Models to assess the quality of stored erythrocyte suspensions by diffuse reflectance measurements

Abstract

Transfüzyon tıbbındaki mevzuat, hemoliz seviyesini eritrosit süspansiyonları (ES) için kalite ölçüsü olarak tanımlar. Hemoliz ölçümünde altın standart test, yıkıcı ve ünitelerin israfına neden olduğundan, ES'nin hemoliz seviyesi şu anda yanıltıcı görsel muayene yöntemi ile değerlendirilmektedir ve ulusal kan bankaları periyodik olarak sadece birkaç ünitenin hemoliz seviyelerini son kullanma tarihlerinde ölçerek istatistiksel kalite analizi yapmaktadır. Depolama lezyonlarının alıcılar üzerindeki olumsuz sonuçlarını ortaya koyan çok sayıda çalışma vardır. Bu nedenle, saklanan her ES'nin özellikle kritik hastalara aktarılmadan önce kalitesini değerlendirmek için girişimsel olmayan bir tanı tekniği geliştirilmelidir. Şeffaf ve ince plastik torbalar, optik ölçümlere izin verir. Depolanan kan kalitesinin hızlı ve girişimsel olmayan bir şekilde izlenmesi için dağınık yansıma (DY) ölçümleri kullanılabilir. Bu çalışmanın amacı, girişimsel olmayan DY ölçümlerinden elde edilen spektral parametrelerle ES'nin hemoliz seviyesini veya serbest hemoglobin (FHB) konsantrasyonunu tahmin etmek için modeller oluşturmaktır. Karma model denemelerinden sonra, fiziksel temelli bir üstel teori kullanılmış ve hematolojik değişkenlerin DY spektrumları üzerindeki etkisini gözlemlemek için ihmal edilebilir FHB'ye sahip taze ES'ler ile bir model oluşturulmuştur. Yüksek düzeydeuyum iyiliği gözlenmiştir (R^2 ~ 0.93). ES'nin indirgenmiş saçılma katsayısının doğrusal bir fonksiyonu olarak yansıtma sağlayan yarı-deneysel bir model kullanılmıştır. Bu modelin geçerliliği Monte Carlo simülasyonları ile teyit edildi. Son olarak, ES'deki FHB konsantrasyonu DY ölçümleri ve diğer hematolojik değişkenlerin doğrusal fonksiyonu olarak modellenmiştir. Tahmin edilen ve gerçek FHB konsantrasyonları arasındaki en yüksek korelasyon katsayısı 0.89'dur. Teşhiste modelin hata oranı yaklaşık % 10'dur.Dizin terimleri:Dağınık Yansıma, Saçılma, Modelleme, Hemoliz, Serbest Hemoglobin, Eritrosit Süspansiyonu, Transfüzyon.

Legislation in transfusion medicine define hemolysis level as the quality measure for erythrocyte suspensions (ES). Since the golden standard test for hemolysis is destructive and causing wastage of units, the hemolysis levels of ES are currently assessed with deceptive visual inspection method and the national blood banks periodically perform statistical quality analysis by measuring the hemolysis levels of only few units on their expiration dates. There are numerous studies revealing negative consequences of storage lesions on recipients. Therefore, a non-invasive biomedical diagnostic technique should be developed for the quality of each stored ES, before administering them to especially critically ill patients. Transparent thin plastic blood bags allow optical measurements. Diffuse reflectance spectroscopy (DRS) can be utilized for rapid and non-invasive evaluation of stored blood quality. The purpose of this study is to create models for predicting the hemolysis level or free hemoglobin (FHB) concentration of ES, with spectral parameters acquired from non-invasive diffuse reflectance measurements. After attempts with mixed model, a physically based exponential theory was used and a model was created with fresh ES having negligible FHB to observe the effect of hematological variables on the diffuse reflectance spectra. High levels of goodness of fits were observed (R2~0.93). A semi-empirical equation, expressing the reflectance as a linear function of the reduced scattering coefficient of ES, was utilized. Its validity was confirmed with Monte Carlo simulations. Finally, FHB concentrations in ES were modelled as the linear function of the reflectance and other hematological variables. The highest correlation coefficient between predicted and actual FHB concentrations was 0.89. The error rate of the model in diagnosis was about 10%.