DE19631850C2

DE19631850C2 - Verfahren zur Diagnose einer malignen Erkrankung oder deren Vorläuferstadien

Info

Publication number: DE19631850C2
Application number: DE19631850A
Authority: DE
Inventors: Hermann Prof Dr Dertinger; Gudrun Dr Knedlitschek; Ilya Dr Krouglikov; Evguenia Dr Skobeltzin; Karl-Friedrich Dr Weibezahn
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2016-08-08
Also published as: WO1998005941A1; US6383735B1; EP0917646A1; DE19631850A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer malig nen Erkrankung oder deren Vorläuferstadien gemäß dem ersten Patentanspruch.

Zur Diagnose maligner Erkrankungen werden neben bildgebenden Verfahren (Röntgen, Ultraschall, Computertomographie, Kern spintomographie) auch histologische Untersuchungen von Biop siematerial, Antikörpertests und Tests auf mehr oder weniger spezifische Tumormarker herangezogen. Die zuletzt genannten Tests werden sowohl an histologischen Präparaten als auch mit Blutserum durchgeführt. Die Tumormarker sind größtenteils sehr spezifisch nur für bestimmte Tumorarten indikativ.

Probleme ergeben sich dadurch, daß diese Verfahren je nach Stadium der Erkrankung häufig eine unbefriedigende Treffer quote aufweisen und nur ungenügend zwischen malignen und beni gnen Formen bzw. Vorläuferstadien unterscheiden können. Für eine gesicherte Diagnose sind im allgemeinen mehrere dieser Verfahren notwendig. Einige bildgebende Verfahren sind mit ei ner zum Teil nicht unerheblichen Strahlenbelastung verbunden; die Biopsie stellt einen operativen Eingriff dar, der die Ge fahr einer Streuung von Tumorzellen in sich birgt. Darüber hinaus sind die genannten Verfahren meist relativ teuer. In manchen Fällen liegen einigermaßen verläßliche Ergebnisse erst nach einer Tage dauernden Auswertung vor.

Aus Surgery, Vol. 109 (1991), Seite 747-755 ist ein Verfah ren zur Diagnose maligner Erkrankungen bekannt, bei welchem arterielles und venöses Blut von Patienten untersucht wird. Dabei werden einzelne Zellpopulationen und/oder Subpopulatio nen ermittelt, die Ergebnisse dieser Bestimmungen werden für venöses und arterielles Blut verglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiteres für den Patienten nicht zusätzlich belastendes Diagnoseverfahren für eine ma ligne Erkrankungen und deren Vorläuferstadien zu finden, das nicht auf einer Bildgebung beruht und in einem Labor einfach und daher schnell und kostengünstig durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens an.

Bei diesem Verfahren werden periphere Blutzellenpopulationen, vorzugsweise die Lymphozytenpopulationen untersucht. Diese Zellen werden dem Organismus zum einen aus arteriellem und/oder kapillarem Blut entnommen. Das arterielle Blut kann einer peripheren Arterie entnommen werden. Anstelle von arte riellem Blut eignet sich in gleicher Weise Kapillarblut z. B. aus der Fingerbeere oder dem Ohrläppchen des Patienten. Zu sätzlich wird dem Patienten venöses Blut, etwa aus der Arm vene, entnommen. Sowohl das arterielle Blut und/oder das Ka pillarblut als auch das venöse Blut werden außerhalb des Kör pers untersucht. Zur Untersuchung eignet sich ein Standard blutausstrich. Bestimmt werden die Größenverhältnisse von Gruppen der Zellen, insbesondere der Lymphozyten, die einer mathematischen Analyse unterzogen werden.

Zur Durchführung des Verfahrens können nach einer Blutentnahme aus einer Arterie und/oder nach Entnahme von Kapillarblut etwa aus der Fingerbeere sowie nach einer Entnahme von Blut aus ei ner Vene Ausstriche auf Mikroskopobjektträgern angefertigt werden. Die Blutzellen können nach einem Standardverfahren ge trocknet, fixiert und gefärbt werden.

Danach wird ein Größenhistogramm arterieller und/oder kapilla rer und venöser Blutzellen, vorzugsweise der Lymphzytenpopu lation erstellt. Dies kann durch mikroskopische Ausmessung von Durchmessern an ca. 200 Blutzellen, insbesondere an ca. 200 Lymphozyten aus dem Ausstrich erfolgen. Hierzu werden die pro zentualen Anteile (N_i)^A bzw. (N_i)^V in den drei Größenbereichen (1) ≦ 8 µm, vorzugsweise 6 µm bis 8 µm, (2) 9 µm und 10 µm so wie (3) ≧ 11 µm, vorzugsweise 11 µm bis 16 µm, mit einer Auflö sung von 1 µm erfaßt, so daß zu jeder der drei Zellgrößengrup pen im Gesamtbereich etwa von 6 µm und 16 µm sowohl im arteri ellen Blut (A) als auch im venösen Blut (V) die prozentualen Anteile (N_i)^A und (N_i)^V jeder der drei Größenbereiche an der Gesamtzahl der jeweiligen Blutzellart ermittelt ist. Lympho zyten < 6 µm und < 16 µm kommen in der Regel allenfalls in sehr geringer Anzahl vor. Außer der Ausmessung von Ausstrichen sind in gleicher Weise alle sonstigen Verfahren geeignet, mit deren Hilfe die prozentualen Anteile der drei Gruppen, die den genannten Größenbereichen entsprechen, an der Gesamtzahl der jeweiligen Blutzellart festgestellt werden kann.

Die prozentualen Anteile (N_i)^A, (N_i)^V von Blutzellen der je weiligen Gruppe werden mit Wichtungsfaktoren multipliziert. In einem ersten Schritt werden zuerst die prozentualen Anteile sowohl des arteriellen und/oder kapillaren Bluts als auch die prozentualen Anteile des venösen Bluts mit ersten Wichtungs faktoren α_i multipliziert, der vorzugsweise
für die erste Gruppe von ≦ 8 µm den Wert 4,
für die zweite Gruppe von 9 µm und 10 µm den Wert 2 und
für die dritte Gruppe von ≧ 11 µm den Wert 4
annimmt. In jedem Fall sollen die Wichtungsfaktoren α_i für die erste und die dritte Gruppe annähernd gleich groß sein, wäh rend der Wichtungsfaktor α_i für die zweite Gruppe kleiner ist.

Hierbei erhält man gewichtete Werte von α_i[(N_i)^A] für arteri elles Blut und/oder Kapillarblut und α_i[(N_i)^V] für venöses Blut jeweils für die erste, die zweite und die dritte Gruppe.

Die gewichteten Werte von α_i[(N_i)^A] und α_i[(N_i)^V] werden je weils über die erste, die zweite und die dritte Gruppe aufsum miert, wobei sich Σα_i[(N_i)^A] und Σα_i[(N_i)^V] ergeben.

Analog hierzu werden anschließend die prozentualen Anteile [(N_i)^A)] sowohl des arteriellen und/oder kapillaren Bluts (A) als auch die prozentualen Anteile [(N_i)^V] des venösen Bluts (V) mit zweiten Wichtungsfaktoren β_i multipliziert, welche vor zugsweise
für die erste Gruppe von ≦ 8 µm den Wert 8,
für die zweite Gruppe von 9 µm und 10 µm den Wert 4 und
für die dritte Gruppe von ≧ 11 den Wert 2
umrechnet. Bei der Wahl anderer Wichtungsfaktoren β_i ist dar auf zu achten, daß der numerische Wert der Wichtungsfaktoren β_i der ersten Gruppe am höchsten und der dritten Gruppe am kleinsten ist. Hierbei erhält man die Werte von β_i[(N_i)^A] und β_i[(N_i)^V] für die erste, zweite und dritte Gruppe.

Die gewichteten Werte von β_i[(N_i)^A] und β_i[(N_i)^V] werden wie derum jeweils über die erste, die zweite und die dritte Gruppe aufsummiert, wobei sich Σβ_i[(N_i)^A] und Σβ_i[(N_i)^V] ergeben.

Anschließend werden die Differenzen

Y = Σα_i[(N_i)^A] - Σα_i[(N_i)^V] und
X = Σβ_i[(N_i)^A] - Σβ_i[(N_i)^V]

berechnet. Die Werte für X und Y stellen für den jeweiligen Patienten charakteristische Werte dar, die in einem x/y-Koor dinatensystem graphisch als Punkt aufgetragen werden können. Aus der Lage des Punktes kann geschlossen werden, ob der Pati ent gesund ist, an einem Fibromyom leidet oder an einer Krebs vorstufe oder an Gebärmutterkrebs (Ca. corp. uteri) erkrankt ist.

Das Diagnoseverfahren wird im folgenden anhand einer Figur und eines Beispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt ein Koordinatensystem mit der Abszisse x und der Ordinate y, in das die charakteristischen Werte X und Y für eine Reihe von untersuchten Patientinnen eingetragen sind.

Zur Auswertung von Blutausstrichen werden sowohl für arteriel les und/oder kapillares Blut (A) als auch für venöses Blut (V) die prozentualen Anteile (N_i)^A als auch die prozentualen An teile (N_i)^V für jede der Lymphozyten-Gruppen (1) 6 µm bis 8 µm, (2) 9 µm und 10 µm und (3) 11 µm bis 16 µm berechnet. Dies geschieht dadurch, daß zuerst im arteriellen und/oder kapilla ren Blut (A) die Anzahl der Lymphozyten der ersten Gruppe, die die Lymphozyten der Größe 6 bis 8 µm umfaßt, ausgezählt und die Zahl dieser Lymphozyten als prozentualer Anteil der Ge samtlymphozytenzahl dargestellt wird. Damit ergibt sich (N₁)^A für die erste Gruppe. Das Auszählen und Berechnen des Anteils wird für die zweite (N₂)^A und dritte (N₃)^A Gruppe wiederholt, die die Lymphozyten der Größen 9 µm und 10 µm sowie 11 µm bis 16 µm umfassen.

Danach wird die Lymphozytenzahl im venösen Blut (V) in glei cher Weise für jede Gruppe ausgezählt und deren prozentualer Anteil [(N_i)^V] bestimmt.

Anschließend werden die Werte von [(N_i)^A] und [(N_i)^V] nachein ander mit den Wichtungsfaktoren α_i und β_i multipliziert.

Die Vorgehensweise wird an folgenden Prozentwerten einer ge sunden Patientin im einzelnen dargestellt:

a) Multiplikation mit den Wichtungsfaktoren α_i:
b) Multiplikation mit den Wichtungsfaktoren β_i:

Nun werden die Differenzen

Y = Σα_i[(N_i)^A] - Σα_i[(N_i)^V] = 338 - 343 = -5
X = Σβ_i[(N_i)^A] - Σβ_i[(N_i)^V] = 550 - 449 = +101

berechnet. Die Werte stellen in einem x/y-Koordinatensystem einen Punkt dar, der sich in der Nähe des rechten Astes der Abszisse befindet.

In dem in der Figur dargestellten x/y-Koordinatensystem sind außer diesem Punkt noch weitere Punkte angegeben, die an ge sunden, unter einem Fibromyom leidenden und an einer Vorstufe Ca. corp. uteri oder an Ca. corp. uteri erkrankten Patientin nen ermittelt wurden.

Die Auswertung der charakteristischen Werte mehrerer Patien tinnen in der Koordinatendarstellung zeigt, daß der Wert für X bei gesunden Patientinnen positiv und größer als 20 ist. Pati entinnen mit einem Fibromyom weisen ebenfalls einen positiven Wert für X auf, der jedoch kleiner ist und im Bereich zwischen 0 und 20 liegt. Bei Patientinnen mit Ca. corp. uteri werden durchweg negative Werte für X ermittelt.

Claims

1. Verfahren zur Diagnose einer malignen Erkrankung oder deren Vorläuferstadien, bei dem

a) zwei Blutproben eines Patienten bereitgestellt werden, von denen eine arterielles und/oder kapillares (Blut(A) und die andere venöses Blut(V) enthält,
b) die prozentualen Anteile ([N_i)]^A, [(N_i)^V]), an Blutzellen einer ersten Gruppe (i = 1), die Blutzellen der Größe kleiner oder gleich 8 µm umfaßt, einer zweiten Gruppe (i = 2), die Blutzellen der Größe 9 µm und 10 µm umfaßt, sowie einer dritten Gruppe (i = 3), die Blutzellen der Größe größer oder gleich 11 µm umfaßt, bezogen auf die Gesamtblutzellenanzahl sowohl im arteriellen und/oder kapillaren Blut (A) als auch im venösen Blut (V) bestimmt werden,
c) die für die prozentualen Anteile ([(N_i)^A], [(N_i)^V]) erhaltenen Werte jeweils mit ersten Wichtungsfaktoren (α_i) multipliziert werden, welche für die erste und für die dritte Gruppe eine ähnliche Größe haben und welche für die zweite Gruppe kleiner sind als diejenigen der ersten und dritten Gruppe, wodurch gewichtete Werte (α_i[(N_i)^A], α_i[(N_i)^V]) erhalten werden,
d) die für die prozentualen Anteile ([(N_i)^A], [(N_i)^V]) erhal tenen Werte jeweils mit zweiten Wichtungsfaktoren (β_i) multipliziert werden, die für die erste Gruppe am höch sten sind, für die zweite Gruppe zwischen dem Wichtungs faktor für die erste und dem für die dritte Gruppe liegen und für die dritte Gruppe am kleinsten sind, wobei gewichtete Werte (β_i[(N_i)^A], β_i[(N_i)^V]) erhalten werden,
e) die Differenzen (Y, X) zwischen den Summen der mit den ersten Wichtungsfaktoren (α_i) gewichteten Werte für ar tielles und/oder kapillares Blut (A) und venöses Blut (V) und zwischen den Summen der mit den zweiten Wich tungsfaktoren (β_i) gewichteten Werte für artielles und/oder kapillares Blut (A) und venöses Blut (V)
(Y = Σα_i[(N_i)^A] - Σα_i[(N_i)^V];
X = Σβ_i[(N_i)^A] - Σβ_i[(N_i)^V])
berechnet werden und
d) die Abweichung der aus den Blutproben des Patienten er mittelten Werte für X und Y von aus Blutproben eines ge sunden Patientenkollektivs erhaltenen Vergleichswerten bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Blutzellen Lymphozy ten darstellen und als Gesamtblutzellenanzahl die Lymphozy tenanzahl eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Wichtungsfak toren (α_i) für die erste Gruppe 4, für die zweite Gruppe 2 und für die dritte Gruppe 4 betragen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Wichtungsfaktoren (β_i) für die erste Gruppe 8, für die zweite Gruppe 4 und für die dritte Gruppe 2 betragen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die er ste Gruppe Blutzellen von 6 µm bis 8 µm und die dritte Gruppe Blutzellen von 11 µm bis 16 µm umfaßt.