|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Возможности измерения микрореологических параметров крови путем обработки оптических изображений в проточной камередипломная работа (Бакалавр)
- Научные руководители: Луговцов А.Е., Приезжев А.В.
- Автор: Орешкин Егор Сергеевич
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2022
- Аннотация: В работе проведено исследование возможностей измерений микрореологических характеристик крови с помощью цифровой обработки изображений разбавленной суспензии эритроцитов, находящейся под сдвиговым напряжением в проточной камере. Кровь представляет собой особый вид ткани, постоянно находящейся в потоке. Эритроциты представляют наиболее многочисленную популяцию среди всех типов клеток крови. Уникальные биомеханические особенности эритроцитов – деформируемость (способность обратимо изменять свою форму при течении крови) и агрегация (способность образовывать клеточные агрегаты при точечном мембранном контакте) обуславливают неньютоновское поведение крови, при котором вязкость зависит от сдвиговых напряжений. В этой связи, агрегационные и деформационные свойства эритроцитов в большой степени определяют текучесть крови и, соответственно, ее микроциркуляцию в органах и тканях. В последнее время в современной гематологии представлено большое количество экспериментальных данных о значительных нарушениях микрореологии и транспортного потенциала крови при многих социально-значимых заболеваниях, таких как сахарный диабет обоих типов, артериальная гипертензия, почечная недостаточность, ряд инфекционных патологий, включая коронавирусную инфекцию COVID-19. Более того, подавляющее количество нарушений реологии крови обусловлено повышенной способностью эритроцитов к агрегации. В этой связи, цели и задачи, поставленные в рамках выпускной квалификационной работы Орешкина Е.С., являются актуальными. Они направлены на разработку и модернизацию метода измерения параметров агрегации эритроцитов крови для получения более достоверной и детализированной диагностической информации. Работа Орешкина Е.С. состоит из введения, трех содержательных глав, заключения, выводов и списка литературы. В введении автор описывает актуальность работы, формулирует цели и задачи исследования. Первая глава содержит обзор современной литературы по теме исследования. Обзор поделен на две части. Первая часть представляет собой структурированное описание агрегации эритроцитов как предмета исследования. Последовательно описывается сам феномен агрегации, физиологическая роль этого процесса в обеспечении оптимальных условий течения крови в кровеносной системе организма человека, биофизические механизмы агрегации. Среди основных факторов агрегации эритроцитов отдельно указывается концентрация белка фибриногена в плазме крови. Вторая часть литературного обзора посвящена описанию лазерной агрегометрии как метода количественной оценки агрегационных параметров эритроцитов. Автор приводит краткое описание различных типов реализации данного метода в ряде коммерческих приборов. Раздел завершается описанием физических принципов диффузного светорассеяния, лежащих в основе лазерной агрегометрии. Автор последовательно приводит описание картин рассеяния света на одиночных эритроцитах, эритроцитарных агрегатах и тонком слое клеток, используя лучеволновое приближение. Вторая глава включает описание методик подготовки образца эритроцитов и экспериментальных подходов, задействованных в работе. Изображена схема собственно проточной камеры с возможностью создания потока с различным напряжением сдвига, приводятся формулы для расчета сдвиговых напряжений в данной камере. Для анализа изображений разбавленной суспензии эритроцитов была написана программа обработки микрофотографий, алгоритмы которой определяют контуры отдельных эритроцитов и их агрегатов и тем самым позволяют оценивать степень агрегации эритроцитов с помощью двух параметров - AAI (отношение средней площади элементов на изображениях к средней площади эритроцита) и ALSI (отношение среднего линейного размера элементов к среднему диаметру эритроцита). Подходы лазерной агрегометрии, использованные автором в качестве дополнительной экспериментальной методики для верификации корректности работы написанной программы, были реализованы с помощью лазерного агрегометра RheoScan. Схема, принцип действия и измеряемые с помощью этого прибора М-индекс (статический параметр агрегации) и CSS (critical shear stress, параметр прочности агрегатов) также приведены в соответствующем разделе главы. Основные результаты работы приведены в третьей главе. В первом разделе показано, что параметры AAI и ALSI достоверно уменьшаются с ростом сдвигового напряжения в кювете, что подтверждает корректность работы алгоритмов по получению значений этих параметров. Утверждается, что при одинаковом изменении напряжения сдвига диапазон изменений (от максимального значения к минимальному) оказывается выше у параметра AAI, и в этой связи обработка изображений, основанная на измерении площадей агрегатов, обладает большей чувствительностью. Во втором разделе приводятся зависимости параметра AAI от сдвигового напряжения при различной концентрации фибриногена. Показано, что увеличение концентрации белка приводит к линейному росту значений AAI при всех исследованных напряжениях сдвига. Такой результат находится в соответствии с проагрегантным действием фибриногена, хорошо описанным в литературе. В третьем разделе приводится сравнение поведения параметра AAI с агрегационными параметрами, измеренными с помощью лазерного агрегометра RheoScan, при различной концентрации фибриногена. Показано, что М-индекс и CSS увеличиваются с ростом концентрации фибриногена, при этом наблюдается их корреляция (индекс корреляции Пирсона r>0,92) с ростом значений параметра AAI, измеренного на проточной камере. На основе анализа корреляционных зависимостей автор делает вывод о приблизительно одинаковой чувствительности методов проточной камеры и метода лазерной агрегометрии при низких концентрациях фибриногена. Также приводятся наблюдения, что в условиях высокого напряжения сдвига чувствительность метода проточной камеры повышается. Две последние главы включают выводы по результатам работы, и заключение, в котором формулируются дальнейшие планы по развитию подходов методики проточной камеры.
- Добавил в систему: Луговцов Андрей Егорович