eprintid: 23665 rev_number: 42 eprint_status: archive userid: 3381 dir: disk0/00/02/36/65 datestamp: 2017-11-06 07:49:38 lastmod: 2017-11-06 09:36:16 status_changed: 2017-11-06 07:49:38 type: doctoralThesis metadata_visibility: show creators_name: Sierra Fajardo, Diego Andrés title: Flow Cytomorphometry for Assessment of Red Blood Cell Storage Lesion title_de: Durchfluss-Morphometrie von Erythrozyten zur Qualitätskontrolle von Blutkonserven subjects: ddc-600 divisions: i-63400 adv_faculty: af-06 cterms_swd: Red Blood Cell cterms_swd: Erythrocyte cterms_swd: Storage Lesion cterms_swd: Hemolysis cterms_swd: Hematology cterms_swd: Cytomorphometry cterms_swd: Echynocyte cterms_swd: Spherocyte cterms_swd: Hemoglobin cterms_swd: Cell Morphology cterms_swd: RBC Unit cterms_swd: Blood cterms_swd: Blood Bank cterms_swd: Blood Donor cterms_swd: Microscope cterms_swd: Blood Diagnosis cterms_swd: Erythrozyten cterms_swd: rote Blutkörpechen cterms_swd: Erythrozytenkonzentrat cterms_swd: Bluttransfusion cterms_swd: Blutkonserve cterms_swd: Blutprodukt cterms_swd: Blutlagerung cterms_swd: Blood Storage cterms_swd: Zytometrie cterms_swd: Zellmorphologie cterms_swd: Erythrocyte Morphology cterms_swd: Blutkonservierung cterms_swd: Blood Preservation cterms_swd: Blut cterms_swd: EK cterms_swd: Mikroskopie cterms_swd: Hämoglobin cterms_swd: Hämolyse cterms_swd: Hämatologie cterms_swd: Qualitätskontrolle von Blut cterms_swd: Blutspende cterms_swd: Bildverarbeitung cterms_swd: Image Processing cterms_swd: Flow Chamber cterms_swd: Durchflusszelle cterms_swd: Sphärozyt cterms_swd: Echinozyt cterms_swd: Lagerungsschäden cterms_swd: Cytometry cterms_swd: Discocyte cterms_swd: Diskozyte abstract: During hypothermic storage, red blood cells (erythrocytes) undergo metabolic alterations, called storage lesions. These alterations are associated with changes in the cell membrane that alter the cell morphology and ultimately lead to cell lysis. As quality control, hemolysis is the gold standard to measure the deterioration degree of stored red blood cells. However, this measure is not standardized between laboratories and requires complex techniques. This study proposes an automated system for morphological analysis of erythrocytes as alternative method to assess the degree of damage in stored red bold cells. For this aim, a microscope is coupled to a flow chamber to capture images of moving cells in situ in the flowing suspension. The continuous flow allows a quick exchange of cell samples providing a large data sets for statistical analysis. For morphological analysis, a custom made image processing algorithm is presented. The algorithm classifies the erythrocytes into one of three defined morphological classes (Discocytes, Echinocytes and Spherocytes) according to specific morphological feature values. The morphological classes represent increasing deterioration of stored erythrocytes. Morphological results were compared with biochemical measurements including hemolysis to validate the proposed method. For data collection, samples of several red blood cell units were assessed for a storage period of 13 weeks. Rising percentages of spherocytes as well as morphological index, representing the average cell shape of the blood sample, correlated well with hemolysis levels. It was possible to define threshold levels for the percentages of spherocytes and morphological index in order to estimate the quality of the blood samples. Samples above/below these thresholds are in almost all cases also above/below the standard hemolysis threshold of 0.8%. The results presented here show the viability of the proposed method for the assesment of red blood cell storage lesions, validated through the correlation with hemolysis levels. The proposed technique, called flow cytomorphometry proved to be a simple, fast and adequate method to evaluate erythrocyte storage lesions. abstract_translated_text: Erythrozytenkonzentraten werden bis 5 Wochen unterkühlt gelagert. Während der Lagerung sind die rote Blutkörperchen (Erythrozyten) Lagerungsschäden unterworfen, wobei morphologische und biochemische Zelländerungen progressiv auftreten. Für die Qualitätskontrolle der Zellen gilt die Messung der Hämolyse als Goldstandard. Die technische Komplexität dieser Methode ist jedoch hoch und das Messverfahren ist nicht standardisiert zwischen Labors. Als Alternative für die Beurteilung der Lagerungsschäden stellt diese Studie ein automatisiertes System zur morphologischen Analyse von Erythrozyten vor. Hierfür wird ein Mikroskop an eine Durchflusszelle gekoppelt, wodurch Bilder von bewegenden Erythrozyten direkt in Suspension erfasst werden. Der ständige Durchfluss ermöglicht den schnellen Austausch von virtuellen Zellproben und demzufolge die Gewinnung von Daten für relevante statistische Analyse. Ein entwickeltes Bildverarbeitungsalgorithmus führt die morphologische Zellanalyse durch. Das Algorithmus klassifiziert jede erkannte Zelle in einer der drei definierten Erythrozytenklassen (Diskozyten, Echinozyten und Sphärozyten) je nach gemessenen morphologischen Merkmalswerten. Die Klassen stellen die zunehmende Schädigung von gelagerten Erythrozyten dar. Morphologische Messwerten wurden mit bioschemischen Messungen -einschließlich die Hämolyse- zur Validierung der vorgestellten Methode verglichen. Für die Gewinnung von Daten wurden Proben von verschiedenen Erythrozytenkonzentraten während 13 Wochen gemessen. Die Anteile von Sphärozyten und der steigende morphologische Index, als Wert der durchschnittlichen Zellform in einer Probe, sind hoch korreliert mit Hämolysewerten. Diese Korrelation erlaubt die Formulierung von äquivalenten Grenzwerten - analog zum maximalen Hämolysegrenzwert (0.8%) in Erythrozytenkonzentraten - für die existierte Anteile von Sphärozyten und für den morphologischen Index. Die Korrelationsergebnisse in dieser Studie zeigt die Eignung der vorgestellten Methode zur Bestimmung der Lagerungsschäden von Erythrozyten. Die Technik, Durchfluss-Zytomorphometrie genannt, weist auch eine große Einsatzfähigkeit durch die Einfachkeit und Schnelligkeit der morphologischen Messmethode auf. abstract_translated_lang: ger date: 2017 id_scheme: DOI id_number: 10.11588/heidok.00023665 ppn_swb: 1656771446 own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-236650 date_accepted: 2017-10-18 advisor: HASH(0x55fc2ec80978) language: eng bibsort: SIERRAFAJAFLOWCYTOMO2017 full_text_status: public citation: Sierra Fajardo, Diego Andrés (2017) Flow Cytomorphometry for Assessment of Red Blood Cell Storage Lesion. [Dissertation] document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/23665/1/Sierra_Dissertation_.pdf