供診斷用的紅細胞動力學的制作方法
【專利摘要】用于鑒定貧血患者、區(qū)別珠蛋白生成障礙性貧血性狀貧血與鐵缺乏貧血、及在貧血變得臨床可檢出前幾周鑒定前貧血患者的方法。還有，用于檢測運動員中的血摻以及用于優(yōu)化用紅細胞生成刺激劑或鐵補充的療法的方法。計算機可讀存儲裝置和系統(tǒng)，例如其用于所描述的方法。
【專利說明】供診斷用的紅細胞動力學
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請要求2010年9月16日提交的美國臨時申請流水號61/383，357的權(quán)益，其通過提及完整并入本文。
[0003]聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)
[0004]本發(fā)明是在由國立健康研究所授予的撥款號DK083242和HL091331下得到政府支持完成的。政府具有本發(fā)明的某些權(quán)利。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0005]本發(fā)明涉及用于鑒定貧血或前貧血患者，以及區(qū)別珠蛋白生成障礙性貧血性狀貧血與鐵缺乏貧血和其它貧血原因的方法。也可以使用所述方法來優(yōu)化治療，例如，用鐵補充劑和/或紅細胞生成刺激劑諸如紅細胞生成素(EPO)的療法。還描述了在例如所描述的方法中使用的裝置和系統(tǒng)。
[0006]發(fā)明背景
[0007]控制循環(huán)人紅細胞(RBC)的數(shù)目、大小、血紅蛋白濃度、和其它特征的系統(tǒng)是了解不足的。在自骨髓釋放后，RBC通過未知的機制而經(jīng)歷體積和總血紅蛋白含量兩者的降低(Lew VL 等(1995) Blood86:334-341; Waugh RE 等(1992) Blood79:1351-1358);在約 120 天后，響應(yīng)未知的觸發(fā)物，它們被除去。
[0008]發(fā)明概述
[0009]部分基于來自統(tǒng)計物理學的理論和來自醫(yī)院臨床實驗室的數(shù)據(jù)(d’ Onofrio G等(1995)Bl00d85:818-823)，本發(fā)明使用用于RBC成熟和清除的主方程模型。該模型精確鑒定貧血患者，并且區(qū)別珠蛋白生成障礙性貧血性狀貧血與鐵缺乏貧血。引人注意地，它還在貧血變得臨床上可檢出前幾周鑒定許多前貧血患者。
[0010]在一個方面，測定受試者形成鐵缺乏貧血(IDA)的風險的方法包括在樣品中包含來自受試者的紅細胞，測定群體平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)，并通過將體積和血紅蛋白含量投影到MCHC線上來將每個細胞的體積和血紅蛋白含量轉(zhuǎn)化成指數(shù)。該方法還包括測定樣品中的紅細胞分數(shù)(fraction)以提供樣品分數(shù)，所述樣品的轉(zhuǎn)化體積和血紅蛋白含量指數(shù)降到MCHC線上的均值投影位置的閾值百分比下，并比較所述樣品分數(shù)與參照分數(shù)。高于參照分數(shù)的樣品分數(shù)的存在指示受試者有形成IDA的風險。
[0011]在另一個方面，篩選或選擇受試者以篩選胃腸(GI)病癥的方法包括在樣品中包含來自受試者的紅細胞，測定群體平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)，并通過將體積和血紅蛋白含量投影到MCHC線上來將每個細胞的體積和血紅蛋白含量轉(zhuǎn)化成指數(shù)。該方法還包括測定樣品中的紅細胞分數(shù)，所述樣品的轉(zhuǎn)化體積和血紅蛋白含量指數(shù)降到MCHC線上的均值投影位置的閾值百分比下，并比較所述樣品分數(shù)與參照分數(shù)。所述方法進一步包括選擇受試者進行GI評估或者在樣品分數(shù)低于參照分數(shù)時進一步篩選。
[0012]在另一個方面，公開內(nèi)容的特征在于一種在患有小紅細胞性貧血的受試者，例如，沒有慢性疾病的受試者中在鐵缺乏貧血(IDA)和珠蛋白生成障礙性貧血性狀(TT)之間做出區(qū)別診斷的方法。該方法包括在來自受試者的紅細胞樣品中測定細胞間血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度的數(shù)值，并比較Dh與參照數(shù)值。高于參照數(shù)值的Dh的存在指示受試者患有或更有可能患有IDA，而低于參照數(shù)值的Dh的存在指示受試者患有或更有可能患有TT。
[0013]在另一個方面，用于檢測正常受試者中血摻或紅細胞生成刺激物藥劑的存在或使用的方法包括在來自受試者的樣品中測定血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度和細胞體積降低(Dv)速率的變化幅度中的一項或兩項的數(shù)值。高于參照數(shù)值的Dh和/或Dv的存在指示血摻的存在或使用或者使用紅細胞生成刺激物藥劑。
[0014]在另一個方面，用于優(yōu)化受試者中紅細胞生成素(EPO)或其它紅細胞生成刺激物藥劑(ESA)劑量的方法包括在來自經(jīng)歷EPO或ESA治療的受試者的樣品中測定標準化臨界體積(ν。)。該方法還包括若V。低于下參照水平，則提高EPO劑量,或者若V。高于上(upper)參照水平，則降低EPO劑量。
[0015]在另一個方面，用鐵治療受試者的方法包括在來自受試者的樣品中測定標準化臨界體積(V。)，并且若V。低于下(lower)參照水平,則施用一劑(a dose of)鐵或者規(guī)定鐵補充過程。
[0016]在另一個方面，公開內(nèi)容的特征在于一種包含計算裝置的系統(tǒng)，該計算裝置包含用于存儲指令的存儲器和一個或多個能夠執(zhí)行存儲指令的處理器或處理裝置。存儲指令在執(zhí)行時實施如下的操作，其包括接受代表樣品中每個細胞的體積和血紅蛋白濃度或含量的數(shù)據(jù)，并通過將體積和血紅蛋白含量投影到代表平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)的線上來將每個細胞的體積和血紅蛋白含量轉(zhuǎn)化成指數(shù)。該操作還包括計算樣品中紅細胞的分數(shù)，并提供代表該分數(shù)的輸出，所述樣品的轉(zhuǎn)化體積和血紅蛋白含量指數(shù)降到均值投影的閾值百分比下。
[0017]在另一個方面，公開內(nèi)容的特征在于一個或多個機器可讀存儲裝置，其配置為存儲由一個或多個處理器或處理裝置可執(zhí)行的指令。該指令在由一個或多個處理器執(zhí)行時實施如下的操作，該操作包括接受代表樣品中每個細胞中的體積和血紅蛋白濃度的數(shù)據(jù)，并通過將體積和血紅蛋白含量投影到代表平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)的線上來將每個細胞的體積和血紅蛋白含量轉(zhuǎn)化成指數(shù)。該操作還包括計算樣品中紅細胞的分數(shù)，并提供代表該分數(shù)的輸出，所述樣品的轉(zhuǎn)化體積和血紅蛋白含量指數(shù)降到均值投影的閾值百分比下。
[0018]在另一個方面，公開內(nèi)容的特征在于一個或多個機器可讀存儲裝置，其包含機器可讀的指令以計算下列一項或多項:
[0019](i)群體平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)、通過將體積和血紅蛋白含量投影到MCHC線上來將每個細胞的體積和血紅蛋白含量轉(zhuǎn)化成指數(shù)、和投影降到均值投影的閾值百分比下的樣品中的紅細胞分數(shù)，(ii)血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度，(iii)細胞體積降低(Dv)速率的變化幅度，及(iv)標準化臨界體積或清除閾值(ν。)。
[0020]在另一個方面，對患者篩選珠蛋白生成障礙性貧血性狀(TT)的方法包括在來自受試者的樣品中測定血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度的數(shù)值，并比較Dh與參照范圍。在參照范圍外的Dh的存在指示患者患有或有可能患有TT和/或若Dh在參照范圍外,則選擇受試者進行基因型分型或別的測試，或者若患者是妊娠的女性，則選擇父親進行篩選。[0021]在另一個方面，公開內(nèi)容的特征在于在患有貧血(例如，已經(jīng)診斷為貧血)的受試者中在慢性病貧血(ACD)和其它貧血原因之間做出區(qū)別診斷的方法。該方法包括測定下列一項或多項的數(shù)值:(i)血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度，(ii)細胞體積降低(Dv)速率的變化幅度，(iii)標準化臨界體積或清除閾值(ν。)，(iv)慢相體積和血紅蛋白含量降低(α)的平均速率，(V)快相體積降低(βν)的平均速率，和(vi)快相血紅蛋白含量降低(Ph)的平均速率；比較這些數(shù)值與參照范圍，其中通過參照范圍內(nèi)的數(shù)值數(shù)目確定ACD診斷的概率；比較此概率與閾值；并且若概率高于閾值，則針對輸血療法選擇和/或選擇不實施鐵水平的額外測試。
[0022]在另一個方面，公開內(nèi)容的特征在于一種計算機可讀存儲裝置，其配置為存儲計算機可讀的指令，該指令在由一個或多個處理器執(zhí)行時引起如下的操作，該操作包括接受與網(wǎng)織紅血球或紅細胞的時間依賴性聯(lián)合體積-血紅蛋白分布相關(guān)的第一組參數(shù)，并基于第一組參數(shù)，評估穩(wěn)態(tài)(steady state)分布。該操作還包括計算代表紅細胞的評估穩(wěn)態(tài)分布和經(jīng)驗分布之間的不相似程度的目標函數(shù)。
[0023]在另一個方面，公開內(nèi)容的特征在于包含計算裝置的系統(tǒng)。該計算裝置包含用于存儲指令的存儲器，和 檢測模塊，該檢測模塊包含一個或多個能夠執(zhí)行存儲指令以實施各種操作的處理器或處理裝置。該操作包括接受與網(wǎng)織紅血球或紅細胞的時間依賴性聯(lián)合體積-血紅蛋白分布相關(guān)的第一組參數(shù)，并基于第一組參數(shù)，評估紅細胞的穩(wěn)態(tài)分布。該操作還包括計算代表紅細胞的評估穩(wěn)態(tài)分布和經(jīng)驗分布之間的不相似程度的目標函數(shù)。
[0024]在另一個方面，計算機執(zhí)行的方法包括接受與網(wǎng)織紅血球或紅細胞的時間依賴性聯(lián)合體積-血紅蛋白分布相關(guān)的第一組參數(shù)，并基于第一組參數(shù)，評估紅細胞的穩(wěn)態(tài)分布。該方法還包括計算代表紅細胞的評估穩(wěn)態(tài)分布和經(jīng)驗分布之間的不相似程度的目標函數(shù)。
[0025]上述方法、系統(tǒng)和計算機可讀存儲裝置的實現(xiàn)可以包括下列特征的任何組合。
[0026]可以調(diào)節(jié)EPO的劑量以維持受試者中群體均值體積(V__ )的大于75%的V。；或78-82%的ν。?？梢哉{(diào)節(jié)鐵劑量以維持受試者中群體均值體積(7 )的大于78%的V。；或78-82%的ν。。閾值百分比可以是MCHC線上的群體均值投影的70%、75%、80%、85%、90%、或95%。參照分數(shù)是約0.10,0.11,0.12,0.13,0.14、或0.15。樣品可以包括來自受試者的全血?？梢越邮艽順悠分衅骄t細胞血紅蛋白濃度(MCHC)的數(shù)據(jù)。檢測模塊可以配置為檢測紅細胞(RBC)細胞體積(CV)、平均細胞體積(MCV)、細胞血紅蛋白濃度(CHC)、平均細胞血紅蛋白濃度(MCHC)、和平均細胞血紅蛋白含量(MCH)及其群體統(tǒng)計學中的一項或多項，例如所有?？梢赞D(zhuǎn)化個別細胞的體積和血紅蛋白含量，使得所述體積和血紅蛋白含量坐標投影到代表所有體積和血紅蛋白含量坐標的最小二乘(least-squares)線性擬合的線上。
[0027]計算機或機器可讀存儲裝置可以包含計算下列一項或多項的指令:(i)血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度，(ii)細胞體積降低(Dv)速率的變化幅度，(iii)標準化臨界體積或清除閾值(V。)，(iv)慢相體積和血紅蛋白含量降低(α)的平均速率，(ν)快相體積降低(βν)的平均速率，和(vi)快相血紅蛋白含量降低(Ph)的平均速率。
[0028]若目標函數(shù)的數(shù)值滿足預(yù)定的閾值條件，則可以調(diào)節(jié)所述第一組參數(shù)，以提供第二組參數(shù)。第二組參數(shù)使得相應(yīng)的評估穩(wěn)態(tài)分布和所述經(jīng)驗分布之間的不相似程度降低。可以對所述一個或多個處理器提供所述第二組參數(shù)作為第一組參數(shù)。網(wǎng)織紅血球或紅細胞的時間依賴性聯(lián)合體積-血紅蛋白分布可以基于自患者獲得的血液樣品?？梢曰诰€性算子和測量的分布狀態(tài)的組合評估所述穩(wěn)態(tài)分布。線性算子可以包括至少一個雅可比行列式(Jacobian)和至少一個拉普拉斯算子(Laplacian)。
[0029]除非另有定義，本文中使用的所有技術(shù)和科學術(shù)語與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員的通常理解具有相同的意義。在本文中描述方法和材料以用于本發(fā)明；也可以使用本領(lǐng)域中已知的其它合適的方法和材料。材料、方法和例子僅是例示性的，而并不意圖為限制性的。本文中提及的所有出版物、專利申請、專利、序列、數(shù)據(jù)庫條目、和其它參考文獻通過提及完整并入。在沖突的情況中，應(yīng)當以本說明書(包括定義)為準。
[0030]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點通過以下詳細描述和圖，以及通過權(quán)利要求書會是顯而易見的。
[0031]附圖簡述
[0032]圖1A和IB是共調(diào)節(jié)外周循環(huán)中平均RBC的體積和血紅蛋白的經(jīng)驗測量(IA)和動力學模型(IB)。在圖1A中，網(wǎng)織紅血球分布在等概率密度等高線中以實線顯示，而所有RBC的群體分布以虛線顯示。投影到這兩幅小圖中的原點的對角線代表群體中的平均胞內(nèi)血紅蛋白濃度(MCHC)。位于此線上任何地方的RBC會具有等于MCHC的胞內(nèi)血紅蛋白濃度?？靹恿W(fast dynamics) ( β )首先降低每幅小圖右上部顯示的典型的大的未成熟網(wǎng)織紅血球的體積和血紅蛋白。慢動力學(α)然后沿著MCHC線降低體積和血紅蛋白。因為生物學過程是本質(zhì)上有噪聲的，所以在體積和血紅蛋白降低需要的事件期間的小的隨機變化可以引起個體細胞血紅蛋白濃度在MCHC線周圍漂移，在MCHC線周圍隨幅度⑶波動，如圖1B的插圖中顯示的，直至在消除細胞時達到臨界體積(圖1B中的V。)。
[0033]圖2是用于20名健康個體和三種形式的輕度貧血患者:患有慢性病貧血(AOT)的11名、患有珠蛋白生成障礙性貧血性狀(TT)的33名、和患有鐵缺乏貧血(IDA)的27名的模型參數(shù)的一組六幅盒式圖(boxplot)。每個盒的上部和底部邊緣位于第75和第25百分位數(shù)。中值以框內(nèi)部的水平線標示。垂直線延伸到如下的數(shù)據(jù)點,該數(shù)據(jù)點離框的距離小于四分位數(shù)間距離的1.5倍。更多極值數(shù)據(jù)點以加號(+)符號顯示?？靹恿W以β表征，慢動力學以α表征，隨機波動以D表征，而清除閾值以V。表征。
[0034]圖3A-C是在4個月后形成IDA的患者的全血液計數(shù)(CBC)的等高線圖。每幅圖顯示了封入聯(lián)合體積-血紅蛋白含量概率密度的35%、60%、75%和85%的等高線。來自原點的虛線代表MCHC。圓形顯示每個細胞的體積-血紅蛋白含量坐標投影到MCHC線上的均值。與MCHC線垂直的短實線標記沿著該線與均值投影的85%對應(yīng)的位置。圖3Α顯示了在患者呈現(xiàn)出IDA前116天測量的正常CBC。計算的Pa85 (實心灰色)是正常的。圖3Β顯示了檢測IDA后65天和前51天測量的正常CBC。Pa85是異常的，盡管CBC是正常的。小圖圖3C顯示了診斷出IDA時的CBC。
[0035]圖3D顯示了來自在90天內(nèi)具有第二正常CBC的患者的20個正常CBC和來自直到90天后診斷出IDA的患者的20個正常CBC的Pa85的盒式圖。Pa85以75%的靈敏度和100%的特異性比實際診斷早多至90天成功預(yù)測IDA。關(guān)于更多詳情，參見下文和實施例3，“預(yù)測鐵缺乏貧血”。
[0036]圖4是一幅盒式圖,其顯示了 5例患有TT的訓練病例(training case)、5例患有IDA的訓練病例、28例患有TT的測試病例、和22例患有IDA的測試病例的Dh的分布。結(jié)果例示本方法區(qū)別作為小紅細胞性貧血原因的TT和IDA的能力。[0037]圖5是用于計算清除概率的投影距離(Λ)的示意圖，如方程式3中所描述的。將細胞投影到MCHC線上，并且清除概率是沿著此線從投影點到閾值(V。)的距離的函數(shù)。
[0038]圖6A-B是3D圖，其顯示對健康個體比較擬合的(暗灰色)和經(jīng)驗的(亮灰色)穩(wěn)態(tài)聯(lián)合體積-血紅蛋白含量概率分布。圖6A顯示了貫穿MCHC線(參見圖1)在垂直面上投影的視圖。圖6B顯示了朝原點看的90度旋轉(zhuǎn)視圖。
[0039]圖7是來自超過200次分開模擬和擬合優(yōu)度的優(yōu)化參數(shù)數(shù)值(如通過殘差平方和目標函數(shù)測定)的一組六幅直方圖。目標函數(shù)的較小數(shù)值意味著較好的擬合。圖7顯示了所有模型參數(shù)具有定義明確的最佳鄰域。關(guān)于目標函數(shù)，參見方程式5。
[0040]圖8A是一幅盒式圖，其顯示了圖2中顯示的“健康”和“IDA”患者的Pa85的分布?；谶@些結(jié)果，選擇Pa85的閾值數(shù)值0.121以在圖3D中顯示的獨立的一組患者的測試中使用。此圖是用于鑒定隱性(latent) IDA閾值的方法的例子。
[0041]圖8B-8D是顯示圖2中顯示的穩(wěn)態(tài)健康受試者(每幅圖中的頂部小圖)和IDA受試者(每幅圖中的底部小圖)的485(88)、475(80、和匕9(|(80)的分布的直方圖。
[0042]圖9A-9C顯示了單個RBC體積和血紅蛋白含量動力學的三種不同函數(shù)形式的速度場(velocity field),如表IA-B中所列的。黑色對角線顯示了等于MCHC的恒定血紅蛋白濃度。
[0043]圖10A-B是3D圖，其顯示了表IA-B中描述的兩種不同清除函數(shù)的清除概率。圖10A，函數(shù)形式A和C ;圖10B，函數(shù)形式B。MCHC線以黑色顯示。
[0044]圖11是模型參數(shù)的一組六幅盒式圖，其基于20名健康個體的來自表IA-B的函數(shù)形式B和它們對于患有三種輕度貧血形式的患者:患有慢性病貧血(ACD)的11名、患有珠蛋白生成障礙性貧血性狀的33名、和患有鐵缺乏貧血的27名而言如何變化。每個盒的上部和下部邊緣位于第75和第25百分位數(shù)。中值以框內(nèi)部的水平線標示。垂直線延伸到如下的數(shù)據(jù)點，該數(shù)據(jù)點在離框的四分位數(shù)間距離的1.5倍內(nèi)。更多極值數(shù)據(jù)點以加號(+)符號顯示?？靹恿W以β表征，慢動力學以α表征，隨機波動以D表征，而清除閾值以V。表征。
[0045]圖12是模型參數(shù)的一組六幅盒式圖，其基于20名健康個體的來自表2的函數(shù)形式C和它們對于患有三種輕度貧血形式的患者:患有慢性病貧血(ACD)的11名、患有珠蛋白生成障礙性貧血性狀的33名、和患有鐵缺乏貧血的27名而言如何變化。每個盒的上部和下部邊緣位于第75和第25百分位數(shù)。中值以框內(nèi)部的水平線標示。垂直線延伸到如下的數(shù)據(jù)點，該數(shù)據(jù)點在離框的四分位數(shù)間距離的1.5倍內(nèi)。更多極值數(shù)據(jù)點以加號(+)符號顯示?？靹恿W以β表征，慢動力學以α表征，隨機波動以D表征，而清除閾值以V。表征。
[0046]圖13Α-Β是框圖，其顯示了用于測定樣品中細胞分數(shù)的例示性方法步驟，依照本發(fā)明的一些實施方案，所述樣品的體積和血紅蛋白含量在MCHC線上投影時沿著此線降到均值投影位置的閾值百分比下。
[0047]圖14是一幅框圖，其顯示了在本發(fā)明中使用的例示性計算裝置。
[0048]圖15是一種用于從患者血液樣品的體積和血紅蛋白含量測量推斷模型參數(shù)的程序的例示性計算機代碼。
[0049]圖16是一種用于被調(diào)函數(shù)(called function) “ssRBC”的例示性計算機代碼,所述被調(diào)函數(shù)“ssRBC”使用方程式4的數(shù)字逼近(approximation)來計算穩(wěn)態(tài)RBC分布。
[0050]圖17是用于程序“calculateCompensation” (其計算受試者血液樣品的Pa85)的例示性計算機代碼。此函數(shù)也調(diào)用其它，但是可以不依賴于參數(shù)計算代碼運行。
[0051]發(fā)明詳述
[0052]紅細胞經(jīng)由了解不足的過程自循環(huán)除去。雖然這些和其它RBC成熟和清除過程根本的特定分子和細胞機制是未知的，但是可能的是這些過程在疾病狀態(tài)中改變，并且這些改變導致患有這些疾病的患者中的各種差異。例如，若特定細胞特征，如體積或血紅蛋白濃度在紅細胞循環(huán)時間的過程期間改變，則可能的是來自患有一些疾病的患者的紅細胞群體間此變化的平均速度會與來自沒有該疾病的患者的紅細胞群體間的此變化的平均速度不同。
[0053]在健康成年人中，每天從骨髓將約2.5χ10η個新RBC釋放到循環(huán)中，并且大約相同數(shù)目被清除。如此，構(gòu)成循環(huán)群體的細胞不斷變化，但是在健康個體(和輕度疾病患者)中，群體的特征是非常穩(wěn)定的。在臨床中，群體特征諸如血液中的細胞體積分數(shù)(血細胞比容)、平均RBC體積(MCV)、RBC體積變化系數(shù)(RDW)、和平均胞內(nèi)血紅蛋白質(zhì)量(MCH)在全血液計數(shù)(CBC)中常規(guī)測量(I)。最近，已經(jīng)變得可能的是，鑒定并表征非常早期的(數(shù)小時或幾天齡)循環(huán)RBC(網(wǎng)織紅血球)(2)。RBC在自骨髓釋放后在很少幾天中經(jīng)歷體積和血紅蛋白的快速降低(3)。這種快相繼之以長得多的較慢降低期(4-7)，期間體積和血紅蛋白受到共調(diào)節(jié)(8);見圖1A0
[0054]網(wǎng)織紅血球和所有循環(huán)RBC的概率分布的比較(圖1A)顯示了體積和血紅蛋白含量之間的關(guān)聯(lián)隨著細胞成熟,從網(wǎng)織紅血球群體中約0.40的初始關(guān)聯(lián)系數(shù)增加到全群體中的約0.85。如此，雖然牽涉的許多分子機制是未知的，但是清楚的是平均RBC以如下的方式成熟，使得其血紅蛋白濃度趨向于群體平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)，其在圖1A和IB中以等濃度線顯示。此共調(diào)節(jié)的結(jié)``果是血紅蛋白濃度的變化低于體積和血紅蛋白含量的⑶。
[0055]本文中公開的參數(shù)顯示了 TT和IDA患者中的RBC在絕對和相對項兩者中比它們會在正常條件下以小得多的體積和低得多的血紅蛋白含量在外周中保持。其持久性可以由于這些貧血的不太有效的紅細胞生成而反映清除的補償性延遲。如此，必須存在可以改變RBC清除觸發(fā)物的行為的機制。比較TT和IDA中的RBC清除與健康個體或ACD患者中的RBC清除可以提供鑒定觸發(fā)物的新路徑。對于健康個體，V。的變化比Γ的變化小得多(14)，提示了觸發(fā)物與MCHC線上的位置高度相關(guān)。
[0056]貧血
[0057]貧血是一種存在于血流中的血紅蛋白量低于正常的狀況?；诩t細胞大小(以MCV，或均值紅血球體積測量)，貧血可以細分成三個大組。在紅細胞具有正常大小(即，80-100fL)時診斷出正常紅細胞性貧血。在紅細胞大小大于正常，即大于IOOfL的MCV時診斷出大紅細胞性貧血(通常由B12缺乏引起)。小紅細胞性貧血是在紅細胞小于正常，即MCV<80fL 時。
[0058]診斷前貧血/預(yù)測貧血的形成
[0059]本文中呈現(xiàn)的模型和方法通過尋找清除延遲的體征來提供在明顯的臨床貧血形成前鑒定隱性或代償性貧血患者的潛在方式。在具有正常的CBC，至少30且不超過90天后接著有另一正常CBC或臨床IDA的獨立的一組患者中測試此可能性。對于每個患者樣品，將所有細胞的(v，h)坐標投影到MCHC線上，并且沿著此線在均值的85%(Pa85)下為概率密度積分。圖3A-C顯示了一名患者的CBC從正常演變成隱性IDA及最終IDA。中間小圖(圖3B)中顯示的CBC是臨床上不顯著的，但是Pa85是異常的，預(yù)測沒有出現(xiàn)并且達到醫(yī)學注意51天的貧血。圖3D顯示了來自保持健康的患者的20個正常CBC和來自30-90天后形成IDA的患者的20個正常CBC的Pa85值。Pa85值以75%的靈敏度和100%特異性預(yù)測IDA。參見實施例3，“預(yù)測鐵缺乏貧血”。目前的護理標準在此群體中具有0%的靈敏度，因為所有CBC是“正常的”。與統(tǒng)計學回歸方法(其經(jīng)常依賴于合并多次測量和來自不同來源和不同時間點的信息類型)形成對比，此基于模型的預(yù)測僅依賴于一個時間點時的單次CBC測量
(15)。
[0060]如此，可以使用所描述的方法來診斷前貧血，或者在其形成前至少30-90天預(yù)測受試者中貧血的形成，例如，在受試者仍然具有其它方面正常的CBC時(例如，其中受試者的HCT, MCV, RDff, MCH, MCHC, RBC和HGB水平均在正常范圍內(nèi))。
[0061]正常的CBC值可以隨實施分析的實驗室而變化，但是一般，正常的數(shù)值如下。
[0062]
【權(quán)利要求】
1.一種測定受試者形成鐵缺乏貧血(IDA)的風險的方法，該方法包括: 在包含來自所述受試者的紅細胞的樣品中，測定群體平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)； 將每個細胞的體積和血紅蛋白含量轉(zhuǎn)化成指數(shù)，其通過將所述體積和血紅蛋白含量投影到所述MCHC線上來進行； 測定如下樣品中的紅細胞分數(shù)以提供樣品分數(shù)，所述樣品的轉(zhuǎn)化體積和血紅蛋白含量指數(shù)降到所述MCHC線上的均值投影位置的閾值百分比下；并比較所述樣品分數(shù)與參照分數(shù)； 其中高于所述參照分數(shù)的樣品分數(shù)的存在指示所述受試者處于形成IDA的風險。
2.一種篩選或選擇受試者以篩選胃腸(GI)病癥的方法，該方法包括: 在包含來自受試者的紅細胞的樣品中，測定群體平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)；將每個細胞的體積和血紅蛋白含量轉(zhuǎn)化成指數(shù)，其通過將所述體積和血紅蛋白含量投影到所述MCHC線上來進行； 測定如下樣品中的紅細胞分數(shù)，所述樣品的轉(zhuǎn)化體積和血紅蛋白含量指數(shù)降到所述MCHC線上的均值投影位置的閾值百分比下； 比較所述樣品分數(shù)與參照分數(shù)；并 在所述樣品分數(shù)低于所述參照分數(shù)時選擇受試者以進行GI評估或者進一步篩選。
3.—種在患有小紅細胞性貧血的受試者中在鐵缺乏貧血(IDA)和珠蛋白生成障礙性貧血性狀(TT)之間做出區(qū)別 診斷的方法，該方法包括: 在來自受試者的紅細胞樣品中測定細胞間血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度的數(shù)值，并比較Dh與參照數(shù)值； 其中高于所述參照數(shù)值的Dh的存在指示所述受試者患有或更有可能患有IDA，而低于所述參照數(shù)值的Dh的存在指示所述受試者患有或更有可能患有TT。
4.一種用于檢測正常受試者中血摻或紅細胞生成刺激物藥劑的存在或使用的方法，該方法包括: 在來自受試者的樣品中測定血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度和細胞體積降低(Dv)速率的變化幅度中的一項或兩項的數(shù)值； 其中高于參照數(shù)值的0!^和/或Dv的存在指示血摻的存在或使用或者使用紅細胞生成刺激物藥劑。
5.一種用于優(yōu)化受試者中紅細胞生成素(EPO)或其它紅細胞生成刺激物藥劑(ESA)劑量的方法，該方法包括: 在來自經(jīng)歷EPO或ESA治療的受試者的樣品中測定標準化臨界體積(V。)；并且 若所述V。低于下參照水平，則提高EPO劑量，或者 若所述V。高于上參照水平，則降低EPO劑量。
6.權(quán)利要求5的方法，其中調(diào)節(jié)EPO的劑量以維持所述受試者中群體均值體積)的大于75%的Vc ;或78-82%的Vc0
7.一種用鐵治療受試者的方法，該方法包括: 在來自受試者的樣品中測定標準化臨界體積(V。)；并且若所述V。低于下參照水平，則施用一劑鐵或者規(guī)定鐵補充過程。
8.權(quán)利要求7的方法，其中調(diào)節(jié)鐵的劑量以維持所述受試者中群體均值體積)的大于 78% 的 V。；或 78-82% 的 V。。
9.權(quán)利要求1或2的方法，其中所述閾值百分比是所述MCHC線上所述群體均值投影的70%、75%、80%、85%、90% 或 95%。
10.權(quán)利要求1或2的方法，其中所述參照分數(shù)是約0.10,0.11,0.12,0.13,0.14、或0.15。
11.權(quán)利要求1-10中任一項的方法，其中所述樣品包含來自所述受試者的全血。
12.—種系統(tǒng)，其包含: 計算裝置，該計算裝置包含: 用于存儲指令的存儲器， 一個或多個能夠執(zhí)行存儲指令的處理器或處理裝置以實施如下的操作，其包括: 接受代表所述樣品中每個細胞的體積和血紅蛋白濃度或含量的數(shù)據(jù)；將每個細胞的體積和血紅蛋白含量轉(zhuǎn)化成指數(shù)，其通過將所述體積和血紅蛋白含量投影到代表平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)的線上來進行； 計算如下樣品中紅細胞的分數(shù)，所述樣品的轉(zhuǎn)化體積和血紅蛋白含量指數(shù)降到均值投影的閾值百分比下；并 提供代表該分數(shù)的輸出。
13.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其進一步包含接受代表所述樣品中平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)的數(shù)據(jù)的指令。
14.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其進一步包含檢測模塊，該檢測模塊配置為檢測紅細胞(RBC)細胞體積(CV)、平均細胞體積(MCV)、細胞血紅蛋白濃度(CHC)、平均細胞血紅蛋白濃度(MCHC)、和平均細胞血紅蛋白含量(MCH)及其群體統(tǒng)計學中的一項或多項，例如所有。
15.一個或多個機器可讀存儲裝置，其配置為存儲由一個或多個處理器或處理裝置可執(zhí)行以實施如下操作的指令，所述操作包括: 接受代表所述樣品中每個細胞中的體積和血紅蛋白濃度的數(shù)據(jù)；將每個細胞的體積和血紅蛋白含量轉(zhuǎn)化成指數(shù)，其通過將所述體積和血紅蛋白含量投影到代表平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)的線上來進行； 計算如下樣品中紅細胞的分數(shù)，所述樣品的轉(zhuǎn)化體積和血紅蛋白含量指數(shù)降到均值投影的閾值百分比下；并 提供代表該分數(shù)的輸出。
16.權(quán)利要求15的機器可讀存儲裝置，其進一步包含接受代表所述樣品中平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)的數(shù)據(jù)的指令。
17.權(quán)利要求12-14中任一項的系統(tǒng)或權(quán)利要求15-16中任一項的機器可讀存儲裝置，其進一步包含計算下列一項或多項的指令: (i)血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度； (?)細胞體積降低(Dv)速率的變化幅度； (iii)標準化臨界體積或清除閾值(V。); (iv)血紅蛋白含量降低(α)和慢相體積的平均速率；(V)快相體積降低(βν)的平均速率；和 (Vi)快相血紅蛋白含量降低(Ph)的平均速率。
18.—個或多個機器可讀存儲裝置，其包含計算下列一項或多項的機器可讀指令: (i)群體平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)、通過將體積和血紅蛋白含量投影到MCHC線上來將每個細胞的體積和血紅蛋白含量轉(zhuǎn)化成指數(shù)、和投影降到均值投影的閾值百分比下的樣品中的紅細胞分數(shù)； (?)血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度； (iii)細胞體積降低(Dv)速率的變化幅度；和 (iv)標準化臨界體積或清除閾值(V。)。
19.一種對患者篩選珠蛋白生成障礙性貧血性狀(TT)的方法，該方法包括: 在來自受試者的樣品中測定血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度的數(shù)值，并 比較Dh與參照范圍； 其中在所述參照范圍外的Dh的存在指示所述患者患有或有可能患有TT和/或若所述Dh在所述參照范圍外，則選擇受試者進行基因型分型或別的測試，或者若所述患者是妊娠的女性，則選擇父親進行篩選。
20.—種在患有貧血的受試者中在慢性病貧血(AOT)和其它貧血原因之間做出區(qū)別診斷的方法，該方法包括測定下列一項或多項的數(shù)值: ⑴血紅蛋白含量降低(Dh)速率的變化幅度；和/或 (?)細胞體積降低(Dv)速 率的變化幅度；和/或 (iii)標準化臨界體積或清除閾值(V。)；和/或 (iv)慢相體積和血紅蛋白含量降低U)的平均速率；和/或 (V)快相體積降低(β ν)的平均速率；和/或 (vi)快相血紅蛋白含量降低(Ph)的平均速率； 比較這些數(shù)值與參照范圍，其中通過所述參照范圍內(nèi)的數(shù)值數(shù)目確定ACD診斷的概率；比較此概率與閾值；并且若所述概率高于所述閾值，則針對輸血療法選擇和/或選擇不實施鐵水平的額外測試。
21.權(quán)利要求1-18中任一項的方法，其中轉(zhuǎn)化個別細胞的體積和血紅蛋白含量，使得所述體積和血紅蛋白含量坐標投影到代表所有體積和血紅蛋白含量坐標的最小二乘線性擬合的線上。
22.—種計算機可讀存儲裝置，其配置為存儲計算機可讀的指令，該指令在由一個或多個處理器執(zhí)行時引起如下的操作，該操作包括: 接受與網(wǎng)織紅血球或紅細胞的時間依賴性聯(lián)合體積-血紅蛋白分布相關(guān)的第一組參數(shù)； 基于所述第一組參數(shù)，評估紅細胞的穩(wěn)態(tài)分布；并 計算代表紅細胞的評估穩(wěn)態(tài)分布和經(jīng)驗分布之間的不相似程度的目標函數(shù)。
23.權(quán)利要求22的計算機可讀存儲裝置，其進一步包含如下的指令: 若所述目標函數(shù)的數(shù)值滿足預(yù)定的閾值條件，則調(diào)節(jié)所述第一組參數(shù)，以提供第二組參數(shù)，使得相應(yīng)的評估穩(wěn)態(tài)分布和所述經(jīng)驗分布之間的不相似程度降低；并對所述一個或多個處理器提供所述第二組參數(shù)作為第一組參數(shù)。
24.權(quán)利要求22-23中任一項的計算機可讀存儲裝置，其中所述網(wǎng)織紅血球或紅細胞的時間依賴性聯(lián)合體積-血紅蛋白分布基于自患者獲得的血液樣品。
25.權(quán)利要求22-24中任一項的計算機可讀存儲裝置，其中基于線性算子和測量的分布狀態(tài)的組合評估所述穩(wěn)態(tài)分布。
26.權(quán)利要求25的計算機可讀存儲裝置，其中所述線性算子包含至少一個雅可比行列式和至少一個拉普拉斯算子。
27.—種系統(tǒng)，其包含: 計算裝置，該計算裝置包含: 用于存儲指令的存儲器，和 檢測模塊，其包含一個或多個能夠執(zhí)行存儲指令的處理器或處理裝置以實施如下的操作，該操作包括: 接受與網(wǎng)織紅血球或紅細胞的時間依賴性聯(lián)合體積-血紅蛋白分布相關(guān)的第一組參數(shù)； 基于所述第一組參數(shù)，評估紅細胞的穩(wěn)態(tài)分布；并 計算代表紅細胞的評估穩(wěn)態(tài)分布和經(jīng)驗分布之間的不相似程度的目標函數(shù)。
28.權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其進一步配置為: 若所述目標函數(shù)的數(shù)值滿足預(yù)定的`閾值，則調(diào)節(jié)所述第一組參數(shù)，以提供第二組參數(shù)，使得相應(yīng)的評估穩(wěn)態(tài)分布和所述經(jīng)驗分布之間的不相似程度降低；并對所述一個或多個處理器提供所述第二組參數(shù)作為第一組參數(shù)。
29.權(quán)利要求27-28中任一項的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)織紅血球或紅細胞的時間依賴性聯(lián)合體積-血紅蛋白分布基于自患者獲得的血液樣品。
30.權(quán)利要求27-29中任一項的系統(tǒng)，其中基于線性算子和測量的分布狀態(tài)的組合評估所述穩(wěn)態(tài)分布。
31.權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中所述線性算子包含至少一個雅可比行列式和至少一個拉普拉斯算子。
32.—種計算機執(zhí)行的方法，包括: 接受與網(wǎng)織紅血球或紅細胞的時間依賴性聯(lián)合體積-血紅蛋白分布相關(guān)的第一組參數(shù)； 基于所述第一組參數(shù)，評估紅細胞的穩(wěn)態(tài)分布；并 計算代表紅細胞的所述評估穩(wěn)態(tài)分布和經(jīng)驗分布之間的不相似程度的目標函數(shù)。
33.權(quán)利要求32的方法，其進一步包括: 若所述目標函數(shù)的數(shù)值滿足預(yù)定的閾值條件，則調(diào)節(jié)所述第一組參數(shù)，以提供第二組參數(shù)，使得相應(yīng)的評估穩(wěn)態(tài)分布和所述經(jīng)驗分布之間的不相似程度降低；并對所述一個或多個處理器提供所述第二組參數(shù)作為第一組參數(shù)。
34.權(quán)利要求32-33中任一項的方法，其中所述網(wǎng)織紅血球或紅細胞的時間依賴性聯(lián)合體積-血紅蛋白分布基于自患者獲得的血液樣品。
35.權(quán)利要求32-34中任一項的方法，其中基于線性算子和測量的分布狀態(tài)的組合評估所述穩(wěn)態(tài)分布。
36.權(quán)利要求35的方法，其中所述線性算子包含至少一個雅可比行列式和至少一個拉普拉斯 算子。
【文檔編號】G01N33/49GK103430028SQ201180055278
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2010年9月16日
【發(fā)明者】J.M.希金斯 申請人:通用醫(yī)療公司