红细胞沉降率：医学背景下的物理学驱动表征

本方案将红细胞沉降率的测量与最新的物理模型相统一，从而提供更为可靠的检测分析。该方案不仅能够更准确、系统地使用红细胞沉降率，同时也能提供传统数值。我们先前已证明，该技术对于表现为低红细胞沉降率值的疾病尤其具有相关性。

可用于神经棘红细胞增多症综合征的诊断筛查。首先，用标准的9毫升EDTA管采集血液，用标准的9毫升血清管采集血清。为了获得最佳的红细胞压积效果，将血液样本在3,000 g离心至少7分钟，并吸除上清液。

现在准备按确定比例混合的自体血浆和血清。例如，配制 2.5 毫升 25% 至 75% 的血浆-血清混合液时，将 0.625 毫升血浆加入 1.875 毫升血清中。用 PBS 或所需的悬浮液重悬沉淀，并在加入上清液进行洗涤后轻轻混匀。

重复三次，并用所需的悬浮液进行最后一次洗涤。吸取所需体积的压积细胞。将压积细胞作为高黏度液体处理，取4毫升样品，红细胞比容为45%。将1.8毫升压积细胞悬浮于2.2毫升血浆-血清混合液或其他任何所需液体中。

为获取用于血细胞比容测定的所需样本量，将微血细胞比容毛细管的下端浸入液体中，利用毛细作用使样本上升至管内。当样本上升至所需体积时，封闭管口以停止液体流动。接着，用封口蜡密封毛细管两端，将其放入微血细胞比容离心机中，按照制造商说明书要求，在15,000 ×g 条件下离心5分钟。

读取毛细管中的血细胞比容水平，并记录下来以供参考。接下来，为记录样本的沉降过程，在血沉管放置架前方架设一台稳定的摄像机，并使用明亮的白色背景以获得更好的对比度。使用无刻度的空韦氏管，调整摄像机的焦距和视野，以获得样本放置区域的最高分辨率图像。

确保图片的边框在垂直和水平方向上对齐。然后拍摄一个带刻度的试管图像，以提取像素分辨率。调整相机的光照和曝光时间，使背景为白色但不出现过曝。

根据制造商的说明，将相应体积的样本加入魏氏管的下部容器中，并将其插入下部容器内，具体操作请参照制造商的指示。第一根管准备就绪后，立即将其放入支架中，并开始摄像记录。通常每分钟拍摄一张图像，即可获得良好的血沉动力学曲线分辨率。

准备并放置下一个样品。在拍摄照片时，确保不要站在任何样品前方。记录完成后，若要使用 MATLAB 代码提取 ESR 曲线，需选择一个感兴趣区域，该区域内仅显示一根试管，且位于红细胞无细胞血浆界面最低位置的下方，但仍处于样品范围内。

记录 X、Y、W 和 H 的数值，并在 MATLAB 脚本中使用这些数值。将 RGB 图像的兴趣区域转换为灰度图像或矩阵。通常，在背景清晰的情况下，合并三个颜色通道非常高效。

然后对图像进行二值化处理。对于健康样本，通常使用ARC2阈值可获得一致的结果。对于红细胞压积较高或存在一定程度溶血的样本，可根据试管内各相之间获得的实际对比度，手动调整阈值或采用其他自动方法，以获得更佳效果。

沿水平方向获取绿色通道（GR）像素值的平均值。此步骤可减少噪声，并有效平均可能存在的界面不规则性。在计算变化之前，使用移动平均法对曲线进行平滑处理，特别是当管道包含某些水平标记时。

然后将界面位置确定为强度变化最大的点，并对每张图像和每个样品重复此步骤。对于每个样品，使用任何合适的软件以适当格式保存界面位置随时间的变化数据，以便拟合物理模型。使用任何合适的拟合软件，结合已知的血细胞比容和血液柱初始高度，求解延迟时间、无量纲时间以及红细胞最终堆积体积分数的数值，使物理模型的残差平方和最小。

从图像中提取定量曲线后，保存样品的物理参数。仍可从该曲线中提取30分钟、1小时或2小时的传统ESR值作为参考。随着血细胞比容或初始体积分数的增加，沉降速度降低。

红细胞沉降速度随着纤维蛋白原浓度的降低而减慢。图中显示了提取的最大沉降速度随样本血细胞比容的变化，以及无量纲时间、红细胞最终堆积体积分数和延迟时间的测定值。可以看出，校正后消除了对初始血细胞比容的整体依赖性，同时也大幅减少了数据的离散程度。

展示了不同纤维蛋白原浓度下提取参数的特征值。在沉降过程开始时，初始沉降速度随着纤维蛋白原浓度的增加而增加。无量纲沉降特征时间随着纤维蛋白原浓度的增加而减小。

沉降红细胞的最终体积分数几乎与纤维蛋白原浓度无关。延迟时间随纤维蛋白原浓度增加而减少，表明更强的吸引力相互作用会加速初始红细胞结构的重排，从而促进流体通道的形成。关于图像采集的一个关键点是需要具有均匀明亮的背景，对吗？

避免试管周围出现明显的阴影。该技术可用于其他与红细胞沉降率降低相关的疾病表征，例如镰状细胞贫血或慢性高山病。