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Bei einer medizinischen Behandlung
wird einem Patienten Blut zur Untersuchung in verschiedenen Vorrichtungen
abgenommen, um bestimmte Zustände
des Patienten zu diagnostizieren. Das Blut enthält rote Blutkörperchen,
weiße
Blutkörperchen, Thrombozyten-Zellen
und Blutplasma. Ein Bluttest liefert die Sedimentationsrate, deren
Wert bestimmte Informationen über
einen Patienten liefert. Es wäre wünschenswert,
wenn in jedem Krankenhaus oder in jeder medizinischen Station ein
Verfahren und eine Anordnung zur Verfügung stünden, die eine schnelle Diagnose
bezüglich
der Frage ermöglichen
würden, ob
ein Patient eine myeloproliferative Erkrankung hat oder sich in
der Risikozone für
Herzinfarkt, Lungenembolie und/oder venöse Thrombose befindet.
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Es sollte erklärt werden, dass Thrombozyten (Blutplättchen)
diejenigen Blutzellen darstellen, die die Koagulation initiieren.
Die Thrombozyten können in
verschiedene Populationen unterteilt werden, und man nimmt an, dass
dichte Thrombozyten reaktiver als solche sind, die weniger dicht
sind. Eine im Vergleich mit einer normalen gesunden Person erhöhte Thrombozytendichte
zeigt ein erhöhtes
Risiko an, einen Herzinfarkt, eine Lungenembolie oder eine venöse Thrombose
zu erleiden. Wenn eine im Vergleich mit einer normalen gesunden
Person erhöhte
Menge von weniger dichten Thrombozyten in der Zirkulation auftritt,
zeigt das an, dass das Knochenmark nicht in der Lage ist, Thrombozyten
von normaler Qualität
zu bilden. Dies ist der Fall bei verschiedenen myeloproliferativen
Erkrankungen wie beispielsweise essentieller Thrombozythämie. Da
diese Erkrankungen mit schwerwiegenden Komplikationen verbunden
sind, beispielsweise Haemorrhagie, Embolie und ein Fortschreiten
zu akuter Leukämie,
sollten sie mit Cytotoxinen behandelt werden. In Anbetracht der
durch Cytotoxine verursachten Nebenwirkungen ist es wichtig, dass
die Diagnose angemessen bzw. richtig ist.
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Ein Verfahren zum Bestimmen der Blutplättchendichte-Verteilungen
ist von Bonen et al. (British Journal of Haematology, 1983, 55,
523 – 532)
beschrieben worden. Plasmaproben werden auf einem diskontinuierlichen
Dichtegradienten zentrifugiert, und die Fraktionen werden separat
gesammelt.
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Mit der vorliegenden Erfindung werden
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, mit deren Hilfe
man die in 1 gezeigte
Kurve erhält.
In dieser Figur zeigt die X-Achse die Dichte und damit indirekt
die Thrombozytenverteilung im Gradienten und die Y-Achse den Wert
der Lichtintensität
an. Charakteristisch für
diese Kurve ist, dass sie aus einem oder mehreren aufeinander folgenden, nach
oben gerichteten Kurvenbögen
besteht, zwischen denen nach unten gerichtete Punkte oder Spitzen
ausgebildet sind. Es hat sich nun herausgestellt, dass eine entlang
der X-Achse links angeordnete Spitze ein Hinweis auf niedrige Dichte
bei den Thrombozyten oder Blutplättchen
ist. Dies ist damit ein ernstzunehmender Hinweis darauf, dass der
Patient eine myeloproliferative Erkrankung hat, z.B. essentielle
Thrombozythämie.
Diese Krankheit kann sich dann zu einer akuten Leukämie entwickeln,
und der Zustand ist auch mit Komplikationen wie einer Thrombozyten-Bildung
und Blutungen verbunden. Daher erfordert diese Erkrankung häufig eine
Behandlung mit cytotoxischen Medikamenten. Da eine cytotoxische
Behandlung mit Komplikationen verbunden ist, ist es wünschenswert,
dass der Zustand einer "essentiellen
Thrombozythämie" so genau wie möglich diagnostiziert
wird. Eine weiter nach rechts angeordnete Spitze zeigt an, dass
der Patient reaktivere Thrombozyten besitzt und damit einem größeren Risiko
für Herzinfarkt,
Lungenembolie und/oder venöse Thrombose
unterliegt. Wenn der Patient bereits einen Herzinfarkt hatte, zeigt
eine weiter nach rechts angeordnete Spitze reaktivere Thrombozyten
und damit ein gesteigertes Risiko für einen weiteren Herzinfarkt
an. Im Fall einer myeloproliferativen Erkrankung, beispielsweise
essentieller Thrombozythämie oder
Polyzythemia vera, und damit eines gesteigerten Risikos eines Fortschreitens
bis zur malignen Leukämie
sind die genannten Spitzen mehr nach links angeordnet. Das Thrombozyten-Verhältnis im Blut
eines Patienten wird verwendet, um die genannte Kurve zu erhalten.
Es ist eine Tatsache, dass ein Patient eine Anzahl von Thrombozyten
besitzt, die nicht dieselbe Dichte haben. Die gesamte Thrombozyten-Population besteht
damit aus einer Mischung von Thrombozyten mit verschiedener Dichte.
Gegenstand der Erfindung ist es, diese Thrombozyten so zu sortieren,
dass die Thrombozyten derselben Dichte gesammelt werden. Dies erreicht
man durch Mischen von zwei Percoll®-Lösungen mit verschiedenen Dichten
in einem Teströhrchen.
Im Teströhrchen
wird ohne Zentrifugation ein Gradient erhalten, der einen Dichtebereich
von 1,04 kg/l bis 1,09 kg/l aufweist. Eine bestimmte Menge von dem
Patienten abgenommenem Vollblut wird dem Teströhrchen als Überschichtung oben auf dem
Gradienten hinzugefügt. Vollblut
bedeutet, dass alle Bestandteile vorhanden sind und dass es mit
einem Bestandteil vermischt wurde, der die Thrombozyten im Blut
inaktiviert. Das Percoll und das Blut werden zentrifugiert, und
die verschiedenen Thrombozyten-Zellen
und mononukleären
weißen
Zellen, beispielsweise Monocyten und Lymphocyten, reichern sich
in der entsprechenden Gradientenschicht im Teströhrchen an, während sich die
verbleibenden weißen
und die roten Blutkörperchen
am Boden des Teströhrchens
sammeln. Ein Lichtstrahl tastet sukzessiv das Teströhrchen linear von
einem Ende bis zum anderen Ende ab. Der durch das Teströhrchen geführte Lichtstrahl
besitzt eine konstante Intensität
in der Form von weißem,
von einer Halogenlampe erzeugtem Halogenlicht, fällt durch das Teströhrchen und
wird von einem Lichtsensor aufgefangen. Die vom Lichtsensor emittierten Werte
werden zu einem Computer geleitet, der die erhaltenen Werte in die
in 1 gezeigte Kurve
umsetzt. Wenn der Test abgeschlossen ist, werden "Density market Beads" also Dichtemarkierungperlen oder
-kügelchen,
hergestellt von Pharmazia, dem Teströhrchen zugesetzt. Dieses wird
dann zentrifugiert; und man erhält
drei Dichtestreifen, einen grünen,
einen roten und einen blauen, die sich dort befinden, wo die Gradientendichte
1,054, 1,062 und 1,087 kg/l beträgt.
Die Streifenübergänge werden
markiert, und das Teströhrchen
wird dann geleert. Das Teströhrchen
mit diesen Markierungen wird dann derselben Bestrahlung ausgesetzt
wie beim Test mit den Thrombozyten, so dass eine Testkurve erhalten
wird. Die erhaltenen Werte werden vom Computer derart verwendet,
dass die in 1 gezeigte
Kurve mit der Kalibrationskurve verglichen wird. Dies geschieht
mit einem Computer, der die korrekten Spitzenwerte berechnet.
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Dichtemarkierungsperlen oder -kügelchen bestehen
aus Dextranmolekülen.
Dichtemarkierungsperlen oder – kügelchen
sind Teilchen (genau wie Thrombozyten), und da sie viel größer als
Thrombozyten sind, wird eine sehr viel kürzere Zentrifugationszeit benötigt, bevor
das Gleichgewicht erreicht ist. Grüne Makromoleküle (Perlen
oder Kügelchen)
haben eine Dichte von 1,051, rote Makromoleküle (Perlen oder Kügelchen)
haben eine Dichte von 1,062, und blaue Makromoleküle (Perlen
oder Kügelchen) haben
eine Dichte von 1,077 (jeweils in kg/l).
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Es ist damit also gefunden worden,
dass sich eine Kurve gemäß 1 schnell erhalten lässt, was es
einer medizinischen Aufnahmestation ermöglicht, schnell festzustellen,
ob ein Patient eine myeloproliferative Erkrankung (beispielsweise
essentielle Thrombozythämie)
hat, die sich zu einer akuten Leukämie entwicklen kann und die
man deshalb mit Cytotoxinen behandeln muss, oder ob er sich in der
Risikozone für
die Entwicklung eines Herzinfarktes, einer Lungenembolie und/oder
einer tiefen venösen Thrombose
befindet. Zusätzliche
Charakteristika der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den
beigefügten
Ansprüchen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert,
worin
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1 eine
Informationskurve der Lichttransmission durch ein Teströhrchen mit
dichtegetrennten Thrombozyten zeigt,
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2 die
Thrombozytenverteilung im Gradienten zeigt, dessen Lichttransmissions-Muster in 1 dargestellt ist,
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3 eine
Vorrichtung zum Messen der Thrombozytenverteilung zeigt,
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4 ein
Teströhrchen
mit Markierungen zeigt, die die Positionen von Dichtemarkierungsperlen
oder -kügelchen
markieren, und
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5 eine
Testkurve zum Untersuchen von Testflüssigkeit und auch einen Teil
der Kurve gemäß 1 zeigt.
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Gemäß dem vorliegenden Verfahren
werden zwei Percoll®-Lösungen mit
Dichten von 1,09 kg/l und 1,04 kg/l hergestellt. Diese beiden Lösungen werden
mit entionisiertem Wasser gemischt, und beide werden mit einer Lösung gemischt,
die aus
- I. 0,13 mol/l Na2EDTA
und 0,15 mol/l Na3citrat (pH 7,4 bei 25°C)
- II. 1 mg/l Prostaglandin E1 und 1 ml 95% (w/v) Ethanol in H2O
- III. 2,7 mmol/l Theophyllin, gelöst in 0,15 mol TRIS-Chlorid-Puffer
(pH 7,4 bei 25°C).
besteht.
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Sodann wird beiden Lösungen in
der Mischung Natriumchlorid zugesetzt, so dass sie beide isoosmolar
werden. Die Substanzen I, II und III sind dafür vorgesehen, die Thrombozyten-Zellen
zu passivieren, wodurch in vitro, dass heißt im Teströhrchen, entstehende Artefakte
(beispielsweise eine Aktivierung und damit eine Freisetzung von
Granula, was eine Dichteverringerung bewirkt), vermieden werden.
Die beiden Percoll®-Lösungen werden mit Hilfe einer
Vorrichtung (einem Gradientenmischer) mit der Bezeichnung Modell
385 von Bio-Rad vermischt, wobei ein Dichtegradient zwischen 1,09
und 1,04 entsteht. Die Mischung wird in ein Teströhrchen überführt, das
in eine Zentrifuge des Typs Hettich-Rotanta/TR gegeben wird, mit
der man mit 3400 g zentrifugieren kann. Die Zentrifugation wird
so durchgeführt,
dass das Teströhrchen,
das sich beim Beginn einer Rotation um einen Mittelpunkt beabstandet
von diesem Mittelpunkt befindet, in eine horizontale Stellung angehoben
wird, bei der der Boden des Teströhrchens nach außen weist,
worauf das Teströhrchen
durch Rotation dieser Radialkraft ausgesetzt wird. Dies wird mit
einem Ausschwing-Rotor bewirkt. Vor der Zentrifugation werden dem
Teströhrchen
15 ml Vollblut eines Patienten zugegeben. Diese 15 ml Blut werden
mit 5 ml Flüssigkeit
I, II und III vermischt, so dass die Thrombozyten im Blut inaktiviert
werden. Dieses Blut wird nun in das Teströhrchen gegeben und bildet eine
Schicht oberhalb der sich bereits darin befindenden Flüssigkeit.
Das Ganze wird 1,5 Stunden mit einer Radialkraft von 3400 g zentrifugiert.
Die Zentrifugation bewirkt, dass sich die Thrombozyten an die Stellen
im Gradienten bewegen, die ihrer Dichte entsprechen. Die schwereren weißen und
roten Blutkörperchen
landen am Boden des Teströhrchens.
Dichtemarkierungsperlen oder -kügelchen
werden zugesetzt, und das Teströhrchen wird
fünf Minuten
lang zentrifugiert, worauf die Übergänge der
Streifen an der Außenseite
des Teströhrchens
markiert werden.
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Die verschiedenen Thrombozyten haben sich
nun selbst an den Stellen in den Schichten gesammelt, wo die Flüssigkeit
dieselbe Dichte hat. Das Teströhrchen
wird auf beliebige Weise auf dem Teller eines Schrittmotors befestigt.
Der Teller ist so gestaltet, dass er, gesteuert von Computern, vom
Schrittmotor auf und ab bewegt wird, und die Bewegung des Schrittmotors,
das heißt
die Position, wird an einen Computer 1 weitergegeben, wo der Computer die
exakte Position des Teströhrchens
eindeutig anzeigt. Die Bühne
oder Plattform wird vom Schrittmotor 2 so eingestellt, dass sich
das obere Ende des Teströhrchens
auf gleicher Höhe
mit einer Lichtquelle 4 befindet, die Halogenlicht emittiert. Ein
lichtempfindlicher Körper
wird auf der anderen Seite des Teströhrchens angeordnet, um das
durch das Teströhrchen fallende
Licht aufzufangen. Wenn ein Messverfahren beginnt, wird das Teströhrchen relativ
zur Lichtquelle so angeordnet, dass sich die Lichtquelle am oberen Ende
des Teströhrchens
befindet. Das Teströhrchen wird
dann vom Schrittmotor nach und nach angehoben, und während dieser
Bewegung wird das durch das Teströhrchen fallende Licht registriert
und in der in 1 dargestellten
Kurve reproduziert. Natürlich kann
man die relative Bewegung zwischen der Lichtquelle und dem Teströhrchen auch
dadurch erreichen, dass das Teströhrchen stationär bleibt,
während
die Lichtquelle bewegt wird. In 3 bedeutet
4 die Lichtquelle und 5 der lichtempfindliche Teil. 1 ist die Computereinheit
mit Anzeige-Schirm,
und 3 ist die Einheit, die den Schrittmotor 2 steuert. 3 verdient eine etwas genauere
Beschreibung. In der Figur bedeutet 1 einen Computer mit einem Schirm. Der
Computer wirkt mit einem Halter 3 für geeignete gedruckte Schaltungsplatten
zusammen. Der Schrittmotor 2 empfängt seine Impulse über die
gedruckten Schaltungsplatten. Der Antriebsschaft des Schrittmotors
besteht aus einer Schraube, die mit einem Rohr mit einem inneren
Gewinde zusammenwirkt, wobei das Rohr so gesteuert wird, dass es
sich nur auf und ab bewegen, aber nicht drehen kann. Das Rohr hat eine
Plattform, auf der ein Teströhrchen
mit einer Gradientenlösung
auf beliebige, bekannte Weise befestigt wird, das heißt, die
Gradientenlösung
hat dazu beigetragen, dass sich die Thrombozyten entsprechend ihrer
Dichten entlang dem Teströhrchen
angeordnet befinden, so dass sich die Thrombozytendichte nach der
Zentrifugation linear von einem Ende der Flüssigkeit bis zum anderen Ende
verändert.
Die anderen Bestandteile des Bluts sind am Boden des Teströhrchens
gesammelt. Weißes
Licht von einer Halogenlampe 4 wird durch das Teströhrchen geführt. Man
lässt das
weiße
Licht durch die Flüssigkeit
im Teströhrchen
fallen, und ein Lichtsensor 5 wird genau gegenüberliegend, an der anderen
Seite des Teströhrchens,
angeordnet, um Licht aufzufangen, das durch das Teströhrchen gefallen
ist, und es an den Computer weiterzuleiten. Der Flüssigkeit
im Teströhrchen
können
auch Dichtemarkierungsperlen oder -kügelchen zugegeben worden sein,
zusammen mit dem Vollblut, so dass die Flüssigkeit im Teströhrchen drei
klare Farbübergänge ausbildet.
Die Farben sind rot, blau und grün.
Diese Farbübergänge werden
an der Außenseite
des Teströhrchens
in geeigneter Weise mit zwei Umfangslinien markiert. Die Standfläche für das Teströhrchen wird
vom Schrittmotor 2 so eingestellt, dass das Licht von der Lampe
4 durch den obersten Teil der Flüssigkeit
scheint. Die Plattform mit dem Teströhrchen wird dann schrittweise
nach oben bewegt, wobei jeder Schritt oder jede Stellung vom Computer
festgehalten wird, genauso wie das Licht, das bei dieser Position
durch das Teströhrchen fällt. Wenn
das Teströhrchen
so weit aufwärts
bewegt worden ist, dass sein Boden mit Licht bestrahlt wurde, hat
man die Kurve gemäß 1 mit ihren nach unten gerichteten
Spitzen erhalten. Um korrekte Werte auf dieser Kurve zu erhalten,
wird das Teströhrchen
von der Stellung, in der eine Beleuchtung des Flüssigkeitsgehaltes am oberen
Flüssigkeitsrand
des Teströhrchens
stattfindet, derart zum Boden des Teströhrchens bewegt, dass die genannten
Umfangslinien festgehalten werden, das heißt, es wird eine Testkurve
derart erhalten, wie sie in 5 gezeigt und
mit 6 bezeichnet ist. 5 zeigt
auch den Spitzenteil der Kurve in 1,
der mit 7 bezeichnet ist. Diese Umfangslinien werden als korrekte
Testhöhen angesehen.
Wenn diese Werte an den Computer weitergegeben werden, errechnet
dieser den korrekten Wert einer Spitze. Einer oder mehrere der nach unten
gerichteten Punkte oder Spitzen werden dann verwendet, um einen
pathologischen Zustand zu diagnostizieren, der einen Hinweis in
Richtung entweder von Krebs oder eines Infarktes liefert.
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Die in 2 gezeigten
Streifen zeigen die Anzahl der Thrombozyten-Zellen unterschiedlicher Dichte
an.
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Dieses Verfahren zum Bestimmen, ob
ein Patient Krebs hat oder sich in der Risikozone für Herzinfarkt,
Lungenembolie und/oder venöse
Thrombose befindet, ist einfach und schnell durchzuführen, und
die Vorrichtung und Anordnung ist nicht so teuer. Jedes Krankenhaus
sollte daher in der Lage sein, eine solche Einrichtung sein eigen
zu nennen. Die Vorrichtung umfasst einen Mischer für zwei Percoll-Lösungen,
beispielsweise Modell 385 von Bio-Rad. Eine Zentrifuge, bei der
es sich um eine Standardausrüstung
handelt, ist ebenfalls erforderlich und kann beispielsweise ein
Hettich-Rotanta/TR mit Ausschwingrotor sein. Diese beiden Einheiten werden
mit der in 3 gezeigten
Ausstattung kombiniert, Die drei Einheiten können dann in beliebiger geeigneter
Weise kombiniert werden, um eine praktikabie Vorrichtung zum Gebrauch
in Krankenhäusern bereitzustellen.
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Es sollte klar sein, dass das Verfahren
dadurch in gewisser Weise dadurch vereinfacht werden kann, dass
die beiden Percoll-Lösungen,
die Inhibitor-Lösung,
Wasser und NaCl jeweils als käufliches Produkt
hergestellt werden. Die Vorrichtung kann auch korrekt kalibriert
werden, so dass auf die Notwendigkeit des Einsatzes von "Density marker Beads" verzichtet werden
kann. In diesem Fall muss ein Doktor nur zentrifugieren und danach
die Beleuchtung des Teströhrchens
entlang seiner Länge
durchführen.
Die Zentrifugation kann auf eine einzige beschränkt werden, wenn dem Vollblut
Dichtemarkierungsperlen oder – kügelchen
zugesetzt werden.
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Die oben beschriebene Kurve kann
auch eine solche Form erhalten, dass die Spitzen nach oben weisen.
Unabhängig
von der Natur der Kurve ist es jeweils dieselbe Dichte-Situation,
die reproduziert wird.