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Verfahren und Vorrichtung zur selektiven extrakorporalen
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Präzipitation von Low Density Lipoproteinen aus Vollserum oder Plasma
serum oder Plasma Die Fortschritte auf dem Gebiet der Analytik des Lipoproteinsystems
der letzten Jahre haben ergeben, daß die in älteren epidemiologischen Daten erhobenen
engen Korrelationen zwischen Plasmacholesterinkonzentrationen und dem Risiko einer
frühzeitigen Atherosklerose, speziell der Koronarsklerose, im wesentlichen durch
cholesterinreiche ß-Lipoproteine gegeben sind. Im Blut des Menschen finden sich
normalerweise ca. 70 - 80% des gesamten Cholesterins an die low density bzw. ß-Lipoproteine
gebunden, der Rest verteilt sich auf andere Lipoproteinfraktionen (im wesentlichen
VLDL, HDL und Chylomikronen) (LDL = Low Density Lipoproteine; VLDL = Very Low Density
Lipoproteine; HDL = High Density Lipoproteine). In Krankheitsprozessen, die mit
einem gestörten Fettstoffwechsel bzw. erhöhten Plasmalipidkonzentrationen einhergehen
und die zur frühzeitigen Atherosklerose führen, kann sich der prozentuale Anteil
des LDL- oder B-Cholesterins (LDL = B-Lipoprotein) am Gesamtcholesterin sogar noch
weit
erhöhen. Das heisst, eine Hypercholesterinämie ist in der Regel
durch eine Hyper-ß-Lipoproteinämie hervorgerufen.
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In der Vergangenheit hat es daher auch nicht an Versuchen gefehlt
1. die low density Lipoproteine selektiv zu messen und 2. solche, möglichst selektiv
aus der Zirkulation zu eliminieren.
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Sowohl das eine als auch das andere ist bisher unter Berücksichtigung
des Standes der Technik nicht befriedigend gelöst worden. Die üblichen Verfahren,
low density Lipoproteine zu quantifizieren beruhen entweder auf der Verwendung der
Trennung des Lipoproteinspektrums in Dichteklassen unter Zuhilfenahme der Ultrazentrifuge
-oder auf der Trennung des Lipoproteinspektrums im elektrischen Feld, ein Verfahren,
das man sich bei der sog.
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Lipoproteinelektrophorese zunutze macht. Weiterhin auf Präzipitationsverfahren,
die darauf basieren, daß apo-B-haltige Lipoproteine (VLDL und LDL) durch Polyanionen
und divalente Kationen von nicht-apo-B-haltigen Lipoproteinen durch Ausfällung der
erstgenannten getrennt bestimmt werden können. Bei dem Apo-B-Protein handelt es
sich um den hauptsächlichen Proteinanteil der low density bzw. ß-Lipoproteine als
auch der VLDL bzw.
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prä-ß- Lipoproteine und Chylomikronen. Das letztgenannte Vefahren
(Präzipitationstechniken) war bisher nicht geeignet, VLDL von LDL zu trennen. Die
beiden erstgenannten Verfahren Ultrazentrifugation Havel, R.J., Eder H.A. und Bragdon
J.H.: The Distribution and Chemical Composition of Ultracentrifugally Separated
Lipoproteins in Human Serum, J.Clin.Invest. 34, 1345, 1955 und Elektrophorese Wieland
H. und Seidel D.: Fortschritte in der Analytik des Lipoproteinmusters, Inn.Med.
5, 290 - 300,1978..
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hatten bei der Anwendung größerer Routineserien
den
Nachteil, daß sie entweder zu kostspielig und zeitaufwendig oder nicht automatisierbar
waren. Zusätzlich war eine direkte Messung des low density Cholesterins nur nach
Isolierung der Fraktionen, üblicherweise unter Verwendung der Ultrazentrifuge, möglich.
Die rechnerische Ermittlung des low density Cholesterinanteils über die Elektrophorese
setzt gewisse Prämissen der Proteinlipidzusammensetzung voraus. Gleiches gilt für
die Verfahren, die sich die Präzipitationstechniken zunutze machen. Die Präzipitationstechniken
der üblichen Weise haben zusätzlich den Nachteil, daß sie das Lipoproteinspektrum
nur in zwei Hauptfraktionen (apo-B-haltige und nicht-apo-B-haltige) auftrennen,
also keine Unterscheidung oder Trennung von VLDL und LDL möglich ist.
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Therapeutische Bemühungen, die low density Lipoproteine effektiv zu
senken, waren bisher allesamt unbefriedigend.
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Eine medikamentöse Beeinflussung der low density Lipoproteinkonzentration
ist vor allen Dingen bei den genetischen Formen von Fettstoffwechselstörungen äußerst
schwierig und in der Regel unbefriedigend. Bei den bisher medikamentös erzielten
Effekten konnten der therapeutische Erfolg, -das Atheroskleroserisiko zu senken,
nicht sicher nachgewiesen werden. Chirurgische Eingriffe, die im wesentlichen auf
dem Anlegen abnormer Blutkreislaufverhältnisse oder auf Verlegung größerer Teile
des Darms beruhen, haben zwar deutliche therapeutische Erfolge gebracht, können
allerdings wegen der zu erwartenden starken Nebenwirkungen nicht als allgemein vertretbar
angesehen werden. Solch drastische therapeutische Manipulationen haben allerdings
gezeigt, daß bei einer ausreichenden Senkung der low density Lipoproteine atherosklerotische
Prozesse nicht nur zum Stillstand gebracht werden können, sondern bereits vorhandene
atherosklerotische Gefäßveränderungen rückbildungs fähig sind.
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Der Versuch, low density Lipoproteine "mechanisch" aus dem Blut zu
eliminieren, wurde bisher im wesentlichen auf zo i Wegen beschritten:
Durch
die Behandlung der befallenen Patienten mit einer sog. Plasmapherese, einem Verfahren,
bei dem es zu einem kompletten Austausch des gesamten Blutwassers kommt. Dieses
Verfahren hat dazu geführt, den low density Lipoproteingehalt der befallenen Patienten
zwar zu senken, gleichzeitig werden aber jene Lipoproteine, die der Atherosklerose
entgegenwirken (high density Lipoproteine) ebenso aus dem Blut eliminiert, ein insgesamt
unerwünschter therapeutischer Effekt. Hinzu kommt, daß beim Plasmaaustausch alle
anderen Proteine des Plasmas, eingeschlossen Gerinnungsfaktoren, Globuline und Hormone,
miteliminiert werden. Dennoch hat sich dieses Verfahren bisher und für bestimmte
Fälle von Hyper-ß-lipoproteinämie als durchaus brauchbar erwiesen, wenngleich die
Suche nach einer selektiven Eliminierung der low density Lipoproteine aus dem Plasma
nach wie vor vorrangig ist. Ein erster Versuche der Elimination von low density
Lipoproteinen aus dem Blut wurde mit Hilfe von spezifischen Antikörpern, die an
eine Matrix gekoppelt waren, unternommen. Die Antikörper wurden hierzu durch Immunisierung
von Schafen oder Kaninchen gewonnen.
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Obgleich mit solchen Systemen (Habenicht, A. Inaugural-Dissertation,
1978, Heidelberg, Md. Fakultät,; Stoffel W. u. Demant, Th. Selective Removal of
Apolipoprotein Bcontaining Serum Lipoproteins frcm Blood Plasma, Proc.Nat.Acad.Sci.
USA 78, 611-615, 1981 eine drastische Senkung aller apo-B-haltigen Lipoproteine
erzielt wurde, hat dieses Verfahren den Nachteil, daß während der therapeutischen
Anwendung die in einem Tier erzeugten Antikörper zwar in geringen Mengen, aber nicht
vermeidbar, in die Zirkulation des behandelnden Patienten gelangen. Dieses muß auf
lange Sicht gesehen, immunologische Probleme bei der zu behandelnden Person auslösen.
Dieser erhebliche Einwand gegen ein solches Verfahren ist umso gewichtiger als die
Behandlung von Fettstoffwechs-elstörungen eine Lebzeitbehandlung sein muß, soll
sie effektiv und nachhaltig wirken. Es ist zu fordern, daß gerade bei den familiären
Formen die Therapie
bereits im Jugendalter einsetzen muß, um den
Prozeß cl-.
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sich frühzeitig entwickelnden atherosklerotischen Gefäßerkrankung
aufzuhalten oder meßbar zu verlangsamen. Ein weiterer Nachteil des Einsatzes immobilisierter
Antikörper gegen Apo-B ist der der unspezifischen Elimination aller apo-B-haltigen
Lipoproteine. Dieses Verfahren istalsonicht geeignet low density Lipoproteine als
die einzigen atherogenen Lipoproteine selektiv zu eliminieren. Ein wesentlicher
Nachteil der gleichzeitigen Entfernung der VLDL ist die dadurch bedingte Stimulation
der Triglycerid-und Cholesterinsynthese in der Leber.
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Ein drittes Verfahren low density Lipoproteine aus dem Blut zu entfernen
basierte auf der selektiven Absorption von ß- und prä-ß-Lipoproteinen aus dem Vollblut
an an Agaroseperlchen gekoppelte sulfatierte Polysaccharide, z.B. Heparin oder Dextransulfat
gemäss US-PS 4 103 685.
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Ein aus der PS ersichtlicher Nachteil ist die geringe Kapazität dieses
Verfahrens zur Elimination der Lipoproteine sowie die Tatsache, daß nicht nur low
density Lipoproteine, sondern auch very low density Lipoproteine mit entfernt werden.
Cholesterinsenkungen sind nach dem Verfahren der US-PS 4 103 685 nur für in vitro-Versuche
beschrieben. Die Cholesterinsenkung erscheint, wie aus der begleitenden Senkun der
Phospholipide und Triglyceride hervorgeht, eher durch eine Verdünnung des Blutes
des Patienten hervorgerufen worden zu sein als durch selektive Elimination.
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Die in der US-PS4 125 993 beschriebene Verfahrensweise, Lipoproteine
allgemein in ihrem isoelektrischen Punkt zu fällen, bezieht sich im Unterschied
zu dem vorliegenden erfindungsgemässen Verfahren auf die Verwendung von Natriumphosphorwolframat.
Dieses Polyanion ist unphysiologisch
und im Unterschied zum vorliegenden
Verfahren daher ungeeignet,als therapeutisches Prinzip eingesetzt zu werden. Darüber
hinaus gelingt es unter Verwendung von Phosphorwolframat nicht, low density Lipoproteine
selektiv zu eliminieren oder zu bestimmen, also die Hauptzielsetzung der vorliegenden
Erfindung wird nicht erreicht. Daß dieses nicht gelingt, wurde in der US-PS 4 125
993 u.a. dadurch aufgezeigt, daß man empfiehlt, die low density Lipoproteine nach
einer Rechenformel (Friedewald-Formel) aus dem sog. HDL-Cholesterin unter zusätzlicher
Berücksichtigung des Gesamtcholesterins und der Triglyceride zu errechnen. Im wesentlichen
unterscheidet sich die isoelektrische Punktfällung unter Verwendung von Phosphorwolframsäure,
wie in der US-PS 4 125 993 angegeben, in ihrem Resultat nicht von der üblichen Polyanionpräzipitation
mit Verwendung zweiwertiger Kationen. Eine komplette Fällung von VLDL und LDL in
dem genannten Verfahren wird nur erreicht, wenn Polymere, wie z.B. Polyvinylpyrolidon
oder Polyäthylenglykol genau definierten Molekulargewichts der Präzipitationslösung
zugesetzt werden. Daß dies in einem extrakorporalen System nicht zu verwirklichen
ist, steht außer Frage.
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Im übrigen ist darauf hinzuweisen, daß in der US-PS 4 125 993 irreführenderweise
die Gesamtheit von B-Lipoproteinen, prä-ß-Lipoproteinen und Chylomikronen als low
density Lipoproteine bezeichnet wird. Da erklärtes Ziel der US-PS 4 125 993 ist,
high density Lipoproteine im Serum zu bestimmen, muß Wert darauf gelegt werden,
daß die neben high density Lipoproteinen noch vorkommenden VLDL, Chylomikronen und
LDL durch dieses Präzipitationsverfahren eliminiert werden. Eine spezifische Präzipitation
der wirklichen low density Lipoproteine oder ß-Lipoproteine wurde weder beabsichtigt
noch erreicht.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es gestatten, selektiv und mit hoher Kapazität
low density Lipoproteine oder ß-Lipoproteine aus dem Blut, d.h. dem Vollserum oder
Bestandteilen des Blutes wie Plasma zu entfernen und dieses Prinzip sowohl für therapeutische
als auch diagnostische Zwecke zu verwenden.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Zurverfügungstellung eines dafür
geeigneten Verfahrens und einer Vorrichtung.
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spezifischen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur/extrakorporalen
Präzipitation von low density-Lipoproteinen oder B-Lipoproteinen aus Vollserum oder
Plasma, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zu dem Vollserum oder Plasma Heparin
in einem Puffer gegeben wird und der gebildete ß-Lipoprotein-Heparin-Komplex im
isoelektrischen Punkt bei einem pH-Wert von 5,05 bis 5,25 ausgefällt und anschließend
abgetrennt wird.
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Das Verfahren beruht auf der absolut spezifischen Ausfällung der ß-Lipoproteine
nach Vernetzung mit Heparin durch Ausfällung im isoelektrischen Punkt des Komplexes
bei einem pH-Wert von 5,05 bis 5,25, insbesondere bei einen pH-Wert von 5,13. Neben
der Spezifität zeichnet sich dieses Verfahren weiterhin dadurch aus, daß als einzige
Substanz,die zur Präzipitation der low density Lipoproteine verwendet wird, eine
im Körper selbst produzierte Substanz (Heparin) #ingesetzt wird. Fällung im isoelektrischen
Punkt durch Senkung des pH unter Verwendung von Puffern kann durch geeignete Filtration
und pH-Angleichung nach der isoelektrischen Punktfällung leicht auf physiologische
Verhältnisse hin korrigiert werden.
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Insbesondere wird beim erfindungsgemässen Verfahren der Komplex aus
Heparin und B-Lipoproteinen bei einem pH-Wert von 5,13 gefällt.
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Das Heparin wird in einem Puffer gelöst und mit dem Vollserum oder
Plasma vermischt. Der Puffer dient zur Einstellung und Stabilisierung der angegebenen
pH-Werte.
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Alle Puffergemische, die eine Stabilität in dem angegebenen pH-Bereich
sichern, sind prinzipiell für die Anwendung des Verfahrens verwendbar. Als für therapeutische
Zwecke geeignetster Puffer hat sich ein Phosphatpuffer oder ein Phosphat-Citrat-Puffer
oder ein Lactatpuffer oder ein Acetatpuffer oder deren Gemische herausgestellt.
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Das Verhältnis von Puffer zu Serum bzw. Plasma bzw. Blutvolumen kann
zwischen 1 : 5 bis 5 : 1 liegen. Als günstigster Konzentrationsbereich hat sich
etwa das Verhältnis 1 : 1 ergeben (diese Volumenverhältnisse gelten für die Elimination
zu therapeutischen Zwecken). Als günstigste Volumenverhältnisse für die selektive
Elimination der low density Lipoproteine aus dem Blut für diagnostische Zwecke hat
sich ein Verhältnis zwischen 2 bis 10 : 1 Puffer zu Serum ergeben.
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Die Heparinkonzentration ist kein besonders kritischer Punkt. Günstigerweise
wird man jedoch auf Heparinkonzentrationen zurückgreifen, die nahezu komplett durch
die ß-Lipoproteine mit auspräzipitiert werden. Beispielsweise sollte eine gegebene
Serummenge im günstigsten Falle mit ca 10 Vol-% einer Heparin-Puffer-Lösung, die
5.000 E/ml enthält, versetzt werden.
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Beim Zusammenbringen von z.B. einer Mischung von gleichen Teilen des
Vollserums oder Plasmas mit einem Phosphat-Citrat-Puffer, in dem das Heparin gelöst
ist, bei dem sich einstellenden pH-Wert von etwa 5,13, erfolgt die Ausfällung sofort
und vollständig und ist spezifisch.
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Das bedeutet, daß nur die ß-Lipoproteine oder low density Lipoproteine
ausgefällt werden. Die ausgefällten B-Lipoproteine können beispielsweise durch einen
Membranfilter der Porengröße von ca 2 ßm bzw. durch einfache Zentrifugation in einem
Continuous-Flow-Verfahren vom verbleibenden Serum abgetrennt werden.
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Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich sowohl für die Therapie
als auch für diagnostische Untersuchungen.
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Bei der Therapie kann beispielsweise aus dem Blut, das einem Patienten
entnommen worden ist, das Plasma abgetrennt und erfindungsgemäss mit einer Lösung
von Heparin in einem Puffer gemischt werden. Die ß-Lipoproteine werden hierdurch
als Heparin-ß-Lipoprotein-Komplex bei einem pH-Wert von 5,05 bis 5,25, insbesondere
von 5,13 ausgefällt. Das verbleibende Serum wird durch Filtration von der Ausfällung
abgetrennt und in den Blutkreislauf zurückgeführt.
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Bei der Diagnostik kann sowohl der von B-Lipoproteinen befreite Serumrückstand,
als auch der ausgefällte Komplex von ß-Lipoproteinen und Heparin weiteren Untersuchungen
unterzogen werden.
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Die Spezifität des erfindungsgemässen Verfahrens wurde sowohl mit
quantitativn immunologischen Techniken sowie der Ultrazentrifugation als auch quantitativen
Lipoproteinelektrophorese überprüft. Die hier beschriebene spezifische pH-Fällung
von low density Lipoproteinen führt zu einer kompletten Präzipitation dieser B-Lipoproteinklasse.
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Im verbleibenden Filtrat finden sich lediglich HDL und VLDL an Lipoproteinen.
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Die Spezifität des erfindungsgemässen Verfahrens und die Anwendung
ausschließlich physiologischer Substanzen erlaubt zum ersten eine Anwendung am extrakorporalen
Kreislauf von
Patienten, die an einer Hyper- oder Dyslipoproteiämi
leiden und zweitens ermöglicht die selektive Elimination von LDL aus dem Plasma
in vitro eine Bestimmung dieser Fraktion entweder aus Differenzberechnung zum Gesamtcholesterin
und dem verbleibenden Filtrat oder durch die direkte Cholesterinbestimmung am Präzipität
bzw. durch Trübungsmessung des entstehenden Präzipitats. Diese direkte Bestimmung
des LDL- bzw. B-Cholesterins ist neu und bisher in keinem konkurrierenden Verfahren
beschrieben. Gleiches gilt für die selektive Elimination aus dem Vollplasma für
therapeutische Zwecke.
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Das erfindungsgemässe Verfahren wurde sowohl mit der präparativen
Ultrazentrifuge als auch mit der quantitativen Lipoproteinelektrophorese verglichen
und hat mit beiden Verfahren Korrelationskoeffizienten von über 0.98 in einer Serie
von über 100 Patientenseren ergeben. Die Spezifität des erfindungsgemässen Verfahrens
ist der Ultrazentrifuge deutlich überlegen. Gegenüber der Elektrophorese hat das
erfindungsgemässen Verfahren den Vorteil der Möglichkeit einer direkten CholesterinbestimFung
der ß-Lipoproteine . Das erfindungsgem.
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Verfahren lässt sich leicht sowohl in einem Diskretautomaten als auch
in einem Continuous Flow-Automaten als mechanisierte Methode betreiben. Die Präzision
in der Serie wie auch von Tag zu Tag liegt unter 2 %.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur extra-korporalen
Präzipitation von Blutbestandteilen, mit einem Behälter, dem Blut oder Blutbestandteile
wie z.B.Plasrna eines Patienten über eine erste Pumpe zugeführt werden, und einem
dem Behälter nachgeschalteten Filter dessen Filtrat-Auslaß mit einer zum Patienten
zurückführenden Leitung verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser
Art so zu gestalten, daß sie ohne aufwendige Durchflußmengenreglung in der Betriebsphase
kontinuierlich arbeitet, um den Patienten so wenig wie möglich zu belasten und um
aufwendige und somit störanfällige Regelsysteme zu vermeiden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das
Filter einen zweiten Auslaß für das Präzipitat aufweist, der mit einer in den Behälter
führenden Rücklaufleitung verbunden ist, daß der Behälter über eine zweite Pumpe
mit dem Auslaß eines ein Behandlungsmittel enthaltenden ersten Gefäßes verbunden
ist und daß der Filtrat-Auslaß des Filters an eine dritte Pumpe angeschlossen ist,
deren Förderleistung im wesentlichen der Summe der Förderleistungen der ersten und
der zweiten Pumpe entspricht.
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Hierbei bildet der Behälter zusammen mit dem Filter und der Rücklaufleitung
einen geschlossenen Kreis, in dem Flüssigkeit zirkuliert. In diesen Kreis gelangt
externe Flüssigkeit, über die in den Behälter
hinein Blut oder
Blutbestandteile fördernde erste Pumpe und über die zweite Pumpe, die das Behandlungsmittel,
im vorliegenden Fall Heparin, in den Behälter pumpt. Diesem geschlossenen Kreislauf
wird an dem Filtrat-Auslaß des Filters Flüssigkeit durch die dritte Pumpe entnommen.
Dadurch, daß die Förderleistung der dritten Pumpe auf die Summen der Förderleistungen
der ersten und der zweiten Pumpe abgestimmt ist, wird das Flüssigkeitsgleichgewicht
im Kreislauf im wesentlichen aufrechterhalten, so daß der Flüssigkeitsstand im Behälter
stets annähernd gleichbleibt.
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Daher ist ein häufiges Zu- und Abschalten der ersten Pumpe nicht erforderlich,
so daß dem Patienten gleichmäßig Blut entnommen werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß es sich bei den drei genannten Pumpen um volumetrische Pumpen handelt, deren
Fördervolumen der Antriebsdrehzahl proportional ist. Um zu verhindern, daß die zu
pumpende Flüssigkeit kontaminiert wird, werden zweckmäßigerweise Schlauchpumpen
benutzt.
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Die Förderleistung der ersten Pumpe wird maßgeblich vom Verhalten
des Körpers des Patienten bestimmt, da verhindert werden muß, daß dem Patienten
zuviel bzw. zu schnell Blut entnommen wird. Daher ist das System zweckmäßigerweise
so angelegt, daß die Förderleistung der ersten Pumpe verändert werden kann, ohne
daß das Umlauf system aus dem Gleichgewicht gebracht wird. Hierzu ist in vorteilhafter
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Förderleistung der ersten Pumpe
in Abhängigkeit von den Verhältnissen der Blutentnahme am Patienten veränderbar
ist und daß die Antriebe der
ersten, der zweiten und der dritten
Pumpe miteinander derart gekoppelt sind, daß das Verhältnis der drei Förderleistungen
konstant bleibt.
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Von Vorteil ist hierbei, daß das System mit zeitlich variierenden
Fördermengen betrieben werden kann, ohne daß das Flüssigkeitsgleichgewicht verloren
geht. Die Pumpen sind über ihre Antriebe entweder mechanisch oder elektrisch miteinander
gekoppelt, wobei die erste Pumpe die Führung übernimmt und sich die Drehzahlen der
beiden anderen Pumpen selbsttätig entsprechend anpassen.
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Trotz der gegenseitigen Abstimmung der Förderleistungen der drei Pumpen
kann es vorkommen, daß bei längerem Betrieb der Vorrichtung,der Flüssigkeitsstand
im Behälter zunehmend ansteigt. Um diesem Ansteigen eine Grenze zu setzen, weist
der Behälter mindestens einen Füllstandsdetektor auf, der bei einem oberen Füllstand
die erste Pumpe auf eine geringere Förderleistung umstellt oder abstellt.
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Um andererseits ein zu starkes Absinken des Flüssigkeitsstandes in
dem Behälter zu vermeiden, wird die dritte Pumpe von dem Füllstandsdetektor auf
eine geringere Pumpenleistung umgestellt oder abgestellt, wenn ein unterer Füllstand
erreicht ist. Diese Maßnahmen der Begrenzung des Füllstandes auf den Bereich zwischen
dem unteren und dem oberen Wert dient dazu, den Einfluß sich ständig summierender
Fehlabweichungen
im Flüssigkeitsgleichgewicht des Kreislaufs zu begrenzen.
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Da sich das Filter nach einiger Zeit zusetzt, ist in vorteilhafter
Weiterbildung der Erfindung eine Spülphase vorgesehen. Die Vorrichtung weist eine
den Strömungswiderstand des Filters messende Einrichtung auf, die bei einem oberen
Strömungswiderstand die zweite Pumpe einschaltet, und aus einem ein Lösungsmittel
enthaltenden zweiten Gefäß Lösungsmittel in den Behälter fördert und eine Verbindung
zwischen dem Auslaß und einem Ablauf herstellt. Auf diese Weise wird der Flüssigkeitskreislauf
hinter dem Filter unterbrochen bzw. abgesperrt und sowohl der Behälter als auch
das Filter von der Spüllösung durchströmt, die anschließend zusammen mit den Filterrückständen
dem Ablauf zugeführt wird.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Durchführung einer Plasmapherese mit Präzipitation der low-density-Lipoproteine
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung des Systems,wobei
diejenigen Leitungen, die im Betriebszustand durchflossen sind, mit größerer Strichstärke
gezeichnet sind, und
Figur 2 das System der Figur 1, wobei diejenigen
Leitungen, die beim Spülen des Filters durchflossen sind, mit dickerer Strichstärke
gezeichnet sind.
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In den Zeichnungen ist oberhalb der gestrichelten Linie das patientenseitige
Blutentnahme und -Rückführungssystem dargestellt, das bekannt ist. über den Patientenanschluß
1 wird dem Patienten unter ständiger überwachung durch ein Druckmeßgerät 3 Blut
entnommen. Dieses Blut wird über eine Pumpe 4 einem Plasmafilter 6 zugeführt, nachdem
aus einem Gefäß 5 Antikoagulans zugemischt wurde. Aus dem Filter 6 fließt das um
eine gewisse Menge Blutplasma reduzierte Blut durch einen Luftfänger 7 und ein Magnetventil
9 zum Rücklaufanschluß 2 des Patienten. Der Rücklaufdruck wird von einer Druckmeßeinrichtung
8 überwacht.
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Das abgezweigte Blutplasma verläßt das Filter 6 durch dessen Filtrat-Ausgang
61. Bei dem Filter 6 handelt es sich z.B. um ein Kapillarfilter,das von dem Blut
durchströmt wird, wobei die feineren Blutbestandteile durch die Membranwände hindurch
seitlich entweichen, während die gröberen Blutbestandteile zum Luftfänger 7 weitergeleitet
werden.
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Aus dem Plasmafilter 6 wird mittels einer Pumpe 11 eine vorwählbare
Menge des Blutplasma abgezogen. Bei der hier als "erste Pumpe" bezeichneten Pumpe
11 handelt es sich, ebenso wie bei den übrigen in dem
System verwendeten
Pumpen,um eine Schlauchpumpe bzw.
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peristaltische Pumpe, die selbstansaugend ist und volumetrisch eine
der Antriebsdrehzahl proportionale Menge an Plasma fördert. Zwischen dem Plasmafilter
6 und der ersten Pumpe 11 befindet sich ein Blutleckdetektor 10 sowie ein Druckmeßgerät
12. Der Ausgang der ersten Pumpe 11 ist mit einem Einlaß eines Behälters 16 verbunden.
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Ein anderer Einlaß des Behälters 16 ist an den Auslaß einer zweiten
Pumpe 13 angeschlossen, deren Einlaß über ein Ventil 14 mit einem Gefäß 15, das
eine Acetatpufferlösung mit Heparin enthält, sowie über ein weiteres Ventil 30 mit
einem Gefäß 29, das eine Spüllösung enthält,verbindbar ist. Die Einlässe befinden
sich am oberen Ende des Behälters 16. Der Behälter 16 ist ferner mit einem Füllstandsdetektor
17 ausgestattet, der bei Erreichen eines bestimmten Füllstandes anspricht.
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Der am unteren Ende des Behälters 16 vorgesehene Auslaß ist mit einer
weiteren Pumpe 18 verbunden, der ein Ventil 31 parallel geschaltet ist. Der Auslaß
der Pumpe 18 ist mit dem Filter 21 verbunden, dessen Auslaß über ein Ventil 22 und
eine Rücklauf leitung 221 an einen weiteren Einlaß des Behälters 16 angeschlossen
ist. Die Drücke am Einlaß und am Auslaß des Filters 21 werden von Druckmessern 19
und 20 überwacht. Der Filtrat-Auslaß 211 des Filters 21 ist über die dritte Pumpe
23 und ein Ventil 25 mit dem Einlaß eines Dialylators 26 verbunden, welcher spüllösungsseitig
von einer Dialysespüllösung aus einem Dialysegerät 27 durchströmt wird. In
dem
Dialysator 26 werden der Anteil Acetatpuffer und das verbliebene Heparin aus dem
Behältnis 15 eliminiert, während das Plasma über eine Pumpe 28 dem Luftfänger 7
und somit dem extrakorporalen Blutkreislauf zufließt.
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Die Pumpe 28 läuft mit gleicher Geschwindigkeit wie die Pumpe 11,
damit die Flüssigkeitsbilanz des zu behandelnden Patienten gewahrt bleibt. Durch
die Dialysierspülflüssigkeit aus dem Dialysegerät 27 erfolgt im Filter 26 gleichzeitig
eine Anhebung des pH-Wertes und der Temperatur des rückfließenden Plasmas auf die
Körperwerte. Statt eines Dialysegerätes kann auch über einen offenen Kreislauf dem
Dialysator 20 eine Flüssigkeit zugeführt werden.
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Bei der in Figur 1 dargestellten Betriebsart wird zunächst durch die
Pumpe 11 Blutplasma in den Behälter 16 gepumpt, während gleichzeitig über die Pumpe
13 Acetatpufferlösung mit Heparin über das geöffnete Ventil 14 zugeführt wird. In
diesem Zustand ist die dritte Pumpe 23 zunächst abgeschaltet. Nach Erreichen des
vorgesehenen Füllstandes im Behälter 16 spricht der Füllstandsdetektor 17 an und
schaltet die Pumpe 23 ein. Die Pumpe 23 läuft jetzt mit einer Geschwindigkeit, die
der Summe der Geschwindigkeiten der Pumpen 11 und 13 entspricht. Die dritte Pumpe
23 fördert somit Plasma aus dem Filter 21 ab, während das Präzipitat wegen der gewählten
Porengröße im Filter 21 zurückgehalten wird. Die weitere Pumpe 18, die den Flüssigkeitsumlauf
in dem Kreislauf aufrecht erhält, hat eine relativ große Förderleistung, so daß
das die lowdensity-Lipoproteine enthaltende Präzipitat über die
Rücklaufleitung
221 in den Behälter 16 zurückgespült wird.
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Das von den low-density-Lipoproteinen befreite Plasma wird über die
dritte Pumpe 23 und das geöffnete Ventil 25 dem Dialysator 26 zugeführt.
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Da der Anteil an Präzipitat iln Behälter 16 und im Filter 21 ständig
ansteigt, ist es notwendig, in bestimmten Abständen das Präzipitat aus dem Behälter
16 und dem Rezirkulationskreislauf zu entfernen, Dies geschieht in der in Figur
2 dargestellten Betriebsweise der Vorrichtung. Zunächst wird der Plasmazufluß über
die erste Pumpe 11 und der Zufluß von Acetatpuffer mit Heparin über die zweite Pumpe
13 gestoppt, indem diese Pumpen stillgesetzt werden. Auch die Pumpe 18 wird stillgesetzt
und das Umgehungsventil 31 wird geöffnet.
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Eventuell ist es auch möglich, die Pumpe 18 weiterlaufen zu lassen.
In diesem Fall kann das Umgehungsventil 31 entfallen. Die dritte Pumpe 23 saugt
nun durch das Filter 21 hindurch Plasma an, das von den low-density-Lipoproteinen
befreit ist und pumpt dieses Plasma durch das Dialysegerät 26 zur Pumpe 28. Wenn
der Behälter 16 leergelaufen ist, erhöht sich die Druckdifferenz zwischen Einlaß
und Auslaß des Filters 21. Diese Erhöhung der Druckdifferenz wird an einem Differenzbildner
201, der die Differenz zwischen den Signalen der Druckmesser 19 und 20 bildet, festgestellt.
Wenn die Druckdifferenz einen bestimmten Schwellwert überschritten hat, läuft die
Pumpe 13 an und das Ventil 32 öffnet und das Ventil25' schließt. Außerdem schließt
Ventil 14 und Ventil 30 öffnet. Nun wird aus dem Gefäß 29 dem Behälter
16
Lösungsmittel zugeführt. Das Ventil 22 öffent und die Rezirkulationspumpe 18 läuft
an. Durch Rezirkulation des Lösungsmittels wird das in den Leitungen und im Filter
21 verbliebene Präzipitat gelöst. Nach Erreichen des Arbeitspegels im Behälter 16
läuft die dritte Pumpe 23 an und fördert das Lösungsmittel mit dem gelösten Präzipitat
über das geöffnete Ventil 32 in den Behälter 33. Wenn sich das Präzipitat in ausreichendem
Maße gelöst hat, wird an dem Differenzbildner 201 ein unterer Druckwert festgestellt.
Daraufhin wird die Pumpe 13 abgeschaltet und das Ventil 30 wird geschlossen. Derselbe
Vorgang kann auch dadurch gelöst werden, daß der Druckmesser 24 einen relativ geringen
Unterdruck anzeigt. Die dritte Pumpe 23 läuft noch solange, bis der Inhalt des Behälters
16 und des Kreislaufs in den Ablauf 33 gefördert ist. Danach wird ein neuer Zyklus
zur Präzipitation der low-density-Lipoproteine gestartet.
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Die Erfindung wird weiter in den folgenden Ausführungsbeispielen erläutert.
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1. Plasma wird mit einer gleichen Menge eines Citrat-, Phosphat- oder
Acetatpuffers (0.05 M ph 4,15) gemischt.
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Nach Hinzufügen einer Heparinmenge (5000 E/ml), die 1/10 der eingesetzten
Plasmamenge beträgt, bildet sich ein gelbweißer Niederschlag, der aus den ausgefällten
B-Lipoproteinen und hauptsächlich Fibrinogen besteht.
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2. 100 «l Serum werden mit 1 ml einer Lösung gemischt, die folgendermaßen
zusammengesetzt ist: 0,0641 M Na-Citrat, pH 5,04 1%ig an Liqemin 25 000 (Roche).
Das Gemisch wird für 10 Minuten in einer Eppendorf-Zentrifuge
zentrifugiert.
Der Chlolesteringehalt des Uberstandes entspricht dem Cholesteringehalt von VLDL
und HDL.
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Die LDL sind ausgefällt worden und lassen sich aus der Differenz Vollserumcholesterin-VLDL
+ HDL-Cholesterin errechnen.