DE3850504T2 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der heilfähigkeit einer operationswunde. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und eine Methode zum Bestimmen der Heilfähigkeit einer Schnittwunde oder eines Bindegewebes beim Menschen.
• Der Gewebe-Heilungsprozeß beginnt innerhalb von Sekunden nach erfolgter Läsion oder begonnener Operation und schreitet über die Blutgerinnung und eine hochdiversifizierte biologische Reaktionskette fort hin zur Bindegewebsvernarbung. Was zu Beginn ein reichlich mit Zellen versehenes, schlaffes, mechanisch instabiles Gewebe darstellt, wird im dem Ablauf von Tagen und Wochen zu einem immer festeren Gewebe. Der Stoffwechsel dieses Granulationsgewebes wird nach und nach langsamer. Die Form, die endgültige Größe und die mikroskopische Textur eines Narbengewebes werden vom Alter, Geschlecht, dem allgemeinen Stoffwechsel und der Anforderung an die lokale Gewebefestigkeit des Patienten bestimmt.
• In Tierversuchen war es möglich nachzuweisen, daß die während der ersten Tage im Wundbereich auftretende Menge an Zellen und deren relative quantitative Proportionen den Heilungsverlauf für die weiteren Wochen bestimmen. Obgleich es möglich ist, bei Versuchstieren die lokale Gewebe-Heilungsrate auf verschiedene Arten an der Wunde selbst zu untersuchen, war dies beim Menschen nicht möglich. Klinisch beurteilt, stellt die Gewebeheilung entweder einen Erfolg oder einen Mißerfolg dar. Über die Heilungsverzögerung und die möglicherweise dazu beitragenden Gründe war aus einer geschlossenen Schnittwunde keine Information zu erhalten.
• Es gibt eine bekannte Vorrichtung und Methode zur Entnahme von Wundzellen aus einer Schnittwunde (Viljanto, J., J. Surg. Res. 20 (1979) Seiten 115-119). Bei dieser bekannten Methode wird zur Entnahme einer Wundzellen-Probe für die Analyse ein dünnes Silikongummi-Röhrchen mit einem Celluloseschwamm an einem Ende in die Wunde eingebracht. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Vorrichtung und Methode zu verbessern, um sowohl eine zuverlässig arbeitende Gewebeheilungs-Testvorrichtung als auch eine Methode bereitzustellen, welche zuverlässig reproduzierbar ist und bei der die Genauigkeit der Analyseergebnisse verbessert und deren Anwendbarkeit erleichtert ist.
• Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Nachweisen der Wund-Heilfähigkeit umfaßt ein flexibles, auf herkömmliche Weise in eine Wunde eingeführtes Kapillarröhrchen, wobei die in der Wunde belassene Spitze dieses Röhrchens mit einem Schwamm für das Anhaften und Wachstum von Zellen versehen ist. Ein kennzeichnendes Merkmal dieser Vorrichtung der Erfindung ist, daß zumindest das in der Wunde belassene Ende des Kapillarröhrchens mit mindestens einer Innennut versehen ist, und daß der Schwamm ein in der Nässe expandierender Viskose-Celluloseschwamm ist, der miteinander kommunizierende Makro- und Mikroporen enthält. Die Innenausführung des Kapillarröhrchens nach der Erfindung sieht ein festes Anhaften des Schwammes am Ende eines Röhrchens vor und gleichzeitig sind für das Zellen enthaltende Wundexsudat der freie Zutritt und die Bewegung im Kapillarröhrchen und im Schwamm gesichert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Innere eines Kapillarröhrchens in vier im wesentlichen gleich große Innennuten geteilt. Dadurch entstehen zwei einander gegenüberliegende Nutenpaare, die zwischen sich das Schwammstück haltende Rippen haben.
• Der Viskose-Celluloseschwamm ist vorzugsweise im Querschnitt rechteckig und derart dimensioniert, daß er sich im trockenen Zustand von einer Nut eines Kapillarröhrchens zur gegenüberliegenden Nut erstreckt, wobei die Seitennuten sogar im expandierten Zustand eines Viskoseschwammes frei bleiben, wodurch die Flüssigkeit frei in diese freien Seitennuten fließen kann. Das Kapillarröhrchen ist vorzugsweise aus Silikongummi hergestellt.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Methode zur Bestimmung der Heilfähigkeit einer Schnittwunde, wobei ein auf einem Kapillarröhrchen befestigter und für das Anhaften und Wachsen von Zellen vorgesehener Schwamm zur Probenentnahme in eine Wunde eingebracht wird. Diese Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schwamm nach der Probenentnahme mit einer bestimmten Spülflüssigkeit mit einer bestimmten Spülgeschwindigkeit und mit einer bestimmten Menge an Spülflüssigkeit gespült wird, gefolgt vom Behandeln der Zellsuspension zur differentiellen Zählung der Zellen auf an sich bekannte Weise und dem Vergleichen der erzielten Resultate mit Referenzwerten.
• Der Vergleich wird höchst vorzugsweise mit Hilfe eines Computers durchgeführt.
• Mit einer Vorrichtung der Erfindung ist es möglich, bereits im frühen Stadium der Heilung, gewöhnlich nach 48 Stunden, eine die nachfolgende Heilung prognostizierende, repräsentative Zellprobe zu erhalten. Mit Hilfe der weiteren Behandlung und der differentiellen Zellzählung ist es möglich herauszufinden, ob die Heilung der Wunde des untersuchten Patienten so fortschreitet, wie es aufgrund seines oder ihres Alters und Geschlechtes zu erwarten wäre. Kommt es bei der lokalen cytologischen Reaktion im frühen Heilungsstadium zu Anomalien, kann deren klinische Bedeutung in verschiedenen Fällen abgeklärt werden. Geht es dabei um eine Störung, die durch den Mangel an Nährstoffen oder Spurenelementen hervorgerufen wird, kann sie während des Heilungsverlaufs immer noch, zumindest teilweise, behoben werden.
• Es versteht sich, daß die Analyse von Wundzellen nicht nur dazu bestimmt ist, die Heilung einer getesteten Wunde zu prognostizieren. Die cytologische Reaktion enthüllt in erster Linie die Reaktionsfähigkeit und -stärke einer untersuchten Person über den gesamten Heilungsprozeß hinweg. Man sagt, daß die Wundheilung einen Indikator für die Vitalität eines gesamten Individuums bedeutet, zumal sie die koordinierte Kombinationswirkung aller Blutzellen, Bindegewebszellen und auch Dutzender verschiedener Enzyme, Katalysatoren und Intermediärsubstanzen erfordert.
• Um eine Wundzellenanalyse zuverlässig reproduzierbar zu machen, muß eine Wundzellen entnehmende Vorrichtung im Aufbau standardisiert sein. Dies trifft besonders im Bezug auf den innerhalb eines Silikongummi-Röhrchens eingebrachten Celluloseschwamm zu. Zellen sind extrem empfindlich auf selbst geringfügige Veränderungen in der Oberflächentextur und Porengröße eines Schwammes. Daher sollte der Schwamm, selbst mikroskopisch untersucht, homogen und in den Maßen genau quantifiziert sein.
• Die Interpretation einer Zellanalyse wäre ohne Datenverarbeitungstechnologie praktisch nicht möglich. Eine Methode der Erfindung erleichtert die Aufbereitung der aus der Zellanalyse erhaltenen und zur klinischen Anwendung geeigneten Information innerhalb weniger Minuten ab dem Zeitpunkt, da die Daten auf einem Computerterminal erscheinen. Danach ist es möglich, zum Aufspüren krankheitsbedingter und ererbter Auswirkungen auf die Heilung von Geweben kontinuierlich mehr werdendes Material zu sammeln.
• Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen
• Fig. 1 eine in eine Schutzhülle verpackte Vorrichtung der Erfindung zeigt,
• Fig. 2 eine in eine Wunde implantierte Vorrichtung der Erfindung zeigt,
• Fig. 3 das dem Schwamm zugewandte Ende eines Kapillarröhrchens in vergrößertem Längs- und Querschnitt zeigt,
• Fig. 4 das gleiche zeigt wie Fig. 3, wobei der Schwamm jedoch mit Flüssigkeit getränkt ist,
• Fig. 5 und 6 die Verteilungskurven für Makro- und Mikroporen bei einem bekannten Schwamm und bei einem Schwamm der Erfindung zeigen.
• Eine Vorrichtung der Erfindung umfaßt ein biegsames Kapillarröhrchen 1, das vorzugsweise aus Silikongummi hergestellt ist und dessen eines Ende mit einem Wundzellen entnehmenden Schwamm 2 versehen ist. Zum Zweck der Verwendung ist dieses Röhrchen 1 der Erfindung in ein transparentes Schutzgehäuse 3 verpackt, in welchem das Kapillarröhrchen mit Hilfe von Schutzfilmen an einer Grundfolie befestigt ist. Die Schutzfilme können zum Zweck der Anwendung schnell vom Ende des Kapillarröhrchen 1 abgezogen werden und, wie in Fig. 1 gezeigt, können eine Vielzahl dieser Kapillarpackungen nebeneinander angeordnet und eines nach der anderen entnommen werden.
• Ein aus der Packung entnommenes Kapillarröhrchen 1 wird, wie in Fig. 2 gezeigt, in eine Wunde eingebracht. Ein Kapillarröhrchen 1 wird z. B. 48 Stunden lang in dieser Position belassen, wobei Flüssigkeit im Kapillarröhrchen 1 gesammelt und im Schwamm 2 absorbiert wird.
• Es ist wichtig, daß die Form des Kapillarröhrchens 1 und des Schwamms 2 derart beschaffen ist, daß der Schwamm 2 auch in expandiertem Zustand fest in Position bleibt. Ebenso ist es wichtig, daß Wundflüssigkeit frei im Kapillarröhrchen 1 fließen kann und das Kapillarröhrchen durch den expandierten Schwamm 2 nicht verstopft wird. Bei einer Lösung der Erfindung (Fig. 3 und 4) ist das Kapillarröhrchen mit mindestens einer Innennut 4, 6 versehen. Bei dem in den Fig. 3 und 4 gezeigten Fall beträgt die Anzahl der Nuten 4, 6 vier, einschließlich der in einander entgegengesetzter Beziehung angeordneten Nutenpaare. Auf diese Weise werden zwischen den Nuten die Rippen 5 gebildet, welche gegen das Zentrum des Rohres zeigen.
• Ein in das Ende von Rohr 1 eingeführter Schwamm 2 ist im Querschnitt rechteckig und so bemessen, daß sich seine entgegengesetzten Enden im Querschnitt in die entsprechenden Innenuten 4 eines Kapillarröhrchens erstrecken, wobei sie das andere Innennutenpaar 6 frei lassen. Darüber hinaus wird Schwamm 2 derart vollständig in Kapillarröhrchen 1 eingebracht, daß der Schwamm 2 in expandiertem Zustand nicht aus Kapillarröhrchen 1 herausragt (Fig. 4).
• Wenn dieses Kapillarröhrchen 1 zusammen mit seinem Schwamm 2 in eine Wunde eingebracht wird, hat die Wundflüssigkeit mittels der Seitennuten 6 auf beiden Seiten des Schwammes 2 ungehinderten Zutritt zu Kapillarröhrchen 1. Die Rippen 5 zwischen den Nuten 4, 6 hindern den Viskoseschwamm 2 daran, sich in die Seitennuten 6 vorzuarbeiten, welche frei bleiben und den Zufluß von Wundflüssigkeit in das Kapillarröhrchen erleichtern.
• Um ein bevorzugtes Resultat zu erzielen, muß der verwendete Viskoseschwamm so homogen wie möglich sein. Er muß sowohl Mikro- wie Makroporen enthalten, die miteinander kommunizieren, so daß die Wundzellen in der Lage sind, von einer Pore zur anderen zu wandern. Auch muß der Schwamm, wie auch das Kapillarröhrchen, klinisch rein sein. In diesem Zusammenhang bezeichnen die Makroporen Poren, deren Durchmesser in einer Größenordnung von 1,0 mm liegt und die Mikroporen bezeichnen Poren, deren Durchmesser oder lineares Maß in der Größenordnung von 10 um liegt. Da der Zweck eines Schwammes der ist, Zellen aus einer chirurgischen Wunde zu entnehmen und ihnen ein natürliches Nährsubstrat anzubieten, ist seine Textur im Hinblick auf die Erfindung von höchster Wichtigkeit und entscheidend im Sinne der Funktion eines Viskoseschwammes. Wichtig im Hinblick auf die Wirkungsweise ist eine relative Proportion zwischen Mikro- und Makroporen, die genaue Größe und Form der Poren ebenso wie die Öffnungen in den Poren-Trennwänden, um die Zellwanderung von einer Pore zur anderen zu erleichtern.
• Bei der Untersuchung eines Menschen ist es aus praktischen Gründen erforderlich, eine kleine Vorrichtung zu verwenden, und so ist ein verwendeter Viskoseschwamm ebenfalls klein. Um ein bevorzugtes Ergebnis zu erzielen, muß der verwendete Viskoseschwamm so homogen wie möglich sein. Eine Anforderung dabei ist die, daß es bei der Porengrößenverteilung eines Schwammes so wenig Fluktuation wie möglich gibt. Die Peaks der Mikro- und Makroporen-Verteilungen müssen so eng wie möglich sein, insbesondere würde die Anwesenheit einer sehr großen Makropore in Schwamm 2 das gesamte Analyseverfahren unbrauchbar machen.
• Bei den industriell hergestellten Schwämmen waren die Makroporen im Sinne exakten Funktionierens zu groß, indem sie das Anhaften von Zellen an den Wänden einer Pore verhinderten, und auch die Makroporen-Verteilung war zu breit (Fig. 5).
• Im Sinne exakten Funktionierens ist es wichtig, daß die Mikroporen so groß wie möglich sind, mit dem Verteilungsmittel im Bereich von 5-15 um, und die Makroporen entsprechend so klein wie möglich, mit dem Verteilungsmittel im Bereich von 0,4-0,9 mm (Fig. 6).
• Die Herstellung eines Viskoseschwammes ist als solche bekannt. So erfolgt die Herstellung eines Mikro- und Makroporen enthaltenden Schwammes der Erfindung nach bekannten Verfahren und kann z. B. folgendermaßen durchgeführt werden:
• Ausgesiebte Natriumsulfat-Kristalle werden unter Vakuum zu Fasern enthaltender Spezialviskose gegeben. Man läßt die Viskose erstarren und die Natriumsulfat-Kristalle werden durch Herauslösen entfernt. Der Schwamm wird gebleicht und gepreßt, getrocknet und in Stücke von geeigneter Größe geschnitten.
• Nach der Probenentnahme wird das äußere Ende des Kapillarröhrchens 1 an einer Spülvorrichtung befestigt, in welcher der Schwamm zum Rückgewinnen der darin für die Analyse gesammelten Zellen gespült wird. Im Hinblick auf das Funktionieren und die Reproduzierbarkeit der Methode ist es wichtig, ein bestimmtes Spülmittel, eine bestimmte Spülgeschwindigkeit und eine bestimmte Menge an Spülflüssigkeit zu verwenden. Bei der Auswahl dieser Parameter sollte man auch darauf achten, daß die im Schwamm enthaltenen Zellen während des Spülvorgangs nicht zerbrechen.
• Die bei den Untersuchungen erzielten Resultate werden analysiert und diese Resultate werden mit früher bei ähnlichen Tests erzielten Werten verglichen. Dies kann wegen eines extensiven und diversifizierten Vergleichs praktisch nur mit Hilfe eines Computers durchgeführt werden, wodurch das Resultat fast augenblicklich erzielt wird und notwendige therapeutische Maßnahmen so schnell wie möglich eingeleitet werden können.
Klinische Anwendung der Zellentnahme-Vorrichtung
• Am Ende einer Operation wird vor dem Schließen der Hautwunde ein, auf eine zuvor bestimmte Form und Größe zugeschnittener und an ein Ende eines Silikongummi-Röhrchens befestigter Schwamm mit 0,9% Kochsalzlösung durchtränkt, wonach das Probenentnahme-Röhrchen derart in die chirurgische Wunde eingeführt wird, daß das offene Ende des Röhrchens unter sterilen Bedingungen mit Haftband an der Haut befestigt wird.
• Das Probenentnahme-Röhrchen wird nach einer vorgegebenen Zeit durch leichtes Ziehen aus der Wunde entfernt. Das offene Ende des Probenentnahme-Röhrchens, das sich auf der Haut befunden hat, wird zum Spülen des Schwammes an einer Pumpe befestigt die über einen vorgegebenen Zeitraum, im allgemeinen 5 Sekunden, ein konstantes Volumen, z. B. 2 ml isotonische Citratlösung ausstößt. Die Spülflüssigkeit, deren Menge und deren Ausstoßrate werden so ausgewählt, daß die Zellen ohne Beschädigung der Zellen von der Oberfläche und von den Poren entfernt werden können.
• Nach dem Spülen werden Probenchargen gleicher Größe (200 ul) aus der Zellösung entnommen und die Proben werden mit einer Geschwindigkeit von 1000 UpM 7 Minuten lang in einer Cytozentrifuge zentrifugiert. Die auf Objektträger übertragenen Zellen werden luftgetrocknet, in absolutem Ethanol fixiert und in einem automatischen Färbeappart nach der May-Grünwald-Giemsa Methode gefärbt. Von diesen gefärbten Objektträgern wird eine differentielle Zellzählung vorgenommen, und die erzielten Resultate werden mit Referenzmaterial verglichen, das man von gesunden operierten Patienten erhalten hat.
• Die Heilung einer Wunde wird als normal betrachtet, wenn die sogenannte biologische Heilung soweit fortgeschritten ist, wie die für einen Patienten eines bestimmten Alters für die Heilung benötigte chronologische Zeit. Ist die biologische Heilung, die in diesem Fall durch die absolute Menge an Zellen an jedem Beobachtungspunkt in der Wunde und durch die relative Proportion jeden Zelltyps gemessen wird, nicht zu dem durch die chronologische Heilungszeit geforderten Stadium fortgeschritten, dann hat sich die Heilung der Wunde verzögert. Schreitet die biologische Heilung schneller voran als die chronologische Heilung, dann erfolgt die Heilung der Wunde schneller als der Durchschnitt bei derselben Altersgruppe. Die Anwendung der Methode zum Bestimmen der Heilungsgeschwindigkeit einer Wunde setzt das Vorhandensein umfassenden Referenzmaterials und dessen eigenes ADP-Programm voraus.
Beispiel
• Nehmen wir an, daß das Kapillar-Probenentnahme-Röhrchen 47,8 Stunden nach dessen Einbringen in die Wunde entfernt wird. Die für die Heilung verwendete chronologische Zeit ist so die gleiche, d. h. 47,8 Stunden. Der Zellgehalt des Kapillar-Probenennahme-Röhrchens, der wegen der besonderen Struktur dieses Probeentnahme-Röhrchens dem Typ und der relativen Menge der Zellen in der chirurgischen Wunde entspricht, wird nach dem MGG-Färben mit Hilfe herkömmlicher differentieller Zählung gezählt. Die erzielten Werte werden zur Verarbeitung durch das CELLCO ADP-Programm und zum Vergleich mit dem Referenzmaterial vom Computerterminal eingegeben. Jedes der zehn Zellverhältnisse zeigt eine besondere Heilungszeit an, einige Verhältnisse genauer als andere. Der vorhergesagte Wert der Zellverhältnisse wurde als gewogenes Mittel im ADP-Programm berücksichtigt. Gehen wir davon aus, daß die für einen Musterpatienten erzielte biologische Heilungszeit 44,7 Stunden beträgt. Die Differenz zwischen den Heilungszeiten, -3,1 Stunden, beträgt mehr als -2 SD (-2,4 Stunden) und so kann diese Differenz als erheblich und die Heilung der Wunde bei dem Musterpatienten als langsamer als beim Durchschnitt in derselben Gruppe betrachtet werden. Ein engerer Vergleich zwischen den Zellverhältnissen mit Hilfe eines ADP-Programms in mit 99% Vertrauensgrenze berechneten "Gates", ergibt in vielen Fällen ebenfalls aussagereiche Information über die Primärgründe für die Verzögerung. In einigen Fällen kann die Heilung dann immer noch durch geeignete postoperative Behandlung gefördert werden.
• Auch darf man noch hervorheben, daß die mit Hilfe des sich auf die Erfindung beziehenden Probenentnahme-Röhrchens erhaltene Zellprobe aus einer Wunde über das Vorgenannte hinaus mit Hilfe einer Vielzahl biomedizinischer Methoden untersucht werden kann, um die speziellen, mit der Genesung des Patienten im Zusammenhang stehenden Probleme zu lösen.
• Die am meisten übliche Implantationszeit beträgt 48 Stunden. Es können kürzere und längere Zeiten angesetzt werden, wodurch sich die Spülgeschwindigkeit einer Spülflüssigkeit entsprechend ändert. Eine Probenentnahmezeit von 24 Stunden erfordert eine langsamere Spülgeschwindigkeit, wogegen eine Probenentnahmezeit von 72 Stunden eine schnellere Zufuhrgeschwindigkeit erfordert.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Entnahme von Wundexsudat aus einer Schnittwunde, umfassend ein biegsames, in der Wunde zu belassendes Kapillarröhrchen (1), wobei das in eine Wunde einzubringende Ende des Röhrchens mit einem für das Anhaften und Wachsen von Zellen vorgesehenen Schwamm (2) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das in der Wunde zu belassende Ende des Kapillarröhrchens (1) mit mindestens einer Innennut (4, 6) versehen ist, und daß der Schwamm ein in der Nässe expandierender Viskose- Celluloseschwamm ist, der miteinander kommunizierende Makro- und Mikroporen enthält und bei dem das Verteilungsmittel der Mikroporen im Bereich von 5-15 um und das Verteilungsmittel der Makroporen-Durchmesser im Bereich von 0,4-0,9 mm liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Kapillarröhrchens (1) in vier Nuten (4, 6) von im wesentlichen gleicher Größe geteilt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwamm (2) im Querschnitt rechteckig ist und sich in dem Kapillarröhrchen (1) von einer Nut (4) zur gegenüberliegenden Nut (4) erstreckt, wodurch auch im expandierten Zustand des Schwammes Seitennuten (6) frei bleiben.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, das das Kapillarröhrchen (1) aus sauerstoffdurchlässigem Silikongummi hergestellt ist.

5. Methode zur Hilfe bei der Ermittlung der Wundheilfähigkeit, worin zur Probenentnahme eine Vorrichtung zur Wundzellenentnahme gemäß Anspruch 1 in eine Wunde eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwamm (2) nach der Probenentnahme mit einer bestimmten Spülflüssigkeit mit einer bestimmten Spülgeschwindigkeit und mit einer bestimmten Menge an Spülflüssigkeit gespült wird, wonach die Zellsuspension zur differentiellen Zählung der Zellen auf an sich bekannte Weise behandelt wird und die erzielten Resultate mit Referenzwerten verglichen werden.

6. Methode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit ein isotonisches Citrat ist, welches gegebenenfalls mit Phosphat gepuffert ist.

7. Methode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit eine Natriumcitrat-Lösung ist.

8. Methode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich mit Hilfe eines Computers durchgeführt wird.