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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Herstellen von Gewebescheiben, beispielsweise
für stereologisch-morphometrische Anwendungen.
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Die Herstellung von Gewebeschnitten
ist in allen Bereichen der Medizin zur Untersuchung von Gewebe notwendig.
Bei quantitativen histologischen Verfahren (Stereologie), bei denen
die Zellen oder andere feingewebliche Strukturen in einem bestimmten
Volumen des Gewebes erfasst werden, ist es notwendig, das Gewebe
zuvor in Gewebescheiben – mit einer
standardisierten Dicke zu zerschneiden bevor sie weiter aufgeschnitten
werden. Eine typische Dicke derartiger Gewebescheiben bzw. Gewebeschnitte
liegt bei 200 bis 1000 Mikrometern. Die Gewebescheiben werden für die Untersuchung
dann in der Regel mit konventionellen Schneidegeräten weiter bearbeitet
und in vielen Fällen
anschließend
eingefärbt.
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Da viele Gewebeproben, beispielsweise
Gehirngewebe, in ihrer Konsistenz weich sind können sie nicht ohne weiteres
durch eine Schneideklinge zerschnitten werden, sondern werden vielmehr
vorher in eine Einbettungsmasse eingebettet. Herkömmlicherweise
wird hierzu ein Gußrahmen
mit vier Seitenwänden
zum Einbetten der Gewebeprobe in einen Gußblock eingesetzt. Dabei besitzt
der herkömmliche
Gußrahmen
keine Bodenfläche,
sondern wird direkt auf eine Bearbeitungsfläche aufgesetzt. Für das spätere millimetergenaue
Schneiden wird zusätzlich
zwischen dem Gußrahmen
und der Bearbeitungsfläche
ein zurechtgeschnittenes Millimeterpapier in den Boden des Gußrahmens
gelegt, wobei die Millimeterskalierung nach unten in Richtung auf die
Auflagefläche
zeigt. Auf das Millimeterpapier wird anschließend die zu untersuchende Gewebeprobe gelegt.
Dann wird in den Gußrahmen
eine Einbettflüssigkeit
gegossen. Bei der Einbettflüssigkeit
handelt es sich beispiels weise um erwärmte Agar-Flüssigkeit.
Nachdem die Einbettflüssigkeit
ausgehärtet ist,
wird der Gußrahmen
bei einem herkömmlichen Verfahren
von dem die Gewebeprobe enthaltenden Gußblock aus ausgehärtetem Agar
entfernt. An der Unterseite des ausgehärteten Gußblocks befindet sich das zuvor
plazierte Millimeterpapier. Der ausgehärtete Gußblock wird auf der Auflagefläche umgedreht
und mittels eines Schneidemessers wird manuell der Gußblock in
Scheiben zerschnitten.
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Die herkömmliche Vorgehensweise zur
Herstellung von Gewebescheiben weist einige gravierende Nachteile
auf.
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Da der Schneidevorgang manuell durchgeführt wird,
variiert die Dicke der hergestellten Gewebescheiben stark, so dass
es bei den nachfolgenden Gewebeuntersuchungen, z. B. Zählen der
enthaltenen Zellen, zu Fehlern kommt.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin,
dass die herkömmliche
Vorgehensweise relativ umständlich und
zeitintensiv ist.
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Darüber hinaus ist es bei der herkömmlichen Vorgehensweise
notwendig den Gußblock
zu berühren,
wenn man ihn zum Schneiden umdreht. Dies könnte unter Umständen insbesondere
bei infektiösen
Gewebeproben zu Problemen führen.
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Ein weiterer Nachteil bei dem herkömmlichen
Verfahren zum Herstellen von Gewebescheiben besteht darin, dass
der Gußblock
zum Schneiden mechanisch festgeklemmt werden muß. Je mehr Gewebescheiben von
dem Gußblock
entfernt werden, umso kleiner wird der Gußblock und desto schwieriger
wird es weitere Gewebescheiben aus dem festgeklemmten Gußblock zu
gewinnen.
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Es ist daher die Aufgabe eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Herstellen von Gewebescheiben zu schaffen bei
dem die Dicke der erzeugten Gewebescheiben einer gewünschten
Scheibendicke genau entspricht.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung mit dem in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen und
durch ein Verfahren in dem in Patentanspruch 14 angegebenen Merkmalen
gelöst.
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Die Erfindung schafft eine Vorrichtung
zum Herstellen von Gewebescheiben mit:
einem Gußrahmen
zum Einbetten einer Gewebeprobe in einem Gußblock,
eine Vortriebseinrichtung
zum Verschieben des Gußblocks
in eine Längsrichtung
und mit
mindestens einer zu der Längsrichtung quer angeordneten
Schneideklinge, die zum Schneiden des Gußblocks absenkbar ist.
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Die Vortriebseinrichtung ist vorzugsweise eine
Spindel.
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Dabei ist die Spindel vorzugsweise
manuell betätigbar.
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Bei einer alternativen Ausführungsform
wird die Spindel durch einen ersten Motor angetrieben.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der Vortrieb der Spindel in Längsrichtung durch eine Steuerung
zur Einstellung der Schnittdicke der Gewebescheiben steuerbar.
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Die Schneideklinge ist vorzugsweise
in zwei Führungsnuten
eines Gestells absenkbar.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Gußrahmen
auf einem Schlitten angebracht, der auf mindestens einer in Längsrichtung verlaufenden
Führungsschiene
verschiebbar ist.
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Dabei ist der auf dem Schlitten angebrachte Gußrahmen
vorzugsweise zur Einstellung eines Schnittwinkels α drehbar.
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Der Gußblock besteht vorzugsweise
aus einem transparenten Material.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
besteht der Gußblock
aus ausgehärteter
Agarflüssigkeit.
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Der Gußrahmen weist vorzugsweise
zwei in Längsrichtung
ausgerichtete Rahmenwände
mit jeweils zwei gegenüberliegenden
Einschiebnuten auf, in die zwei weitere Rahmenwände einschiebbar sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird die Schneideklinge von einem zweiten Motor angetrieben abgesenkt.
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Dabei ist die Absenkgeschwindigkeit
der Schneideklinge vorzugsweise durch eine Steuerung einstellbar.
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Die Erfindung schafft ferner ein
Verfahren zum Herstellen von Gewebescheiben mit den folgenden Schritten,
nämlich
Anordnen
einer Gewebeprobe in einem Gußrahmen,
Gießen einer
Einbettflüssigkeit
in den Gußrahmen,
Aushärten der
Einbettflüssigkeit
zu einem die Gewebeprobe enthaltenen Gußblock,
Schieben des Gußblocks
in eine Längsrichtung
hin zu einer dazu quer angeordneten Schneideklinge, und
Absenken
der Schneideklinge auf den verschobenen Gußblock.
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Im weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung von Gewebescheiben durch Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
zur Erläuterung
erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine
bevorzugte Ausführungsform
des in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
enthaltenen Gußrahmens;
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3 ein
Blockschaltbild einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Herstellen von Gewebeschnitten.
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4a, 4b Konstruktionszeichnungen
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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Wie man aus 1 erkennen kann weist die dort dargestellte
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum
Herstellen von Gewebeschnitten eine Bodenfläche zwei auf, auf der sich
ein Gestell 3 befindet. Das Gestell 3 weist 2
Profilschienen 3a, 3b auf, die durch einen Steg 4 miteinander
verbunden sind. Die Profilschienen 3a, 3b werden
durch entsprechende Öffnungen 5a, 5b des Stegs 4 geführt. Zur
Erhöhung
der Stabilität
weist der Steg 4 zusätzliche
Vorsprünge
mit Öffnungen 6a, 6b auf
durch die die Führungsschienen 3a, 3b ebenfalls verlaufen.
An dem Gestell ist eine absenkbare Schneideklinge 7 vorgesehen.
Die Schneideklinge 7 ist vorzugsweise in zwei Führungsnuten
des Gestells gelagert und kann manuell abgesenkt werden.
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Wie man 1 ferner entnehmen kann weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 einen
Gußrahmen 8 auf,
in dem sich ein zu zerschneidender Gußblock befindet. Der Gußblock wird
durch eine Vortriebseinrichtung 9 in Form einer Spindel,
in einer Längsrichtung
L, hin zu der quer verlaufenden Schneideklinge 7 verschoben.
Bei der in 1 dargestellten
Vortriebseinrichtung 9 handelt es sich um eine manuell
betätigbare
Spin del mit einem Gewinde an der ein Drehknopf angebracht ist. Der
Vortrieb der manuell betätigten
Spindel 9 wird durch die Gewindehöhe h festgelegt. Jede Umdrehung
der Spindel 9 entspricht einer Gewindehöhe. Da die Gewindehöhe h bekannt
ist, ergibt sich der durch Drehen der Spindel erzeugte Vortrieb
aus dem Produkt der Umdrehungszahl n und der bekannten Gewindehöhe h: L = n∙hwobei
L der Vortrieb in Längsrichtung,
n
die Anzahl der Umdrehungen und
h die Gewindehöhe der Spindel 9 ist.
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Es ist daher somit möglich den
Vortrieb L und somit die Schnittdicke der Gewebeschnitte bzw. Gewebescheiben
genau einzustellen.
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2 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
des in der Vorrichtung 1 enthaltenen Gußrahmens 8. Der Gußrahmen 8 weist
zwei in Längsrichtung
(L) ausgerichtete Rahmenwände 8a, 8b auf.
Die erste Rahmenwand 8a verfügt über zwei am Rand vorgesehene
Einschiebenuten 10a, 11a. In gleicher Weise verfügt die gegenüberliegende
Rahmenwand 8b über
Einschiebenuten 10b, 11b. Die Einschiebenuten
der beiden Rahmenwände 8a, 8b liegen
einander gegenüber.
In die Einschiebenuten sind manuell zwei weitere Rahmenwände 12, 13 einschiebbar. Durch
Einschieben der Rahmenwände 12, 13 deren Ausrichtung
quer zu der Längsrichtung
L verläuft, wird
ein geschlossener Gußrahmen 8 gebildet.
Hinter der rückseitigen
eingeschobenen Rahmenwand 12 befindet sich eine durch die
Spindel 9 bewegliche Schiebewand 14.
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Sobald die beiden Rahmenwände 12,13 in die
in Längsrichtung
L ausgerichteten Rahmenwände 8a, 8b eingeschoben
worden sind und somit ein Gußrahmen 8 gebildet
ist, wird in den geschlossenen Gußrahmen 8 eine zu
untersuchende Gewebeprobe, bei spielsweise eine Gehirnprobe gelegt.
Anschließend
wird der geschlossene Gußrahmen 8 mit
einer Einbettflüssigkeit
aufgefüllt.
Zur Ausbildung eines zerschneidbaren Gußblocks 15 wird anschließend abgewartet
bis die Einbettflüssigkeit
ausgehärtet
ist. Bei der Einbettflüssigkeit
handelt es sich vorzugsweise um ein nach dem Aushärten transparentes
Material.
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Vorzugsweise wird der Gußrahmen 8 mit Agarflüssigkeit
aufgefüllt,
so dass der Gußblock 15 aus
ausgehärteter
Agarflüssigkeit
besteht. Nach Aushärten
des Gußblocks 15,
in dem die zu untersuchende Gewebeprobe eingebettet ist, werden
die beiden eingeschobenen Rahmenwände 12, 13 entfernt
und der ausgebildete Gußblock
durch Betätigen der
Spindel 9 mittels der Schiebeplatte 14 in Längsrichtung
L zu der quer angeordneten Schneideklinge 7 bewegt. Bei
einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird der Gußblock 15 auf
der Platte 2 (1)
durch die beiden seitlich angeordneten Rahmenwände 8a, 8b geführt verschoben.
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Bei einer alternativen Ausführungsform
sind die beiden seitlichen Rahmenwände 8a, 8b über eine Bodenfläche miteinander
verbunden und bilden einen Schlitten, der über eine Führungsschiene in Längsrichtung
L hin zu der Schneideklinge 7 verschiebbar ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Schlitten zur Einstellung eines Schnittwinkels α drehbar
und arretierbar. Bei dieser Ausführungsform
ist es möglich
die Gewebescheiben in einem bestimmten Winkel α bezüglich der Längsrichtung L herzustellen.
Bei dieser Ausführungsform sind
die seitlich angeordneten Rahmenwände 8a, 8b des
Gußrahmens
in Längsrichtung
nach hinten weg von der Schneideklinge 7 verschiebbar,
um ein Schneiden mit dem arretierten Schnittwinkel α in den Gußblock 15 zu
ermöglichen.
Dabei ist es hilfreich, dass das verwendete Einbettmaterial transparent
ist, so dass die Gewebeschnitte entsprechend der Lage der Gewebeprobe
in dem Gußblock 15 ausgeführt werden
können.
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Durch die in 1 dargestellte Vorrichtung 1 ist
es möglich,
die Gewebescheiben mit einer sehr hoher Präzision herzustellen. Je feiner
das für
die Spindel 9 verwendete Gewinde ist, desto geringere Scheibendicken
sind mit hoher Präzision
herstellbar. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
dass der in dem Gußrahmen 8 befindliche
Gußblock 15 nicht
mehr berührt
werden muß bzw.
umgedreht werden muß,
um die Gewebeschnitte herzustellen. Hierdurch wird einerseits die
Handhabe erleichert und andererseits eine mögliche Infektionsgefahr gemindert.
Die verwendete Einbettungsmasse ist leicht schneidbar. Die Einbettungsmasse
fixiert die darin enthaltene Gewebeprobe. Die Fixierung ist notwendig,
da die Konsistenz der Gewebeprobe sehr unterschiedlich sein kann.
Bei der Gewebeprobe handelt es sich beispielsweise um ein sehr weiches
oder mehrgliedriges Material, das nicht zum Schneiden eingeklemmt
werden kann.
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3 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
Bei der in 3 dargestellten
schematischen Abbildung wird der hergestellte Gußblock 15 durch die
Spindel 9 mittels der Schiebewand 14 in der Längsrichtung
L hin zu der quer verlaufenden Schneideklinge 7 bewegt.
Die Spindel 9 wird bei der in 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform
durch einen Schrittmotor 16 angetrieben. Der Schrittmotor 16 wird über eine
Steuerleitung 17 durch eine Steuerung 18 angesteuert.
Durch die Steuerung 18 kann der Vorschub und somit die
gewünschte
Dicke der Gewebeschnitte gesteuert werden. Bei der Steuerung 18 handelt
es sich vorzugsweise um eine programmierbare Steuerung. Darüber hinaus
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bei
der in 3 dargestellten
Ausführungsform
einen weiteren Motor 19 auf, der über eine Steuerleitung 20 von
der Steuerung 18 angesteuert wird. Durch den Motor 19 wird die
Schneideklinge 7 angetrieben. Es ist möglich die Schneideklinge 7 mit
einer einstellbaren Absenkgeschwindigkeit abzusenken. Dabei können beispielsweise
die Gewebeproben mit einer harten Konsistenz schneller geschnitten
werden als Gewebeproben mit einer sehr weichen Konsistenz. Die Absenkgeschwindigkeit
bzw. Schneidegeschwindigkeit ist vorzugsweise ebenfalls programmierbar.
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4a ist
eine Konstruktionszeichnung einer bevorzugten Ausführung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wobei die Vorrichtung von der Seite angezeigt ist.
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4b ist
eine Konstruktionszeichnung, die die Vorrichtung von oben zeigt.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 können ganze
Organe in definierte Scheiben mit einer Dicke von mehr als 0,2 +/–0,1 Millimeter
geschnitten werden. Die schmale Schneideklinge 7 ist in
einem Gestell montiert und übernimmt
das definierte Schneiden der Gewebeprobe, in dem sie vertikal durch
den Gußblock
geführt
wird. Der Schneidewinkel α kann
genau fixiert werden. Die Scheibendicken der Gewebeschnitte können von
Schnittvorgang zu Schnittvorgang gezielt variiert werden, da dies
bei bestimmten Untersuchungen von Vorteil sein könnte.
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- 1
- Vorrichtung
zum Herstellen von Gewebescheiben
- 2
- Bodenplatte
- 3
- Profilschienen
- 4
- Steg
- 5a
- Öffnungen
- 5b
- Öffnungen
- 6a
- Öffnungen
- 6b
- Öffnungen
- 7
- Schneideklinge
- 8a
- Rahmenwand
- 8b
- Rahmenwand
- 9
- Spindel
- 10a
- Einschiebenut
- 10b
- Einschiebenut
- 11a
- Einschiebenut
- 11b
- Einschiebenut
- 12
- Rahmenwand
- 13
- Rahmenwand
- 14
- Schiebewand
- 15
- Gußblock
- 16
- Motor
- 17
- Steuerleitung
- 18
- Steuerung
- 19
- Absenkmotor
- 20
- Steuerleitung