RU2790780C1

RU2790780C1 - Method for determining blood hematocrit during cytoplasmapheresis

Info

Publication number: RU2790780C1
Application number: RU2022115240A
Authority: RU
Inventors: Лев Викторович Григорьев; Алексей Викторович Цхе; Александр Сергеевич Каракулов; Алексей Владимирович Бабышев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПРОФИТ ФАРМ"
Filing date: 2022-06-06
Publication date: 2023-02-28

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention allows to determine the blood hematocrit by centrifugation and subsequent calculation. It is intended to determine the blood hematocrit (the volume of red blood cells in the blood) during separation of blood by centrifugation, which in turn is used for cytoplasmapheresis Hematocrit is determined during separation of blood on an automatic cytoplasmapheresis apparatus. To do this, blood is fed into the centrifuge bell of the automatic cytoplasmapheresis apparatus, the total volume of centrifuged blood in the bell is determined. For this, a module calculating the volume of blood pumped into the bell is used, which receives data on the counted pump revolutions from the encoder. The appearance of the erythrocyte layer in the bell is determined using a transparency sensor aimed at the fixed erythrocyte volume point and the transparency change evaluation module, the value of the erythrocyte volume in the bell is obtained, and hematocrit is calculated using the hematocrit control module, according to the formula: HST=Vrbc/V⋅ 100%, where HCT is the hematocrit value; Vrbc - the value of the erythrocyte volume in the bell; V is the total volume of centrifuged blood pumped into the bell.

EFFECT: technical result is to increase the accuracy of hematocrit determination.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и предназначено для определения гематокрита крови (объем клеток эритроцитов в крови) в ходе процесса разделения крови на компоненты методом центрифугирования, который в свою очередь применяется для цитоплазмафереза. The invention relates to the field of medicine and is intended to determine the blood hematocrit (the volume of red blood cells in the blood) during the process of separating blood into components by centrifugation, which in turn is used for cytoplasmapheresis.

Гематокрит – процентное содержание форменных элементов крови в ее общем объеме. Так как подавляющее большинство из них – эритроциты, то, как правило, этот показатель является измерением объемной доли эритроцитов в крови. Он может меняться в большую или меньшую сторону при некоторых заболеваниях и помогает в их диагностике.Hematocrit is the percentage of blood cells in its total volume. Since the vast majority of them are erythrocytes, then, as a rule, this indicator is a measurement of the volume fraction of erythrocytes in the blood. It can change up or down in some diseases and helps in their diagnosis.

Существуют различные способы определения гематокрита, описанные в статье Акулов С.А., Чистякова И.Б., Федотов А.А. Методы измерения уровня гематокрита крови. – Приволжский научный вестник, № 11-1 (39) – 2014, с. 29-32. Его вычисляют с применением специальных приборов либо вручную.There are various methods for determining hematocrit, described in the article Akulov S.A., Chistyakova I.B., Fedotov A.A. Methods for measuring the level of blood hematocrit. - Privolzhsky Scientific Bulletin, No. 11-1 (39) - 2014, p. 29-32. It is calculated using special instruments or manually.

Ручной способ подсчета. Забранную с использованием антикоагулянта кровь помещают в сухую чистую пробирку и дают отстояться. При этом форменные элементы, имеющие больший вес, оседают на дно емкости, а легкая плазма поднимается наверх, формируется две фракции красного и желтого цвета соответственно. По делениям на пробирке можно определить показатель гематокрита. Manual counting. The blood taken with the use of an anticoagulant is placed in a dry, clean test tube and allowed to settle. In this case, the shaped elements, which have a greater weight, settle to the bottom of the tank, and the light plasma rises to the top, and two fractions of red and yellow are formed, respectively. By divisions on a test tube, you can determine the hematocrit.

Данный способ наименее точный, его погрешность составляет до 20%, вызванная, в том числе, неэффективным алгоритмом вычисления, поэтому в настоящее время в лабораториях он не применяется.This method is the least accurate, its error is up to 20%, caused, among other things, by an inefficient calculation algorithm, so it is not currently used in laboratories.

Способ прямого подсчета клеток крови. В заданном объеме биоматериала происходит подсчет видимых форменных элементов крови вручную или с помощью гематологических анализаторов. Определение гематокрита проводится с помощью специальной стеклянной градуированной трубочки, которую заполняют кровью и центрифугируют на скорости в 10000 оборотов в минуту в течение 5 минут. В результате процедуры кровь разделяется на плазму, лейкоцитарную плёнку и эритроцитарную массу. Метод обладает высокой точностью, и процесс измерения не отнимает много времени – не более пяти минут, но при этом необходимо дорогостоящие оборудование и расходные материалы, а также квалифицированный персонал.Method for direct counting of blood cells. In a given volume of biomaterial, visible blood cells are counted manually or using hematological analyzers. The determination of hematocrit is carried out using a special glass graduated tube, which is filled with blood and centrifuged at a speed of 10,000 rpm for 5 minutes. As a result of the procedure, the blood is divided into plasma, buffy coat and erythrocyte mass. The method has high accuracy, and the measurement process does not take much time - no more than five minutes, but it requires expensive equipment and consumables, as well as qualified personnel.

Наиболее распространенным является способ центрифугирования. Кровь в течение 10-30 минут подвергают воздействию центробежной силы. Определение производят в гематокритных капиллярах, представляющих собой стеклянную трубку, разделенную шкалой на 100 равных частей. Гематокрит определяют по числу делений в трубке, занимаемых форменными элементами.The most common method is centrifugation. The blood is subjected to centrifugal force for 10-30 minutes. The determination is carried out in hematocrit capillaries, which are a glass tube divided by a scale into 100 equal parts. Hematocrit is determined by the number of divisions in the tube occupied by formed elements.

(Кассирский И.А. Клиническая гематология / И.А. Кассирский, Р.А. Алексеев. – Изд. 4-е, испр. и доп. – М.: Медицина, 1970. – 800 с.)(Kassirsky I.A. Clinical hematology / I.A. Kassirsky, R.A. Alekseev. - Ed. 4th, corrected and added. - M .: Medicine, 1970. - 800 p.)

Однако, недостатками этого способа является его погрешность 2-4%, обусловленная наличием плазмы в толще эритроцитов после центрифугирования, погрешность, обусловленная гемолизом эритроцитов и погрешность, обусловленная ручным подсчетом гематокрита, то есть влияние человеческого фактора.However, the disadvantages of this method are its error of 2-4%, due to the presence of plasma in the thickness of erythrocytes after centrifugation, the error due to hemolysis of erythrocytes and the error due to manual calculation of hematocrit, that is, the influence of the human factor.

Задачей изобретения является создание наиболее точного способа определения гематокрита крови в процессе цитоплазмафереза, не зависимого от человеческого фактора и позволяющего исключить погрешности процедуры, а также сократить время определения гематокрита.The objective of the invention is to create the most accurate method for determining blood hematocrit in the process of cytoplasmapheresis, independent of the human factor and allowing to eliminate procedural errors, as well as to reduce the time for determining hematocrit.

Технический результат заключается в повышении точности способа. The technical result is to increase the accuracy of the method.

Это достигается тем, что в заявляемом способе определения гематокрита крови путем центрифугирования и последующего расчета по формуле, согласно изобретению, гематокрит определяют в процессе разделения крови на компоненты на аппарате автоматического цитоплазмафереза, для этого подают кровь в колокол центрифуги аппарата автоматического цитоплазмафереза, определяют общий объем центрифугированной крови в колоколе, для этого используют модуль подсчета объема закачанной в колокол крови, который получает данные об отсчитанных оборота насоса от энкодера, определяют появление в колоколе слоя эритроцитов, используя датчик прозрачности, наведенный на точку фиксированного объема эритроцитов, и модуль оценки изменения прозрачности, получают значение объема эритроцитов в колоколе, и вычисляют гематокрит, используя модуль контроля гематокрита по формуле: HСT = Vrbc / V * 100%, где HСT – значение гематокрита; Vrbc – значение объема эритроцитов в колоколе; V – общий объем центрифугированной крови, закачанной в колокол.This is achieved by the fact that in the claimed method for determining blood hematocrit by centrifugation and subsequent calculation according to the formula, according to the invention, hematocrit is determined in the process of dividing blood into components on an automatic cytoplasmapheresis apparatus, for this, blood is fed into the centrifuge bell of the automatic cytoplasmapheresis apparatus, the total volume of centrifuged for this, a module for calculating the volume of blood pumped into the bell is used , which receives data on the counted pump revolutions from the encoder , determines the appearance of a layer of erythrocytes in the bell using a transparency sensor pointed at a point of a fixed volume of erythrocytes , and a module for assessing the change in transparency , get the value of the volume of erythrocytes in the bell , and calculate the hematocrit using the hematocrit control module according to the formula: HCT = Vrbc / V * 100%, where HCT is the hematocrit value; Vrbc is the value of the volume of erythrocytes in the bell; V is the total volume of centrifuged blood pumped into the bell.

При определении гематокрита крови методом центрифугирования, крайне важно совместить скорость и производительность метода с точностью регистрируемых значений. Материалом для определения гематокрита в процессе центрифугирвания обычно служит периферическая (капиллярная) или венозная стабилизированная кровь. Для точности результатов крайне важно, чтобы скорость центрифугирования была стабильной и соответствовала заявленным значениям. When determining blood hematocrit by centrifugation, it is extremely important to combine the speed and performance of the method with the accuracy of the recorded values. The material for determining hematocrit during centrifugation is usually peripheral (capillary) or venous stabilized blood. For the accuracy of the results, it is essential that the centrifugation speed is stable and consistent with the declared values.

Гематокрит оказывает значительное влияние на процесс вымывания плазмой тромбослоя и его сбора в отдельную емкость. Как правило, значение гематокрита задается перед процессом цитоплазмафереза на основе предварительного анализа крови донора, и в ходе самого процесса происходит пересчет скорости работы насоса, обеспечивающего вымывание тромбослоя. При неправильной установке значения гематокрита, получить заданную концентрацию тромбоцитов в плазме не представляется возможным.Hematocrit has a significant effect on the process of washing out the thrombus layer by plasma and its collection in a separate container. As a rule, the hematocrit value is set before the cytoplasmpheresis process based on a preliminary analysis of the donor's blood, and during the process itself, the speed of the pump is recalculated, which ensures the leaching of the thrombus layer. If the hematocrit value is set incorrectly, it is not possible to obtain a given concentration of platelets in plasma.

При меньшей скорости получается недостаточная концентрация в плазме тромбоцитов. At a lower speed, an insufficient concentration of platelets in the plasma is obtained.

При большей скорости вымывания происходит заброс в емкость с тромбоцитами эритроцитов (красные клетки) At a higher washout rate, erythrocytes are thrown into the container with platelets (red cells)

Оценка фактического гематокрита в автоматическом режиме возможна на аппарате автоматического цитоплазмафереза с колоколом конусообразной формы, показанного на Фиг. 1, у которого в конструкции присутствуют: встроенная центрифуга 1, вращающая колокол 2 с кровью 3; датчик 4 прозрачности, наведенный на точку 5 фиксированного объема эритроцитов в колоколе, в котором находится центрифугируемая кровь; перистальтический насос 6 с регулятором 7 оборотов вращения, от которого зависит объем закачанной в колокол крови; энкодер 8; модуль 9 подсчета объема закачанной в колокол крови, модуль 10 оценки изменения прозрачности; модуль 11 контроля гематокрита. Assessment of the actual hematocrit in automatic mode is possible on the automatic cytoplasmapheresis apparatus with a cone-shaped bell, shown in Fig. 1, in which the design contains: built-in centrifuge 1, rotating the bell 2 with blood 3; a transparency sensor 4 pointed at a point 5 of a fixed volume of erythrocytes in the bell containing the blood to be centrifuged; peristaltic pump 6 with a regulator of 7 revolutions of rotation, on which the volume of blood pumped into the bell depends; encoder 8; a module 9 for calculating the volume of blood pumped into the bell, a module 10 for evaluating a change in transparency; hematocrit control module 11 .

Для определения гематокрита в крови в процессе цитоплазмафереза используют аппарат автоматического цитоплазмафереза с колоколом конусообразной формы. При этом датчик прозрачности, установленный на точке фиксированного объема, передает информацию на модуль оценки изменения прозрачности, который в свою очередь определяет резкое снижение прозрачности центрифугируемой крови, то есть появление слоя эритроцитов, а модуль подсчета объема закачанной в колокол крови фиксирует это значение. To determine the hematocrit in the blood during cytoplasmapheresis, an automatic cytoplasmapheresis apparatus with a cone-shaped bell is used. At the same time, the transparency sensor installed at the point of a fixed volume transmits information to the module for assessing the change in transparency, which in turn determines a sharp decrease in the transparency of the centrifuged blood, that is, the appearance of a layer of erythrocytes, and the module for calculating the volume of blood pumped into the bell fixes this value.

Происходит вращение колокола 2 в центрифуге 1 со скоростью 5000 об/мин. В колокол 2 поступает кровь 3 за счет работы насоса 6, скорость работы которого определяет регулятор оборотов 7. Один оборот насоса соответствует 1 мл крови. При этом энкодер 8 отсчитывает обороты насоса, и, таким образом, происходит подсчет закачанной крови 3 в колокол 2. There is a rotation of the bell 2 in the centrifuge 1 at a speed of 5000 rpm. Blood 3 enters the bell 2 due to the operation of the pump 6, the speed of which is determined by the speed controller 7. One revolution of the pump corresponds to 1 ml of blood. In this case, the encoder 8 counts the pump revolutions, and thus the pumped blood 3 into the bell 2 is counted.

При попадании во вращающийся колокол 2 кровь 3 под действием центростремительных сил распадается на компоненты, при этом более легкие компоненты стремятся переместиться внутрь к оси колокола и вверх колокола (тромбоциты, плазма), а более тяжелые компоненты стремятся переместиться вниз и прижаться к стенке колокола. When it enters the rotating bell 2, blood 3 breaks up into components under the action of centripetal forces, while the lighter components tend to move inward to the axis of the bell and up the bell (platelets, plasma), and the heavier components tend to move down and cling to the wall of the bell.

По мере закачивания крови во вращающийся колокол 2 слой эритроцитов начинается подниматься вверх по стенке колокола. Датчик 4 прозрачности наведен на точку 5 фиксированного объема эритроцитов в колоколе. Предпочтительно эта точка соответствует 160 мл. При изменении сигнала прозрачности, что соответствует достижению слоя эритроцитов точки 5, фиксируется общий объем закачанной крови на основе данных от модуля 9 подсчета объема закачанной в колокол крови и энкодера 8, который выдает импульсы, которые надо декодировать в функции их количества и направления вращения для определения прокачанного объема. As blood is pumped into the rotating bell 2, the erythrocyte layer begins to rise up the wall of the bell. Transparency sensor 4 is pointed at point 5 of a fixed volume of erythrocytes in the bell. Preferably this point corresponds to 160 ml. When the transparency signal changes, which corresponds to reaching the erythrocyte layer of point 5, the total volume of injected blood is recorded based on data from module 9 for calculating the volume of blood injected into the bell and encoder 8, which generates pulses that must be decoded as a function of their number and direction of rotation to determine pumped volume.

При фиксации модулем 10 оценки изменения прозрачности появления эритроцитов в колбе, производится расчет гематокрита модулем 11 контроля гематокрита, который вычисляет гематокрит и сравнивает с тем, который задал оператор, а также передает уточненное значение гематокрита в систему управления аппарата автоматического цитоплазмафереза. Расчет гематокрита производится модулем контроля гематокрита на основании данных о закачанном объеме крови в колокол согласно формуле:When the module 10 fixes the change in the transparency of the appearance of erythrocytes in the flask, the hematocrit is calculated by the hematocrit control module 11, which calculates the hematocrit and compares it with the one set by the operator, and also transmits the refined hematocrit value to the control system of the automatic cytoplasmapheresis apparatus. The calculation of hematocrit is made by the hematocrit control module based on the data on the pumped volume of blood into the bell according to the formula:

HСT = Vrbc / V * 100% HST = Vrbc / V * 100%

где HСT – значение гематокрита; Vrbc – значение объема эритроцитов в колоколе на уровне точки фиксированного объема эритроцитов в колоколе; V – общий объем центрифугированной крови, закачанной в колокол.where HCT is the hematocrit value; Vrbc is the value of the volume of erythrocytes in the bell at the level of the point of the fixed volume of erythrocytes in the bell; V is the total volume of centrifuged blood pumped into the bell.

Примеры осуществления способа.Examples of the implementation of the method.

Пример 1. Датчик прозрачности установлен на точке 160 мл. Модуль подсчета объема закачанной крови определит 300 мл крови. Гематокрит будет рассчитан по формуле: 160 / 300 * 100% = 53%Example 1. The transparency sensor is installed on the 160 ml point. The module for calculating the volume of pumped blood will determine 300 ml of blood. Hematocrit will be calculated using the formula: 160 / 300 * 100% = 53%

Пример 2. Датчик прозрачности установлен на точке 120 мл. Модуль подсчета объема закачанной крови определит 350 мл крови. Гематокрит будет рассчитан по формуле : 120 / 350 * 100% 34%Example 2. The transparency sensor is installed on the 120 ml point. The module for calculating the volume of pumped blood will determine 350 ml of blood. Hematocrit will be calculated using the formula: 120 / 350 * 100% 34%

Пример 3. Датчик прозрачности установлен на точке 160 мл. Модуль подсчета объема закачанной крови определит 350 мл крови. Гематокрит будет рассчитан по формуле : 140 / 250 * 100% = 56%Example 3. The transparency sensor is installed on the 160 ml point. The module for calculating the volume of pumped blood will determine 350 ml of blood. Hematocrit will be calculated using the formula: 140 / 250 * 100% = 56%

Таким образом, заявляемый способ является точным, не зависит от человеческого фактора и процент погрешности сведен к минимуму, а также за счет автоматизации процесса снизить время определения гематокрита. Thus, the inventive method is accurate, does not depend on the human factor and the percentage of error is minimized, and also by automating the process to reduce the time for determining hematocrit.

Claims

A method for determining blood hematocrit by centrifugation and subsequent calculation, characterized in that

hematocrit is determined in the process of dividing blood into components on an automatic cytoplasmapheresis apparatus,

for this, blood is fed into the centrifuge bell of the automatic cytoplasmapheresis apparatus,

determine the total volume of centrifuged blood in the bell; for this, a module for calculating the volume of blood pumped into the bell is used, which receives data on the counted pump revolutions from the encoder,

determine the appearance of a layer of erythrocytes in the bell, using a transparency sensor pointed at a point of a fixed volume of erythrocytes, and a module for assessing the change in transparency,

get the value of the volume of erythrocytes in the bell and

hematocrit is calculated using the hematocrit control module, according to the formula: HCT=Vrbc/V⋅100%,

where HCT is the hematocrit value; Vrbc - the value of the volume of erythrocytes in the bell; V is the total volume of centrifuged blood pumped into the bell.