac+surgery+patients.">A comparison of fibrinogen measurement methods with fibrin clot elasticity assessed by thromboelastometry, before and after administration of fibrinogen concentrate in cardiac surgery patients.</a> Transfusion. 51 (8), 1695-1706 (2011).</li><li>Norouzi, N., Bhakta, H. C., Grover, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sorting+cells+by+their+density.">Sorting cells by their density.</a> PLoS One. 12 (7), 0180520 (2017).</li><li>Trudnowski, R. J., Rico, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specific+gravity+of+blood+and+plasma+at+4+and+37+degrees+C.">Specific gravity of blood and plasma at 4 and 37 degrees C.</a> Clinical Chemistry. 20 (5), 615-616 (1974).</li><li>K&#233;sm&#225;rky, G., Kenyeres, P., R&#225;bai, M., T&#243;th, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+viscosity:+A+forgotten+variable.">Plasma viscosity: A forgotten variable.</a> Clinical Hemorheology and Microcirculation. 39 (1-4), 243-246 (2008).</li><li>Teece, L. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gels+under+stress:+The+origins+of+delayed+collapse.">Gels under stress: The origins of delayed collapse.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 458, 126-133 (2014).</li><li>Lindstr&#246;m, S. B., Kodger, T. E., Sprakel, J., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structures,+stresses,+and+fluctuations+in+the+delayed+failure+of+colloidal+gels.">Structures, stresses, and fluctuations in the delayed failure of colloidal gels.</a> Soft Matter. 8 (13), 3657-3664 (2012).</li><li>Bartlett, P., Teece, L. J., Faers, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sudden+collapse+of+a+colloidal+gel.">Sudden collapse of a colloidal gel.</a> Physical Review. E, Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 85, 021404 (2012).</li></ol>

כדי שהפרוטוקול האוטומטי יעבוד ביעילות, חשוב שיהיה רקע ברור ותאורה מתאימה. רקע כהה עלול למנוע את קיומו של סף בינאריזציה יעיל. עבור דגימות עם המוליזה מסוימת, אשר מתרחשת בדרך כלל (עולה) לאורך זמן, חשוב לוודא תחילה כי סף בינאריזציה שנבחר רלוונטי הן עבור התמונה הראשונית והן עבור התמונה הסופית....

שיעור שקיעת כדורית הדם (ESR) הוא כלי קליני רפואי במבחנה, שהוצג רשמית ברפואה מבוססת ראיות במהלך המאה העשרים 1,2,3,4. כיום משתמשים בו ברחבי העולם כבדיקה דלקתית לא ספציפית, או כדי לעקוב אחר האבולוציה של כמה תנאים ספציפיים 5,6,7,8. זאת בעיקר בשל עלייה בריכוז הפיברינוגן, אך גם ברכיבי פלזמה אחרים כגון IgM 1,9,10,11. על פי הפרוטוקול הסטנדרטי הנוכחי של Westergren, ערכי ESR מדווחים כמדידה של שכבת פלזמה נטולת תאים בנקודת זמן נתונה (30 דקות או 1 שעות) לאחר השארת צינור אנכי בגודל טיפוסי של 20 ס"מ אנכית במנוחה12. עם זאת, שיטת מדידה זו זכתה לביקורת מכיוון שדווחו שלבים שונים מבחינה איכותית בתהליך השיקוע, כולל עיכוב לפני הגעה למהירות השיקוע המרבית13. עיכוב זה נמשך יותר משעה בכמחצית מהדגימות הבריאות14. המהירות בשלב זה מצייתת לקנה מידה שונה מאשר בשלב השני, המהיר יותר, של שיקוע15. הגבלת הקריאה למהירות השקיעה הממוצעת במהלך השעה הראשונה ואז משווה תערובת שונה של תכונות דם שונות בין אנשים שונים.
יתר על כן, לאחרונה הוכח כי השיקולים התיאורטיים הרגילים מאחורי פרוטוקול זה היו שגויים16,17,18. בהמטוקריט פיזיולוגי (מעל כ-25%), תאי דם אדומים (RBCs) אינם משקעים כאגרגטים נפרדים, אלא כרשת רציפה, מה שנקרא חלחול, של RBCs 17,18, המצייתת למערכת שונה של משוואות פיזיקליות מאשר שקיעת סטוקס 16,17 המוזכרת בדרך כלל. הוכח כי התחשבות בתיאור פיזי המבוסס על מדידות שנפתרו בזמן של השקיעה (העקומה כולה) הייתה חזקה יותר בכמה הקשרים רפואיים חדשים19,20. יתר על כן, מדידות אלה יכולות לשמש כדי לשפוך אור על המנגנונים הפיזיים המשנים את ESR בפתולוגיות שבהן צורות התא משתנות19,20. בנוסף, ESR איטי יכול להיות פרשנות רפואית שימושית, כפי שצוין במדידות של קבוצה של חולי תסמונת neuroacanthocytosis19,20. מאמר זה סוקר כיצד ליישם באופן מעשי את המדידה של פרמטרים בעלי משמעות פיזית, בהתבסס על קינטיקה ESR כולה. ליתר דיוק, השיטה המוצגת כאן מחלצת את מהירות השקיעה המקסימלית Um, שערכה ניתן לתקן כדי לשקול את השפעת ההמטוקריט של התורם16,17. פרמטר זה מדויק יותר ולכן אמין יותר מהמדידה המסורתית16,17,19,20.
בנוסף, בכמה מחקרים בסיסיים, במקום לפקח על מצב דלקת של חולה נתון, מעניין להוציא את ההשפעה של המטוקריט על ESR 21,22,23, או לחקור את התפקיד של RBCs ב ESR שונה 19,20,24,25 בין תורמים שונים. כדאי להשוות דגימות שאינן ישירות דגימות דם מלאות מחולים. לכן, השעיה מחדש של RBCs עם המטוקריט מבוקר בפלזמה האוטולוגית, או בתחליף פלזמה, עשויה לשמש כצעד הראשון של מדידת ESR. לדוגמה, תמיסות של דקסטרן 70 kDa עם ריכוז של 55 מ"ג/מ"ל במי מלח חוצצים פוספט (PBS) מייצרות טווח שיקוע בטווח הבקרה לתאים בריאים19. כתב יד זה מראה גם כיצד יש לבצע צעדים כאלה, וכי הניתוח המוצג רלוונטי גם במקרים אלה.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Anticoagulant (EDTA or Heparin) tube (for blood sample)</td>
			<td>SARSTEDT</td>
			<td>267001 or 265</td>
			<td>Anticoagulated blood sample to characterize</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera EOS M50</td>
			<td>Canon</td>
			<td>Kit EF-M18-150 IS STM</td>
			<td>Any camera should work, provided that sector alimentation, connection to computer for automated shooting and adapted objective are available</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>HERMLE</td>
			<td>302.00 V03 - Z 36 HK</td>
			<td>Requirements: at least 3000 x g ofr 7 min.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-centrifuge</td>
			<td>MLW</td>
			<td>TH21</td>
			<td>or any other way to determine the hematocrit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-hematocrit capilaries</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td>11884040</td>
			<td>or other capillaries/containers for hematocrit determination</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline (PBS)</td>
			<td>ThermoFisher</td>
			<td>10010023</td>
			<td>1x PBS, pH 7.4, 298 Osm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipettes (e.g. positive displacement pipette)</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>FD10006</td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wax sealing plate</td>
			<td>Hirschmann</td>
			<td>9120101</td>
			<td>Sealing wax for the micro-hematocrit capillaries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Westergren tubes</td>
			<td>Praxindo</td>
			<td>A9244560</td>
			<td>Any other standard Wetsergren tube should work too</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>White background with illumination</td>
			<td>/</td>
			<td>/</td>
			<td>White sheet(s) of paper behind the samples, with usual room light is perfcetly sufficient.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

erythrocyte sedimentation rate: a physics-driven characterization in a medical context

שיעור שקיעת אריתרוציטים (או תאי דם אדומים) (ESR) הוא פרמטר נגזר פיזי של דם המשמש לעתים קרובות בבדיקות בריאות שגרתיות ואבחון רפואי. לדוגמה, במקרה של דלקת, ESR גבוה יותר הוא ציין בשל הגידול הקשורים פיברינוגן וחלבונים פלזמה אחרים. הוא האמין כי עלייה זו נובעת היווצרות של אגרגטים גדולים יותר של תאי דם אדומים (RBCs) שנגרמו על ידי הגידול בפיברינוגן. ואכן, פיברינוגן הוא צבירה המעודדת סוכנים של RBCs ובמשטר סטוקס - מניחים שהוא נצפה במשקעים אגרגטים גדולים יותר בדם. עם זאת, כל המודלים של מדידות ESR המבוססים על השערה זו דורשים הנחות פיזיקליות ספציפיות נוספות, שאינן נדרשות בשום מערכת אחרת. חוץ מזה, מחקרים מודרניים בתחום המתלים הקולואידים הוכיחו כי חלקיקים אטרקטיביים יוצרים אגרגטים מחלחלים (כלומר אגרגטים רחבים כמו המיכל). השקיעה של קולואידים אלה באה לאחר מה שמכונה "קריסת ג'ל קולואידית". לאחרונה, הוכח כי RBCs למעשה בצע את אותה התנהגות. השערה זו מאפשרת גם למדל באופן יעיל ואנליטי את עקומת השקיעה של RBCs, שממנה ניתן לחלץ תיאורים חזקים ובעלי משמעות פיזית. כתב יד זה מתאר כיצד לבצע ניתוח כזה, ודן ביתרונות של גישה זו.

דוגמה לרצף תמונות שנרכש כהלכה מסופקת כסרט משלים 1 (MovieS1.avi). סדרה של התאמות אופייניות של המודל מוצגת עבור תנאים שונים באיור 2. ריכוז הפיברינוגן נקבע מריכוז הפיברינוגן בפלזמה Fib0, בהנחה שבסרום אין פיברינוגן כלל. לפיכך, Fib = C Fib0, כאשר C הוא חלק נפ...

Watch this Scientific Journal Video about Erythrocyte Sedimentation Rate: A Physics-Driven Characterization in a Medical Context at JoVE.com

Erythrocyte Sedimentation Rate: A Physics-Driven Characterization in a Medical Context

שיעור שקיעת אריתרוציטים (ESR) הוא פרמטר פיזי, המשמש לעתים קרובות בבדיקות בריאות שגרתיות ואבחון רפואי. לאחרונה פותח מודל תיאורטי המאפשר לחלץ פרמטרים בעלי משמעות פיזיקלית מכל עקומת השיקוע, המבוסס על ידע קולואידי מודרני. כאן, אנו מציגים פרוטוקול לאיסוף אוטומטי של ESR לאורך זמן, ומחלצים את הפרמטרים של מודל עדכני זה מאיסוף נתונים אוטומטי זה. פרמטרים מעודנים אלה עשויים לשפר גם את העדות הרפואית.

Erythrocyte Sedimentation Rate: אפיון מונחה פיזיקה בהקשר רפואי

Erythrocyte (or red blood cell) sedimentation rate (ESR) is a physical derived parameter of blood which is often used in routine health checks and medical ...

פרוטוקול זה מיישר את מדידות קצב שקיעת כדורית הדם עם המודל הפיזיקלי העדכני ביותר ומספק ניתוח חזק יותר של הבדיקה. פרוטוקול זה מאפשר שימוש מדויק ושיטתי יותר בקצב שקיעת כדורית הדם, אך גם מספק את הערכים המקובלים. בעבר הוכחנו כי טכניקה זו רלוונטית במיוחד להפרעות המציגות ערך שקיעת דם אריתרוציטים נמוך.זה יכול לשמש עבור הקרנות אבחון עבור תסמונות neuroacanthocytosis. כדי להתחיל, לאסוף את הדם בצינורות EDTA סטנדרטיים של 9 מיליליטר, ואת הסרום בצינורות סרום סטנדרטיים של 9 מיליליטר. לקבלת דחיסה אופטימלית של אריתרוציטים ארוז, צנטריפוגה דגימות הדם ב 3, 000 גרם לפחות שבע דקות, ולשאוף supernatant.עכשיו להכין תערובות של פלזמה אוטולוגית סרום עם פרופורציות קבועות. לדוגמה, בעת הכנת 2.5 מיליליטר של תערובת סרום פלזמה 25% עד 75%, להוסיף 0.625 מיליליטר של פלזמה ל 1.875 מיליליטר של סרום. יש להשהות מחדש את הגלולה ב-PBS או בנוזל המרחף הרצוי, ולערבב בעדינות לאחר הכללת הסופרנאטנט לשטיפה.חזרו על הפעולה שלוש פעמים, ובצעו את השטיפה האחרונה עם נוזל ההרחיה הרצוי. חלץ את הנפח הנדרש של תאים ארוזים. עבד את התאים הארוזים כנוזל צמיג מאוד עבור דגימה של 4 מיליליטר בהמטוקריט של 45% להשהות 1.8 מיליליטר של תאים ארוזים בתוך 2.2 מיליליטר של תערובת סרום פלזמה או כל נוזל רצוי אחר.כדי לחלץ את כמות הדגימה הנדרשת לקביעת המטוקריט, לבנות את נימי microhematocrit על ידי טבילת הקצה התחתון שלה בנוזל. כאשר כמות הדגימה הנדרשת עולה בצינור עם יניקה נימית, לכסות את הפתח כדי לעצור את הזרימה. לאחר מכן, לאטום את הנימים עם שעווה איטום, מניחים אותם בצנטריפוגה microhematocrit, ולהפעיל אותם ב 15, 000 גרם במשך חמש דקות, על פי הוראות היצרן.קרא את רמת המטוקריט על הנימים ולרשום אותו לעיון. כעת, כדי לתעד את שקיעת הדגימה, הציבו מצלמה יציבה מול המחזיק במקום שבו צינורות ה-ESR יישארו במנוחה, והשתמשו ברקע לבן ומואר לניגודיות טובה יותר. באמצעות שפופרות Westergren ריקות ללא סימונים, הגדר את המיקוד ואת שדה הראייה של המצלמה כדי לקבל את הרזולוציה הגבוהה ביותר שבה ימוקמו הדגימות.ודא שגבולות התמונות מיושרים לכיוונים אנכיים ואופקיים. לאחר מכן צלם תמונה של צינור שקנה המידה שלו השתנה כדי לחלץ את רזולוציית הפיקסל. הגדר את האור ואת זמן החשיפה של המצלמה כך שיהיה רקע לבן אך ללא רוויה.מלא את המיכל התחתון של צינור Westergren עם נפח הדגימות המתאים להוראות היצרן, והכנס אותם במיכל התחתון, כפי שצוין על ידי היצרן. ברגע שהצינור הראשון מוכן, הניחו אותו במחזיק והתחילו להקליט את המצלמה. הקלטת תמונה אחת בכל דקה בדרך כלל נותנת רזולוציה טובה של העקומה הקינטית ESR.הכינו והניחו את הדגימות הבאות. הקפד לא לעמוד לפני כל דגימה בעת צילום תמונה. לאחר ההקלטה, כדי לחלץ את עקומת ESR באמצעות קוד MATLAB, בחר אזור עניין שבו רק צינור אחד גלוי, החלק הממוקם תחת המיקום הנמוך ביותר של ממשק פלזמה ללא תאי אריתרוציטים אך בתוך הדגימה.רשום לעצמך את הערכים של X, Y, W ו- H והשתמש בערכים אלה בסקריפט MATLAB. המר את אזור העניין של תמונת RGB לתמונה או מטריצה בגווני אפור. בדרך כלל, שילוב שלושת ערוצי הצבע יעיל מאוד עם רקע ברור.לאחר מכן בצע בינאריזציה של התמונה. עבור דגימה בריאה, שימוש בסף ARC2 בדרך כלל נותן תוצאה עקבית. עבור דגימות עם המטוקריט גבוה או עם קצת המוליזה, ייתכן שעדיף להתאים אותו ידנית או להשתמש בשיטה אוטומטית אחרת, בהתאם לניגודיות המדויקת המתקבלת בין השלבים השונים בתוך הצינור.קבל את הממוצע של ערכי הפיקסלים של GR לאורך הכיוון האופקי. שלב זה ממזער את הרעש וממוצע ביעילות את אי הסדירות האפשרית בממשק. לפני חישוב הווריאציות, החלק את העקומה עם ממוצע נע, במיוחד אם הצינורות מכילים כמה סימונים אופקיים.לאחר מכן זהה את מיקום הממשק כנקודה עם שונות העוצמה הגבוהה ביותר, וחזור על הפעולה עבור כל תמונה וכל דגימה. עבור כל מדגם, השתמש בכל תוכנה מתאימה כדי לשמור את המיקומים של הממשק לאורך זמן בפורמט מתאים כדי להתאים את המודל הפיזי. באמצעות כל תוכנה מתאימה, לדעת את המטוקריט ואת הגובה ההתחלתי של עמודת הדם, למצוא את הערכים של זמן השהיה, הזמן חסר הממד, ואת חלק נפח ארוז הסופי של אריתרוציטים, אשר למזער את סכום סטיות שיורית בריבוע עבור המודל הפיזי.לאחר חילוץ העקומה הכמותית מהתמונה, שמור את הפרמטרים הפיזיים של המדגם. ערכי ESR מסורתיים של 30 דקות, שעה או שעתיים עדיין ניתנים לחילוץ מהעקומה לצורך הפניה. מהירות השקיעה פוחתת עם הגדלת המטוקריט או שברי נפח התחלתיים.שקיעת אריתרוציטים הופכת איטית יותר כאשר ריכוז הפיברינוגן פוחת. מוצגת וריאציה של מהירות השקיעה המקסימלית המופקת כפונקציה של המטוקריט הדגימה וערכים המתקבלים עבור הזמן חסר הממד, חלק הנפח הארוז הסופי של אריתרוציטים וזמן ההשהיה. ניתן היה לראות כי התיקון מסיר את התלות הכוללת בהמטוקריט הראשוני וכן את רוב פיזור הנתונים.מוצגים ערכים אופייניים של הפרמטרים שחולצו עבור ריכוזי פיברינוגן שונים. מהירות השקיעה הראשונית בתחילת תהליך השקיעה עולה עם עלייה בריכוז הפיברינוגן. הזמן האופייני חסר הממדים של שקיעה פוחת עם הגדלת ריכוז הפיברינוגן.חלק הנפח הסופי של אריתרוציטים משוקעים הוא כמעט בלתי תלוי בריכוז פיברינוגן. זמן העיכוב פוחת עם הגדלת ריכוז הפיברינוגן, מה שמצביע על כך שאינטראקציות אטרקטיביות חזקות יותר מאיצות את הסידור מחדש של מבני אריתרוציטים ראשוניים שמובילים להקמת ערוצי נוזלים. אחת הנקודות הקריטיות לגבי רכישת תמונה היא שיהיה רקע בהיר אחיד, נכון?הימנע מצללים בולטים סביב הצינורות. הטכניקה יכולה לשמש לאפיון מחלות אחרות הקשורות לשקיעת דם אריתרוציטית נמוכה יותר, כגון אנמיה חרמשית או מחלת הרים כרונית.

Research

JoVE Journal

Medicine

Making Sense of Listening: The IMAP Test Battery

יצירת תחושה של הקשבה: סוללה מבחן IMAP

The ability to hear is only the first step towards making sense of the range of information contained in an auditory signal. Of equal importance are the ...

Femoral Arterial and Venous Catheterization for Blood Sampling, Drug Administration and Conscious Blood Pressure and Heart Rate Measurements

צנתור עורקי ורידי הירך עבור דגימה דם, והתרופות ולחץ דם מודעת דרג מדידות הלב

In multiple fields of study, access to the circulatory system in laboratory studies is necessary. Pharmacological studies in rats using chronically ...

Screening for Melanoma Modifiers using a Zebrafish Autochthonous Tumor Model

הקרנה למכפילים מלנומה תוך שימוש במודל גידול כבני מקום דג זברה

Genomic studies of  human cancers have yielded a wealth of information about genes that are altered  in tumors1,2,3. A challenge arising from these ...

Carotid Artery Infusions for Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis of Taxanes in Mice

חליטות עורק הראשי לpharmacokinetic וpharmacodynamic ניתוח של taxanes בעכברים

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study ...

A Simple Critical-sized Femoral Defect Model in Mice

דגם פגם עצם הירך קריטית בגודל פשוט בעכברים

While bone has a remarkable capacity for regeneration, serious bone trauma often results in damage that does not properly heal. In fact, one tenth of all ...

Establishment and Characterization of UTI and CAUTI in a Mouse Model

ההקמה ואפיון של UTI וCAUTI במודל עכבר

Urinary tract infections (UTI) are highly prevalent, a significant cause of morbidity and are increasingly resistant to treatment with antibiotics. ...

Stereo-Electro-Encephalo-Graphy (SEEG) With Robotic Assistance in the Presurgical Evaluation of Medical Refractory Epilepsy: A Technical Note

Stereo-Electro-Encephalo-Graphy SEEG With Robotic Assistance in the Presurgical Evaluation of Medical Refractory Epilepsy: A Technical Note

סטריאו-אלקטרו Encephalo-graphy (SEEG) עם סיוע רובוטית בהערכת Presurgical של אפילפסיה עקשן רפואית: הערה טכנית

SEEG is a method and technique which is used for accurate, invasive recording of seizure activity via three dimensional recordings. In epilepsy patients ...

Transdermal Measurement of Glomerular Filtration Rate in Mice

Transdermal מדידה של קצב הסינון Glomerular בעכברים

Transdermal analysis of glomerular filtration rate (GFR) is an established technique that is used to assess renal function in mouse and rat models of ...

A Fluorescence-based Assay for Characterization and Quantification of Lipid Droplet Formation in Human Intestinal Organoids

שיטת פלואורסצנטית מבוססת על האפיון והקוונפיקציה של היווצרות Droplet ליפיד בגוף מעיים אנושי

Dietary lipids are taken up as free fatty acids (FAs) by the intestinal epithelium. These FAs are intracellularly converted into triglyceride (TG) ...

Characterization of Sickling During Controlled Automated Deoxygenation with Oxygen Gradient Ektacytometry

אפיון מחלות במהלך החמצון האוטומטי הנשלט באמצעות מעבר מדרגתי

In sickle cell disease (SCD), a single point mutation in the gene coding for beta-globin causes the production of abnormal hemoglobin S (HbS). When ...