DE2413285C3 - Verfahren und Anordnungen zur Gewinnung von einer Blutsenkung entsprechenden Meßwerten - Google Patents

Description

chen Rotationsviskosimetern den Einfluß zu messen, den die Aggregate auf die scheinbare Viskosität des Blutes bei langsamer Strömung ausüben. Eine dafür geeignete Vorrichtung ist in »Mikcrovascular Research«, (1973), p. 366 — 376, beschrieben. In einer transparenten Meßkammer wird die Lichttransmissionsänderung des Blutes nach einem plötzlichen Übergang von einer Strömungsgeschwindigkeit zu einer anderen semessen. Die Meßkurven zeigen eine starke Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit. Durch parallel zur fotometrischen Messung durchgeführte mikrofotografische Aufnahmen konnte nachgewiesen werden, daß das Transmissionsverhalten mit der Erythrozytenaggregation zusammenhängt

Schließlich sind mehrere Versuche bekannt geworden, die Geschwindigkeit der Sedimentation dadurch zu beschleunigen, daß entweder schräg gestellte Sedimentationsrohre benutzt wurden oder aber die Rohre in einer Zentrifuge erhöhten Kräften ausgesetzt wurden.

Nachteilig bei den erstgenannten Methoden ist, daß !ediglich Folgen der Aggregation, nicht aber der Aggregationsprozeß als solcher meßtechnis^h erfaßt werden. Diese Folgen sind unter den verschiedenen Meßbedingungen durchaus unterschiedlich und durch das Meßgut hervorgerufene Artefakte sind nicht zu umgehen. Dies beruht im wesentlichen darauf, daß die Aggregate während der Sedimentation in ihrer Größe nicht konstant bleiben, daß sie durch das an ihnen vorbeiströmende Plasma beeinflußt werden und außerdem die von Patient zu Patient unterschiedliche Zahl roter Blutkörperchen die Größe der Aggregate ebenso wie den ihnen bei ihrer Sedimentation zur Verfugung stehenden Raum in komplizierter Weise beeinflußt.

Die bei der Syllektometrie und der Viskosimetrie gewonnenen Meßkurven zeigen, daß der Aggregationsvorgang innerhalb weniger Sekunden abläuft. Abgesehen von der bereits genannten Konzentrationsabhängigkeit ist es daher bei der Syllektometrie nachteilig, daß aufgrund des vorangegangenen Rührvorganges dem aggreg itionsabhängigen Reflexionsverhalten der Probe in der Anfangsphase eine Störgröße überlagert ist.

Bei der Viskosimetrie führen Entmischungserscheinungen zwischen der dickflüssigen Suspension von Aggregaten und dem dünnflüssigen Blutplasma zu komplizierten Störungen des Meßvorganges.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu finden, welche die Untersuchung des Vorganges der Aggregation direkt erfaßt und welche möglichst frei von den obengenannten Störungen der Artefakte ist Außerdem sollen eine möglichst kurze Meßzeit und eine minimale Blutmenge erforderlich sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 5 bis 7.

Der besondere Vorteil des Erfindungsgegenstandes liegt darin, daß sich mit ihm — wie Versuche gezeigt haben — erhebliche Zeitgewinne erreichen lassen, weil im Gegensatz zur oben beschriebenen, allbekannten Blutsenkungsmeßmethode das Untersuchungsergebnis bereits innerhalb einer Minute vorliegt, und der Arzt den Patienten praktisch sofort weiterbehandeln kann. Bei Anwendung des Erfi.'dungsgegenstandes wird eine erhebliche kleinere Menge Blut als Untersuchungssubstanz benötigt, was insbesondere bei erkrankten Kleinkindern und Unfallverletzten wichtig ist. Und dieses Blut braucht nicht der Armvene des Patienten entnommen zu werden, sondern es genügt zu seiner Entnahme ein Finger- oder Ohrläppchenstich. Wegen des schnellen Untersuchungsablaufes kann auf die Zufügung eines die Gerinnung hemmenden Mittels verzichtet werden, und die Blutkörperchen unterliegen in dieser kurzen Zeit keiner Veränderung, welche das Untersuchungsergebnis verfälschen könnte. Schließlich gibt es bei dieser geringen Menge Untersuchungsmaterials auch keine Sedimentationserscheinungen, die bei größeren Materialmengen auftreten und ebenfalls eine Verfälschung des Untersuchungsergebnisses mit sich bringen.

Ein Ausführungsbeispiel für die anmeldungsgemäße Anordnung ist in der Zeichnung scheinatisch dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Die Anordnung weist eine Meßkammer auf, die aus einer unteren und einer oberen Begrr ,mng besteht. Die untere Begrenzung ist als Wanne 10 ausgebildet, in die das zu untersuchende Blut gegeben wird. Die obere Begrenzung wird durch einen in die Wanne 10 hineinragenden, um seine Rotationsachse drehbar gelagerten Kegel 11 gebildet. Wanne und Kegel sind aus transparentem Material gefertigt und in ihren Dimensionen so gewählt, daß für einen vorgegebenen Drehgeschwindigkeitsbereich des Kegels am zu untersuchenden Blut keine nennenswerten Zentrifugalkräfte auftreten. Der Raum zwischen Wanne und Kegel ist so bemessen, daß er von einer geringen Probenmenge ausgefüllt wird.

Der Kegel 11 wird von einem Antrieb IZ welcher mit einer Schnellstopvorrichtung versehen ist, bewegt. Da die Adhäsionskräfte zwischen dem Blut und den Meßkammerbegrenzungen größer als die Kohäsionskräfte im Blut sind, entstehen, schon bei langsamer Bewegung der beiden Kammerteile zueinander .Scherkräfte, die die »Geldrollen« aufbrechen. Der weitere

■to Vorteil dieses Desaggregationsprinzips liegt darin, daß die bewegung der Blutflüssigkeit praktisch starr an die Bewegung der Kammerteile gekoppelt ist und unmittelbar nach deren Stillstand ebenfalls zur Ruhe kommt.
Wanne und Kegel werden von einer Lichtquelle 13 über einen Umlenkspiegel 13a und einen Kondensor 14 beleuchtet. Über ein Objektiv 15 sowie einen Teiler 17 und ein Okular 16 lassen sich die Vorgänge bzw. die jeweiligen Zustände der Untersuchungssubstanz visuell betrachten. Dem Teiler 17 ist eine fotoelektrische Einrichtung 18 nachgeordnet, in der in bekannter Weise der Lichtfluß, der Wanne, Kegel, Objektiv und Teiler passiert hat, in proportionale elektrische Signale umgeformt wird. Dieser Einrichtung 18 ist eine Auswertestufe 19 nachgeordnet, in welcher die Änderung der Ausgangsrignale der Einrichtung ?8 festgestellt und deren erste Ableitung als Funktion der Zeit gebildet wird.

Wie mittels einer besonderen Methodik festgestellt werden konnte, vt/läuft der exponentiell Abfall der Kurvendarstellung dieser Ableitung parallel mit der Ausbildung von Erythrozytenaggregaten. Die Kurvendarstellung kann beispielsweise an einem zur Stufe 19 parallel geschalteten Oszillographen 20 visuell beobachtet werden. Wird also das zu untersuchende Blut durch

« Drehung des Kegels ir, Bewegung gesetzt, so lösen sich bestehende Teilchenaggregate auf. Sie bilden sich aber neu. wenn man die Umdrehung des Kegels stoppt und so das Blut wieder zur Ruhe kommt. Damit tritt dann die

erwähnte Änderung der Transparen/, und damit Änderung der Ausgangssignale der Einrichtung 18 auf. Mit Hilfe einfacher elektronischer Mittel in der Stufe 19 ist es möglich, die Halbwertzeit dieses Prozesses /.u ermitteln, welche beim menschlichen Blut etwa zwi- i sehen 0,4 und 10 Sekunden liegt. Aus der Halbwertzeit liißt sich als deren Kehrwert die Bildungskonstantc der eingangs erwähnten Teilchenaggregatc berechnen, llalbwcrt/.eit oder Bildungskonstante können in der Stufe 19 nachgeschalteten Anzeigestufen 21, 22 digital in oder analog angezeigt oder in einem Speicher 23 gespeichert werden. Bei Anwendung einer Warneinrichtung ist die gezeigte Anordnung auch zur Durchführung von Reihenuntersuchungen geeignet.

Es wird also mit Hilfe einer abbildungsseitig nachgeschalteten fotoelektrischen Anlage die Änderung der optischen Dichte des Blutes registriert, die dadurch entsteht, daß aus einer homogenen Suspension von Erythrozyten eine solche von liegenden, durch Aggregation vernetzten Erythrozytenklumpen wird, deren optische Durchlässigkeit nach bekannten physikalischen Gesetzen zunimmt. Die Zunahme der fi'loelektrischcn Signale und deren erste Ableitung als funktion der /eil werden registriert.

Das Gezeigte stellt nur eine mögliche Ausführungsform für die Anordnung dar. So können beispielsweise Wanne und Drehkörper kugelflächenförmig ausgebildet sein. Auch ist es möglich, in einer rohrförmigen Meßkammer die Desaggregation des Blutes mittels eines in das Rohr eintauchenden hin- und herbewegten Stößels zu bewirken, dessen Bewegungen plötzlich abgestoppt werden.

Für bestimmte Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, die durch die Teilchen hervorgerufenen Phasenänderungen des Lichtes sichtbar und/oder meßbar zu machen. Zu diesem Zweck werden im Beleuchtungs- und im Abbildungsstrahlengang entsprechende optische Bauelemente, wie beispielsweise Lichtringe, Phasenringe, strahlaufspaltende und strahlvereinigende Bauteile eingebracht.

Auch ist es möglich, die Messung statt in Transmission in Reflexion durchzuführen. Selbstverständlich ist dazu die Anordnung entsprechend aufzubauen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von einer Blutsenkung entsprechenden Meßwerten, bei dem eine Blutprobe in eine transparente Meßkammer eingebracht, eine in der Probe vorhandene Erythrozytenaggregation beseitigt, die Probe mit Licht bestrahlt und die die Probe verlassende Lichtmenge über eine bestimmte Zeit fotometrisch gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Blutprobe in eine Meßkammer, deren obere (11) und untere (10) Begrenzung relativ zueinander bewegbar sind, so eingebracht wird, daß die Probe mit beiden Begrenzungen der Meßkammer in Berührung kommt,

b) durch Bewegung der oberen und/oder unteren Begrenzung der Meßkammer eine in der Blutprobe vorhandene Erythrozytenaggregation aufgehoben wird,

c) nach p'ötzlichem Abstoppen der Bewegung die die Blutprobe verlassende Lichtmenge während des dann erneut einsetzenden Aggregationsvorganges fotometrisch gemessen wird, und

d) auf elektronischem Wege die zeitliche Funktion der ersten Ableitung des Fotometersignals gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbwertzeit der durch Ableitung des Fotometersignals entstehenden Funktion ermittelt und angezeigt oder gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dab der Kehrwert der Halbwertzeit als Bildungskonstante de; Erythozytenaggregate gebildet und angezeigt ode/ gespeichert wird.

4. Verfahren nach einem c :r vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Begrenzungen der Meßkammer zueinander so eingestellt wird, daß keine nennenswerten Zentrifugalkräfte in der Blutprobe auftreten.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 4 mit einer transparenten Meßkammer, die relativ zueinander bewegbare obere und untere Begrenzungen besitzt, einem steuerbaren Antrieb mit Schnellstopvorrichtung zur Bewegung der Kammerbegrenzungen zueinander, einer Lichtquelle, einer fotoelektrischen Einrichtung zur Beobachtung der Blutprobe in der Meßkammerund einer der fotoelektrischen Einrichtung nachgeschalteten Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (19) eine Differenzierstufe zur Bildung der ersten Ableitung des fotoelektrischen Signals nach der Zeit enthält.

6. Anordnung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammerbegrenzungen (10, 11) in ihrer Formgebung so aufeinander abgestimmt sind, daß für vorgegebene Geschwindigkeiten keine nennenswerten Zentrifugalkräfte in der Blutprobe auftreten.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem optischen Strahlengang zwischen Lichtquelle und fotoelektrischer Einrichtung die Phase und/oder die Amplitude des Lichts beeinflussende optische Bauteile eingefügt sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zur Gewinnung von einer Blutsenkung entsprechenden Meßwerten, bei dem eine Blutprobe in eine transparente Meßkammer eingebracht, eine in der Probe vorhandene Erythrozytenaggregation beseitigt, die Probe mit Licht bestrahlt und die die Probe verlassende Lichtmenge über eine bestimmte Zeit fotometrisch gemessen wird.

Bekanntlich legen sich die roten Blutkörperchen des Menschen in Gegenwart von bestimmten Eiweißkörpern des Blutplasmas zu großen Aggregaten, sog. Geldrollen (international »Rouleaux« genannt) zusammen. Auf dieser Tatsache beruht die Suspensionslabilifät, d. h. die Absedimentation der roten Blutkörperchen im stehenden, ungerinnbar gemachten Blut Auf der Bestimmung der Sedimentationsgeschwindigkeit beruht eine der am häufigsten in der Medizin angewandten Routineuntersuchungen, die Bestimmung der Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit in zylindrischen Glasröhren, die nach Methoden durchgeführt werden muß, die von WESTERGREN oder von WINTROBE angegeben wurden. Immer dann, wenn die Zusammensetzung der Plasma-Eiweißkörper in einer charakteristischen Weise gestört ist, kommt es zur vermehrten Aggregation, es bilden sich größere Aggregate, weiche nach bekannten Gesetzen der Physik schneller sedimentieren (STOKE'sches Sedimentationsgesetz).

Es ist ferner bekannt, daß bei Vorliegen ausreichend großer Kraft, z. B. in Strömung, die Aggregate wieder dispergiert werden, wobei sich bei Beendigung dieser Kräfte diese Aggregate sofort wieder bilden. Es handelt sich also um einen beliebig reversiblen Vorgang.

Die übliche Messung der Aggregationsneigung des Blutes durch eine Blutsenkung erfolgt, indem aus der Armvene des Patienten eine Menge von 4 ml Blut entnommen wird und dieses mit 1 ml einer die Gerinnung hemmenden Lösung gemischt wird. Dann wird dieses verdünnte Blut in besor dere Röhrchen auf eine Höhe von 200 mm aufgezogen. Die Röhrchen werden in lotrechte Lage gebracht. Durch die Abwärtssedimentation der Erythrozyten, welche durch die Aufwärtsströmung des Blutplasmas beeinflußt wird, kommt es zur Ausbildung eines Niveau-Spiegels von roten Blutkörperchen gegenüber dem zellfreien Plasma. Die Zahl der mm, die dieser Spiegel nach 1 und nach 2 Stunden abfällt, wird abgelesen und läßt Rückschlüsse auf Erkrankungen zu.

Da dieses Verführen eine verhältnismäßig große Blutmenge erfordert, zeitraubend ist und von einer großen Vielzahl unterschiedlicher Faktoren verfälscht werden kann, hat es nicht an Versuchen gefehlt, Ausmaß und Geschwindigkeit der Aggregation roter Blutkörperchen auf andere Weise meßtechnisch zu erfassen. So ist aus dem Buch »Oxymetrie, Theorie und klinische Anwendung«, (Georg Thieme Verlag, Stuttgart) Seite 117 — 119, die Methode bekannt, in einem Photometer Blut zunächst schnell zu rühren und dann bei Strömungsstillstand die Reflexionsabnahme des Blutes zu registrieren, welche dadurch erfolgt, daß die roten Blutkörperchen sich in Aggregate zusammenlagern. Die theoretischen Grundlagen dieser »Syllektometrie« sind nicht gesichert. Insbesondere der Einfluß der Erythrozytcnkonzentration wird nicht berücksichtigt. Eine eindeutige Korrelation zwischen der Halbwertzeit der Reflexionsabnahme und der Blutsenkungsgeschwindigkeit konnte nicht festgestellt werden.

Außerdem ist versucht worden, mit hochemnfindli-