Beschreibung
Vorrichtung zur Überwachung des Koagulationsstatus
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Koagulationsstatus .
Ein drohender Blutverlust infolge der Verletzung von Gefäßen des vaskulären Systems wird normalerweise durch eine physio- logische Reaktion, die als Hämostase bezeichnet wird, verhindert. Dabei wirken das thro bozytäre System, plasmatische Gerinnungsfaktoren und die verletzten Gefäße zusammen, so dass das im normalen Blutkreislauf flüssige Blut eine Barriere bildet, um den Austritt von Blut zu verhindern.
Die Gerinnung des Bluts beruht auf einem mehrstufigen Vorgang. In einer ersten Stufe wird das Proenzym Prothrombin in Thrombin überführt, wofür aktivierter Faktor X als Umwandlungsfaktor Voraussetzung ist. Die Aktivierung des Faktors X erfolgt über einen extrinsischen oder einen intrinsischen
Reaktionsweg. Beim extrinsischen Reaktionsweg bildet in allen Geweben vorkommendes Phospholipoprotein einen Komplex mit Faktor VII und Calciumionen, sobald es mit Blutplasma in Kontakt kommt. Dieser Komplex aktiviert den Faktor X, wo- durch Faktor Xa gebildet wird. Beim intrinsischen Reaktionsweg wird zunächst Faktor XII über das Kallikrein-Kinin- System aktiviert, der dann gemeinsam mit dem Fitzgerald- Faktor den Faktor XI aktiviert, der wiederum Faktor IX in seine aktive Form überführt. Faktor IXa, Faktor VIII und Calciumionen bilden gemeinsam mit Phospholipidmizellen
(Thrombozytenfaktor 3) einen Komplex, der in der Lage ist, Faktor X zu aktivieren. Bei beiden Reaktionswegen bildet Faktor Xa mit Faktor V, Calciumionen und Phospholipidmizel-
len einen Komplex, der die Umwandlung von Prothrombin in Thrombin katalysiert. Thrombin spaltet von Fibrinogenmolekü- len zwei Fibrinopeptide ab. Die gebildeten Fibrinmonomere polymerisieren unter Quervernetzung, wodurch ein stabiles Fibringerinnsel (Clot) entsteht.
Störungen der Hämostase können durch Messung der Gerinnungs- zeit festgestellt werden. Dabei wird die Zeit zwischen Blutentnahme und der einsetzenden Gerinnung ermittelt. Bei dem von Quick entwickelten Globaltest zur Beurteilung der plasmatischen Blutgerinnung wird Citratplasma mit Throm- boplastin und Calciumionen versetzt und die Zeit bis zur Gerinnung gestoppt (Thromboplastinzeit , PT) (Quick, A. J. , J. Bio. Chem. 109 (1939), 73. Durch Vergleich mit einem Nor- malplasma werden Prozentwerte, sogenannte Quick-Werte, errechnet. Dieser Test wird vor allem verwendet, um den extrinsischen Reaktionsweg zu beurteilen und um Therapien mit indirekten Antikoagulantien zu überwachen.
Der intrinsische Reaktionsweg kann anhand der aktivierten
Partiellen Thromboplastinzeit (aPTT) beurteilt werden. Dazu werden unter Verwendung einer oberflächenaktiven Substanz Kininogen, Kallikrein und Faktor XII aktiviert. Gleichzeitig werden gerinnungsaktive synthetische Phospholipide (partiel- le Thromboplastine) zur Komplexbildung mit aktiviertem Faktor X und Prothrombin zugegeben. Nach der Zugabe von Calciumionen wird die Zeit bis zur Gerinnselbildung gemessen.
Insbesondere bei Langzeit-Therapien unter Verwendung von An- tikoagulantien ist eine regelmäßige Kontrolle der Gerinnungsfähigkeit (Gerinnungsstatus) erforderlich, da eine Über- oder Unterdosierung der Antikoagulantien schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben kann. Um die Häufigkeit von Arztbesu-
chen zu verringern, sind Systeme entwickelt worden, mit denen Patienten den Gerinnungsstatus ihres Bluts selbst in ihrem gewohnten Umfeld bestimmen können.
Aus der DE 31 27 560 C3 und der DE 31 45 692 C3 ist ein Gerät bzw. ein Verfahren zum Erfassen der Blutgerinnungszeit bekannt . Dabei wird eine aus Blutplasma bestehende Probe mittels einer elektromagnetischen Rühreinrichtung gerührt und die bei der Gerinnung einsetzende Trübung der Probe lichtoptisch verfolgt. Dabei ist es möglich den Beginn der Messung und den Beginn der Gerinnung automatisch zu erfassen. Das Verfahren ist jedoch sehr aufwändig. Blutplasma weist von vornherein eine Trübung auf, die bei der Gerinnung nur graduell zunimmt. Für die Bestimmung des Gerinnungszeit- punkts muss daher ein Schwellenwert der Trübung definiert werden, bei dessen Überschreitung die Zeit gestoppt wird. Da unterschiedliche Blutplasmaproben von vornherein oder durch Zusatz unterschiedlicher Reagenzien unterschiedlich trüb sein können, ist hier für jede Probe eine individuelle Ein- Stellung des Schwellenwerts erforderlich. Das kann manuell oder durch eine aufwändige Regelelektronik erfolgen. Weiterhin weist das Verfahren den Nachteil auf, dass es nicht mit unverdünntem Vollblut ausführbar ist, da bei diesem eine Eintrübung am Beginn der Gerinnung lichtoptisch nicht er- fasst werden kann.
Aus der DE 43 31 881 AI ist ein Blutgerinnungsanalysator zur Messung einer Mehrzahl von Proben bekannt . Auch hier erfolgt die Erfassung der Gerinnung durch Messung des durch die Pro- benlosung gestreuten Lichts eines Messstrahls. Das Gerät ist sehr aufwändig und nicht für den Hausgebrauch geeignet . Die Gerinnungszeit kann hier nur mittels Blutplasma und nicht mittels frisch gewonnenem Vollblut ermittelt werden.
Aus der DE 38 14 838 Cl und der DE 39 19 559 Cl sind Verfahren zur kombinierten Bestimmung der Fibrinbildungszeit und der Blutgerinnselretraktionskinetik bekannt. Die Verfahren erfassen optisch die mit einer diffusen Plasmatrübung einhergehende Fibrinbildung und die mit einer zunehmenden Verkürzung des primären Gerinnsels verbundene Blutgerinnsel- retraktion. Das Verfahren wird ausschließlich mit Plasma durchgeführt. Es erfordert eine aufwändige lichtoptische Messvorrichtung.
DE 43 37 278 beschreibt einen Kit zur individuellen Kontrolle einer Antikoagulationstherapie, das aus einem Gerät zur Perforation der Haut, zumindest einer Kapillare zum Auffan- gen des austretenden Bluts, einem Reaktionsgefäß, einem Gefäß mit Reagenzien, einer Stoppuhr, einem geregelten Heizblock mit einer Bohrung zur Aufnahme des Reaktionsgefäßes und einem Häkchen zum Rühren des Reaktionsgemisches besteht. Der Patient verletzt mit dem Gerät zur Perforation der Haut ein vorzugsweise in der Fingerbeere befindliches blutführendes Gefäß. Das aus dem Gefäß austretende Blut wird mittels der Kapillare aufgenommen und zu einer Reaktionslδsung gegeben, die zuvor in dem Heizblock auf eine vorgegebene Reaktionstemperatur erwärmt wurde. Dazu wird das Reaktionsgefäß, in das die einzelnen Bestandteile der Reaktionslösung gegeben wurden, in die Bohrung zur Aufnahme des Reaktionsgef ßes überführt. Nach der Zugabe des Bluttropfens zu der Reaktionslösung wird die Stoppuhr gestartet und das Reaktionsgemisch mit einem Häkchen vom Patient gerührt. Sobald beim re- gelmäßigen Hochziehen des Häkchens ein Gerinnsel erkennbar ist, wird die Uhr gestoppt.
Diese Vorrichtung ermöglicht insbesondere eine vergleichsweise einfache und exakte Bestimmung des Gerinnungsstatus des Bluts durch den Patienten selbst in seinem normalen Lebensumfeld. Allerdings kann der gemessene Wert einen relativ großen Fehler aufweisen, der mit dem manuellen Starten der Stoppuhr nach Zugabe des Bluttropfens zu der Reaktionslδ- sung, der visuellen Bestimmung des Endpunktes der Gerinnung durch den Patienten sowie dem darauf folgenden manuellen Stoppen der Stoppuhr verbunden ist. Um diesen Fehler zu ver- ringern und brauchbare Messwerte zu erhalten, sind in der Praxis umfangreiche Schulungen der Patienten durch Fachpersonal erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine verbesserte Vorrichtung zur Überwachung des Koagulationsstatus angegeben werden, die mit einfachen Mitteln eine exaktere Bestimmung des Koagulationsstatus ermöglicht und durch Patienten in deren gewohnter Lebensumgebung leicht zu handhaben ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst . Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10.
Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überwachung des Koagulationsstatus, insbesondere zur individuellen Kontrolle einer Antikoagulationstherapie, vorgesehen, die
a) eine Einrichtung zur Aufnahme und Abmessung einer vorgegebenen Blutmenge ,
b) mindestens ein Reaktionsgefäß, das die zur Messung des Koagulationsstatus benötigten Reagenzien enthält, und
c) ein Messgerät umfasst, das
cl) eine Bohrung zur Aufnahme des Reaktionsgefäßes,
c2) einen geregelten Heizblock,
c3) eine Einrichtung zur Zeitmessung und
c4) einen ersten Detektor aufweist, der das Einbringen des Bluts in das Reaktionsgefäß erfasst und die Zeitmessung startet,
wobei der erste oder ein zweiter Detektor ein Entfernen des Koagulats nach dem Einsetzen der Gerinnung aus dem Reaktionsgefäß erfasst und die Zeitmessung stoppt .
Die vorgeschlagene Vorrichtung erlaubt es mit sehr geringem technischen Aufwand, die Gerinnungszeit exakt zu bestimmen. Das Verfahren kann mit unverdünntem Vollblut ausgeführt werden. Eine Probenaufarbeitung, die etwa die Gewinnung von Blutplasma aus dem Vollblut oder ein definiertes Verdünnen des Blutes umfasst, ist nicht erforderlich. Das Gerät erfordert keine aufwändige Rührvorrichtung. Eine aufwändige Mess- vorrichtung oder Auswerteeinheit muss nicht vorhanden sein, weil keine nur graduelle Zunahme einer vorhandenen Trübung um einen bestimmten Wert bestimmt werden muss . Vielmehr muss durch den ersten Detektor lediglich das Einbringen des Blutes in das Reaktionsgefäß und durch den ersten oder zweiten Detektor lediglich das Entfernen des Koagulats nach dem Einsetzen der Gerinnung erfasst werden. Handelt es sich beim ersten
bzw. zweiten Detektor um einen optoelektronischen Detektor, kann dieser als einfache Lichtschranke ausgebildet sein, bei welcher der Lichtweg durch das Einbringen des Bluts versperrt und durch das Entfernen des Koagulats freigegeben wird. Das Signal ist im Verhältnis zu einer nur graduell zunehmenden leichten Trübung sehr einfach zu erfassen. Eine aufwändige Elektronik ist dazu nicht erforderlich.
Die vorgeschlagene Vorrichtung erlaubt im Vergleich zu der aus der DE 43 37 278 bekannten Vorrichtung eine deutlich genauere Bestimmung der Gerinnungszeit. Der zufällige Fehler bei der Messung der Gerinnungszeit wird vermindert. Der Anwender muss weniger Arbeitsschritte ausführen. Insbesondere beim Start und beim Ende der Messung werden geringere Anfor- derungen an die Aufmerksamkeit des Anwenders gestellt . Die
Handhabung der Vorrichtung ist vereinfacht. Die Bestandteile der Vorrichtung können in einem leicht zu transportierenden Behälter untergebracht werden, so dass ein Anwender diese sowohl in seinem häuslichen Umfeld als auch auf Reisen nutzen kann .
Bei dem ersten und/oder zweiten Detektor handelt es sich zweckmäßigerweise um einen optoelektronischen Detektor in Form einer Lichtschranke. Diese ist vorzugsweise so angeord- net, dass der Lichtweg durch das Herausziehen des Koagulats, etwa durch ein Absenken des Flüssigkeitsspiegels oder eine erhöhte Lichtdurchlässigkeit der Probe, freigegeben wird. Es kann sich bei dem ersten und/oder zweiten Detektor aber auch um einen beispielsweise das Gewicht des Reaktionsgefäßes er- fassenden Detektor handeln. Das Einbringen des Blutes ist dabei durch eine Gewichtszunahme und das Entfernen des Koagulats durch eine Gewichtsabnahme gekennzeichnet.
Vorzugsweise wird das Koagulat mittels eines Häkchens aus dem Reaktionsgefäß entfernt. Ein solches Häkchen ist z.B. aus der DE 43 37 278 bekannt.
Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung kann der Koagulationsstatus folgendermaßen bestimmt werden: Der Anwender schaltet das mit Batterien, Akku oder einem Stromnetzanschluss versehene Messgerät ein. Er stellt anschließend eine frische Reaktionslösung her. Dazu ist das Reaktionsgefäß vorzugsweise so gestaltet, dass die dort zunächst in verschiedenen Kammern befindlichen Reagenzien zusammengeführt werden. Die Reagenzien umfassen lyophilisiertes, flüssiges oder anderweitig aufbereitetes Thromboplastin. Das Reaktionsgefäß mit der frisch hergestellten Reaktionslösung wird in die Bohrung des Messge- rätes gestellt und dort auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt. In der Zwischenzeit öffnet der Anwender unter Verwendung des Gerätes zur Perforation vorzugsweise ein Kapillargefäß im Bereich der Fingerbeere. Das austretende Blut nimmt er mit der Einrichtung zur Aufnahme und Abmessung des Bluts in geeigneter Menge auf und überführt es in das Reaktionsgefäß. Die Zugabe des Bluts wird von dem ersten Detektor erfasst und die Zeitmessung gestartet. Während dessen rührt der Anwender mittels des Häkchens die in dem Reaktionsgefäß befindliche Suspension. Das Häkchen kann an einem Ende der Einrichtung zur Aufnahme und Abmessung des Bluts oder eines Stäbchens angeordnet sein. Das Häkchen wird beim Rühren immer wieder aus der Suspension herausgezogen. Sobald es zu einer Koagulation kommt, bleibt das Koagulat an dem Häkchen hängen und wird aus dem Reaktionsgefäß entfernt. Dieser Vorgang wird als "Häkeln" bezeichnet. Bei einem optoelektronischen ersten bzw. zweiten Detektor in Form einer Lichtschranke wird durch das Entfernen des Koagulats der Lichtweg freigegeben. Dies wird durch den ersten bzw. zweiten Detektor erfasst. Die Zeitmessung wird
gestoppt. Die derart ermittelte Gerinnungszeit kann durch das Messgerät über ein Display prozentual in Bezug auf die normale Thromboplastinzeit (PT) und/oder in Abhängigkeit vom International Sensitivity Index (ISI) als International Norma- lized Ratio (INR) angegeben werden.
Das Häkchen kann automatisch durch einen Mechanismus an der Vorrichtung in regelmäßigen Abständen in das Reaktionsgef ß eingeführt und wieder herausgezogen werden. Ein manuelles Mi- sehen oder Rühren bzw. Häkeln ist dann nicht erforderlich.
Der Mechanismus kann z.B. ein Kurbelmechanismus sein oder das Einführen und Herausziehen aus dem Reaktionsgef ß mittels einer, insbesondere in einem elektrischen Feld schwingenden, Feder bewirken. Der Mechanismus kann mit dem ersten und/oder zweiten Detektor kombiniert werden. Der erste und/oder zweite Detektor kann die Gewichtszunahme am Häkchen beim Entfernen des Koagulats erfassen. Im Falle der Feder kann die Änderung einer FederSchwingung beim Einbringen des Bluts in das Reaktionsgefäß und/oder beim Entfernen des sich bildenden Koagu- lats vom ersten und/oder zweiten Detektor erfasst werden. Das
Messsystem kann so den Endpunkt der Gerinnung selbstständig ermitteln und die Zeitmessung stoppen. Auf diese Weise wird die Genauigkeit des Messsystems weiter erhöht .
Weiterhin kann das Messgerät eine Datenschnittstelle aufweisen. Die Datenschnittstelle ermöglicht es, die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach zu gestalten, weil eine Aufarbeitung oder Auswertung der Daten nicht in der Vorrichtung selbst erfolgen muss. Die Datenschnittstelle kann zum Datenaustausch mit Datenverarbeitungseinrichtungen geeignet sein, so dass die Daten beispielsweise telemedizinisch durch eine betreuende Stelle ausgewertet werden können. Bei der vorerwähnten Schnittstelle kann es sich z.B. um einen Akkustik-Koppler,
eine Infrarot- oder um eine Bluetooth-Schnittstelle handeln. Über eine solche Schnittstelle können die mit der erfindungs- gemäßen Vorrichtung gewonnenen Daten z.B. mittels eines geeigneten mobilen Telefons in das Internet übertragen und dort von der überwachenden Stelle ausgelesen werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Messgerät zur Übermittlung der Messergebnisse mit einem Kabel mit einem mobilen Telefon zu verbinden. Die Messergebnisse können nach deren Übertragung automatisch geprüft werden. Falls dabei festgestellt wird, dass vorgegebene Werte überschritten werden, kann sofort ein Warnsignal am erfindungsgemäßen Messgerät ausgelöst und/oder eine Sprach- oder Textnachricht auf das mobile Fernsprechgerät übermittelt werden. Die vorgenannten Merkmale ermöglichen eine verbesserte Überwachung sowie einen verbesserten Schutz des Patienten.
Das Messgerät kann eine Schnittstelle zur Aufnahme einer Chipkarte aufweisen. Auf der Chipkarte können die Messergebnisse und gegebenenfalls Patientendaten gespeichert werden. Das Messgerät kann auch eine Schnittstelle zum Einlesen chargenspezifischer Daten, z.B. via Chipkarte, aufweisen.
Die Einrichtung zur Aufnahme und Abmessung der Blutmenge sollte derart ausgestaltet sein, dass die Blutmenge, die in das Reaktionsgefäß überführt wird, genau bestimmt werden kann. Um dabei jedoch Fehler zu vermeiden, umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine Einrichtung zur Dosierung der Blutmenge. Diese Einrichtung kann in das Messgerät integriert sein.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal weist die Vorrichtung eine Einrichtung zur Perforation von Haut auf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert.
Die Vorrichtung zur Überwachung des Koagulationsstatus um- fasst einen Perforationsstift mit Ersatzlanzetten; eine Applikationshilfe zur Aufnahme und Abmessung der Blutmenge in Form einer Kapillare, welche an ihrem einen Ende ein Häkchen aufweist und zum "häkeln" von Blut geeignet ist; ein Reakti- onsröhrchen, das die zur Messung des Koagulationsstatus benδ- tigten Reagenzien, insbesondere Thromboplastin enthält; eine Kontroll-Lösung zur Kontrolle der Funktion der Vorrichtung; eine Chipkarte, die in das Messgerät eingeführt werden kann; eine Tabelle mit Norm- und Toleranzwerten sowie ein Messgerät. Das Messgerät weist eine Bohrung zur Aufnahme des Reak- tionsgefäßes, einen geregelten Heizblock, eine Einrichtung zur Zeitmessung, einen optoelektronischen ersten Detektor, der das Einbringen des Bluts in das Reaktionsgefäß und das Entfernen des Koagulats erfasst, eine Schnittstelle zur Aufnahme der Chipkarte sowie ein externes Netzteil auf. Sämtli- ehe Bestandteile der Vorrichtung können in einem Behälter untergebracht werden.
Der Koagulationsstatus wird unter Verwendung dieser Vorrichtung folgendermaßen bestimmt: Der Patient schaltet das Mess- gerät ein. Er stellt anschließend die Reaktionslösung her. Dazu ist das Reaktionsgefäß so gestaltet, dass die dort zunächst getrennt in verschiedenen Kammern aufbewahrten Reagenzien zusammengeführt werden. Das Reaktionsgefäß mit der frisch hergestellten Reaktionslösung wird in die Bohrung des Messgerätes gestellt und dort auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt. Das Erreichen dieser Temperatur wird dem Patienten mitgeteilt. In der Zwischenzeit öffnet der Patient unter Verwendung eines Perforationsstifts ein Kapillargefäß im Bereich
der Fingerbeere. Das austretende Blut nimmt er mit der Applikationshilfe zur Aufnahme und Abmessung des Bluts in geeigneter Menge auf und überführt es in das Reaktionsgefäß. Die Zugabe des Bluts wird von dem ersten Detektor erfasst und die Zeitmessung gestartet. Währenddessen rührt der Anwender mittels der Applikationshilfe die in dem Reaktionsgefäß befindlichen Suspension und zieht die Applikationshilfe dabei immer wieder aus der Suspension heraus. Sobald es zu einer Koagulation kommt, bleibt das Koagulat an dem Häkchen hängen und wird aus dem Reaktionsgefäß herausgezogen. Alternativ erfolgt das Herausziehen bei entsprechend von der Vorrichtung ausgeführter Auf-Ab-Rührbewegung "automatisch" durch Hängenbleiben des Koagulats. Das Herausziehen kann die Freigabe des Lichtweges des als Lichtschranke ausgebildeten ersten Detektors bewirken. Das Herausziehen wird durch den ersten Detektor erfasst. Die Zeitmessung wird automatisch gestoppt. Die derart automatisch ermittelte Gerinnungszeit wird durch das Messgerät über ein Display prozentual in Bezug auf die normale Thromboplastinzeit (PT) und/oder in Abhängigkeit vom Interna- tional Sensitivity Index (ISI) als International Normalized Ratio (INR) angegeben. Die ermittelten Werte werden optional auf der Chipkarte gespeichert. Durch Vergleich der ermittelten Daten mit dem vom behandelnden Arzt vorgegebenen Zielbereich wird festgestellt, ob sich die gemessene Gerinnungszeit innerhalb der vorgegebenen, auf den Patienten abgestimmten Toleranz befindet.
In regelmäßigen Abständen wird das Messgerät mittels der Kontroll-Lösung überprüft.