一种红细胞寿命计算的校正方法、测量方法及测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种红细胞寿命计算的校正方法、测量方法及测量系统，方法包括：获取受试者的呼吸频率以及基于自动采气方法采集的受试者的呼气中一氧化碳浓度；基于预先拟合得到的呼吸频率与一氧化碳校正系数的校准关系式，确定当前的呼吸频率对应的一氧化碳校正系数，基于所述一氧化碳校正系数对测得的一氧化碳浓度进行校正；基于校正后的一氧化碳浓度和受试者的血红蛋白浓度，计算红细胞寿命；如此，本发明专利技术可以解决“自动采气方法”与金标准采气方法的“吹气采气方法”的差异问题，使临床上在线实时测定红细胞寿命成为现实，填补了国内外在红细胞寿命在线实时测定方面的技术空白。红细胞寿命在线实时测定方面的技术空白。红细胞寿命在线实时测定方面的技术空白。

【技术实现步骤摘要】
一种红细胞寿命计算的校正方法、测量方法及测量系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种红细胞寿命计算的校正方法、测量方法及测量系统。

技术介绍

[0002]红细胞寿命是一项重要的基础生理指标，可用于贫血、代偿期溶血、红细胞增多症等多种疾病的诊断及鉴别诊断，具有重要的临床价值。红细胞寿命是指红细胞在循环血液中的存活时间，或者说红细胞从骨髓释放开始到血液循环起至最终破坏为止所持续的时间，正常人红细胞的寿命是120天。据记载，最早于19世纪中叶就有学者利用非哺乳类动物红细胞有核的特征，通过给狗输入鸡血后观察记录外周血有核红细胞的消失时间。这种“打鸡血”的办法在今天看来显然不妥，因为异物被排斥清除的时间并不能代表其在自体内的生理存活期。将红细胞染色后回输，观察着色细胞的存活时间也是当时的一种设想，可一时找不到既不伤细胞又不会脱落掉色的染料。在19世纪末到20世纪初，常用的研究方法是以红细胞计数为观察指标，记录给动物大量放血或大量输血后血液红细胞计数恢复到原来水平所需的时间，结果是5～30天不等。这种“放血”或“补血”的办法同样不妥，因为失血后红细胞生成率大于死亡率、而输血后生成率又小于死亡率。病态康复时间显然不能代表红细胞的生理寿命。不过，所测结果却与当时的主流观点非常吻合。当时学界普遍认为，无核的红细胞必定是缺乏自我修复能力的，在血流的强烈冲击下“挤过”狭小的毛细血管网时肯定易碎，活期有限。
[0003]Winfred Ashby是第一位正确测定红细胞寿命的学者。1918年，得益于人类血型的发现和安全输血的开展，当时在梅奥医院(Mayo Clinic)深造的Ashby尝试利用凝集反应在输血病人身上进行红细胞存活时间研究，方法是将O型血输给A型或B型血病人，再用抗A血清或抗B血清与输血后所采血样进行凝集反应，结果呈现自体红细胞凝集、输入O型红细胞分散的所谓差异性凝集现象。这样，定期采血作凝集反应便可追踪到分散红细胞在异体的存活时间，结果出乎意料的长，其中一例竞达到110天，大大超出当时主流的预期。尽管饱受争议，Ashby随后的重复及多家实验室的验证还是得出大家今天耳熟能详的结论:人类红细胞寿命正常大约为120天。可惜，凝集法只能在异体研究，并不能用于临床病人的自体红细胞寿命测定。
[0004]20世纪中叶，核素标记(isotope label)示踪技术的问世终于为自体红细胞存活时间测定带来了一种“既无毒又不掉色的染料”。利用稳定核素
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N
‑
甘氨酸或放射性核素
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Fe掺入骨髓造血过程从而标记新生的红细胞，测定循环血液中的示踪核素从出现到消失的时间便是红细胞的存活时间；也可以利用
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Cr或
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P等放射性化合物直接标记循环血液中从新生到衰老全部龄期的红细胞，继而通过测定血液放射性的消失速率算出红细胞的存活期。敏感、特异的核素示踪技术无可争议地验证了Ashby凝集法的结论，无核红细胞的寿命其实并不短的观点终于在二战结束后渐成学界共识。因结果准确、标记测试又较为简单，
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Cr标记法被视作“金标准”并用于临床。鉴于全程示踪测试耗时太久，临床一般采取半生存
期测定法。方案之一如下：抽取静脉抗凝血10
‑
20ml，铬51酸钠(Na
251
CrO4)混合后回输；于回输后1小时及第1、3、5、7、9天分别抽取抗凝血标本4
‑
5mL、冷藏；各标本统一进行
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Cr放射性活度测定，绘制放射性消失速率曲线，求得红细胞半生存期。正常值为20～35天。遗憾的是，中国原子能研究所因用户太少已停止铬51酸钠的生产。
[0005]20世纪末，生物素标记与流式细胞检测技术的普及为红细胞寿命测定带来了更先进的办法。生物素(biotin)是一种水溶性维生素，一方面在适当浓度下能与细胞膜无害性牢固结合，另一方面又与生物素结合蛋白(avidin)高度亲合。因此，以生物素体外标记一定量的红细胞后回输，随后定期采血标本加入荧光素交联抗生物素蛋白混合、流式细胞仪检测荧光细胞。这样，从标记回输到血中荧光细胞消失时间便是红细胞寿命值。此外，利用抗生物素蛋白包被的玻璃珠还可将标记的红细胞从混合血中吸附分离，胶原酶消化洗脱，进行生理、生化及形态等方面的研究，实现从新生到衰老的全程观测。目前，生物素标记法已在动物试验中广泛应用。人体常规应用尚需更多的安全性评估，因已发现标记回输可诱导抗生物素抗体的产生。
[0006]耗时太长是上述各项标记测定法的严重缺陷，即便半生存期测定也要耗时10天。这使得测试只适用于机体红细胞生成与破坏速度基本相等的稳态时期，动态变化时并不适用。此外，耗时太长也使得试验难以在临床常规使用，基础研究也很不方便。
[0007]利用流式细胞检测技术强大的识别计数能力，最近有学者提出了一种基于网织红细胞计数的红细胞寿命快速测算方法。其基本思想是，成熟红细胞由网织红细胞转化而来，稳态时网织红细胞的成熟量显然等于衰老红细胞的死亡量，这样，网织红细胞成熟时间除以血液网织红细胞的比例便是红细胞寿命。这是迄今为止最快的红细胞寿命测定法。问题是该算法将网织红细胞的成熟时间设定为一个常数(如1.2天)似不妥当，因为并无证据表明不同个体、不同状态下网织红细胞的成熟时间都是相同的。另一个问题是该算法并未考虑到失血引起的网织红细胞数量波动并不意味着红细胞寿命发生了变化。可见，网织红细胞计数至多只能作为稳态下红细胞寿命的粗略估算。
[0008]事实上，在探讨红细胞标记跟踪技术的同时，根据血红蛋白更新速度推算红细胞寿命的思路也在进行，其基本思想是按某一速率完成机体全部血红蛋白降解所需的时间便是此刻的红细胞预期寿命。检测指标主要有胆红素、铁、一氧化碳等血红素分解产物。根据粪、尿胆红素排泄率或尿含铁血黄素排泄率计算的红细胞寿命为20～200天不等。因肝胆、胃肠、肾脏等多因素影响，研究渐少。一氧化碳排泄率则经过半个过多世纪的研究，终于成功。
[0009]关于一氧化碳，早在19世纪末就在动物和人的血液中检出了它的存在，但来源不明。直到20世纪中叶，瑞典学者Sjostrand T利用燃烧法检测发现呼气一氧化碳浓度高于吸气，这才提出内源一氧化碳的存在。1963年，美国生理学家一氧化碳burn RF利用重复呼吸技术及特异性更高的红外吸收测定法，不仅更加明确了内源一氧化碳的存在，而且还计算了内源一氧化碳的产率。所谓重复呼吸是指在封闭环境中的呼吸，气体因而不断地被重复呼出和吸入。实验发现，随着重复呼吸时间的推移血液碳氧化血红蛋白(COHb)浓度呈线性上升。显然，这是体内持续产生的一氧化碳无法向外排放累积的结果。10例正常人根据COHb变化计算的一氧化碳产率是0.42
±
0.07ml/hr。鉴于一氧化碳可能就是血红素代谢产物，一氧化碳burn RF于1966年报道了一氧化碳产率法计算红细胞寿命。其基本思路是，当机体血
红蛋白的合成速度等于分解速度时(稳态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红细胞寿命计算的校正方法，其特征在于，所述方法包括：获取受试者的呼吸频率以及基于自动采气方法采集的受试者的呼气中一氧化碳浓度；基于预先拟合得到的呼吸频率与一氧化碳校正系数的校准关系式，确定当前的呼吸频率对应的一氧化碳校正系数，基于所述一氧化碳校正系数对测得的一氧化碳浓度进行校正；基于校正后的一氧化碳浓度和受试者的血红蛋白浓度，计算红细胞寿命。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校准关系式为：E＝a*P2+b*P+c；其中，a、b、c代表常数，E代表一氧化碳校正系数，P代表呼吸频率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基于所述一氧化碳校正系数对测得的一氧化碳浓度进行校正，具体是根据计算式C1＝endoPco*E计算得到校准后的一氧化碳浓度，其中，C1代表校准后的一氧化碳浓度，endoPco代表测得的一氧化碳浓度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的计算红细胞寿命，具体是根据计算式计算，其中，RBC
span
表示所述红细胞寿命，K是常数，[Hb]代表所述血红蛋白浓度，C1代表校准后的一氧化碳浓度。5.一种红细胞寿命在线测量系统，其特征在于，包括：采气单元，基于自动采气方法在线采集受试者的呼气；测量单元，用于测量收集的呼气的一氧化碳浓度；主控单元，用于控制采气单元、测量单元的运行，通过所述采气单元分析当前的呼吸频率以及通过所述测量单元获取呼气中一氧化碳浓度，执行如权利要求1
‑
4任一项所述的方法计算红细胞寿命。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述采气单元包括：采气前端，采集受试者的呼气；呼气收集器，连接所述采气前端，用于收集采气前端采集到的呼气；可调速气泵，设置在所述采气前端与呼气收集器之间的气路中，用于调整流速以控制所述呼气收集器对呼气的采集；二氧化碳检测装置，设置在所述可调速气泵与呼气收集器之间的气路中，用于实时测试呼气中的二氧化碳浓度；三通电磁阀，设置在所述二氧化碳检测装置和呼气收集器之间的气路中，通过开通不同通路以控制所述呼气收集器是否收集呼气。所述主控单元，用于通过所述二氧化碳检测装置按照时间顺序记录二氧化碳浓度，根据记录的二氧化碳浓度按照时间的变化规律设置二氧化碳阈值，根据所述二氧化碳检测装置实时测试到的所述二氧化碳浓度控制所述三通电磁阀的开关，使符合所述二氧化碳阈值要求的呼...

【专利技术属性】
技术研发人员：马永健，朱国亮，
申请(专利权)人：深圳市先亚生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：