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Influence de l’agrégation érythrocytaire sur la migration axiale de microparticules simulant des plaquettes sanguinesGuilbert, Cyrille 06 1900 (has links)
Lors du phénomène d’hémostase primaire ou de thrombose vasculaire, les plaquettes sanguines doivent adhérer aux parois afin de remplir leur fonction réparatrice ou pathologique. Pour ce faire, certains facteurs rhéologiques et hémodynamiques tels que l’hématocrite, le taux de cisaillement local et les contraintes de cisaillement pariétal, entrent en jeu afin d’exclure les plaquettes sanguines de l’écoulement principal et de les transporter vers le site endommagé ou enflammé.
Cette exclusion pourrait aussi être influencée par l’agrégation de globules rouges qui est un phénomène naturel présent dans tout le système cardiovasculaire selon les conditions d’écoulement. La dérive de ces agrégats de globules rouges vers le centre des vaisseaux provoque la formation de réseaux d’agrégats dont la taille et la complexité varient en fonction de l’hématocrite et des conditions de cisaillement présentes. Il en résulte un écoulement bi-phasique avec un écoulement central composé d’agrégats de globules rouges avoisinés par une région moins dense en particules où l’on peut trouver des globules rouges singuliers, des petits rouleaux de globules rouges et une importante concentration en plaquettes et globules blancs. De ce fait, il est raisonnable de penser que plus la taille des agrégats qui occupent le centre du vaisseau augmente, plus il y aura de plaquettes expulsées vers les parois vasculaires. L'objectif du projet est de quantifier, in vitro, la migration des plaquettes sanguines en fonction du niveau d’agrégation érythrocytaire présent, en faisant varier l’hématocrite, le taux de cisaillement et en promouvant l’agrégation par l’ajout d’agents tels que le dextran à poids moléculaire élevé. Cependant, le comportement non Newtonien du sang dans un écoulement tubulaire peut être vu comme un facteur confondant à cause de son impact sur l’organisation spatiale des agrégats de globules rouges. De ce fait, les études ont été réalisées dans un appareil permettant de moduler, de façon homogène, la taille et la structure de ces agrégats et de quantifier ainsi leur effet sur la migration axiale des plaquettes. Du sang de porc anti coagulé a été ajusté à différents taux d’hématocrite et insérer dans un appareil à écoulement de Couette, à température ambiante. Les plaquettes sanguines, difficilement isolables in vitro sans en activer certains ligands membranaires, ont été remplacées par des fantômes en polystyrène ayant un revêtement de biotine. La quantification de la migration de ces fantômes de plaquettes a été réalisée grâce à l’utilisation de membranes biologiques fixées sur les parois internes de l’entrefer du rhéomètre de Couette. Ces membranes ont un revêtement de streptavidine assurant une très forte affinité d’adhésion avec les microparticules biotynilées.
À 40% d’hématocrite, à un cisaillement de 2 s-1, 566 ± 53 microparticules ont été comptées pour un protocole préétabli avec du sang non agrégeant, comparativement à 1077 ± 229 pour du sang normal et 1568 ± 131 pour du sang hyper agrégeant. Les résultats obtenus suggèrent une nette participation de l’agrégation érythrocytaire sur le transport des fantômes de plaquettes puisque l’adhésion de ces derniers à la paroi du rhéomètre de Couette augmente de façon quasi exponentielle selon le niveau d’agrégation présent. / During the primary hemostatis or thrombosis phenomenon, the human blood platelets must adhere to the vascular wall in order for them to perform their repairing or pathological function. To do so, certain rheological and hemodynamic factors such as the hematocrit, local shear rate and the wall shear stress, must come into play to exclude blood platelets from the main blood stream and transport them to the vicinity of the damaged or inflamed site.
This exclusion could also be influenced by red blood cell aggregation which is a natural process present throughout the entire cardiovascular system under certain flow conditions. The displacement of these rouleaux of red blood cells towards the centre of the vessel induces the formation of 3D networks of aggregates whose size and complexity vary as a function of the hematocrit and the shearing conditions present. It results in a two phase flow with an inner core composed of red blood cell aggregates surrounded by single red blood cells or small aggregates and large numbers of white blood cells and platelets. It is therefore reasonable to believe that the larger the inner core becomes, the more platelets will be expulsed towards the vascular wall. The objective of the study was to quantify, in vitro, the lateral migration of blood platelets as a function of the level of red blood cell aggregation present, by changing the hematocrit, the shear rate and by promoting red blood cell aggregation with the use of agents such as high molecular weight dextran. However, the non Newtonian behavior of blood in tube flow can be seen as a confounding factor to the understanding of the spatial organization of the red blood cell aggregates. In this study, whole blood was circulated in a simple shear flow apparatus, which allowed to homogeneously modulate the red blood cell aggregate sizes and structure, and quantify their effect on the axial migration of blood platelets. Anticoagulated porcine bloods were adjusted to different hematocrits and inserted into a Couette flow apparatus, at room temperature. Blood platelets, difficult to isolate in vitro without activating in a non reproducible manner specific membrane ligands, were replaced with biotin coated fluorescent polystyrene beads. The quantification of the migration of these platelet ghosts was conducted with the use of biological membranes fixed on the interior walls of the Couette apparatus. These streptavidin coated membranes ensure a strong adhesive affinity with the biotynilated beads.
At 40% hematocrit and at a shear of 2 s-1, 566 ± 53 micro particles were counted for non aggregated erythrocytes, 1077 ± 229 for aggregating red blood cells and 1568 ± 131 for hyper aggregating blood. The results obtained suggest a strong participation of the red blood cell aggregation on the transport of platelet ghosts since the number of ghost cells fixed on the wall of the Couette rheometer increases almost exponentially with the level of aggregation present.
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Vergleichende Studie der Blutflussdetektionsverfahren Farbdoppler und Amplitudenkodierter Doppler mit einem grauwertmodulierten Verfahren am FlussphantomKoschewski, Susanne 22 March 2016 (has links)
Das bildgebende Prinzip des B-Flow® beruht nicht auf dem Dopplereffekt und hat dadurch Vorteile gegenüber den Dopplerverfahren bezüglich Winkelabhängigkeit, Orts- und Zeitauflösung. Das Verfahren zeichnet sich vor allem durch eine sehr wirklichkeitsgetreue überlagerungsfreie Echtzeitdarstellung von Blutfluss aus (WESKOTT 2000). Veterinärmedizinische Untersuchungen zum B-Flow® gibt es nur wenige (KIEFER et al. 2002) (KIEFER et al. 2004). Um Möglichkeiten und Grenzen dieses neuen Flussdetektionsverfahrens zu evaluieren, wurde folgende Untersuchung durchgeführt.
Material und Methoden
An verschiedenen Flussphantomen wird die Darstellbarkeit und Genauigkeit der Flussdarstellung vergleichend für den Farbdoppler, Powerdoppler und für B-Flow® untersucht. Der Einfluss von Untersuchungstiefe, Gefäßdurchmesser, Fluss-geschwindigkeit, Einfallswinkel der Schallwellen und Hämatokritwert auf Darstellbarkeit und Genauigkeit aller drei Verfahren wurde unter standardisierten Bedingungen analysiert.
Die Flussphantome bestehen aus Plastikgefäßen, die mit Gewebeimitat aus Stärke, Gelatine und Wasser befüllt wurden und deren Innenraum mit jeweils einem Silikonschlauch des Innendurchmessers 1 mm, 2 mm beziehungsweise 5 mm in einem Winkel von 30°, 60° oder 90° durchzogen wurden. Durch die Schläuche wurde mit Hilfe einer Flusspumpe porcines Blut der Hämatokritstufen 10 %, 30 % und 60 % in vier verschiedenen Flussgeschwindigkeiten (0,4 m/s, 0,8 m/s, 1,2 m/s und 1,4 m/s) ge¬pumpt. Die Kombinationen dieser Parameter wurden jeweils in einer Tiefe von 3 cm, 5 cm und 7 cm untersucht. Die Darstellung erfolgte mit einem in seiner Position fixierten ML12 Matrixlinearschallkopf an einem Logiq 9 der Firma General Electrics. Aus den für jede Einstellungskombination erstellten Videosequenzen wurden Standbilder erstellt, im DICOM-Format gespeichert und mit einer für diesen Versuch entwickelten Software nachvermessen.
Für die Beurteilung der Darstellbarkeit wurde ein Scoresystem eingeführt. Für die Beurteilung der Genauigkeit der Darstellung wurde aus der Differenz des gemessenen Lumens mit dem tatsächlichen Gefäßinnendurchmesser die absolute Abweichung in mm berechnet und bezüglich der Einflussgrößen ausgewertet.
Ergebnisse
Die Darstellbarkeit des B-Flow® war den Dopplerverfahren bei 5 mm Gefäßdurchmesser in 3 cm Tiefe überlegen. In Tiefen ab 5 cm ist die Aussagekraft des Verfahrens stark eingeschränkt. In 7 cm Tiefe ist B-Flow® nicht sinnvoll einsetzbar.
Es konnte ein Einfluss des Einfallswinkels der Schallwellen sowohl für die Darstellbarkeit als auch für die Genauigkeit der Messung auf alle drei Verfahren festgestellt werden. Nur in 3 cm Tiefe bei einem Gefäßdurchmesser von 5 mm konnte bezüglich der Darstellbarkeit für den B-Flow® eine Winkelunabhängigkeit bestätigt werden. Der Hämatokritwert hatte bei allen drei Verfahren weder auf die Darstellbarkeit noch auf die Genauigkeit einen signifikanten Einfluss. Der Einfluss der Flussgeschwindigkeit auf die Darstellbarkeit war für alle drei Verfahren nicht signifikant. Auf die Genauigkeit konnte ein signifikanter Einfluss nachgewiesen werden. Je schneller der Fluss, desto größer werden die Werte für die absolute Abweichung.
Für die Darstellung oberflächennaher Blutflüsse eignet sich B-Flow® sehr gut. Durch die weniger aufwändigen Einstellungsmodalitäten und die sehr detailgetreue Darstellung von Flussmustern ergänzt die Methode mit wesentlichen Zusatzinformationen die Dopplerverfahren.:1 Einleitung und Fragestellung 1
2 Literaturübersicht 3
2.1 Geschichtlicher Überblick der Ultraschalldiagnostik 3
2.1.1 Die Ultraschalldiagnostik in der Tiermedizin 3
2.2 Allgemeine Grundlagen der Sonographie 3
2.3 Dopplersonographie 5
2.3.1 Doppler-Spektralanalyse-Verfahren 6
2.3.2 Farbkodierte Duplexsonographie, FKDS 9
2.3.3 Amplitudenkodierter Doppler, Power Doppler, PDI 12
2.4 B-Flow® 13
2.4.1 Prinzip 14
2.4.2 Vergleich der Eigenschaften von B-Flow® , FKDS und PDI 16
2.4.3 Vorteile des B-Flow® gegenüber anderen Verfahren 16
2.4.4 Nachteile des B-Flow® 18
2.4.5 Einsatz in der Humanmedizin 19
2.4.6 Einsatz in der Veterinärmedizin 20
2.5 Eigenschaften des Blutflusses 21
2.6 Hämatokrit 23
2.7 Blutflussgeschwindigkeiten beim Hund 24
3 Material und Methoden 25
3.1 Technische Ausstattung 25
3.1.1 Ultraschallgerät 25
3.1.2 Schallkopf 25
3.2 Flussphantome 25
3.3 Blut 28
3.4 Verfahren 31
3.5 Geräteeinstellung 32
3.5.1 Messfenster 32
3.5.2 Fokuszone 33
3.5.3 Verstärkung 33
3.5.4 Pulswiederholungsfrequenz (PRF) 34
3.5.5 Farbverstärkung 34
3.6 Untersuchungsablauf 35
3.7 Datenerhebung 36
3.7.1 Darstellbarkeit – Score 36
3.7.2 Messung des dargestellten Lumens 38
3.8 Statistische Methodik 39
4 Ergebnisse 40
4.1 Darstellbarkeit 40
4.1.1 Allgemeiner Vergleich der Darstellbarkeit der drei Verfahren 40
4.1.2 Einfluss der Untersuchungstiefe auf die Darstellbarkeit 41
4.1.3 Einfluss des tatsächlichen Gefäßdurchmessers auf die Darstellbarkeit 45
4.1.4 Einfluss der Flussgeschwindigkeit auf die Darstellbarkeit 48
4.1.5 Einfluss des Einfallswinkels auf die Darstellbarkeit 49
4.1.6 Einfluss des Hämatokrit auf die Darstellbarkeit 51
4.2 Genauigkeit der Darstellung 53
4.2.1 Allgemeiner Vergleich der absoluten Abweichung der drei Verfahren 53
4.2.2 Einfluss der Untersuchungstiefe auf die Genauigkeit der Messung 54
4.2.3 Einfluss des tatsächlichen Gefäßdurchmessers auf die Genauigkeit 57
4.2.4 Einfluss der Flussgeschwindigkeit auf die Genauigkeit 61
4.2.5 Einfluss des Einfallswinkels auf die Genauigkeit der Messung 64
4.2.6 Einfluss des Hämatokritwertes auf die Genauigkeit der Messung 70
5 Diskussion 73
5.1 Diskussion der Methoden 73
5.1.1 Ultraschallgerät 73
5.1.2 Schallkopf 73
5.1.3 Geräteeinstellung 74
5.1.4 Flussphantome 75
5.1.5 Verwendung von porcinem Blut 76
5.1.6 Hämatokrit 77
5.1.7 Flussgeschwindigkeit 78
5.1.8 Pulsatiler Fluss 79
5.1.9 Datenerhebung 80
5.2 Diskussion der Ergebnisse 80
5.2.1 Darstellbarkeit allgemein 80
5.2.2 Darstellbarkeit in Abhängigkeit von der Untersuchungstiefe 81
5.2.3 Darstellbarkeit in Abhängigkeit vom tatsächlichen Gefäßdurchmesser 82
5.2.4 Darstellbarkeit in Abhängigkeit von der Flussgeschwindigkeit 82
5.2.5 Darstellbarkeit in Abhängigkeit vom Einfallswinkel der Schallwellen 83
5.2.6 Darstellbarkeit in Abhängigkeit vom Hämatokrit 84
5.2.7 Messgenauigkeit allgemein 85
5.2.8 Einfluss der Untersuchungstiefe auf die Messgenauigkeit 85
5.2.9 Einfluss des tatsächlichen Durchmessers auf die Messgenauigkeit 86
5.2.10 Einfluss der Flussgeschwindigkeit auf die Messgenauigkeit 86
5.2.11 Einfluss des Einfallswinkels auf die Messgenauigkeit 87
5.2.12 Einfluss des Hämatokrit auf die Messgenauigkeit 88
6 Klinische Schlussfolgerungen 90
7 Zusammenfassung 91
8 Summary 93
9 Literaturverzeichnis 95
10 Anhang 103
10.1 Verzeichnis der Abbildungen 103
10.2 Verzeichnis der Tabellen 110
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