DE102011004449A1

DE102011004449A1 - Biopsieplättchen, Einbettkassette und Diagnosevorrichtung

Info

Publication number: DE102011004449A1
Application number: DE102011004449A
Authority: DE
Inventors: Gustavo Baretton; Jens Fehre; Susanne Füssel; Carola Gerich; Thomas Härtling; Ralf Nanke; Edgar Schubert; Marieta Toma; Manfred Wirth; Jörg Opitz; Jürgen Schreiber
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Dresden; Siemens AG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: DE102011004449B4

Abstract

Ein Biopsieplättchen (12), dessen eine Flachseite als Oberseite (14) zur Aufnahme einer im Rahmen einer Biopsie entnommenen Probe (30) eines Patienten ausgebildet ist, weist zumindest an der Oberseite (14) ein Material auf, dessen Werte einer Intensität (I) seiner Eigenfluoreszenz und/oder dessen fraktaler Dimension (DF) nach elektromagnetischer Bestrahlung sich von den jeweiligen Werten des Zellgewebes unterscheiden. Eine Einbett-Kassette (2), enthält ein Unterteil (4) und einen diese verschließenden Deckel (6), ein Biopsieplättchen (12) und ein Deckplättchen (26), die beide in das Unterteil (4) einlegbar sind, wobei im eingelegten Zustand die Oberseite (14) des Biopsieplättchens (12) vom Deckplättchen (26) bedeckt ist. Bei einem Diagnosegerät (42) mit einer Messkammer (44) und einem in die Messkammer (44) einsetzbaren Probenhalter (32), weist dieser eine Aufnahmevorrichtung (37) auf, an der ein Biopsieplättchen (12) fixierbar ist, so dass dieses zusammen mit zumindest einem Teil des Probenhalters (32) in die Messkammer (44) einbringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Biopsieplättchen zur Aufnahme einer im Rahmen einer Biopsie entnommenen Probe eines Zellgewebes eines Patienten, eine Einbettkassette, in die ein Biopsieplättchen einlegbar ist, und eine Diagnosevorrichtung zur Durchführung einer Messung an einer auf einem Biopsieplättchen abgelegten Gewebeprobe.
Wenn zur Beurteilung tumorverdächtigen Gewebes im Rahmen einer Biopsie eine Probe eines Zellgewebes eines Patienten entnommen werden muss, wird diese zum Teil zwischen zwei farbigen Polymer-Schwämmchen einer Einbett-Kassette verwahrt, um in den üblichen Workflow zur Bearbeitung des Gewebes (Probe) eingeschleust zu werden. Eines der Schwämmchen dient dabei als Biopsieplättchen, da auf diesem das Gewebe (Probe) gelagert wird. Das andere Schwämmchen wird so an das erste Schwämmchen angelegt, dass sich die Probe gehalten zwischen beiden Schwämmchen befindet.
Die Proben werden dann in Formalin fixiert. Nachdem die Proben ausreichend fixiert sind (mindestens 4 Stunden), werden die Proben von den Schwämmchen entnommen und in eine Kassette gelegt entwässert und in Paraffin eingebettet. Dann werden histologische 4 μm dünne Schnitte angefertigt, die HE-gefärbt (Hämatoxylin-Eosin-Färbung) werden. Danach begutachtet die/der Pathologin/Pathologe die präparierten Histologie-Schnitte der Probe und stellt die histologische Diagnose. Nach der finalen Diagnose entscheidet der behandelnden Arzt (Urologe) über die weitere Vorgehensweise.
Mit einem neuen Biopsie-Befundungsgerät soll nun die Befundung durch die Pathologen objektiviert werden. Eine Messung an der Gewebeprobe mit diesem Gerät – und eine entsprechende nachfolgende Auswertung – wird nun unmittelbar nach der Entnahme des Gewebes in Form der Probe in den üblichen Workflow eingeschoben. Hierzu wird z. B. ein aus der EP 2 251 675 A1 bekanntes Mess- und Auswerteverfahren in einer hierfür geschaffenen Messapparatur (Diagnosegerät) verwendet. Für die Vermessung des Gewebes im Diagnosegerät muss sich die Fluoreszenz des Untergrunds, auf dem die Probe gelagert ist, deutlich von der des Gewebes unterscheiden. Mit dieser Voraussetzung kann das Gewebe über die unterschiedlichen Signale erkannt werden. Die üblichen farbigen Schwämmchen weisen hierfür zu viel Eigenfluoreszenz auf, so dass beim Messen kein Unterschied zwischen Gewebe und Schwämmchen festgestellt werden kann.
Ein Einführen der o. g. Messung als Zwischenschritt im standardisierten Workflow einer Pathologie und Urologie fordert daher nach dem Messen zum Teil ein Umbetten der Biopsie auf das Schwämmchen; dieses Umbetten muss möglichst bzw. äußerst schonend vollzogen werden, um bei der Korrelation der pathologischen Befunde mit den aus dem Messverfahren ermittelten Messgrößen (z. B. den ermittelten Werten der fraktalen Dimension D_F der Probe) keine störenden Einflüsse zu erhalten. Die Form der Probe muss erhalten bleiben, damit sichergestellt ist, dass dieselben Stellen der Probe, die im Diagnosegerät vermessen werden, auch von der Pathologie begutachtet werden können. Da das Gewebe klebrig ist und einen sehr geringen Durchmesser von ca. 0,6 mm hat, stellt dieses Umbetten eine große Herausforderung dar: Ohne Hilfen wird das Gewebe durch das Abstreifen zerquetscht, die ursprüngliche Ausdehnung in die 3. Dimension wird äußerst minimiert, d. h. mit anderen Worten platt gedrückt, und die für die Messung notwendige gerade, also nicht kurvige Form der Probe ist nicht gewährleistet.
Durch die leichte zeitliche Verzögerung (von ca. zwei Minuten pro Probe) des üblichen Arbeitsablaufs – verursacht durch den neuen Zwischenschritt der Messung im Diagnosegerät – kann sich der Metabolismus des Gewebes, der mit der neuen Auswertemethode beurteilt wird, verändern. Die Auswertemethoden reagieren auf den veränderten Metabolismus. Der möglicherweise einsetzenden Nekrose muss also Einhalt geboten werden.
Der gewohnte Workflow in der Klinik darf durch den zusätzlichen Messschritt im Diagnosegerät nicht erheblich gestört werden, da sonst die Akzeptanz des neuen Mess-Gerätes nicht gewährleistet ist.
Diese Probleme mussten bisher noch nicht gelöst werden. Die Proben wurden lediglich vom Pathologen begutachtet. Für eine gute Formalinfixierung und um eine richtige Form des Materials zu erhalten (länglich, nicht zusammengeschrumpft) werden die Proben auf ein farbiges Schwämmchen gelegt. Dieses gewährleistet einen farblichen Kontrast zum Gewebe. Die Einbettkassetten haben relativ große Löcher, von ca. 1–2 mm Durchmesser, und ohne das Schwämmchen kann die Probe evtl. durch diese geschwemmt werden. Außerdem sind die Löcher notwendig, da das Formaldehyd von außen in die Kassette und dann in die Schwämmchen bis zum Gewebe der Probe eindringen muss. Damit kann aus den Proben das Wasser entzogen und in weiterer Folge eine Fixierung des Gewebes erreicht werden. Nach der ausreichende Fixierung (mindestens 4 Stunden) werden die Proben von den Schwämmchen geholt und jeweils in einer Biopsiekassette eingebettet, dann stufenweise in verschieden konzentrierten Formaldehyd- und Alkohol-Bädern in einer Histokinette bearbeitet.
Nun sollen die Gewebe-Proben mit einem optischen Diagnose- bzw. Messgerät zusätzlich zum histopathologischen Befund bewertet werden und dazu müssen einige Voraussetzungen geschaffen werden; diese neue Methode soll die Histopathologie ergänzen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Biopsieplättchen und eine verbesserte Einbettkassette und Diagnosevorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Biopsieplättchens gelöst durch ein solches gemäß Patentanspruch 1. Bei dem Biopsieplättchen ist dessen eine Flachseite als Oberseite zur Aufnahme einer im Rahmen einer Biopsie entnommenen Probe eines Patienten ausgebildet. Das Plättchen weist zumindest an der Oberseite ein Material auf mit folgenden Eigenschaften: Die Werte der Intensität der Eigenfluoreszenz des Materials – da es sich bei diesen Messungen um Abklingkurven handelt, gibt es pro Kurve sehr viele Werte und nicht nur einen – unterscheiden sich von den entsprechenden Werten von Zellgewebe und sollen sehr niedrig sein. Alternativ oder zusätzlich unterscheidet sich auch der Wert der fraktalen Dimension des Materials nach elektromagnetischer Bestrahlung vom entsprechenden Wert des Zellgewebes der Probe. Für die Werte des Zellgewebes sind hier Normwerte bzw. Wertebereiche für alle in Frage kommenden Gewebearten angesprochen, insbesondere menschlichen und tierischen Zellgewebes. Die Werte können auch auf ein bestimmtes Zellgewebe, z. B. das der männlichen menschlichen Prostata beschränkt sein. Denkbar ist es, z. B. nicht nur die Oberfläche des Plättchens mit dem Material zu beschichten, sondern auch das gesamte Plättchen gänzlich aus dem Material zu fertigen.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Werkstoff als Unterlage für die Proben gefunden werden sollte, der auf der einen Seite kaum Eigenfluoreszenz aufweist und auf der anderen Seite zur Handhabung mit dem Gewebe bzw. der Probe ein schnelles Arbeiten ermöglicht. Die Werkstoffe sollen insgesamt folgende Voraussetzungen mitbringen:

– Kaum Eigenfluoreszenz, d. h. geringere Intensitätswerte im Vergleich zur Probe.
– Sehr geringer Reibungskoeffizient, damit sich das Material bzw. Gewebe, das auf die Oberseite aufgebracht wird, wieder sehr leicht löst.
– Extrem niedrige bzw. geringe Oberflächenspannung: Ein Tropfen Wasser bleibt als Tropfen an der vorgesehenen Stelle liegen, was eine einfache Handhabung der Probe ermöglicht.
– Sehr reaktionsträge; auch aggressive Säuren können die Bindungen nicht aufbrechen und damit auch nicht mit dem Material chemisch reagieren.
– Äußerst beständig gegen alle Basen, Alkohole, Ketone, Benzine, Öle, Lösungsmittel und anderes.
– Niedriges spezifisches Gewicht.
– Physiologisch unbedenklich.
– Keine Wasseraufnahme.
– Stoß- und schlagfest.
– Temperatureinsatzbereich bei –50° bis +80°.

Durch die äußerst geringe Eigenfluoreszenz des Materials kann daher an den gemessenen Signalen unterschieden werden, ob Gewebe oder Untergrund gemessen wird – die maximale Fluoreszenz-Intensität von Gewebe liegt in einem Bereich von ca. 500–3500 cps (counts per second), die vom Untergrund, d. h. Material, bei z. B. ca. 40 cps.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der maximale Wert der o. g. Intensität bei Zellgewebe mindestens um einen Faktor 30 höher als der Wert des Materials. Alternativ oder zusätzlich ist der Wert der fraktalen Dimension von Zellgewebe mindestens um einen Faktor 1,5 höher als der Wert des Materials.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Material ein unpolares Polymer oder PE-HWU (up-pumping wide-blade hydrophylic Polyethylen). Die o. g. Eigenschaften werden insbesondere durch diese Materialen, z. B. Teflon, erfüllt. Die maximalen Intensitätswerte im Vergleich zur Probe liegen dann bei ca. 40 cps und die ermittelten Werte der fraktalen Dimension D_F liegen bei ca. 0,78. Teflon weist einen Kontaktwinkel von 126° auf, ist also superhydrophob, PE-HWU ist ein hydrophober Werkstoff.
Aus einem der oben genannten Werkstoffe wird daher ein Plättchen als Biopsieplättchen verwendet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist an der Oberseite eine Bereichsmarkierung angeordnet, die einen als Messfeld nutzbaren Teilbereich der Oberseite für das Ablegen der Probe, also von Zellgewebe markiert.
Auf dem Plättchen ist somit ein Bereich markiert, in dem das Gewebe liegen soll, damit es von der Mess-Vorrichtung erkannt wird. Diese Markierung setzt sich z. B. aus zwei Begrenzungslinien ca. 5 mm vom Längsrand entfernt zusammen. Um eine Hilfe für die genaue Position anzugeben, kann ein Längsstrich angebracht werden, der eine Axialrichtung bzw. Linie vorgibt, auf der die längliche Probe abzulegen ist. Ein Querstrich mit Abstand zum ,kurzen' Rand des Plättchens begrenzt diese Axialrichtung, damit die Probe nicht zu nahe am Rand liegt, da erst ab diesem Querstrich die Messungen beginnen. Die Markierungen sind z. B. als Nuten in die Oberfläche eingebracht, damit nicht durch Farbe unnötige Fluoreszenz verursacht wird.
Da Messsignale nur im markierten, d. h. durch o. g. Nuten vorgegebenen Bereich detektiert werden, können diese Plättchen für Prostatabiopsien z. B. außerhalb dieses Bereichs mit Zahlen von 1–12 unlöschbar gekennzeichnet werden, damit eine eindeutige Zuordnung zu den mit einem standardisierten Schema entnommenen Proben erfolgen kann. Es können auch noch Plättchen mit Zahlen 13, 14, 15 als Reserve-Plättchen vorgesehen werden, da manchmal aus sonografisch suspektem Material auch noch Proben entnommen werden müssen. Zur vorübergehenden Aufbewahrung der zwölf Biopsie-Plättchen mit dem gerade gestanzten Gewebe soll bzw. kann eine Box mit zwölf Fächern und Deckel verwendet werden, die dann auch – verschont von möglichen Staubablagerungen – in der Kühlvorrichtung bis zur Messung verwahrt wird. Die Beschriftung bzw. Nummerierung ist in der Regel außerdem ebenso auf der Einbett-Kassette mit einer Patienten-ID und der Biopsie-Nummer aufgedruckt.
Hinsichtlich der Einbett-Kassette wird die Aufgabe durch eine solche gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Diese weist ein Unterteil in Form einer Aufnahmeschale und einen das Unterteil verschließenden Deckel auf. Außerdem sind ein erfindungsgemäßes Biopsieplättchen und ein Deckplättchen enthalten, die beide in das Unterteil einlegbar sind. Die Einbettkassette ist also eine handelsübliche. Anstatt des 1. Schwämmchens wird allerdings erfindungsgemäß das Biopsieplättchen verwendet. Zum Abdecken des Gewebes kann ein Schwämmchen wie gehabt oder Filterpapier verwendet werden. Im eingelegten Zustand ist die Oberseite des Biopsieplättchens vom Deckplättchen bedeckt. Das Deckplättchen ist z. B. ein, zum bisherigen verwendeten zweiten Schwämmchen identisches Schwämmchen oder Filterpapier.
Das Biopsieplättchen wird z. B. in der Größe von 31 mm × 26 mm × 2 mm anstatt des bisher verwendeten unteren der beiden Schwämmchen verwendet. Das Maß muss genau so groß sein, denn sonst passt das Plättchen nicht in die bekannte Einbettkassette. Die Einbett-Kassette hat z. B. die Innen-Ausmaße von 32 mm × 27 mm × 7 mm als Standardmaß. Durch die geringere Größe des Plättchens kann dieses wieder leicht durch einfaches Umdrehen aus der Kassette entfernt werden. Das Biopsieplättchen liegt damit in vorteilhafter Weise mit seitlichem Spielraum in der Kassette.
Das sehr klebrige Gewebe muss von der Biopsie-Nadel auf das Biopsieplättchen gebracht werden. Dieser Vorgang ist durch die Klebrigkeit des Gewebes und den geringen Reibungskoeffizienten von z. B. Teflon oder PE-HWU äußerst schwierig. Auf dem Plättchen, z. B. im oben beschriebenen Teilbereich, kann daher eine zu definierende Menge Ringer-Lösung oder destilliertes Wasser aufgebracht werden, im Folgenden allgemein als Flüssigkeit bezeichnet. Der Abschnitt der Biopsie-Nadel, auf dem das Gewebe liegt, wird durch diesen Tropfen durchgezogen und das Gewebe lässt sich dann auf Grund der Benetzung mit der Flüssigkeit – durch Drehung der Biopsie-Nadel – sehr einfach seitlich auf das Plättchen abstreifen; auf diese Weise behält das Gewebe seine runde bzw. räumliche Form und kommt außerdem in nahezu gerader, d. h. linienhafter Ausdehnung auf dem Biopsieplättchen zu liegen. Die Flüssigkeit hilft einerseits, das Gewebe von der Nadel zu lösen und andererseits wirkt diese Lösung dem Austrocknen der Biopsieprobe während des Messvorgangs in der Messkammer des Diagnosegerätes entgegen. Ein Austrocknen ist wegen der äußerst geringen Ausmaße der Probe, d. h. des Gewebes, nicht auszuschließen. Außerdem formt sich das Gewebe durch diese Flüssigkeit in der Regel von selbst, also automatisch durch Eigenspannung, in die physikalisch einfachste Form – eine Gerade ohne Kurven. Die Menge der Flüssigkeit ist gerade ausreichend, so dass das Gewebe damit dünn benetzt ist und dieses nicht in dieser Lösung schwimmt, was dafür sorgt, dass die Messungen nicht beeinträchtigt werden.
Zunächst erfolgt eine Messung im Diagnosegerät mit Hilfe der TCSPC-Methode (time correlated single photon counting). Dies ist eine bekannte Methode, um die Fluoreszenz-Lebensdauer zu bestimmen, auf die hier nicht näher eingegangen werden soll. Es kann dieser Messung eine FLIM-Technik (fluorescence lifetime imaging microscopy) nachgeschaltet werden. Dies ist eine ebenso bekannte Technik, die u. a. in Mikroskopen Verwendung findet. Anschließend wird das Biopsieplättchen in die vorher beschriftete Einbett-Kassette gelegt, wobei die Nummer der Probe auf dem Plättchen mit der auf der Einbett-Kassette übereinstimmt. Die Probe wird mit einem Schwämmchen – entsprechend dem 2. Schwämmchen bei der o. g. bekannten Kassette – oder Filterpapier bedeckt und in den üblichen Arbeitsablauf zur Fixierung und Gewebseinbettung eingereiht. Der Vorgang des Einbettens in Paraffin für die histo-pathologische Untersuchung kann in üblicher Weise erfolgen.
Testreihen zeigen, dass das Ersetzen eines Schwämmchens durch das oben beschriebene Biopsieplättchen keinerlei Qualitätseinbuße bei der Konservierung des Gewebes bringt, das heißt, die Begutachtung durch die/den Pathologin/Pathologen kann in gewohnter Weise erfolgen. Auch wird das beschriebene Material, z. B. Teflon oder PE-HWU, durch die stufenweise Behandlung von Formaldehyd und Alkohol nicht zerstört.
Die Biopsieplättchen werden z. B. in einer Größenordnung von ca. 300 Plättchen angelegt. Dies entspricht einem Vorrat für eine Woche, wenn pro Tag 4 Prostatabiopsien stattfinden. Hier werden somit 15 Plättchen bei 4 Biopsien, d. h. 60 Plättchen am Tag benötigt. Bei 5 Arbeitstagen pro Woche ergeben sich so 300 Plättchen. Eine Reinigung der Plättchen muss nicht, kann aber mit einem Autoklav durchgeführt werden, z. B. Teflon ist dafür geeignet. Nach der Reinigung der Plättchen können diese immer wieder verwendet werden.
Hinsichtlich des Diagnosegerätes wird die Aufgabe gelöst durch ein solches gemäß Patentanspruch 6. Das Diagnosegerät enthält eine Messkammer und einen in die Messkammer einsetzbaren Probenhalter. Der Probenhalter weist eine Aufnahmevorrichtung auf, an der ein erfindungsgemäßes Biopsieplättchen fixierbar ist. So kann es zusammen mit zumindest einem Teil des Probenhalters in die Messkammer eingebracht werden, um dort die o. g. Messung durchzuführen.
Die Vorrichtung für die Messkammer muss ebenso bestimmte Voraussetzungen erfüllen:

– Die Gewebeprobe muss bei einer definierten Temperatur gemessen werden.
– Das Biopsieplättchen mit der Halterung, also dem Probenhalter, muss aus der Messkammer einfach entnommen und wieder positioniert werden können – es kann sein, dass der Blickkontakt fehlt und die Halterung nur durch Greifen entnommen und wieder eingesetzt werden kann.
– Das Biopsieplättchen muss an einer definierten Position in der Messkammer zum Liegen kommen.

Diese Voraussetzungen können durch folgende Vorkehrungen erfüllt werden:
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Diagnosegerät eine auf das in der Messkammer befindliche Biopsieplättchen einwirkende Kühlvorrichtung. In der Regel liegt dann das Biopsieplättchen flächig gekühlt an der Kühlvorrichtung an, d. h. es findet eine Kontaktkühlung statt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Plättchen mit der der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite als Flachseite auf einer Kühlplatte aufliegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahmevorrichtung so gestaltet, dass das Biopsieplättchen relativ zum Probenhalter zumindest in einer Dimension beweglich gelagert ist. Das Plättchen, wenn es in die Aufnahmevorrichtung eingelegt wird, befindet sich dann in einer Ruhestellung, in der es z. B. am Probenhalter bzw. an einem Anschlag dessen anliegt. Aus dieser Ruhestellung heraus ist das Plättchen – zumindest mit einem geringen Bewegungsspielraum – beweglich gelagert bzw. geführt, ohne die Aufnahmevorrichtung wieder zu verlassen. Beim Einsetzen des Probenhalters in die Messkammer führt das Biopsieplättchen genau diese Bewegung durch und gelangt unter Anlage an der Kühlvorrichtung aus der Ruhestellung, wobei es immer noch in der Aufnahmevorrichtung geführt ist.
Der Probenhalter ist dazu vorgesehen, um das kleine Biopsieplättchen besser handhaben, also halten zu können und so gemeinsam mit dem Probenhalter aus der Messkammer zu entnehmen. Auf diese Weise kann das Gewebe außerhalb der Messkammer auf das Biopsieplättchen gemäß dem o. g. Vorgang aufgelegt werden.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Biopsieplättchens, z. B. mit Teflon- oder PE-HWU-Material ist, dass dieses Material kaum eigene Fluoreszenz aufweist (ca. 40 cps). Die verwendete Mess- (TCSPC, FLIM) und neue Auswertemethode (Fraktale Dimension D_F) fordert einen deutlichen Unterschied der Signale des zu messenden Gewebes von denen des Untergrundes.
Ein weiterer Vorteil der Biopsieplättchen ist, dass klebriges Gewebe einfach mit Hilfe von Ringer-Lösung/destilliertem Wasser auf diese Plättchen aufgelegt werden kann. Die Form des Gewebes bleibt derart erhalten, dass die/der Pathologin/Pathologe problemlos dessen Begutachtung durchführen kann. Durch die Beschaffenheit des Materials, z. B. Teflon oder Kunststoff, ist gleichermaßen auch das Ablösen des Gewebes ohne Formveränderung gewährleistet.
Der Vorteil der Aufnahmevorrichtung für die Biopsieplättchen gewährleistet einen sicheren Umgang mit dem Gewebe – die Halterung kann gut gehalten werden und rutscht nicht aus der Hand. Durch eine Führung an der Kühlplatte in der Messkammer kann das Biopsieplättchen an eine notwendige vorbestimmte Position zum Messen ohne Blickkontakt gebracht werden.
Der Vorteil der Kühlung ist, dass das Gewebe während der Messung immer den gleichen Bedingungen ausgesetzt ist. Vorversuche haben gezeigt, dass bei verschiedenen Temperaturen des Gewebes die Ergebnisse der Auswertung ebenso verschieden sind. Durch die geringe Größe der Probe (Durchmesser einer fadenartigen Probe von 0,6 mm) nimmt einerseits das Gewebe sehr schnell die Temperatur von außen an, was es zu verhindern gilt, und andererseits ist aber auch sicher gestellt, dass die Temperatur, die von der Kühlplatte, d. h. von unten kommt, auch die ganze Probe gleichmäßig durchsetzt.
Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem neuen Messgerät zur Biopsie-Proben-Bewertung verwendet. Ein derartiges Gerät kann bei verschiedenen Biopsien (z. B. Prostata-, Mammabiopsien) zur Objektivierung der Befunde, oder während einer Operation zur Unterstützung der Klarstellung von fragwürdigem Gewebe oder in Ambulanzen oder Praxen von niedergelassenen (Fach-)Ärzten (z. B. Hautarzt) zur schnellen Diagnose von verdächtigem Gewebe verwendet werden.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die konkreten o. g. Vorgehensweisen beschränkt. Denn es wird sich für alle optischen Biopsie-Befundungsgeräte – unabhängig davon, welche optischen Messungen an den Proben durchgeführt werden –, immer ein vergleichbares Problem der Lagerung und der Übergabe in die Pathologie stellen. Mit dem erfindungsgemäßen Biopsieplättchen, der Einbett-Kassette und dem Diagnosegerät kann diese Aufgabe gelöst werden.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
1 eine Einbettkassette mit Biopsieplättchen und Deckplättchen,
2 das Biopsieplättchen aus 1 mit aufgebrachtem Flüssigkeitstropfen,
3 das Biopsieplättchen aus 1 mit darauf abgelegter Probe,
4 eine Aufnahmevorrichtung eines Diagnosegerätes mit dem Biopsieplättchen aus 1,
5 ein Diagnosegerät mit der Aufnahmevorrichtung aus 4,
6 fraktale Dimensionen verschiedener Materialien,
7 Intensitäten verschiedener Materialien,
8 Fluoreszenzsignale verschiedener Materialien,
9 Kontaktwinkel verschiedener Materialien.
1 zeigt eine Einbettkassette 2, umfassend eine Aufnahmeschale in Form eines Unterteils 4 und einen aufklappbaren Deckel 6 zum Verschließen des Unterteils 4. Sowohl das Unterteil 4 als auch der Deckel 6 sind von Löchern 8 durchbrochen. Die Einbettkassette weist an ihrer Außenfläche ein Beschriftungsfeld 10 auf, in das die Biopsienummer und/oder Patienten-ID eingetragen werden können.
Die Einbettkassette 2 enthält ein Biopsieplättchen 12, das aus Teflon, alternativ aus PE-HWU besteht. Die eine Flachseite des Biopsieplättchens 12 bildet dessen Oberseite 14. Auch das Biopsieplättchen 12 trägt ein Beschriftungsfeld 16 am Rand der Oberseite 14, um dieses mit einer Probennummer beschriften zu können. Die Oberseite weist einen markierten Teilbereich 18 auf. Dessen Mitte ist definiert durch eine Mittenmarkierung 20, die eine gedachte Achse 22, angedeutet durch eine gestrichelte Linie, definiert. Der Teilbereich 18 ist außerdem durch eine die Achse 22 begrenzende Anfangsmarke 24 begrenzt. Die Mittenmarkierung 20 und die Anfangsmarke 24 sind durch Nuten in der Oberseite 14 gebildet und bilden zusammen mit Seitenmarken 23 (auch als Nuten) eine Bereichsmarkierung 25. Die Seitenmarken 23 begrenzen gleichzeitig das Beschriftungsfeld 16.
Der Teilbereich 18 definiert den Bereich der Oberseite 14, auf dem später eine Gewebeprobe liegen soll. Die Probe soll entlang der Achse 22 liegen und nicht über die Anfangsmarke 24 hinausragen. Im Teilbereich 18 findet später eine Vermessung dieser Probe statt. Die Mittenmarkierung 20 gibt hier insbesondere die Markierung, wo eine Stanze mit der genommenen Probe aufgelegt werden soll, um die Probe von dieser auf die Oberseite 14 abzustreifen. Als Teilbereich 18 wird in etwa (ca. je 5 mm seitlich der gedachten Mittellinie) der Bereich gemessen, der von den Seitenmarken 23 auf der einen Seite und von Mittenmarkierung 20 und Anfangsmarke 24 auf der anderen Seite begrenzt wird.
Die Einbettkassette 2 enthält außerdem ein Deckplättchen 26 in Form eines Schwämmchens, alternativ in Form von Filterpapier.
In einer alternativen Ausführungsform ist nicht das gesamte Biopsieplättchen 12, sondern nur dessen Oberseite 14 aus den oben genannten Materialien gefertigt oder mit diesen beschichtet.
2 zeigt das Biopsieplättchen 12, auf dem im Teilbereich 18 ein Tropfen 28 einer Flüssigkeit, hier 3 μl Ringer-Lösung oder destilliertes Wasser, aufgebracht ist.
3 zeigt das Biopsieplättchen, nachdem auf diesem mit Hilfe des Tropfens 28 im Teilbereich 18 eine Probe 30 eines Zellgewebes eines Patienten aufgelegt wurde.
4 zeigt einen Probenhalter 32 zur besseren Handhabung des Biopsieplättchens 12. Das Biopsieplättchen 12 hat hierzu im Beispiel vier Löcher 34. Der Probenhalter 32 als Haltevorrichtung bzw. Halterungsplatte weist vier passende Stifte 36 auf. Diese bilden zusammen mit den Löchern 34 eine Aufnahmevorrichtung 37. Mit Hilfe dieser ist das Biopsieplättchen 12 am Probenhalter 32 zu befestigen. Das Biopsieplättchen 12 wird in Richtung des Pfeils 38 mit den Löchern 34 auf Stifte 36 aufgesetzt. Die Stifte 36 fixieren das Biopsieplättchen 12 bis auf eine mögliche Axialbewegung entlang der Stifte 36. Zunächst gleitet das Biopsieplättchen 12 daher in eine Ruhestellung R (gestrichelt angedeutet), bei der es am Probenhalter 32 anliegt. Die Stifte 36 sind im Probenhalter 32 fixiert. Der Probenhalter 32 weist außerdem Aussparungen 40 auf, um das Biopsieplättchen 12 in der Ruhestellung R besser greifen und entgegen der Richtung des Pfeils 38 wieder vom Probenhalter 32 entnehmen zu können.
5 zeigt stark vereinfacht einen Ausschnitt aus einem Diagnosegerät 42 bzw. dessen Messkammer 44, in die der Probenhalter 32 mit dem Biopsieplättchen 12 eingeführt ist, hier allerdings in Explosionsdarstellung.
Die Temperatur der Probe 30 kann dann im Diagnosegerät 42 bzw. der Messkammer 44 über eine Kühlvorrichtung 46, hier in Form einer Kühlplatte, z. B. mit Hilfe eines Peltier-Elements konstant auf einer definierten Temperatur gehalten werden. Das Peltier-Element (TEC, thermo-electric cooler) ist hier nicht eingezeichnet, da es für die Erfindung nicht relevant ist. Die Kühlvorrichtung 46 weist hierzu eine große freie Anlagefläche 48 auf. Die Kühlvorrichtung 46 ist auf einer Auflage 50 in der Messkammer 44 angebracht. Die Kühlvorrichtung 46 steht hierbei im Beispiel 0,1 mm höher von der Auflage 50 vor als der Probenhalter 32. Damit hat das Biopsieplättchen 12 mit seiner der Oberseite 14 gegenüberliegenden Unterseite 52 unmittelbaren Kontakt mit der Kühlvorrichtung 46. Hierbei verlässt das Biopsieplättchen 12 den Probenhalter 32 und gleitet 0,1 mm entlang der Stifte 36 entgegen der Richtung des Pfeils 38 aus der Ruhestellung R. Hierdurch ist die Kühlung der Probe 30 sicher gewährleistet. Mit einem Regler auf dem Peltier-Element kann eine definierte Temperatur eingestellt und auch gehalten werden.
Im Folgenden wird beispielhaft ein Ablauf bei Entnahme einer Probe 30 aus einer menschlichen Prostata erläutert. Standardmäßig werden hier zwölf Proben 30 entnommen, in manchen Fällen bei sonografisch verdächtigem Material noch weitere (ein bis drei) Proben 30. Daher sind hier zwölf bis fünfzehn Biopsieplättchen 12 nötig, was bei anderem Gewebe dem Standard entsprechend variiert wird oder werden kann. Zwei Möglichkeiten der Stanzenentnahme, also der Entnahme einer Probe 30 aus einem Patienten sind gegeben:
Der erste Fall ist eine Stanzenentnahme bei einer Prostata nach einer Total-Resektion. Die Kühlung, also die Temperatur der Kühlvorrichtung 46 wird mit einem Regler auf eine Temperatur von 15°C eingestellt. Damit bestehen für alle Messungen von Proben 30 in der Messkammer 44 die gleichen Bedingungen.
Die Prostata liegt zum Biopsieren bereit, und ist hier evtl. getuscht. Hierbei wird die ganze Prostata in schwarze Tusche getaucht, um bei den Gewebeproben die Kapsel zu markieren, wenn die weiteren Untersuchungen dies erfordern. Zwölf Einbett-Kassetten 2 sind mit der ID des Patienten bzw. der Untersuchung und der Biopsie-Nummer von ”1” bis ”12” beschriftet. Zwölf Biopsieplättchen 12 sind der Reihe nach, den aufgetragenen Nummern entsprechend, aufgelegt. Zwölf Deckplättchen 26 in Form von farbigen Schwämmchen oder zwölf Stück Filterpapier liegen bereit. Das erste der Biopsieplättchen 12 wird in eine Vorrichtung, nämlich zwei nicht dargestellte Begrenzungsleisten auf dem Diagnosegerät 42, gelegt, sodass das Biopsieplättchen 12 nicht wegrutschen kann. Mit einer auf 3 μl eingestellten Pipette wird ein vorportionierter Tropfen 28 von Flüssigkeit, Ringer-Lösung oder destilliertes Wasser, auf das Biopsieplättchen 12 im markierten Teilbereich 18 aufgetragen.
Nun wird mit der Feinbiopsie-Nadel an definierter Stelle gemäß standardisiertem Wissen der Urologie/Pathologie, in diesem Fall der 1. Stanze rechts apikal zentral, Gewebe aus der Prostata entnommen. Die Stelle, auf der das Gewebe auf der Nadel liegt, wird durch den Tropfen 28 der Flüssigkeit gezogen und seitlich auf dem Biopsieplättchen 12 abgestreift. Mittenmarkierung 20 und Anfangsmarke 24 sollen Hilfe geben, wo die Nadel beim Abstreifen positioniert werden soll und damit sollte das Gewebe in Form der Probe 30 auch ziemlich genau zwischen den beiden Markierungsstrichen und in dem markierten Teilbereich 18 zu liegen kommen.
Dieses Biopsieplättchen 12 wird auf die Stifte 36 des Probenhalters 32 gesetzt. Ein vorderer Abschnitt 54 dient hierbei als Handgriff. So kann der Probenhalter 32 in die Messkammer 44 durch Führung an der Kühlvorrichtung 46 eingebracht werden. Ein Ausschnitt 56 am Probenhalter 32 dient hierbei der formschlüssig passenden Führung, hierzu weist der Ausschnitt 56 die selbe runde Aussparung in der Form der Kühlvorrichtung 46 auf. Der Probenhalter 32 wird bis zum Anschlag ohne Blickkontakt geschoben. Der Blickkontakt ist nämlich u. U. auch nicht gegeben, da das Diagnosegerät 42 auf einer Tischplatte steht und die Messkammer 44 etwa auf Höhe der Tischplatte liegt. Auch ist die Messkammer 44 relativ klein – zum Messen und für die Aufbewahrung des Gewebes, also der Probe 30 ist nicht mehr Platz notwendig –, sodass die einbringende Hand die Stelle verdecken kann, an der der Probenhalter 32 positioniert werden soll.
Der zweite Fall als standardmäßige Bereitstellung von Gewebe (Probe 30) ist in der Art gegeben, dass das Gewebe direkt aus einer Biopsie-Untersuchung stammt. Die Stanze (Probe 30) wird aus der Prostata, die noch im menschlichen Körper ist, mittels einer transrektalen oder transperinealen Stanzbiopsie entnommen. In diesem Fall entfällt das Tuschen.
Die Probe 30 ist an sich symmetrisch und wird daher durch einen Farbtupfer an einem Ende, nämlich dem Ende, an dem mit der Messung begonnen wird, markiert. Die Markierung erfolgt nach der Messung, da ansonsten die Signale der Farbe mit aufgenommen werden. Bei der pathologischen Bewertung dagegen spielt die Farbe keine Rolle. So ist der Beginn der Messungen, die an ca. zehn bis fünfzehn Messpunkten erfolgen, festgelegt und eine örtliche Korrelation mit einem nachfolgenden pathologischen Befund ist gegeben.
Hier erfolgt die Abnahme der Stanze (Probe 30) von der Biopsienadel mit einer Pinzette. Die andere o. g. Möglichkeit mit dem Abstreifen der Probe 30 auf das Biopsieplättchen 12 mit der Zuhilfenahme einer definierten Menge Ringerlösung oder destillierten Wassers ist ebenso möglich.
Die nicht gezeigte Tür der Messkammer 44 wird geschlossen, der Start-Knopf zur Messung wird in der Software gedrückt, und die Messung der Probe 30 durchgeführt. Dieser Vorgang gehört zu einem anderen Arbeits-Prozess und ist hier lediglich zum besseren Verständnis angeführt.
Nach erfolgter Messung wird das Biopsieplättchen 12 mit dem Probenhalter 32 wieder aus der Messkammer 44 entnommen. Mit Hilfe der runden fingergerechten Aussparungen 40 kann das Biopsieplättchen 12 vom Probenhalter 32 genommen werden und wird in die erste der vorbereiteten Einbett-Kassetten 2 mit entsprechender Stanzen-Bezeichnung gelegt werden. Dort wird die Probe 30 mit einem Deckplättchen 26, z. B. Schwämmchen oder Filterpapier, bedeckt und der Deckel 6 der Einbett-Kassette 2 wird geschlossen. In diesem Zustand der Verwahrung wird das Gewebe (Probe 30) in einer Dose mit Formaldehyd zur ersten Konservierung (Stoppen des Gewebe-Zerfalls) gesammelt.
Die weiteren elf Stanzen werden in der gleichen Weise vorbereitet, in die Messkammer 44 eingelegt und gemessen; die zwölf Positionen der Entnahme in der Prostata sind folgende:

– rechts apikal zentral
– rechts apikal peripher
– rechts Mitte zentral
– rechts Mitte peripher
– rechts basal zentral
– rechts basal peripher
– links apikal zentral
– links apikal peripher
– links Mitte zentral
– links Mitte peripher
– links basal zentral
– links basal peripher

Wenn sonografisch suspektes Material vorliegt, müssen noch ein bis drei Proben, d. h. Biopsien, entnommen werden, die auf die in Reserve gehaltenen Biopsieplättchen 12 mit Nummern dreizehn bis fünfzehn gelegt und in beschriebener Weise behandelt werden.
Nun können die gesammelten Gewebeproben 30 in den Einbett-Kassetten 2 mit dem üblichen Arbeitsablauf fixiert werden. Nach dieser Fixierung werden die Kassetten 2 einzeln geöffnet, und das Gewebe in Form der Proben 30 aus der Kassette 2 bzw. von dem Biopsieplättchen 12 entnommen und einzeln in weitere Biopsiekassetten (feinlöchrig, entsprechend beschriftet) für die weitere Bearbeitung umgebettet. Am Ende werden die Biopsien in einem warmen Metallschälchen mit flüssigem Paraffin übergossen und wieder mit der entsprechend beschrifteten Kassette 2 überstülpt. Ein Verwechseln ist ausgeschlossen, da die Proben immer einzeln umgebettet werden.
Die bei diesem Vorgang entfernten Biopsieplättchen 12 werden wiederum gesammelt und zur Reinigung gebracht, um für weitere Messungen zu einem späteren Zeitpunkt verwendet werden zu können.
Die Biopsieproben werden in 1 mm-Schritten abgescannt, beginnend ab dem oben genannten, markierten Messbeginn (Anfangsmarke 24). Hierzu wird eine Fläche im Ausmaß von 1 cm mal einer definierbaren Länge, vorzugsweise zwischen der Mittenmarkierung 20 und der Anfangsmarke 24, mit Laser angeregt. Bei dieser Prozedur des Abscannens wird der Probenhalter 32 schrittweise verschoben. So entstehen die o. g. zehn bis fünfzehn Messpunkte. 6 zeigt die entsprechenden Werte der fraktalen Dimension D_F über den o. g. Messpunkten aufgetragen. Für die Messung wurden im Vorfeld an tierischem Gewebe und an den Biopsieplättchen vier Messpunkte ausgewählt und diese ausgewertet. Gezeigt sind eine erste Kurve 58a für Gewebe vom Rind, eine zweite Kurve 58b für Gewebe vom Schwein und eine Kurve 58c für Teflon. Zu sehen ist, dass Teflon (ein Wert D_F von etwa 0,78) sich deutlich vom Gewebe unterscheiden lässt.
7 zeigt die maximale Intensität I in cps (nach einer Glättung der Fluoreszenz-Kurve, um evtl. ,Ausreißer' zu eliminieren) ebenfalls über den o. g. Messpunkten aufgetragen. Auch hier sind wieder Kurven 60a für Rind, 60b für Schwein und 60c für Teflon aufgetragen; Teflon liegt bei einem Wert von ca. 40 cps und unterscheidet sich deutlich von den anderen.
8 zeigt den Intensitätsverlauf in cps der Fluoreszenz über der Zeit t in ns für Schweinegewebe und die Fluoreszenz-Intensitätskurve für das Substrat aus PE-HWU, deren Werte im Vergleich zur ersten Kurve deutlich geringer sind. Auch hier sind also zwei Kurven 62a für Schwein und 62b für PE-HWU gezeigt. Zu sehen ist das zeitliche Abklingen der Fluoreszenz. Das PE-HWU-Hintergrundsignal ist deutlich kleiner und klingt auf einer ähnlichen Zeitskala ab.
9 zeigt verschiedene hydrophile und hydrophobe Werkstoffe. Gezeigt sind die jeweiligen Kontaktwinkel α von kleiner 90° für den Fall A eines hydrophilen Werkstoffs, von größer 90° für den Fall B hydrophober Werkstoffe, wie z. B. PE-HWU, von 126° für den Fall C von Teflon, und von größer 160° im Fall D für superhydrophobe Stoffe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2251675 A1 [0004]

Claims

Biopsieplättchen (12), dessen eine Flachseite als Oberseite (14) zur Aufnahme einer im Rahmen einer Biopsie entnommenen Probe (30) eines Patienten ausgebildet ist, das zumindest an der Oberseite (14) ein Material aufweist, dessen Werte einer Intensität (I) seiner Eigenfluoreszenz und/oder dessen fraktaler Dimension (D_F) nach elektromagnetischer Bestrahlung sich von den jeweiligen Werten des Zellgewebes unterscheiden.
Biopsieplättchen (12) nach Anspruch 1, bei dem die Werte der Intensität (I) von Zellgewebe mindestens um einen Faktor 30 höher und/oder der fraktalen Dimension (D_F) von Zellgewebe mindestens um einen Faktor 1,5 höher als die jeweiligen Werte des Materials sind.
Biopsieplättchen (12) nach Anspruch 2, bei dem das Material ein unpolares Polymer oder PE-HWU ist.
Biopsieplättchen (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer an der Oberseite (14) angeordneten Bereichsmarkierung (25), die einen als Messfeld nutzbaren Teilbereich (18) für das Ablegen der Probe (30) markiert.
Einbett-Kassette (2), mit einem Unterteil (4) und einem diese verschließenden Deckel (6), mit einem Biopsieplättchen (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, und mit einem Deckplättchen (26), die beide in das Unterteil (4) einlegbar sind, wobei im eingelegten Zustand die Oberseite (14) des Biopsieplättchens (12) vom Deckplättchen (26) bedeckt ist.
Diagnosegerät (42), mit einer Messkammer (44) und einem in die Messkammer (44) einsetzbaren Probenhalter (32), wobei dieser eine Aufnahmevorrichtung (37) aufweist, an der ein Biopsieplättchen (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 fixierbar ist, so dass dieses zusammen mit zumindest einem Teil des Probenhalters (32) in die Messkammer (44) einbringbar ist.
Diagnosegerät (42) nach Anspruch 6, mit einer auf das in der Messkammer (44) befindliche Biopsieplättchen (12) einwirkenden Kühlvorrichtung (46).
Diagnosegerät (42) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bei. dem das Biopsieplättchen (12) in der Aufnahmevorrichtung (37) relativ zum Probenhalter (32) zumindest in einer Dimension, aus einer Ruhestellung (R) heraus beweglich gelagert ist, wobei beim Einsetzen des Probenhalters (32) in die Messkammer das Biopsieplättchen (12) unter Anlage an der Kühlvorrichtung (46) aus der Ruhestellung (R) bewegt ist.