完善红细胞变形性的评估方法

发布时间：2024-06-11 16:22:36 栏目：精选百科

导读 红细胞 (RBC) 负责将氧气输送到全身，由于其具有变形能力，因此能够穿过一系列狭窄的毛细血管。新加坡科技设计大学 (SUTD) 副教授 Ye...

红细胞 (RBC) 负责将氧气输送到全身，由于其具有变形能力，因此能够穿过一系列狭窄的毛细血管。新加坡科技设计大学 (SUTD) 副教授 Ye Ai 表示：“红细胞的变形能力是其健康和功能的重要指标，这种特性的变化可能预示着疾病的存在。”



改进当前测量红细胞变形性的技术有利于疾病检测。通过及早检测红细胞变形性变化，患者可以得到早期诊断和治疗，从而改善预后。改进的测量工具还将帮助研究人员更好地了解红细胞变形性及其机制，可能带来新的治疗方法。

“总的来说，改善红细胞变形性的测量方法可以带来更好的诊断工具，增强对疾病进展的监测，以及更有效的治疗，”艾副教授补充道，他领导了一项研究，开发了基于图像的红细胞变形性评估通过形状分类 (IRIS) 技术。

在论文《通过动态形状分类对红细胞进行智能图像可变形性评估》中，艾副教授及其团队提出了 IRIS 这一新方法，该方法可以通过对通过通道的红细胞形状进行分类来评估红细胞可变形性。IRIS 使用深度学习，分为四个阶段：微流体设置、图像捕获、形状分类和可变形性评估。

首先将红细胞引入模拟血管自然环境的微流体通道，然后红细胞会变形。然后，高速摄像机会捕捉通过的红细胞的图像，并通过经过训练的深度学习模型进行处理，该模型可以识别红细胞并将其分类为六种预定义形状，这些形状代表红细胞变形的不同状态。最后，评估不同条件下每种形状的频率和类型。这提供了有关红细胞变形性的定量数据，可用于检查治疗对红细胞健康和功能的影响。

尽管 IRIS 并非首个测量红细胞变形性的技术，但其基于微流体的技术比光镊和原子力显微镜等传统技术具有许多优势。借助微流体技术，IRIS 的吞吐量远高于传统的单细胞技术，但可以实现自动化和简化，从而减少受过培训的操作员的手动工作。

与传统技术所需的设备相比，微流体设备所需的样本量要小得多，而且更具成本效益。此外，微流体系统很容易集成到其他工具中，并且可以进行大规模生产。这些优势使此类系统在广泛的临床和研究环境中大有裨益。

微流体技术还可以精确控制通道中的流动条件，从而能够详细研究红细胞在不同用户控制环境中的行为。最重要的是，微流体技术涉及的细胞操作较少，从而减少了人为改变细胞自然状态的可能性，而使用原子力显微镜和光镊时可能会发生这种情况。

IRIS 的另一个显著优势是其四形状分类 (4SC)。与零形状 (0SC) 或二形状分类 (2SC) 相比，使用 4SC 可提高灵敏度，因为变形状态的分辨率更高、统计能力更强、形状识别准确度更高。本质上，4SC 将 RBC 分为四种形状，包括中间变形状态。与仅将 RBC 分为两种形状 (2SC) 或无形状 (0SC) 相比，这提供了对 RBC 变形性的更精细的视图。

IRIS 在临床、治疗和研究环境中具有多种优势。获得有关红细胞变形性的详细信息有助于早期发现和诊断疾病，同时为每位患者制定个性化治疗计划。作为一种高通量方法，IRIS 还可用于产生大量数据的药物测试。最后，该技术能够精确修改红细胞的环境，再加上其高灵敏度，使研究人员能够在各种条件下研究红细胞的特性，从而提高研究和临床能力。

艾副教授的目标是扩展和改进 IRIS 技术，并通过临床结果验证其结果。此外，他还着眼于创建便携式 IRIS，以增加其可访问性和应用范围。总而言之，他预计从长远来看，IRIS 将成为一种可靠、有效且易于使用的诊断工具。