Выберите язык:
RU EN
Наши телефоны:
(3822) 52-75-22
mednord-t

New technology for assessing platelet aggregation activity

Е.Л. Жуков*, Д.С. Слизевич*, Тютрин И.И.*,

Лин Ли**, Сытник Ю.Д.**, Губарев Ф.А.**

* ООО «Меднорд-Техника»

(Mednord-T LLC)

** Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Научаня школа химических и биомедицинских технологий

(Research School of Chemistry & Applied Biomedical Sciences National Research Tomsk Polytechnic University)

Abstract— in this paper, we discuss an application of the method of the Digital Laser Speckle Image Correlation method for studying the aggregation function of platelets in whole blood with the maximum standardization of the pre-analytical and analytical stages of the study. The method with native blood allowed to identify the difference between platelet aggregation activity of volunteers of Siberian population. Materials and images are provided, methods are explained. Correlation analysis of the obtained results showed a high correlation of the proposed technique with the method of Low-Frequency Piezoelectric Tromboelastography.

Keywords – laser speckle imaging, tromboelastography, aggregation, blood coagulation.

Introduction.

Currently, antiplatelet therapy is of high importance to prevent thrombotic complications [1,2]. Despite the different mechanism of action of antiplatelet agents (inhibitors of COX- 1 platelet receptors, P2Y12 receptor blockers, GPIIb/IIIa receptor antagonists, phosphodiesterase inhibitors, etc.), ultimately, their task is to inhibit platelet aggregation. Due to the increase in cases of resistance and “perverted responses”, the need for a personalized assessment of platelet aggregation activity is of great clinical significance.

However, the problem of individual selection of antiplatelet therapy is currently at the stage of clinical research. The main obstacle to the widespread introduction of such an approach is the presence of a variety of methods for determining platelet function with the often-encountered inconsistency of their results with each other. The variability of the results is due not only to the difference in the test methodology, but also to the clinical heterogeneity of patient groups, different antithrombotic therapy regimens, the unequal determination of the threshold value of the method for detecting drug sensitivity, and the difference in test execution techniques by different researchers [1-5].

To date, there are many methods for assessing platelet aggregation activity: assessment of changes in plasma optical density (“Gold Standard” – Born-O’Brien’s turbidimetric method) [3], assessment in whole blood — by the method of impedance aggregometry (Multiplate® Analyzer) [1], classical thromboelastography (test platelet mapping), determination of thromboxane B2 in serum or plasma, determination of 11-dehydrothromboxane B2 in the urine, etc. [2].

The main problems in assessing platelet aggregation activity are a lack of correlation between different methods, variability of results, sample preparation time (40-50 minutes) and a lack of standardization of the study.

At the same time, a new well-proven method of measuring platelet aggregation activity in whole blood has been established – Low-Frequency Piezoelectric Tromboelastography (LPTEG Method) with the usage of the ARP-01M “Mednord” hardware-software complex (Registration certificate 2010/09767) [6,7]. The method allows to make an assessment in the Point-of-Care test mode and does not require complicated sample preparation. The disadvantages of the method include the need for highly qualified personnel to correctly conduct the test and interpret the measurement results [8].

The aim of this work is to develop a method for evaluating the aggregation function of platelets in whole blood with the maximum standardization of the pre-analytical and analytical stages of the study.

Materials and methods.

The technology proposed in this paper is based on the use of the Digital Laser Speckle Image Correlation method (DIC) [9–12]. The optical method is non-invasive and allows for measuring the temporal parameters of the processes by measuring the changes in the correlation coefficient of laser speckle images recorded on a digital camera. Previously, the team showed the possibility of using the DIC method for estimating the fibrin formation time using citrate blood plasma [11]. The results obtained [11] have provided an evidence to believe that this optical method can also be used to evaluate the blood cells aggregation activity in whole blood.

Fig. 1 shows the appearance of an experimental setup for the study of blood clotting using the DIC method. The installation had two channels differing only in the radiation source. A laser diode with a power of 5 mW and a wavelength of 650 nm (left channel) and a He-Ne laser with a power of 5 mW and a wavelength of 632 nm (right channel) were used. Registration was carried out by the same monochrome VAA-136-USB USB-cameras [13]. The frequency of registration of a digital camera is not a defining parameter, so the registration was carried out at a standard shooting frequency of 30 frames per second.

The cuvettes were made by 3D printing from transparent Watson-branded plastic manufactured by Best Filament [14]. According to the results of a previous study [11], the optimal amount of analyte for the DIC method is 50-100 μl. Therefore, the cuvettes had a volume of ~100 μl with a diameter of 12 mm.

A typical view of speckle images is shown in fig. 2

The calculation of the correlation coefficient was carried out using the correlation formula and the calculation algorithm described in [12], using the MatLab® software package.

As a control method for assessing platelet aggregation, the highly sensitive method of LPTEG was also applied, that also utilizes whole blood and has a high correlation with the gold standard by the Born-O’Brien turbidimetric method.

Fig. 2. Image view of speckle images obtained using a laser diode (a) and a He-Ne laser (b).

The study involved 4 volunteers of the Siberian population with different states of the hemostasis system who had previously signed a voluntary informed consent. The blood from the cubital vein was obtained into a three-component siliconized syringe (V = 1 ml) without applying a tow.

The blood was immediately (10-12 seconds) placed in a cuvette (V = 0.45 ml) made of the medical plastic (Mednord) and in two cuvettes printed on a 3D printer, and at the same time the registration of the platelet aggregation process was started.

The data from ARP-01M “Mednord” was processed in the specialized software X-Gemo-3M. Fig. 3 shows the appearance of the device ARP-01M. Detailed information about the device is given in [15]. LPTEG curves were recorded to the T1 point — a point characterizing the aggregation activity of blood cells.

The comparison of the obtained data was made in the SPSS Statistics 15.0 package.

Results and discussion.

Figures 4 and 5 present the results obtained using two different methods: Low-frequency piezoelectric tromboelastography (LPTEG) and laser speckle imaging (He- Ne laser and laser diode).

After conducting research, the data obtained were summarised in Table 1.

Correlation analysis of the obtained results showed a high correlation of the proposed technique (both when using a laser diode and a He-Ne laser) with the method of LPTEG.

 

Conclusion.

The proposed method for assessing the functional state of the aggregation activity of blood cells has a strong correlation with the existing low-frequency piezothromboelastography method (> 0.9).

The method minimizes the errors of the preanalytical and analytical stages of the study, due to standardization of the intake (volume of the analyte, speed of the intake, thickness of the needle) and the use of native blood.

The results of tests demonstrates the perspective of development of the method of rapid assessment of the aggregation activity of blood cells.

References.

[1] D. Capodanno and D. J. Angiolillo, “Platelet monitoring for PCI: which test is the one to choose?” Hamostaseologie, vol. 29, no 4, pp. 376–380, 2009.

[2] M. A. Solovyov, V. V. Udut, I. I. Tyutrin, and O. S. Karchagina, “Features of pharmacodynamics of antiplatelet agents in the correction of thrombotic complications in case of polytrauma,” Medico-Biological and Socio-Psychological Problems of Safety in Emergency Situations, no 1, pp. 96–102, 2015 (in Russian).

[3] G. V. R. Born, “Quantitative investigation into the aggregation of blood platelets,” J. Physiol. (Lond), no 162, pp. 67P-68P, 1962.

[4] Z. A. Gabbasov, E. G. Popov, I. Yu. Gavrilov, E. Ya. Pozin, and R. A. Markosyan, “New highly sensitive platelet aggregation analysis method,” Laboratornoye delo, no 10, pp. 15–18, 1989 (in Russian).

[5] I. I. Vorobyova, “Modern methods for assessing platelet function and their clinical significance in patients with acute coronary syndrome,” Kreativnaya Kardiologiya, no 1. pp. 50–63, 2012 (in Russian).

[6] V. V. Udut and A.A. Kinzersky, “Method for assessing platelet aggregation activity,” Patent RU 2666945 C2 bul. 26.

[7] V. V. Tuchin, “Coherent optical techniques for the analysis of tissue structure and dynamics,” J. Biomed. Opt., vol. 4, pp. 106–124, 1999.

[8] V. V. Udut, I. I. Tyutrin et al. “The technology of low-frequency piezothromboelastography in the monitoring of antithrombotic therapy,” Experimental and Clinical Pharmacology, no. 11, vol. 80, pp. 10–17, 2017.

[9] M. A. Vilensky, D. N. Agafonov, D. A. Zimnyakov, V. V. Tuchin, and R. A. Zdrazhevskii, “Speckle-correlation analysis of the microcapillary blood circulation in nail bed,” Quantum Electron., vol. 41, pp. 324–328, 2011.

[10] M. Golberg, D. Fixler, A. Shainberg, S. Zlochiver, V. Micó, J. Garcia, Y. Beiderman, and Z. Zalevsky, “Speckle-based configuration for simultaneous in vitro inspection of mechanical contractions of cardiac myocyte cells,” J. Biomed. Opt., vol. 18, pp. 101310-1–101310-5, 2013.

[11] L. Li, I. D. Sytnik, F.A. Gubarev, and Y.S. Pekker, “Evaluation of blood plasma coagulability by laser speckle correlation,” Biomedical Engineering, vol. 52, no. 3, pp. 177–180, 2018.

[12] F. A. Gubarev, L. Li, M. Klenovskii, and A. Glotov, “Speckle pattern processing by digital image correlation”. MATEC Web Conf., vol. 79, art no. 01053, 2016.

[13] http://www.evs.ru

[14] https://bestfilament.ru/watson-1-1.75-natural/ [15] http://mednord-t.ru/

Карта поставок
Архангелская область
  • Архангельский клинический онкологический диспансер
Хабаровский край
  • "Амурская ЦРБ", г. Амурск
  • "Родильный дом №1", г. Хабаровск
Забайкальский край
  • «Государственная медицинская академия», г. Чита
Республика Бурятия
  • «ГК БСМП им. В. В. Ангапова», г. Улан-Удэ
  • РКБ им. Н. А. Семашко, г. Улан-Удэ
  • Отделенческая больница ОАО "РЖД", г. Северобайкальск
Алтайский край
  • “Городская больница №2”, г. Бийск
  • “Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования”, г. Барнаул
  • Перинатальный центр, г. Барнаул
Кемеровская область
  • "Городская клиническая больница №2", г. Кемерово
  • "НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний", г. Кемерово
  • "Городская клиническая больница 5", г. Новокузнецк
  • "Зональный перинатальный центр", г. Новокузнецк
  • "Родильный дом 3", г. Новокузнецк
Томская область
  • "«НИИ курортологии и физиотерапии ФМБА", г. Томск
  • «Городская больница №3», г. Томск
  • «Детская городская больница №1» , г. Томск
  • «ГБСМП», г. Томск
  • «Томская ЦРБ», г. Томск
  • «Асиновская ЦРБ», г. Асино
  • «Каргасокская ЦРБ», Каргасок
  • «Кривошеинская ЦРБ», Кривошеино
  • «Молчановская ЦРБ», Молчанов
  • «Парабельская ЦРБ», Парабель
  • «Колпашевская ЦРБ», г. Колпашево
  • «Первомайская ЦРБ», Первомайское
  • ГУ НИИ фармакологии ТНЦ СО РАМН, г. Томск
  • «Томский областной онкологический диспансер», г. Томск
  • «Томская областная клиническая туберкулезная больница», г. Томск
  • «Сибирский государственный медицинский университет», г. Томск
Ямало-Ненецкий автономный округ
  • «Ноябрьская ЦРБ», г. Ноябрьск,
  • «Городская больница», г. Губкинский
  • «Новоуренгойская ЦРБ», г. Новый Уренгой
  • «Надымская ЦРБ», г. Надым
  • «Окружная клиническая больница», г. Салехард
  • "Городская больница", г. Муравленко
Омская область
  • «Клинический онкологический диспансер», г. Омск.
  • «Государственная медицинская академия», г. Омск.
  • «Западно-Сибирский медицинский центр ФМБА», г. Омск.
Астраханская область
  • "Клинический родильный дом", г. Астрахань
Республика Башкортостан
  • "“Республиканский кардиологический диспансер”, г. Уфа
Республики Татарстан:
  • ГАУЗ "Городская больница №2", г. Набережные Челны
  • «Детская республиканская клиническая больница» г. Казань.
Самарская область
  • «Сызранская центральная городская больница», г. Сызрань
  • «Городская клиническая больница № 2 имени Н.А. Семашко», г. Самара
  • "Областная клиническая больница", г. Самара
  • «Противотуберкулезный диспансер», г. Тольятти
Пензенская область
  • «Земетчинская ЦРБ», п.г.т. Земетчино
  • «Каменская ЦРБ», г. Каменка
  • «Кузнецкая ЦРБ», г. Кузнецк
  • «Нижнеломовская ЦРБ», г. Нижний Ломов
  • «Сердобская ЦРБ», г. Сердобск
Нижегородская область
  • "Родильный дом №4" г. Нижний Новгород
  • "Родильный дом" г. Арзамас
  • "Перинатальный центр", г. Дзержинск
Тульская область
  • «Городская больница №1″, г. Донской
Рязанская область
  • «Касимовская ЦРБ», г. Касимов
  • «Городская клиническая больница №8″, г. Рязань
Москва и Московская область
  • “Родильный дом №6 им.А.А. Абрикосовой “, г. Москва
  • "Многопрофильная клиника "Союз", г. Москва
  • "ЦКБ РАН", г. Москва
  • "Клиническая больница №123 ФМБА", г. Одинцово
  • Ветеринарная клиника «Белый клык», г. Москва
  • МЦ "Вита Медикус", г. Видное
  • Мединцентр ГлавУпдк при МИД РФ, г. Москва
  • Московский областной онкологический диспансер, г. Балашиха
  • "Медицентр" ГлавУпДК при МУД РФ, г. Москва
  • Родильный дом, г. Сергиев Пасад,
  • Родильный дом, г. Раменское,
  • МЦ "Виталис", г. Москва
  • "Одинцовская РБ №2", с. Перхушково
Санкт-Петербург и Ленинградская область
  • «Клиническая больница № 122 имени Л.Г. Соколова ФМБА", г. Санкт-Петербург»
  • "MedSwiss", г. Санкт-Петербург
  • "Волосовская ЦРБ", г. Волосов
  • "Токсовская РБ", г. Токсово
  • Перинатальный центр, г. Гатчина
  • "Родильный дом №16", г. Санкт-Петербург
  • ЗАО "Ассоциация разработчиков и производителей систем мониторинга "АСМ"", г. Санкт-Петербург
Пермский край
  • «Ордена «Знак Почета» краевая клиническая больница», г. Пермь
  • «Краевая больница № 3 «Центр диализа», г. Пермь
  • "Городская клиническая больница им. М.А. Тверье", г. Пермь
Ярославская область
  • «Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского», г. Ярославль
  • ГУЗ ЯО КБ №9 г.Ярославль
  • ГУЗ ЯО КБ №2 г.Ярославль
Сахалинская область
  • «Южно-Курильская ЦРБ», о. Шикотан
Костромская область
  • МЧУ ДПО Нефросовет, г. Кострома
Удмурская республика
  • Ижевская Государственная Медицинская Академия, Ижевск
  • Глазоваская ЦРБ, Глазов
Тверская область
  • ГБУЗ Областной клинический перинатальный центр имени Е.М. Бакуниной, г. Тверь
Свердловская область
  • "Ревдинская ЦГБ", Ревдино
  • "ФГБУ "НИИ ОММ", г. Екатеринбург
  • "Родильный дом №1", г. Нижний Тагил
  • "Госпиталь восстановительных инновационных технологий", г. Нижний Тагил
  • "Алапаевская городская больница", г. Алапаевск
  • "Талицкая ЦРБ", г. Талицк
  • "Белоярская ЦРБ", г. Белоярск
Республика Дагестан
  • Перинатальный центр, г. Хасавюрт
  • Перинатальный центр, г. Махачкала
Волгоградская область
  • БСМП №25, г. Волгоград
  • Родильный дом №1, г. Волгоград
  • Родильный дом №2, г. Волгоград
Курганская область
  • Перинатальный центр, Курган
Оренбуржская область
  • Перинатальный центр, г. Оренбург
Новосибирская область
  • НИИТО, г. Новосибирск
  • СОМЦ ФМБА, г. Новосибирск
  • НГМУ, г. Новосибирск
Ростовская область
  • Перинатальный центр, г. Ростов
  • Родильный дом №5, г. Ростов
Мурманская область
  • Родильный дом №3, г. Мурманск
Брянская область
  • Перинатальный центр, г. Брянск
  • ГАУЗ Городская больница №2, г. Брянск
  • ГАУЗ Городская больница №1, г. Брянск
Воронежская область
  • Областная клиническая больница, г. Воронеж
  • Воронежская областная детская клиническая больница № 1, г. Воронеж
  • ВГКБСМП № 8,г.Воронеж
  • ВГКБ № 3,г.Воронеж
  • Калачевская РБ,г.Калач
  • Новохоперская РБ»,г.Новохоперск
  • Острогожская РБ,г.Острогожск
  • Павловская РБ,г.Павловск
  • ВРД № 3,г.Воронеж
  • Россошанская РБ,г.Россошь
  • ВГКБСМП № 10,г.Воронеж
  • Бобровская РБ,г.Бобров
  • ОДКБ № 2,г.Воронеж
  • ВГКБСМП №1,г.Воронеж
  • Семилукская РБ им.А.В.Гончарова,г.Семилуки
  • Лискинская РБ,г.Лиски
  • Батрулиновская РБ,г.Батрулиновка
  • Хохольская РБ,Хохольский р/п
Кабардино-Балкария
  • Перинатальный центр, г. Нальчик
Красноярский край
  • Родильный дом №4, г. Красноярск
    • Родильный дом №2, г. Красноярск
    • Перинатальный центр, г. Норильск
Республика САХА (Якутия)
  • «Республиканская больница №2 – Центр экстренной медицинской помощи», г. Якутск
  • «Республиканская больница №1 -Национальный центр медицины», г. Якутск
  • «Якутская городская клиническая больница», г. Якутск
  • «Алданская центральная районная больница», г. Алдан
  • НПЦ «Фтизиатрия, г. Якутск
Республика Адыгея
  • «Городская клиническая больница», г. Майкоп
Республика Узбекистан
  • «Республиканский специализированный научно-практический медицинский центр акушекрства и гинекологии», г. Ташкент

Акмолинская область (Казахстан)
  • "Центр охраны материнства и детства", г. Астана
  • "Перинатальный центр", г. Кокчетав

Саратовская область
  • Городская клиническая больница №10, г. Саратов

Ульяновская область
  • Перинатальный центр, г. Ульяновск

Челябинская область
  • Городская больница №2, г. Миасс
  • Частный центр "Источник", г. Челябинск
  • Городская клиническая больница №1, г. Челябинск
  • Городская клиническая больница №6, г. Челябинск

Краснодарский край
  • Противотуберкулезный диспансер, г. Краснодар

Республика Крым
  • Клиника "Генезис", г. Симферополь
  • ГБ №5, г. Севастополь

Псковская область
  • Перинатальный центр, г. Псков

Республика Карелия
  • Перинатальный центр, г. Петрозаводск

Иркутская область
  • Боханская ЦРБ, г. Бохан

Владимирская область
  • Перинатальный центр, г. Владимир

Восточно-Казахстанская область (Казахстан)
  • Перинатальный центр, г. Усть-Каменогорск

Ивановская область
  • Медицниский центр «Европа», г. Иваново

Республика Хакасия
  • «Межрайонный родильный дом», г. Черногорск

Камчатский край
  • Филиал № 2 ФГКУ "1477 Военно-морской клинический госпиталь" МО РФ
Яндекс.Метрика