báo cáo môn học đo lường y sinh đề tài tìm hiểu về các phương pháp phân tích thành phần của máu

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮTCBC COMPLETE BLOOD COUNT: tổng phân tích tế bào máu RBC Red Blood Cells: Hồng cầuWBC White Blood Cells: Bạch cầuPLT Platelets: Tiểu cầuHBG: phân tử hemoglob

TRƯỜNG ĐIỆN- ĐIỆN TỬ- ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÁO CÁO MÔN HỌC

ĐO LƯỜNG Y SINH

Đề tài: Tìm hiểu về các phương pháp phân

tích thành phần của máu

GV hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Hường

Phạm Trung Hiếu 20181475

Nguyễn Minh Hiển 20181463

Vi Duy Linh 20181582

LỜI NÓI ĐẦU

Máu là một tổ chức di động trong cơ thể tồn tại dưới dạng môlỏng, lưu thông khắp cơ thể thông qua động mạch và tĩnh mạch và đóngvai trò vô cùng quan trọng như: giúp điều hòa hoạt động tuần hoàn, duytrì huyết áp hay bảo vệ cơ thể, chống nhiễm trùng bằng cơ chế miễn dịchđặc hiệu và không đặc hiệu Nhờ cơ chế điều hòa giữa máu sinh ra ở tủyxương và máu bị mất đi hàng ngày mà lượng máu tương đối ổn định.Tuy nhiên, nếu bị mất đi một lượng máu quá lớn hoặc chức năng sinhmáu của tủy xương bị rối loạn thì lượng máu trong cơ thể sẽ mất ổnđịnh Và để xác định chính xác tình trạng của cơ thể hoặc tìm kiếm cáctác nhân gây bệnh,các xét nghiệm máu gần như là bắt buộc Hiện nay, cónhiều loại xét nghiệm máu khác nhau, dựa theo nhiều nguyên lý khácnhau, được chỉ định khác nhau tùy từng người Bài báo cáo sẽ đi sâu tìmhiểu rõ điều này: Các phương pháp phân tích thành phần của máu.Quá trình tìm hiểu và làm báo cáo khó tránh khỏi những sai sót, hyvọng nhận được sự chỉ dẫn, góp ý từ thầy cô Nhóm xin cảm ơn

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN MÁU 162.1 Phân tích tế bào máu 162.1.1 Phương pháp phân tích dựa theo sự thay đổi trở kháng của

2.1.2 Phương pháp LASER 192.2 Phân tích huyết tương (Phương pháp đo quang) 272.2.1 Phép đo điểm cuối 302.2.2 Phép đo động học nhiều điểm 31

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

CBC (COMPLETE BLOOD COUNT): tổng phân tích tế bào máu

RBC (Red Blood Cells): Hồng cầu

WBC (White Blood Cells): Bạch cầu

PLT (Platelets): Tiểu cầu

HBG: phân tử hemoglobin

CV (Cell Volume): thể tích hồng cầu

CH (Cell Hemoglobin): hàm lượng hemoglobin trong hồng cầu

HC (nồng độ hemoglobin hồng cầu, tính bằng g/dL) = CH / CV

HCT (khối thể tích hồng cầu) : là kết quả dựa trên tổng các CV.

MCV (thể tích trung bình hồng cầu) : trung bình cộng của các CV MCH (hàm lượng hemoglobin trung bình hồng cầu) : là kết quả dựa trên

tổng các CH

CHCM (tương đương MCHC) : trung bình cộng của các CH.

RDW : độ phân bố thể tích hồng cầu

HDW : độ phân bố nồng độ hemoglobin

CHDW: độ phân bố hàm lượng hemoglobin

CT: nồng độ chất cần tìm

AT: mật độ quang mẫu cần tìm

AM: mật độ quang dung dịch mẫu

CM: nồng độ dung dịch mẫu

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: Cấu tạo của máu 9Hình 2: Nguyên lý đếm số lượng từng loại tế bào 17Hình 3: Mối quan hệ giữa xung và kích thước tế bào 18Hình 4: Nguyên lý đo nồng độ Hgb trong hồng cầu 19Hình 5: Cầu hóa đẳng thể tích 19Hình 6: Tán xạ đo kích thước hồng cầu 20Hình 7: Phân loại hồng cầu 21Hình 8: Kênh Basophil-Lobularity 22Hình 9: Các chỉ số bạch cầu kênh basophil-lobularity 23Hình 10: Tán xạ đo kích thước bạch cầu 24Hình 11: Các chỉ số bạch cầu kênh Peroxidase 25Hình 12: Tán xạ đo kích thước tiểu cầu 26Hình 13: Nguyên lý đo quang 27Hình 14: Phép đo điểm cuối 30Hình 15: Phép đo nhiều điểm 32

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Các chỉ số xét nghiệm CBC 14

Bảng 2: Các chỉ số xét nghiệm sinh hóa máu 15

Bảng 3 Kích thước và mật độ 1 số loại tế bào máu 26Bảng 4: Thuốc thử đo các thông số huyết tương 29

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Ở đề tài này, nhóm tìm hiểu các thành phần của máu bao gồm 3 loại

tế bào hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu cùng huyết tương Hiểu rõ các đặcđiểm, tính chất và vai trò của chúng, nghiên cứu 1 số xét nghiệm máuphổ biến hiện nay như tổng phân tích tế bào máu ngoại vi, sinh hóa máu

từ đó có thể giải thích, đánh giá các phương pháp phân tích thành phầnmáu đã tìm hiểu Sau xác định ưu nhược điểm của chúng, vạch ra nhữnghoàn cảnh cụ thể áp dụng từng phương pháp

1 TỔNG QUAN CÁC THÀNH PHẦN CỦA MÁU

Máu gồm 2 thành phần chính: các tế bào máu và huyết tương

Các chỉ số của hồng cầu bao gồm: số lượng hồng cầu, thể tích khốihồng cầu (Hct), lượng huyết sắc tố (Hb), thể tích trung bình hồng cầu,lượng huyết sắc tố trung bình hồng cầu, nồng độ huyết sắc tố trung bìnhhồng cầu Các chỉ số trên để xác định hồng cầu bình thường hay bấtthường

Trong đó, Hemoglobin là phân tử protein trong các tế bào hồngcầu mang oxy từ phổi đến các mô của cơ thể và trả carbon dioxide từ các

mô trở lại phổi, đóng vai trò duy trì các hình dạng của tế bào hồng cầu1.1.2 Bạch cầu

Chiếm khoảng 3% là một phần quan trọng của hệ miễn dịch Nhiệm vụ của bạch cầu là tiêu diệt các tác nhân gây nhiễm trùng

và phát động đáp ứng miễn dịch của cơ thể

Bạch cầu cũng được sinh ra tại tủy xương như hồng cầu Khôngchỉ lưu hành chủ yếu trong máu, có một lượng khá lớn bạch cầu cư trú ởcác mô của cơ thể để làm nhiệm vụ bảo vệ

Các loại bạch cầu:

a) Bạch cầu hạt: đặc trưng bởi các hạt nhuộm màu khác nhau

trong tế bào chất được quan sát dưới kính hiển vi quang học

● Có khả năng thay đổi hình dạng, xuyên mạch qua vách giữa các

tế bào và chuyển động có hướng bằng chân giả (giống amip) vớitốc độ 40 mm/phút về phía bị viêm

● Có khả năng thực bào, ẩm bào

● Có khả năng đáp ứng với những kích thích hóa học như một sốchất do mô bị viêm sản xuất hoặc do vi khuẩn tạo ra, hoặc nhữngchất hoá học được đưa từ ngoài vào cơ thể Hoá ứng động dươngtính tức là thu hút, tập trung bạch cầu tới chỗ viêm, còn hoá ứngđộng âm tính tức là xua đuổi bạch cầu ra xa hơn

● Có khả năng đáp ứng với những kích thích nhiệt học

● Chỉ số bình thường của các loại bạch cầu hạt là:

o Bạch cầu đa nhân trung tính: 1700 - 7000 tế bào/mm3, tỷ

lệ 60 - 66%

o Bạch cầu ái kiềm: 10 - 50 tế bào/mm3, tỷ lệ 0.5 - 1%

o Bạch cầu ái toan: 50 - 500 tế bào/mm3, tỷ lệ 2 - 11%.

b) Bạch cầu lympho: là các tế bào chuyên biệt của hệ miễn dịch

và rất phổ biến trong hệ bạch huyết

● Có khả năng thay đổi hình dạng, xuyên mạch qua vách giữa các

tế bào và chuyển động có hướng bằng chân giả (giống amip) vớitốc độ 40 mm/phút về phía bị viêm

● Có khả năng thực bào, ẩm bào

● Có khả năng đáp ứng với những kích thích hóa học như một sốchất do mô bị viêm sản xuất hoặc do vi khuẩn tạo ra, hoặcnhững chất hoá học được đưa từ ngoài vào cơ thể Hoá ứngđộng dương tính tức là thu hút, tập trung bạch cầu tới chỗ viêm,còn hoá ứng động âm tính tức là xua đuổi bạch cầu ra xa hơn

● Có khả năng đáp ứng với những kích thích nhiệt học

1.1.3 Tiểu cầu

Chiếm khoảng 1%, chịu trách nhiệm trong quá trình đông máu.Tiểu cầu tham gia rất sớm vào việc hình thành nút tiểu cầu, bước khởiđầu của quá trình hình thành cục máu đông trong chấn thương mạchmáu nhỏ Ngoài ra, tiểu cầu còn làm cho thành mạch mềm mại, dẻo dainhờ chức năng tiểu cầu làm trẻ hóa tế bào nội mạc Vòng đời của tiểucầu khoảng 7 – 10 ngày Cũng giống như hồng cầu và bạch cầu, tủyxương là nơi sinh ra tiểu cầu

1.2 Huyết tương

Huyết tương ở người khỏe mạnh là một chất lỏng có màu vàngnhạt và trong suốt Huyết tương thay đổi thường xuyên theo tình trạngsinh lý trong cơ thể, ví dụ sau bữa ăn huyết tương có màu đục và trở nêntrong, màu vàng chanh sau khi ăn vài giờ Nếu đơn vị máu có huyếttương "đục” sẽ không được sử dụng vì có thể gây sốc, gây dị ứng chongười bệnh

Máu người có thành phần huyết tương chiếm khoảng 55% huyếttương, và 90% thành phần của huyết tương là nước 10% còn lại baogồm các chất khoáng, hormone, điện giải, chất thải và các chất dinhdưỡng để cung cấp năng lượng cho cơ thể Nó cũng chứa các chất khíhòa tan như Oxy, Cacbonic và Nitơ

Huyết tương chứa 90% nước về thể tích, 10% còn lại là các chấttan như: protein huyết tương, các thành phần hữu cơ và muối vô cơ v.v.Protein huyết tương: huyết tương chứa rất nhiều protein hòa tanchiếm 7% về thể tích, trong đó các protein quan trọng nhất là:

● Albumin: là loại protein huyết tương phổ biến nhất (3,5-5g/dLmáu) và là yếu tố chính gây ra áp suất thẩm thấu (osmoticpressure) của máu Các chất chỉ hòa tan một phần hoặc khônghòa tan trong nước được vận chuyển trong huyết tương bằngcách liên kết với Albumin

● Globulin: alpha, beta, gamma là những protein hình cầu hòa tantrong huyết tương Gama protein gồm có các kháng thể hayimmunoglobulin được tổng hợp bởi tương bào

● Fibrinogen: Protein này được biến đổi thành fibrin bởi cácenzyme liên kết với máu trong quá trình cầm máu Fibrinogenđược tổng hợp và chế tiết ở gan

● Các hợp chất hữu cơ khác: các hợp chất hữu cơ khác tronghuyết tương gồm có các chất dinh dưỡng như: amino axit,

glucose, vitamin và một số loại peptide điều hòa, steroidhormone và lipid.

● Các muối khoáng: muối khoáng chiếm 0.9 % về thể tích baogồm các muối điện li như Na, K, Ca v.v

Huyết thanh

Trong máu, huyết thanh là thành phần không phải dạng tế bàomáu (không chứa tế bào bạch cầu hoặc hồng cầu), cũng không phải chấtđông máu Huyết thanh là huyết tương không bao gồm tơ huyết Huyếtthanh bao gồm tất cả protein không được sử dụng trong quá trình đôngmáu và tất cả các chất điện giải, kháng thể, kháng nguyên, nội tiết tố, vàbất kỳ chất ngoại sinh nào

Huyết thanh bình thường có thành phần và biểu hiện tương đồngvới huyết tương, bao gồm cùng mức các nguyên tố vi lượng và nước Sựkhác biệt ở đây là yếu tố đông máu Fibrinogen không có trong huyếtthanh Một mẫu huyết thanh bất thường có thể có màu sữa, đục hay vàngđậm và nó chỉ ra các tình trạng bất thường như là Cholesterol máu caohay là tăng Bilirubin máu

Cách tạo ra huyết thanh là cho máu đông lại trong thời gian nhất

định, tiếp đến đun ống bằng que thử, sau một thời gian sẽ loại bỏ đượcmáu đã đông ra ngoài, sau đó ly tâm ống Sau khi làm xong các bướcnày chúng ta sẽ có được huyết thanh

Một vài xét nghiệm máu chỉ được tiến hành đối với huyết tươnghoặc huyết thanh, trong khi một số khác có thể được tiến hành trên cả 2loại Về cơ bản, các thử nghiệm liên quan đến quá trình đông máu và cácyếu tố tham gia vào quá trình đông máu thì chỉ có thể tiến hành trênhuyết tương mà thôi

1.3 Các xét nghiệm máu phổ biến

1.3.1 Xét nghiệm tổng phân tích tế bào máu ngoại vi ( CBC )

Tổng phân tích tế bào máu ngoại vi là xét nghiệm máu thường quyđược sử dụng như một xét nghiệm cơ bản để đánh giá sức khỏe tổng thể

và phát hiện một loạt các rối loạn, bao gồm nhiễm trùng, thiếu máu vàbệnh bạch cầu,… Thời gian xét nghiệm nhanh chóng, chỉ từ khoảng 10-

20 phút

Trong đó , xét nghiệm sẽ cung cấp cho ta các thông số về 3 loại tếbào máu đó là: hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu,…

B ng 1: Các ch sốấ xét nghi m CBC ả ỉ ệ

1.3.2 Xét nghiệm sinh hóa máu

Xét nghiệm sinh hóa máu là loại xét nghiệm nhằm đo nồng độ hayhoạt độ của một số chất trong máu, qua đó giúp đánh giá chức năng củacác cơ quan trong cơ thể

Xét nghiệm này được thực hiện với huyết tương hoặc huyết thanh

và thời gian chờ xét nghiệm khoảng từ 1-2 tiếng

Các chỉ số xét nghiệm sinh hóa máu thường bao gồm ure máu,creatinin huyết thanh, glucozo, cholesterol, lipid,…

B ng 2: Các ch sốấ xét nghi m sinh hóa máu ả ỉ ệ

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN MÁU

2.1 Phân tích tế bào máu

Nhiệm vụ của phân tích tế bào máu là đưa ra các thông số về 3 loại tếbào máu bao gồm số lượng, thể tích và nồng độ Hemoglobin trong hồngcầu, Có 2 phương pháp phân tích phổ biến hiện nay:

• Phương pháp phân tích dựa theo sự thay đổi trở kháng củadòng một chiều

+ Hồng cầu: dung dịch Hayem, Marcano, Gowers

● Hayem:natri sunfat, natri clorua, thủy ngân II chloride và

nước cất

● Marcano: natri sulfat, formol và nước cất.

● Gowers: natri sulfat, acid acetic và nước cất.

Các dung dịch này không ly giải bạch cầu và tiểu cầu, tuynhiên do số lượng hồng cầu lớn hơn nhiều so với bạchcầu( Khoảng 500 lần) trong khi tiểu cầu có kích thước bé hơnnhiều so với hồng cầu và bạch cầu nên ta có thể bỏ qua bạch cầu,tiểu cầu để tính toán các thông số của hồng cầu

+ Bạch cầu: dung dịch Lazarus làm tan hồng cầu

( acid acetic, xanh methylen và nước cất.)

+ Tiểu cầu: Ta có thể dễ dàng tính toán các thông số tiểu cầu khipha loãng máu với các dung dịch kể trên

Sau khi được pha loãng, mẫu máu được đưa vào buồng đếm Trongbuồng đếm có đặt một khe đếm có lỗ đủ nhỏ đủ cho tế bào máu đi qua.Các tế bào máu được tạo thành dòng và đưa vào khe đếm Trong buồngđếm có đặt hai bản điện cực dương và âm giữa hai bên của khe đếm vàbuồng đếm Ngoài ra trong buồng đếm còn đặt một bộ phận tạo áp suất.Mỗi khi có áp suất thay đổi thì tế bào máu sẽ đi qua khe đếm ngay lậptức

Hình 2: Nguyên lý đêấm sốấ l ượ ng t ng lo i têấ bào ừ ạ

Đặt một nguồn điện áp không đổi vào hai cực điện (một ở buồngtrộn và ở buồng đếm) Giữa 2 điện cực có một khe đo nho nhỏ, để đếm

tế bào máu đi qua Do dung dịch máu là dung dịch dẫn điện nên có một

này đến điện cực kia Khi có một tế bào máu chạy vào khe đo, nó sẽ làmthay đổi tổng trở giữa hai điện cực và dòng điện đi qua sẽ làm hai điệncực thay đổi Sự thay đổi này được thể hiện bằng một xung điện Mỗixung điện biểu thị một tế bào đi qua khe đo Tùy kích thước của tế bào

mà xung nhận được cao hay thấp Dựa vào đó người ta biết được kíchthước của tế bào

Hình 3: Mốấi quan h gi a xung và kích th ệ ữ ướ c têấ bào

Nguyên lý đo nồng độ Hemoglobin trong hồng cầu

Trước tiên, ta tiến hành giải phóng Hemoglobin khỏi hồng cầubằng cách sử dụng thuốc thử Lytic Nó chuyển đổi hemoglobin thành.

nhóm HEMO (phức chất Cyanmethemoglobin) có màu ổn định, sau tách

ra khỏi các hồng cầu phục vụ cho đo nồng độ hemoglobin

Phức này hấp thụ ánh sáng ở một độ dài sóng thích hợp (λ =540nm, tạo ra từ Led có bước sóng (λ = 555nm) Sau khi đo độ cường

độ hấp thụ ánh sáng qua dung dịch Hemoglobin bằng một cảm biếnquang, người ta so sánh với mẫu trắng và dựa vào mẫu chuẩn đã lập sẵntính ra nồng độ của Hemoglobin

Hình 4: Nguyên lý đo nốồng đ Hgb trong hốồng cấồu ộ

2.1.2 Phương pháp LASER

Phương pháp laser dựa trên sự tán xạ của ánh sáng khi đi qua 1 vậtthể Dưới các góc tán xạ khác nhau, tiến hành đo được cường độ ánhsáng tán xạ, ta hoàn toàn có thể suy ra được các thông số tế bào máu

a) Nguyên tắc phân tích Hồng cầu:

Hình 5: Cấồu hóa đ ng th tch ẳ ể

RBC trước tiên được xử lý cầu hóa đẳng thể tích bằng SDS và cốđịnh bằng Glutaraldehyde nhằm loại trừ sai sót có thể có do những tư thếkhác nhau của hồng cầu khi đi ngang điểm đo Sau khi xử lý, hồng cầu(và cả tiểu cầu) được đổi thành một hình cầu có cùng thể tích như ban

Hình 6: Tán x đo kích th ạ ướ c hốồng cấồu

Khi đi ngang điểm đo (flow cell), sử dụng nguồn sáng là laserdiode 670nm, và phân tích tán xạ (scattered light) ở hai góc : góc hẹp (2-

3o) phản ảnh kích thước vật thể - tức là thể tích hồng cầu (CV : CellVolume), và góc rộng (5-15 ) phản ảnh hàm lượng hemoglobin trongo

hồng cầu (CH : Cell Hemoglobin) Tín hiệu thu được trên mỗi góc làmột cặp dữ liệu liên quan đến mỗi hồng cầu đi ngang qua điểm đo(nguyên tắc khảo sát từng tế bào – cell-by-cell) và được đánh dấu trênbiểu đồ theo lý thuyết Mie

Thông qua dữ liệu ghi nhận được, sẽ đưa ra được các thông số vềhồng cầu như sau :

● RBC (số lượng hồng cầu) : dựa trên tổng số tín hiệu đếm đượctrong ngưỡng quy định

● CV và CH

● HC (nồng độ hemoglobin hồng cầu, tính bằng g/dL) = CH / CV

● HCT (khối thể tích hồng cầu) : là kết quả dựa trên tổng các CV

● MCV (thể tích trung bình hồng cầu) : trung bình cộng của cácCV

● MCH (hàm lượng hemoglobin trung bình hồng cầu) : là kết quảdựa trên tổng các CH

● CHCM (tương đương MCHC) : trung bình cộng của các CH