DE2707962C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Aggregationsgeschwindigkeit von roten Blutkörperchen in Blut - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Aggregationsgeschwindigkeit von roten Blutkörperchen in Blut

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DE2707962C3 DE19772707962 DE2707962A DE2707962C3 DE 2707962 C3 DE2707962 C3 DE 2707962C3 DE 19772707962 DE19772707962 DE 19772707962 DE 2707962 A DE2707962 A DE 2707962A DE 2707962 C3 DE2707962 C3 DE 2707962C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen
ι j der Aggregationsgeschwindigkeit von roten Blutkörperchen in Blut mittels Hindurchleiten des Lichtstrahls eines Photometers unter Bewegung der in einer Küvette enthaltenen Probe durch Rotation einer Begrenzungswand der Küvette, und sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei der überwiegenden Zahl von organischen Erkrankungen ist die Zusammenlagerung der roten Blutkörperchen (Erythrocytenaggregation) im Blut um so stärker, je schwerwiegender die Erkrankung ist. Da die Erythrocytenaggregate auf Grund des Stokeschen Sedimentationsgesetzes schneller sedimentieren als einzelne, nicht aggregierte Teilches., kommt es neben der Aggregation der Eryihrocyten (roten Blutkörperchen) auch zur Sedimentation der Aggre-
jo gate. Die Sedimentationsgeschwindigkeit der Erythrocytenaggregate wird überwiegend von zwei Faktoren bestimmt:
a) von der Art und der Konzentration der aggregatfördernden Proteine, und
J5 b) von der Anzahl der suspendierten Erythrocyten pro Volumen Plasma (siehe Ehrly, A. M., und Fink, M. M.: Blutkörperchensenkungsge-Echwindigkeit bei verschiedenen Hämatokritwerten. Med. Welt 22, 1960 (19^I).
Je höher die Konzentration der aggaegationsfördernden Substanzen ist und je kleiner die Anzahl der suspendierten Erythrocyten im Blut ist, um so höher ist die Sedimentationsgeschwindigkeit, die in der Praxis in Form der Blutkörperchensenkurgsgeschwindig-
keil (BSG) nach Westergren gemessen wird.
Die Bestimmung der Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit erfolgt als universelle Suchmethode für organisch krankhafte Prozesse (z. B. Rheuma, Tuberkulose, Krebs, Entzündungen) und ist eine der am
-,« häufigsten angewandten Labormethoden in der Medizin. Bei der Durchführung dieser Bestimmung der BSG werden 4 ml Venenblut mit 1 ml einer gerinnungshemmenden Na-Citrat-Lösung vermischt und dann in speziellen Meßröhrchen von 200 mm Länge
V3 und ca. 2 mm lichter Weite aufgezogen und senkrecht autgestellt. JNach l und nach 2 Siunden wird die Fhasentrennung beobachtet und die erythrocytenfreie Plasmasäule abgelesen und in Fom des Wertes mm/ Stunde angegeben.
to Diese Bestimmungsmethode der Blutkörperchen-Senkungsgeschwindigkeit ist sehr zeitaufwendig und es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, dieses Bestimmungsverfahren zu verbessern und insbesondere durch ein schnellerarbeitendes Verfahren zu ersetzen.
hi Zu diesem Zweck hat man einmal versucht, das Verfahren beispielsweise durch Schrägsenkung, Zentrifugieren, Erwärmen u. dgl. zeitlich abzukürzen. Die erhaltenen Ergebnisse waren indessen wenig befriedi-
gend und vor allem nicht vergleichbar mit den Resultaten des bisher üblichen Blutsenkungsverfahrens, und aus diesem Grunde haben diese abgeänderten Methoden keinen Eingang in die klinische Praxis gefunden.
Man hat weiterhin auch lichtoptische Methoden benutzt, um die Aggregationsneigung bzw. um die Aggregationsgeschwindigkeit der Erythrocyten im Blut zu bestimmen. Hierfür kommt einmal das Auflichtverfahren bzw. die Reflektometrie in Betracht, und zum andern dasTransmissionsverfahren: bei dem die Zunahme des durch eine dünne Blutschicht hindurchtretenden Lichtes bestimmt wird.
Dieses letztgenannte Transmissions^; '. -η ist auch Gegenstand der Patentliteratui gewo.Jen.
So beschreibt einmal die deu"sche Ofienlegungsschrift 2413285 ein Verfahren, 'v=; dem eine Blutprobe in eiT.er aus transparenten- -nieria! gefertigten Mischkammer angeordnet ι nd üurch einen in die iProbe hineinragenden kegeiiormigen Körper aus transparentem Material ir Rotation versetzt wird. Nach dem Abstoppen der Rotationsvorrichtung wird dann die Transmission eines vertikal durch deri kegelförmigen Rotationskörper und die Blutprobe hindurchgeschickten Lichtstrahls mit Hilfe eines Photometers bestimmt und graphisch dargestellt.
Dieses bekannte Verfahren arbeitet somit bei Strömungsstillstand der Blutprobe mit der Folge, daß durch zwischenzeitlich aufgetretene Sedimentationsund Entmischungseffekte keine optimalen Ergebnisse erhalten werden.
Bei dem in der Veröffentlichung in Microvascular Research, Band 6, 1973, S. 366-376 beschriebenen Verfahren wird die vorstehend beschriebene Vorrichtung (herkömmliches Cone-PIate Viskosimeter) mit dem in die Blutprobe hineinragenden kegelförmigen, um eine vertikale Achse drehenden transparenten Meßkörper benutzt, um bei verschiedenen Schergraden den L'chtdurchgang zu bestimmen.
In der deutschen Patentschrift 2408214 wird weiterhin ein Verfahren zum Messen der spontanen Aggregation der Blutplättchen in blutplättchsnreichem Zitratplasma beschrieben, bei dem ein die Untersuchungsprobe enthaltendes Gefäß in Rotation versetzt wird, und die Messung während der Rotation des Gefäßes, beispielsweise einer temperierbaren Scheibenküvette mit einer Umdrehungszahl von 10 bis 60 Umdrehungen pro Minute, mit einem Photometer mit horizontalem Lichtstrahl durchgeführt wird. Die die Probe enthaltende Scheibenküvette wird dabei nur unvollständig gefüllt, um während der Rotation eine ständige Durchmischung der Probe zu erzielen. Dieses Verfahren braucht einmal eine relativ große Blutmenge und ist zum anderen auch nur zur Messung der Blutplättchen (Thrombocvten) bestimmt.
In umfangreichen Versuchen haben die Anmelder festgestellt, daß bei lichtoptischen Verfahren die Sedimentation des Blutes eine ganz wesentliche Fehlerquelle darstellt und daß daher Messungen im stationären Zustand der Blutprobe sehr mit FeWern behaftet sind.
Auf Grund früherer Untersuchungen und den von den Anmeldern durchgeführten Versuchen wurde festgestellt, daß die im Blut enthaltenen Erythrocyten sich zunächst zu eir.fachen, geldrollenförmigen primären Aggregaten zusammenlagern, die sich dann Ihrerseits zu größervolumigen sekundären Aggregaten verbinden. Es wurde weiterhin festgestellt, daß diese
Aggregation der Teilchen von minimalen Scherungskräften besonders begünstigt wird, die auch in den sogenannten Westergrenröhrchen unterstellt werden müssen.
Die eigentliche Sedimentation der Erythrocyten, welche bei der Messung der BSG als Maß für die Aggregationstendenz der roten Blutkörperchen dient, muß bei einer lichteleüctrischen Methode zur Erlangung eines mit der üblichen Blutsenkung vergleichbaren Wertes verhindert werden, da Entmischungserscheinungen zu Störungen der Lichttransmission und der Reflexion führen.
Weiterhin hat sich gezeigt, daß für eine lichtoptische Meßmethode auch die räumlichen Gegebenheiien im Probenkörper so sein müssen, daß sich die großen, sekundären Aggregate unbeengt ausbilden können.
Insbesondere bei Blutproben von Patienten mit Tumoren oder mit Blutarmut, bei denen die Sedimentationsgeschvindigkeit besonders stark erhöht ist und somit die Entmischung zwischen Blut id Plasma bereits innerhalb der ersten Minute beginnt, -nuß besonderer Wert auf die Verhinderung einer solchen Sedimentation während des Meßvorganges gelegt werden, um einwandfreie und mit der bisher üblichen Blutsenkung vergleichbare Werte zu erzielen.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Messung und gegebenenfalls Registrierung der Aggregationsgeschwindigkeit von roten Blutkörperchen im menschlichen Blut mittels Hindurchleiten des Lichtstrahls eines Photometers unter Bewegung «ier in einer Küvette enthaltenen Probe durch Rotation einer Begrenzungswand der Küvette zu schaffen, bei dem d;e Sedimentation des Blutes und die damit verbundenen Fehlerquellen weitgehend ausgeschaltet sind, und mit dem einmal der Blutprobe optimale Bedingungen für die Zusammenlagerung der in der Flüssigkeit vorhandenen Teilchen geboten werden, so daß eine günstige Konf?ktquote (Trefferquote) der Teilchen erreicht wird, ohne daC es jedoch zur Sedimentation und damit zur groben Entmischung der Blutproben kommt. Weiterhin soll die Meßzeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kurz sein, und es sollen Messungen mit minimaler. Probenmengen möglich sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Probe während der Messung von einer drehbar ausgebildeten Seitenwand einer planparalleler* Küvette einer Umwälzbewegung UiTi eine horizontale Achse unterworfen wird.
Eine solche Um wälzbewegung verhindert dabei die als sehr nachteilig für das iichtoptische Verfahren er kannte Sedimentation der Blutkörperchen, und erhöht andererseits gleichzeitig die Bedingungen für die Ausbildung der Teilchenaggregate (Trefferquote). Es werden somit Meßwerte erhalten, die mit den Werten nach dem Westergren-Verfahren (BSG) vergleichbar sind.
Zur Eliminierung des Temperatureffektes wird das Verfahren gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Weise durchgeführt, daß die Probe während der Messung mittels eines Temperiermediums auf einer konstanten Temperatur gehalten wird.
Durch die Verwendung geeignet temperierter Thermostatenflüssigkeiten kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei verschiedenartigen Temperaturen unter Normaltemperatur oder über Normaltemperatur durchgeführt werden. .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, direkt aus der Vene entnommenes, nicht antikoaguliertes Blut zu untersuchen, und weiterhin läßt sich das Verfahren auch für die automatische Reihenuntersuchung verwenden.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Seitenwand der planparallelen Küvette mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 0-20 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise 1 Umdrehung pro Minute gedreht wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des ^.findungsgemäßen Verfahrens besteht gemäß der Erfindung aus einer, im Strahlengang eines Photometers angeordneten, die Blutprobe enthaltenden Küvette mit drehbarer Begrenzungswand und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Küvette planparallele Seitenwände aufweist, von denen mindestens eine um eine horizontale Achse drehbar ausgebildet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die im Strahlengang liegende, drehbar ausgebildete Seitenwand der Küvette von einem Motor mit einer konstanten Drehzahl antreibbar.
Es hat sich weiterhin als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn auf der drehbar ausgebildeten Seitenwand der Küvette die Umwälzbewegung der Probe unterstützende Profile angebracht sind. Diese Profile können entweder als Erhöhungen oder als Vertiefungen ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig hat sich eine schaufeiförmige Ausbildung dieser Profile erwiesen.
Ebenfalls zur Unteistützung der Scherbewegung der in der Küvette enthaltenen Probe, sind gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der feststehenden Seitenwand der Küvette Profilierungen vorgesehen, die in Verbindung mit den Profilierungen auf der gegenüberliegenden, drehbaren Seitenwand die Umwälzbewegung der Probe unterstützen.
Auch diese, auf der feststehenden Seitenwand der Küvette vorgesehenen Profilierungen können als Erhöhungen oder als Vertiefungen ausgebildet sein.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Küvette mit von einem Temperiermedium durchflossenen Mantel umgeben. Dieses T*"<nperiermedium, welches in einem Thermostaten auf konstanter Temperatur, entweder unter Normaltemperatur, auf oder über Normaltemperatur, gehalten wird, sorgt dafür, daß die in der Kü· ette enthaltene Probe stets gleichbleibende Temperatur aufweist, so daß auf diese Weise der Temperatureffekt bei den Messungen ausgeschaltet wird.
Die Durchführung der erfindungsgemäßen Meßverfahren wird wesentlich erleichtert mit einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Küvette mit zwei Öffnungen für die Zufuhr und die Abgabe der Probe versehen ist. Diese Öffnungen, die zweckmäßig im feststehenden Tei1 der Küvette angebracht sind, ermöglichen die fortlaufende Messung von Flüssigkeiten, und sie gestatten ebenfalls auch eine schnelle Messung einzelner Proben.
Durch Hindurchleiten eines Spülmediums wird die Probe nach Entfernung des gemessenen Blutes gereinigt und steht dann einer erneuten Beschickung mit einer anderen Probe zur Verfügung.
Die öffnungen sind dabei zweckmäßig verschließbar ausgebildet.
Andererseits kann aber auch an die öffnungen direkt eine Injektionsspritze angeschlossen werden, mit der die jeweilige Probe, gegebenenfalls nach entsprechender Temperierung des Injektionsspritzeninhaltes
iö'in einem entsprechend temperierten Bad, in die Küvette eingefüllt wird.
An das der Bestimmung der Lichttransmission dienende Photometer ist zweckmäßig ein Schreiber für die Registrierung der Lichtdurchlässigkeit der Probe
!'> in Abhängigkeit von der Zeit angeschlossen.
Andererseits kann auch an das Photometer ein digitales Anzeigegerät angeschlossen werden, mit dem die Meßwerte bestimmt un ' gegebenenfalls registriert werden können.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Schic* ke in der Küvette zwischen den beiden planparallelen Seitenwänden etwa 1 mm beträgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht bei kontinuierlicher Rotation der Küvcttenwand eine fortlaufende Untersuchung verschiedener Blutproben und ermöglicht damit eine Automatisierung der Blutuntersuchur"?. Elektronisch gesteuert wird die Küvette mit der Probe beschickt, das Ergebnis gemessen und registriert, dann die Küvette ausgespült, getrock-
net und mit der nächsten Probe beschickt. Das Ergebnis kann dabei digital abgelesen oder von einem Schreiber ausgedruckt werden. Die einzelne Messung kann beliebig lange ausgedehnt werden, da die Sedimentation durch die von der rotierenden Küvettenwand verursachte Umwälzbewegung verhindert wird.
An Hand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung im einzelnen näher erläutert, in den Zeichnungen zeigt
4n Fig. 1 eins schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Aggregationsgeschwindigkeit von roten Blutkörperchen in Blut,
Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung der Ku-
vette für die Probenaufnahme,
Fig. 3 eine Ansicht der drehbaren Seitenwand der Küvette,
Fig. 4 eine Ansicht der feststehenden Küvette. Die in Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungs-
gemäße Vorrichtung besteht aus einer Küvette mh der Meßkammer 1 für die Aufnahme der zu untersuchenden Blutprobe, die aus einem feststehenden Küvettenteil 2 und einer diehbar angeordneten Seitenwand 3 der Küvette besteht, weiche von einem Mo-tor 4 über ein Zahnradgetriebe in Rotation versetzt werden kann, und wobei die Küvette in den Strahlengang eines aus Hg-Quarzlampe 5 und Photomultiplierö bestehenden Photometers geschaltet ist, und wobei sich an den Photornultiplier 6 ein Schreiber 7 anschließt. Die Küvette 1 ist mit einem Mantel für die Durchleitung eines Temperiermediums 9 versehen, welches die Küvette und damit die zu untersuchende Probe auf einer konstanten Temperatur hält. Der Elektromotor 10 dient zur Umwälzung des Tem-
ti5 periermediums. Die Blutprobe wird mit Hilfe der im Temperierbad 8 auf einer Temperatur von 37° C gehaltenere Spritze 11 in die Küvettenkammer 1 eingespritzt und dort auf die Änderung der Transmission
in Abhängigkeit von der Zeit untersucht.
In Fig. 2 ist der Aufbau der Küvette nochmals im einzelnen dargestellt, .'n dem vom Temperiermedium durchflossenen Mantel 12 ist die drehbare Seitenwand 3 der Küvette mittels Kugellagern 13 drehbar gelagert, und kann über das Zahnradgetriebe 14 in Rotation versetzt werden. Durch Aufschrauben des feststehenden Küvettenteils 2 wird die Meßkammer 1 ausgebildet, in die über die Zufühfungs- und Abgabeöffnungen 15 und 16 die zu untersuchende Probe in die Meßkammer 1 eingeführt wird.
Die in Fig. 3 dargestellte Ansicht der drehbaren Seitenwand der Küvette zeigt die darauf angebrachten Profilierungen 17 in Form von Erhebungen, die die Umwälzung der zu untersuchenden Probe unterstüt
In Fig. 4 zeigt die dargestellte feststehende Küvettenwand ebenfalls in Form von Erhebungen angebrachte Profilierungen 18, die mit den auf der dr^ba-• A*.n Seitenwand der Küvette vorgesehenen Profilierungen 17 zusammenwirken und zur Erhöhung der Umwälzbewegung der zu untersuchenden Blutprobe in der Meßzelle beitragen.
s Die Umdrehungsgeschwindigkeit der drehbaren Seitenwand 3 der Küvette Hegt im Bereich von 0 bis 20 Umdrehungen pro Minute* und sie beträgt vorzugsweise 1 .Umdrehung pro Minute.
Die Meßzeit beträgt üblicherweise bei der Bestimmung der Äggregationsgeschwiridigkeit von Erythrocyten als Analogbestimmung zur BSG-Bestimmung nach Westergren 1 Minute.
Bei der in Fig. 2 dargestellten speziellen Ausführungsform der Erfindung ist das Abbildungsverhältnis von Zeichnung zur Wirklichkeit etwa 2:1.
Es hat sich bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung als zweckmäßig erwiesen, wenn die Schichtdicke in der Küvette zwischen den beiden planparalleien Glasplatten etwa 1 Millimeter beträgt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche.
1. Verfahren zum Messen der Aggregationsgeschwindigkeit von roten Blutkörperchen in Blut mittels Hindurchleileti des Lichtstrahls eines Photometers unter Bewegung der in einer Küvette enthaltenen Probe durch Rotation einer Begrenzungswand der Küvette, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe während der Messung von einer drehbar ausgebildeten Seitenwand einer planparallelen Küvette einer Umwälzbewegung um eine horizontale Achse unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe während der Messung mittels eines Temperiermediums auf einer konstanten Temperatur gehalten wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand der planparallel*n Küvette mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 0 bis 20 U/min gedreht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand der planparallelen Küvette mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 1 U/min gedreht wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einer im Strahlengang eines Photometers angeordneten, die Blutprobe enthaltenden Küvette mit drehbarer Begrenzungswand, .dadurch gekennzeichnet, daß die Küvette planparallele Seitenwände (2, 3) aufweist, von de ^n mindestens eine um eine horizontale Achse d-ehbar ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Strahlengang liegende, drehbar ausgebildete Seitenwand (3) der Küvette von einem Motor (4) mit einer konstanten Drehzahl antreibba. ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der drehbar ausgebildeten Seitenwand (3) der Küvette die Umwälzbewegung der Probe unterstützende Profile (17) angebracht sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der feststehenden Seitenwand (2) der Küvette Profilierungen (18) vorgesehen sind, die in Verbindung mit den Profilierungen (17) auf der gegenüberliegenden, drehbaren Seitenwand (3) die Umwäizbewegung der Probe unterstützen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Küvette mit einem von einem Temperiermedium durchflossenen Mantel umgeben ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Küvette mit zwei öffnungen (15, 16) für die Zufuhr und die Abgabe der Probe versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (15, 16) verschließbar ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an das Photometer ein Schreiber (7) für die Registrierung der Lichtdurchlässigkeit der Probe in Abhängigkeit von der Zeit angeschlossen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an das Photometer ein digitales Anzeigegerät angeschlossen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke in der Küvette zwischen den beiden planparallelen Seitenwänden etwa 1 mm beträgt.
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