Procedimiento y dispositivo para la caracterización de la dinámica de coagulación o sedimentación de un fluido tal como la sangre o el plasma sanguíneo.

Procedimiento de caracterización de la dinámica de coagulación o de sedimentación de un fluido talcomo la sangre completa,

una fracción de sangre o el plasma sanguíneo, que comprende:

- la iluminación de una muestra de dicho fluido (ES) con un haz de luz coherente;

- la adquisición de una serie temporal de imágenes de un patrón de moteado generado por la interacción entredicha muestra y dicho haz de luz espacialmente coherente; y

- el tratamiento de dicha serie temporal de imágenes; caracterizado porque dicha etapa de tratamientocomprende:

- el cálculo de una función (r) representativa de la variación espacial de dicho patrón de moteado entre dos ovarias imágenes de la serie; y

- el análisis de la evolución temporal de dicha función.

Procedimiento y dispositivo para la caracterización de la dinámica de coagulación o sedimentación de un fluido tal como la sangre o el plasma sanguíneo

La invención se refiere a un procedimiento de caracterización de la dinámica de coagulación o de sedimentación de un fluido tal como la sangre completa, una fracción de sangre o el plasma sanguíneo, así como a un dispositivo para aplicar dicho procedimiento.

La medición del tiempo de coagulación de la sangre presenta un gran interés médico. En efecto, los problemas de la coagulación pueden conllevar trastornos fisiológicos importantes tales como hemorragias abundantes durante las intervenciones médicas o heridas hemorrágicas (tiempo demasiado largo) o tales como trombosis o embolias (tiempos demasiado cortos) . Numerosas enfermedades, patologías, tratamientos médicos, seguimientos terapéuticos, necesitan un control más o menos regular de este tiempo de coagulación. A menudo esto se traduce por una extracción venosa que necesita la intervención de un especialista. Esta extracción después se analiza en un laboratorio especializado donde se pueden realizar varios ensayos diferentes para medir el tiempo de coagulación, en función de la patología o del tratamiento terapéutico del paciente que es objeto de análisis. Se pueden citar en particular: el tiempo de Quick (Factor TQ) , el tiempo de la cefalina activada (factor TCA) , el tiempo de coagulación con caolín (TCC) . Con frecuencia no son directamente los valores absolutos de estos tiempos de coagulación los que interesan a los técnicos clínicos, sino sus relaciones con testigos de tiempo de estos mismos ensayos realizados en una muestra testigo formada a partir de una mezcla de una cincuentena de pacientes considerados normales. Además, el tiempo de coagulación medido depende del procedimiento físico de caracterización del fenómeno de coagulación, de la forma de mezclar la muestra con el factor de coagulación estudiado (tiempo de mezcla) , así como de los reactivos usados para producir la reacción. Por lo tanto, es habitual aplicar una corrección con el fin de obtener un resultado independiente de estos factores. A modo de ejemplo, se pueden citar el INR (“International Normalized Ratio”, es decir índice internacional normalizado) calculado a partir del tiempo de Quick dividido entre el tiempo del testigo y elevado a la potencia ISI (índice de sensibilidad internacional) que da el fabricante del lote de reactivos usado para llevar a cabo el ensayo.

Clásicamente, la medida del tiempo de coagulación sanguínea consta de las siguientes etapas.

En un primer momento se extrae sangre del paciente en un tubo que contiene un anticoagulante adaptado que permite un retraso razonable entre el sitio de la extracción y el sitio del análisis (como mínimo algunos minutos) sin que la muestra coagule.

Después, se extrae el plasma de la muestra de sangre por centrifugación y se mezcla en las proporciones adecuadas con diferentes reactivos necesarios para inhibir el anticoagulante usado durante la extracción de sangre (por ejemplo, iones de calcio) y con los reactivos necesarios para producir la coagulación (por ejemplo, tromboplastina) según el factor estudiado.

Finalmente, la medición del tiempo de coagulación propiamente dicho se realiza con ayuda de diferentes equipamientos.

El documento US 4.252.536 describe un dispositivo y un procedimiento óptico de medición del tiempo de coagulación. Este dispositivo y este procedimiento se basan en la evolución de la intensidad de una señal óptica detectada, debida a la modificación de la difusión en una muestra de plasma durante la formación de un coágulo de sangre.

El documento US 3.635.678 describe otro método usado actualmente, que consiste en introducir en la muestra de plasma una bola magnética, que se pone en movimiento oscilatorio con ayuda de un imán o electroimán exterior. La observación del desplazamiento de la bola se realiza por vía óptica. La medición del tiempo que tarda la bola en paralizarse en el plasma, inmovilizada por el coágulo que se forma, corresponde al tiempo de coagulación.

Estos métodos no son convenientes para usar con sangre completa, que es demasiado opaca.

El documento US 6.352.630 describe un procedimiento electroquímico de medición del tiempo de coagulación. La aplicación de este procedimiento necesita un consumible que consta de electrodos en contacto con la muestra biológica, un equipo que permite la reanudación de los contactos eléctricos en el consumible, y la adición a dicha muestra de agentes electroquímicos que permitan la medición.

El artículo de Yann Piederrière y col. “Evaluation of blood plasma coagulation dynamics by speckle analysis” describe dos procedimientos de estudio de la dinámica de coagulación de la sangre mediante análisis del granulado (o manchas) láser.

Estos procedimientos se basan en la observación del hecho de que las partículas (plaquetas, proteínas) en suspensión en el plasma difractan y difunden la luz; si se ilumina una muestra de plasma mediante un haz láser, espacial y temporalmente coherente, se produce un patrón de moteado (o de manchas, “speckle” en inglés) . Debido al movimiento browniano de las partículas, este patrón varía con el tiempo, mientras el plasma permanece líquido, y después se paraliza una vez que se ha formado el coágulo.

En el primer procedimiento descrito en el artículo citado antes, se registra la intensidad luminosa que corresponde a un punto del patrón de moteado en función del tiempo. La aplicación de este procedimiento es bastante delicada: en efecto, la transparencia del plasma disminuye en el transcurso del proceso de coagulación; por lo tanto es necesario aumentar la intensidad luminosa de la iluminación a lo largo del tiempo, o iluminar la muestra suficientemente fuerte durante todo el tiempo que dura la adquisición, con el riesgo de saturar el detector. Además, como solo se considera la intensidad luminosa en un punto, la señal óptica es débil, lo que implica una relación señal-ruido que no es satisfactoria, salvo que se utilice una intensidad luminosa de la iluminación relativamente importante.

El segundo procedimiento descrito implica la adquisición de una serie temporal de imágenes del patrón de moteado, y la determinación del contraste de cada imagen. Antes de la formación del coágulo, el movimiento browniano de las partículas en suspensión “nubla” las imágenes, y reduce su contraste; esto último aumenta cuando el patrón de moteado se paraliza debido a la coagulación del plasma. Los propios autores declaran que este procedimiento no permite una determinación precisa del tiempo de coagulación.

Todos los procedimientos descritos anteriormente utilizan plasma y no funcionan con sangre completa. Por lo tanto, necesitan una etapa previa de fraccionamiento de la sangre que solo puede realizarse en un laboratorio especializado.

La invención tiene como objetivo superar al menos algunos de los inconvenientes de la técnica anterior. En particular, el dispositivo y el procedimiento de la invención permiten estudiar la dinámica de la coagulación tanto en sangre completa como en el plasma. Además, son sencillos y económicos de aplicar en el sitio de tratamiento, y proporcionan resultados precisos.

Además, la invención permite también estudiar la dinámica de sedimentación de la sangre, que también tiene interés médico.

Un objeto de la invención es un procedimiento de caracterización de la dinámica de coagulación o de sedimentación de un fluido tal como la sangre completa, una fracción de sangre o el plasma sanguíneo, que comprende:

- la iluminación de una muestra de dicho fluido (ES) con un haz de luz coherente;

- la adquisición de una serie temporal de imágenes de un patrón de moteado generado por la interacción entre dicha muestra y dicho haz de luz espacialmente coherente; y

- el tratamiento de dicha serie temporal de imágenes;

caracterizado porque dicha etapa de tratamiento comprende:

- el cálculo de una función (r) representativa de la variación espacial de dicho patrón de moteado entre dos o varias imágenes de la serie; y

- el análisis de la evolución temporal de dicha función.

El procedimiento de la invención se diferencia del conocido del artículo de Yann Piederrière y col. citado antes, esencialmente por el tratamiento de las imágenes que aplica. En el procedimiento de la técnica anterior, cada imagen de moteado se considera independientemente de las otras, y se trata de forma que proporcione un valor numérico global (el contraste) que indica la fluidez de la muestra;... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de caracterización de la dinámica de coagulación o de sedimentación de un fluido tal como la sangre completa, una fracción de sangre o el plasma sanguíneo, que comprende:

- la iluminación de una muestra de dicho fluido (ES) con un haz de luz coherente;

- la adquisición de una serie temporal de imágenes de un patrón de moteado generado por la interacción entre dicha muestra y dicho haz de luz espacialmente coherente; y

- el tratamiento de dicha serie temporal de imágenes; caracterizado porque dicha etapa de tratamiento comprende:

- el cálculo de una función (r) representativa de la variación espacial de dicho patrón de moteado entre dos o varias imágenes de la serie; y

- el análisis de la evolución temporal de dicha función.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha etapa de tratamiento comprende la determinación de un tiempo de coagulación o de sedimentación por análisis de la evolución temporal de dicha función (r) representativa de la variación de dicho patrón de moteado entre dos o varias imágenes de la serie.

3. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dicha fracción (r) representativa de la variación espacial de dicho patrón de moteado entre dos o varias imágenes de la serie, es una función de correlación (r) entre parejas de imágenes sucesivas.

4. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 3, en el que dicha etapa de tratamiento comprende la identificación de un punto de inflexión (PI) de una curva representativa de la evolución temporal de dicha función de correlación.

5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende también la determinación de la variación temporal de la transmisión óptica de dicha muestra, y su uso para discriminar una dinámica de coagulación de una dinámica de sedimentación.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la variación temporal de la transmisión óptica de dicha muestra se determina a partir de dicha serie temporal de imágenes.

7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas imágenes son adquiridas con una cadencia superior o igual a 0, 5 Hz.

8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la muestra está constituida por sangre completa mezclada con reactivos, estando comprendida la longitud del camino óptico de dicho haz luminoso espacialmente coherente a través de dicha muestra, entre 20 y 1000 μm.

9. Dispositivo para aplicar un procedimiento de caracterización de la dinámica de coagulación o de sedimentación de un fluido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende:

- un dispositivo microfluídico (CMF) que presenta un conducto de fluido susceptible de recibir una muestra de dicho fluido (ES) y que permite su iluminación;

- un medio de iluminación (L) de dicha muestra por un haz de luz espacialmente coherente;

- un sensor de imágenes (C) dispuesto para permitir la adquisición de una serie temporal de imágenes de un patrón óptico de moteado generado por la interacción entre dicha muestra y dicho haz de luz coherente; y

- un medio de tratamiento (MT) de dicha serie temporal de imágenes;

caracterizado porque dicho medio de tratamiento está adaptado para calcular una función representativa de la variación de dicho patrón de moteado entre dos o varias imágenes de la serie y para analizar la evolución temporal de dicha función.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho sensor de imágenes está desviado con respecto a la trayectoria directa de dicho haz de luz espacialmente coherente de forma que no deslumbre.

11. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10, en el que dicho sensor de imágenes está desprovisto de lentes.

12. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que dicho medio de iluminación y dicho sensor de imágenes están dispuestos en los lados opuestos del conducto de fluido que es transparente, de modo que dichas imágenes son adquiridas por transmisión.

13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicho conducto de fluido tiene un grosor comprendido entre 20 y 1000 !m, y preferiblemente entre 30 !m y 300 !m.

14. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que dicho medio de

iluminación y dicho sensor de imágenes están dispuestos del mismo lado del conducto de fluido, proporcionándose un elemento reflectante (SR) del lado opuesto a este último, de modo que dichas imágenes son adquiridas por reflexión.

15. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14, en el que dicho conducto fluido tiene un grosor 15 comprendido entre 25 y 500 !m, y preferiblemente entre 50 !m y 150 !m.