DE3918533C2 - Verfahren zur Bestimmung von Gerinnungseigenschaften gerinnender Flüssigkeiten wie Blut oder Blutplasma - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung von Gerinnungseigenschaften gerinnender Flüssigkeiten wie Blut oder BlutplasmaInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von
Gerinnungseigenschaften gerinnender Flüssigkeiten wie Blut
oder Blutplasma, bei dem die Flüssigkeit in einem Probengefäß
durch einen relativ zu dem Probengefäß schwingenden Tauchkol
ben in eine die natürliche Blutbewegung simulierende Fließbe
wegung versetzt wird, wobei der Tauchkolben mit einer
konstanten Frequenz angeregt und die Amplitude des schwingen
den Tauchkolbens in Abhängigkeit von der Zeit gemessen wird.
Aus der DE 27 41 060 C2 ist ein Verfahren zur Erfassung der
Zustandsänderung einer Flüssigkeit, insbesondere der Gerinnung
von Blut, bekannt, bei dem ein elastisches, von der Flüssig
keit beaufschlagtes Schwingsystem zu Schwingungen in der Nähe
seiner Eigenfrequenz angeregt wird, wobei die Schwingungs
anregung mit einer konstanten Anregungsfrequenz erfolgt, die
während der Meßdauer zu wenigstens einem Zeitpunkt mit der
sich unter dem Einfluß der Zustandsänderungen der Flüssigkeit
ändernden Eigenfrequenz des Schwingungssystems gleich ist, und
wobei die dabei auftretenden Schwingungsamplituden fortlaufend
gemessen werden. Mit diesem als Resonanzthrombographie
bekannten Verfahren können Aussagen über die Struktur eines
Gerinnsels und insbesondere der Beginn der Änderung von
elastischen Eigenschaften der Flüssigkeit relativ störungs
sicher und klar erkennbar erfaßt werden. Über die Adhäsions
neigung der Thrombozyten einer Blut- bzw. Blutplasmaprobe
lassen sich aber weder mit der Resonanzthrombographie noch mit
der aus dem DE-PS 8 45 720 bekannten Thrombelastographie
verwertbare Aussagen gewinnen.
Bei dem aus der DE-PS 8 45 720 bekannten Gerät zur Bestimmung
der Elastizität von gerinnenden Flüssigkeiten fand noch kein
simulierter Fließvorgang statt. Die thrombelastographische
Meßkurve wird im wesentlichen durch die Aktivität der
Blutplättchen sowie durch Geschwindigkeit, Quantität und
Qualität des Fibrinaufbaues bestimmt, wobei sich aber diese
beiden Parameter der Gerinnung in der Kurve nicht primär
voneinander trennen lassen. Es wird hierzu ergänzend auf die
DE 20 19 341 C3 verwiesen.
In der EP 0 015 550 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Bestimmung der visko-elastischen Eigenschaften von gerinnenden
Flüssigkeiten wie Blut oder Blutplasma beschrieben. Dabei wird
eine Blut- bzw. Blutplasmaprobe in einem Probengefäß durch
einen schwingenden Körper zu Schwingungen angeregt und dessen
Schwingungsamplitude in Abhängigkeit von der Zeit gemessen.
Mit Einsetzen der Blutgerinnung ändert sich die Resonanz
frequenz des durch den schwingenden Körper und seine elasti
sche Lagerung gebildeten Schwingsystems, welches sich über die
Blut- bzw. Blutplasmaprobe gegen die festen Wände des
Probengefäßes abstützt. Dabei wird gemäß der Lehre der EP
0 015 550 A1 entweder der Bereich der möglichen Lage der
Resonanzfrequenz periodisch in kurzen Zeitabständen mit der
Anregungsfrequenz überfahren, oder es wird die Anregungs
frequenz dauernd der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems
nachgestellt und somit stets in der Resonanzfrequenz gemessen.
Auf diese Weise lassen sich zwar grundsätzlich auch die
viskosen und elastischen Änderungen von Blut- bzw. Blutplasma
proben erfassen und Rückschlüsse auf die Konsistenz des Blutes
ziehen. Nachteilig ist jedoch, daß über die Adhäsionsneigung
der Thrombozyten keinerlei Aussage gemacht werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich das
Adhäsionsvermögen gerinnender Flüssigkeiten wie Blut oder
Blutplasma bestimmen läßt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
gelöst.
Damit wird ein
einfacher und schnell durchführbarer Test ermöglicht, der sehr
einfach auszuwerten ist und eine hohe Aussagekraft bei
diagnostischen und therapeutischen Problemstellungen aufweist.
Insbesondere läßt sich das Adhäsionsvermögen einer gerinnenden
Flüssigkeit bestimmen. Dies wird im wesentlichen deshalb
ermöglicht, weil die während des Meßvorgangs mit der Flüssig
keit in Kontakt kommende Oberfläche des verwendeten Probenge
fäßes eine hohe Oberflächenspannung (hohe Oberflächenkon
stante θ) aufweisen. Dadurch wird eine gleichmäßige und dichte
Anlagerung der Thrombozyten gewährleistet.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonders vorteilhaft
bei der Bestimmung der Gerinnungseigenschaften von Blut oder
Blutplasma anwenden, wobei der Ablösevorgang des sich
bildenden Gerinnsels von den Wandungen des Probengefäßes und
des Tauchkolbens zur Bestimmung der Thrombozyten-Adhäsions
neigung der Blut- bzw. Blutplasmaprobe erfaßt und ausgewertet
wird. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß die Bestimmungen
an zuvor spontan abgesetztem und rekalzifiziertem Citrat
plasma, d. h. ansonsten unbehandeltem Blut unter naturähnlichen
Fließbedingungen durchgeführt werden können. Das Adhäsionsver
mögen der Thrombozyten wird in der klinischen Routine bisher
in verschiedenen, meist zeitaufwendigen Verfahren erfaßt, zum
Beispiel durch Zählung von Thrombozyten, die an präparierten
Oberflächen haften bleiben und dann im Kontrollverfahren mit
normalen Thrombozyten verglichen werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens liegt die
Anregungsfrequenz des Tauchkolbens zu Beginn des Meßvorgangs
unterhalb der sich im Verlauf des Gerinnungsprozesses
dynamisch ändernden Eigenfrequenz des Schwingsystems. Damit
lassen sich Resonanzeffekte ausschalten und eine noch höhere
Auflösung bei der Bestimmung der Adhäsionsneigung zu erzielen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens weist auch
der Teil des Tauchkolbens, der mit der Flüssigkeitsprobe in
Kontakt kommt, eine hohe Oberflächenspannung auf, so daß sich
auch hier eine flächendeckende Thrombozytenschicht anlagert.
Dies läßt sich besonders einfach dadurch erreichen, daß die
Oberflächen des Probengefäßes und/oder des Tauchkolbens
aus Glas sind.
Somit können sowohl das Probengefäß, als auch
wenigstens der mit der Flüssigkeit in Kontakt kommende Teil
des Tauchkolbens aus Glas bestehen. Diese lassen sich einfach
und damit auch kostengünstig herstellen.
Bei einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens sind die Ober
flächen aus einem hoch benetzbaren Kunststoff. Auch diese Geräteteile
lassen sich einfach herstellen.
Das Verfahren wird in der Folge mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen vertikalen
Schnitt durch eine Vorrichtung, mit welcher
das Verfahren durchgeführt werden kann;
Fig. 2 in schematischer Darstellung einen horizontalen
Schnitt durch das Probengefäß zur Veranschaulichung
der Orbitalbewegung des Tauchkolbens;
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Schwingungsamplitude
eines Tauchkolbens bei einer herkömmlichen Festig
keitsmessung ohne Ablösungsvorgang und
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der Schwingungsamplitude des
Tauchkolbens einschließlich ihres Wiederanstiegs
durch Ablösung bei Anwendung des
Verfahrens.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem
Probengefäß 1, in das ein an dem unteren Ende eines Pendels 2
angeordneter Tauchkolben 3 eintaucht. Das obere Ende des
schwingenden Pendels 2 ist über eine Stahlfeder 4 elastisch
mit einem Meßturm 5 verbunden ist. Der Tauchkolben 3 wird
durch magnetische Kraft zu einer Orbitalbewegung angeregt
(Fig. 2). Die Bewegung des Tauchkolbens in dem Probengefäß 1
führt zu einem Rühreffekt, der ein zirkuläres Fließen der
eingefüllten gerinnenden Flüssigkeit bewirkt. Da der Tauch
kolben 3 nicht rotiert, ergibt sich eine Bewegung, die für
den Fall, daß die Flüssigkeit Blut oder Blutplasma ist, eine
physiologische Fibrinanbindung zwischen Tauchkolben 3 und
Probengefäß 1 zustandekommen läßt und somit die elastische
Grundlage für die Messung bildet.
Das Probengefäß 1 ist als auswechselbare Testküvette ausge
bildet und besteht aus Glas. Sie ist in einem Thermostaten 6
angeordnet. Zur Durchführung des Meßvorganges wird das Pro
bengefäß 1 mit citriertem Blutplasma gefüllt und auf eine
Temperatur von 37°C erwärmt. Anschließend wird vorgewärmtes
Calciumchlorid zugegeben. Die sich dabei bildende gerinnende
Flüssigkeitsprobe wird dann durch die in Fig. 2 dargestellte
Orbitalbewegung des Tauchkolbens 3 in eine zirkuläre Fließbe
wegung versetzt, die der Fließgeschwindigkeit in einer
Koronararterie vergleichbar ist. Die Anregungsfrequenz des
Tauchkolbens 3 ist dabei geringer, als die anfängliche Eigen
frequenz des aus Stahlfeder 4, Tauchkolben 3 und Flüssig
keitsprobe bestehenden Schwingsystems. Während des gesamten
Meßvorgangs wird die Schwingungsamplitude des Tauchkolbens 3
durch eine nicht dargestellte Schwingungsmeßeinrichtung
erfaßt.
Mit der beschriebenen Vorrichtung lassen sich Viskosi
tätsmessungen durchführen. Dabei wird die konstante Antriebs
frequenz des Schwingsystems unterhalb der Eigenfrequenz des
Schwingsystems gewählt. Dadurch entgeht der Meßablauf der
Viskosität den hierfür ungeeigneten Resonanzeffekten, da die
elastischen Anteile des zu messenden viskoelastischen Sub
strats mit der Erhöhung der Eigenfrequenz des Schwingsystems
diese ausschließlich von der Antriebsfrequenz weiter nach
oben abrücken lassen. Hierdurch wird erreicht, daß der Radius
der Orbitalbewegung monophasisch und durch die elastischen
Substratanteile im gleichen Sinne reduziert wird wie durch
die viskösen Anteile. Es erfolgt also eine kombiniert gleich
gerichtete Dämpfung, wie sie in dieser Form der Zuordnung
allein durch die Orbitalbewegung möglich ist. Die hohe
Empfindlichkeit dieser Meßmethode erlaubt alle üblichen Blut- und
Plasmaviskositätsmessungen einschließlich der Erfassung
des Aggregations- und Flexibilitätsverhaltens der Erythro
zyten.
Mit der gleichen monophasischen Meßweise wie bei der Messung
der Viskosität läßt sich auch die Zunahme der elastoviskösen
Dämpfung bei der Gerinnung flüssigen Blutes oder Blutplasmas
messen. Der in Fig. 3 dargestellte normale Verlauf eines
Tendogramms (Festigkeitsmessung) zeigt eine methodisch
bedingte sehr kurze Koagulationszeit, einen steilen Anstieg
der elastoviskösen Dämpfung bis zu einem Maximum, das sich in
einer Reduzierung des Orbitalradius äußert und damit die
Kurve bis Nahe Null abfallen läßt, wo sie wegen der Festig
keit des entstandenen Gerinnsels länger stabil bleibt. Das
Gerinnsel haftet dabei an den sich gegeneinander bewegenden
Oberflächen der Meßvorrichtung fest. Die Fig. 3 zeigt eine
einphasige absteigende Kurve, die durch die Form des tief
abgesunkenen Kurvenschenkels die Beendigung des strukturellen
Gerinnselaufbaus über längere Zeit konstant wiedergibt.
Nachfolgend wird die Messung der Thrombozyten-Adhäsion, d. h.
das Haftvermögen von Thrombozyten an Oberflächen (im Gegen
satz zum Haftvermögen der Thrombozyten untereinander, der
sog. Thrombozyten-Aggregation) näher beschrieben:
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Verlauf der Schwingungsamplitude des Tauchkolbens 3 befindet sich die gerinnende Flüssigkeit in einem Probengefäß, dessen mit der Flüssigkeit in Kontakt kommenden Oberflächen nicht hoch benetzbar sind und bspw. aus V2A-Stahl bestehen. Im Zustand der elastoviskösen Dämpfung der geronnenen Blut- oder Blutplasmaprobe haften die Fibrinfasern der Blut- bzw. Blutplasmaprobe fest an den Oberflächen des Probengefäßes 1 und des Tauchkolbens 3 und bilden somit eine viskoelastische Feder zwischen Tauchkolben 3 und Probengefäß 1.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Verlauf der Schwingungsamplitude des Tauchkolbens 3 befindet sich die gerinnende Flüssigkeit in einem Probengefäß, dessen mit der Flüssigkeit in Kontakt kommenden Oberflächen nicht hoch benetzbar sind und bspw. aus V2A-Stahl bestehen. Im Zustand der elastoviskösen Dämpfung der geronnenen Blut- oder Blutplasmaprobe haften die Fibrinfasern der Blut- bzw. Blutplasmaprobe fest an den Oberflächen des Probengefäßes 1 und des Tauchkolbens 3 und bilden somit eine viskoelastische Feder zwischen Tauchkolben 3 und Probengefäß 1.
Werden nun alle im Normbereich primär wenig benetzbaren Ober
flächen aus V2A-Stahl, die mit der gerinnenden Flüssigkeit in
Kontakt stehen, gegen solche aus Glas ausgetauscht, zeigt das
Tendogramm einen Fig. 4 ähnlichen Kurvenverlauf.
Die Kurve verläuft zunächst völlig analog zu dem in Fig. 3
gezeigten Festigkeitsdiagramm mit dem Steilabstieg gegen die
Nullinie. Dieser Abstieg wird jedoch bei oder kurz vor Errei
chen der maximalen Festigkeit des Gerinnsels in seinem
glatten Verlauf abgebrochen und kehrt rasch in einen Wieder
aufstieg um, dessen Steilheit etwa der des vorangegangenen
Abstiegs entspricht. Der Aufstieg verläuft meist etwas un
regelmäßig, weil es sich um einen von der Orbitalbewegung
unterstützten totalen Abrißvorgang des Gerinnsels von der
Glasoberfläche handelt, der die Kurvenlinie in etwa zur
Ausgangslinie zurückführt. Zu diesem Abriß kommt es, weil die
hoch benetzbaren Oberflächen einen derart starken Adhäsions
reiz auf die in der Blut- oder Blutplasmaprobe befindlichen
Thrombozyten ausüben. Dieser führt zu einer sehr eng ge
packten Besetzung der Glasoberfläche mit Plättchen aus dem
vorbeiströmenden Plasma. Die nachfolgend gebildeten Fibrin
fasern des Gerinnsels haben primär eine Adhäsionstendenz zu
Plättchen, so daß kaum direkte Verbindungen zur Glasober
fläche stattfinden. Diese sind weitgehend von den Plättchen
zugedeckt.
Sind keine funktionell intakten Plättchen vorhanden, um die
Glasoberfläche abzudecken, so kommt es zu einem Direktkontakt
der Fibrinfaser mit der Glasoberfläche. Bei der speziellen
Struktur der Fibrinfaser zeigt nun dieser Direktkontakt eine
außerordentlich hohe Haftfähigkeit, die um so mehr eine
Ablösung des Fibringerinnsels verhindert, je weniger intakte
Plättchen interponiert sind.
Mit dem Verlauf des Gerinnungsprozesses wächst die Spannung
im Gerinnsel, und zwar zum einen durch die beginnende Re
traktionsaktivität der im Gerinnsel postierten Plättchen, in
erster Linie aber durch den Schereffekt der Orbitalbewegung
auf die wachsende Strukturdichte und Festigkeit des Fibrins.
Beides bedeutet eine ständig sich erhöhende Belastung des
Haftvermögens der Gerinnseloberfläche. Bei der offenbar
relativ weichen Haftmasse der Plättchen führt dies zur
Trennung des Gerinnsels von der Oberfläche des Probengefäßes.
Diese Abreißvorgänge sind im Grunde schon bekannt, wurden
jedoch bisher mehr als Störfaktoren bewertet. Das Verfahren
nutzt dieses an sich bekannte Phänomen
aus, um gezielte Aussagen über die Adhäsionsneigung der
Thrombozyten treffen zu können. Der Zeitpunkt des Gerinnsel
abrisses von der hoch benetzbaren Oberfläche ist ein Maß für
die Adhäsionskraft der Thrombozyten der Blut- oder Blutplas
maprobe. Eine Verringerung der Thrombozytenzahl verlängert
quantitativ die Haftdauer des Gerinnsels. Ebenso führen auch
pathologische Veränderungen der Thrombozyten bei normaler
Zahl zu pathologischen Verlängerungen der Haftdauer. Der
Zeitpunkt der Gerinnselablösung und deren Intensität, die
sich an der Steilheit des Wiederanstiegs der Schwingungs
amplitude des Tauchkolbens ablesen läßt, geben summarisch die
Adhäsionsneigung der im Gerinnungssubstrat enthaltenen
Thrombozyten wieder. Die Art der Registrierung erlaubt eine
quantitative Definition des Vorganges, während ihre zeitliche
Abhängigkeit eine Differenzierung zwischen Gerinnungsaktivi
tät und Adhäsionsintensität ermöglichen kann. Sie teilt sich
noch einmal in ihrer Logik dadurch auf, daß einerseits eine
Konkurrenz besteht zwischen einer hohen Haftneigung und
niedrigerer Haftfestigkeit der Thrombozyten und andererseits
eine geringere Haftneigung verbunden ist mit einer sehr hohen
Haftfestigkeit der Fibrinfasern.
Claims (8)
1. Verfahren zur Bestimmung von Gerinnungseigenschaften
gerinnender Flüssigkeiten wie Blut oder Blutplasma, bei dem
die Flüssigkeit in einem Probengefäß durch einen relativ zu
dem Probengefäß schwingenden Tauchkolben in eine die natürli
che Blutbewegung simulierende Fließbewegung versetzt wird,
wobei der Tauchkolben mit einer konstanten Frequenz angeregt
und die Amplitude des schwingenden Tauchkolbens in Abhängig
keit von der Zeit gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Probengefäß verwendet wird, dessen während des Meßvor
ganges mit der Flüssigkeitsprobe in Kontakt kommenden Ober
flächen eine hohe Oberflächenspannung (hohe Oberflächenkon
stante θ) aufweisen, und daß der Ablösevorgang des sich
bildenden Gerinnsels von den Wandungen des Probengefäßes und
des Tauchkolbens zur Bestimmung der Adhäsionsneigung der
Flüssigkeit erfaßt und ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ablösevorgang des sich bildenden Gerinnsels von den
Wandungen des Probengefäßes und des Tauchkolbens zur Be
stimmung der Thrombozyten-Adhäsionsneigung einer Blut- oder
Blutplasmaprobe erfaßt und ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anregungsfrequenz des Tauchkolbens zu Beginn des
Meßvorganges unterhalb der sich im Verlaufe des Gerinnungs
prozesses dynamisch ändernden Eigenfrequenz des Schwingungs
systems liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Tauchkolben verwendet wird, dessen mit der Flüssigkeits
probe in Kontakt kommender Teil eine hohe Oberflächenspannung
(hohe Oberflächenkonstante θ) aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Probengefäß und/oder ein Tauchkolben verwendet werden,
deren Oberflächen aus Glas bestehen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Probengefäß verwendet wird, das aus Glas besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Tauchkolben verwendet wird, dessen mit der Flüssigkeits
probe in Kontakt kommender Teil aus Glas besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Probengefäß und/oder ein Tauchkolben
verwendet werden, deren Oberflächen aus einem hoch benetzbaren
Kunststoff bestehen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893918533 DE3918533C2 (de) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | Verfahren zur Bestimmung von Gerinnungseigenschaften gerinnender Flüssigkeiten wie Blut oder Blutplasma |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19893918533 DE3918533C2 (de) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | Verfahren zur Bestimmung von Gerinnungseigenschaften gerinnender Flüssigkeiten wie Blut oder Blutplasma |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3918533A1 DE3918533A1 (de) | 1990-12-13 |
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