[发明专利]测定与红细胞相关的物理参数

说明书

发明的技术领域

本发明涉及一种基于数字全息术来测定与红细胞相关的物理参数的方法和设备。

背景技术

出于诊断的目的，通常使用的工具为全血细胞计数（CBC）。CBC可以分为用于分析的三个重要的细胞类型，即，白细胞（白血球）、红细胞（红血球）和血小板（凝血细胞）。通过测定红细胞的重要特征（例如平均红细胞体积（MCV）-红细胞的平均体积、红细胞分布宽度（RDW）-红细胞群变异的测量、平均红细胞血红蛋白（MCH）-每个红细胞的平均血红蛋白量、氧饱和度（S_O2）-红细胞中氧所占据的血红蛋白结合位点的比例测量和平均红细胞血红蛋白浓度（MCHC）-红细胞中血红蛋白的平均浓度），可以诊断多种疾病。例如基于MCV的值是否高于或低于预期的正常范围，贫血被分为小红血球性贫血或巨红血球性贫血。目前，这些参数可以通过复杂且昂贵的系统来测量，例如流式细胞仪和共聚焦激光扫描显微镜，或仅能够测量一个参数的系统（例如阻抗体积分析仪）。

Rappaz等人的文章“Comparative Study of Human Erythrocytes by Digital Holographic Microscopy,Confocal Microscopy,and Impedance Volume Analyzer”（Journal of the International Society for Advancement of Cytometry,73A:895-903,2008）中描述的一项技术，说明了数字全息显微镜技术结合去耦过程对于折射率和完整的单个红血球体积的测量的适用性。Rappaz等人的文章“Measure ment of the integral refractive index and dynamic cell morphometry of living cells with digital holographic microscopy”（OPTICS EXPRESS,Vol.13,No.23,936-9373,2005）进一步对去耦过程做了更详细地解释，其中包含名为“去耦过程”的实验方案，其目的在于根据活细胞的定量相位图像分别测量整体折射率和细胞厚度。

因此，为了计算红细胞参数（例如MCV和/或MCHC和/或RDW和/或S_O2和/或MCH），必须配制红细胞溶液，并将该红细胞溶液与第二溶液进行交换，其中这两种溶液的折射率必须是已知的。这种方法费力且耗时，对实验技能（例如红细胞不能受到污染）要求高。此外，交换溶液的过程是在测量中通过用户交互增加意外风险的另一步骤。事实上，交换溶液时的另一缺点是，存在于第一溶液样品中的所有红细胞在冲洗掉第一溶液并用第二溶液替换后将可能不再存在，这意味着将会有样品的丢失或污染。溶液交换过程中红细胞的减少，归因于在进行首次测量前红细胞需要沉淀并粘附在观察容器上。如果红细胞不能适当地粘附，它们将松开并随第一溶液冲洗掉和/或移动到新的位置并粘附在观察容器上。这将由于引入伪像，因此影响红细胞的重构波前的质量。此外，流体的交换和存在可能以不希望的方式影响红细胞的形态和/或预期的行为。观察容器也必须只能使用一次，以便不会对测量造成污染（例如通过稀释和/或混合溶液从而影响折射率使其成为未知而非假设的已知因数）。此外，使用所需精度在纳米范围内的一次性消耗品生产具有特定高度的观察容器是非常困难的。

因此，一种测定上述参数的改进方法是有利的，并且特别是更快、更容易和更可靠的方法是所期望的。

发明内容

因此，本发明寻求单独地或以任何组合的方式来减轻、缓和或消除一个或多个上述缺点。特别地，本发明的一个目的可以为在不需要交换溶液和/或存在溶液的情况下，测定红细胞的平均红细胞体积、红细胞分布宽度、平均红细胞血红蛋白、氧饱和度和平均红细胞血红蛋白浓度。

根据本发明的第一方面，上述及其他目的通过一种基于数字全息术来测定至少一个红细胞的参数的方法来解决，该方法包括以下步骤：

构建包括表示所述至少一个红细胞的波前的干涉图样，所述干涉图样由所述至少一个红细胞和电磁辐射的相互作用产生；

根据所述干涉图样对表示所述至少一个红细胞波前的振幅信息和相位信息进行重构；以及

通过对表示所述至少一个红细胞的相位信息和振幅信息进行组合，来测定所述至少一个红细胞的平均红细胞体积和/或平均红细胞血红蛋白浓度和/或氧饱和度和/或平均红细胞血红蛋白。