DE4405251C2

DE4405251C2 - Verfahren zur Verarbeitung von Elektrophoresedaten

Info

Publication number: DE4405251C2
Application number: DE4405251A
Authority: DE
Inventors: Hisamitsu Yokogawa
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2014-02-19
Also published as: ITMI940301A0; DE4405251A1; ITMI940301A1; IT1273311B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Verarbeiten und Analysieren von Daten, welche mittels eines Elektrophoresegeräts erhalten wurden.

In einem Elektrophoresegerät werden Proben, wie Blutserumproben, auf ein Trägermate rial, wie eine Celluloseacetat-Folie, mit Hilfe eines Applikators aufgetragen und dann das Trägermaterial in einen Elektrophoresebehälter eingeführt. Dann wird das Trägermaterial aufeinanderfolgend gefärbt, entfärbt und getrocknet, um elektrophoretische Bilder zu erhalten. Ferner wird das Trägermaterial in ein Densitometer, welches ein Dekalin enthält, eingeführt, um die elektrophoretischen Bilder verschiedener Bestandteile der Serum proben sichtbar zu machen. Manchmal wird das elektrophoretische Bild als Elektropherogramm bezeichnet. Dann werden die elektrophoretischen Bilder photoelek trisch durch einen Lichtstrahl abgetastet, um daraus elektrophoretische Bildsignale abzuleiten. Dann werden die elektrophoretischen Bildsignale verarbeitet, um Fraktions prozentzahlen von Albumin (Alb), α₁-Globulin (α₁-G), α₂-Globulin (α₂-G), β-Globulin (β) und γ-Globulin (γ), ein Verhältnis A/G der Fraktionsprozentzahl von Albumin zu einer Gesamtprozentzahl von α₁-G, α₂-G, β und γ abzuleiten, und Werte der absoluten Kon zentrationen dieser Proteine werden berechnet und auf einem Prüfbericht zusammen mit einem Bild, welches das Elektropherogramm darstellt, ausgedruckt. Dieses Bild wird ebenfalls als Elektropherogramm oder Densitogramm bezeichnet. Die Densitogramme werden ebenfalls auf einer Sichtanzeigevorrichtung, wie einer Kathodenstrahlröhre, dargestellt.

In dem bekannten Elektrophoresegerät wird das Elektropherogramm einer automatischen Meßbereichskontrolle untenworfen, so daß ein Peak der Albumin-Fraktion, welcher gewöhnlich den höchsten Wert besitzt, immer eine gegebene, konstante Höhe annimmt. In diesem Falle konnten Veränderungen hinsichtlich der absoluten Werte der jeweiligen Substanzen nicht erfaßt werden. Ferner ist es bei dem bekannten Verfahren zur Analyse und Verarbeitung des elektrophoretischen Bildes schwierig, wichtige Daten oder Informationen aufzufinden, wie ein Vorliegen von monoklonalem Protein (M-Protein), ein Unterschied oder eine Veränderung in der elektrophoretischen Beweglichkeit und ein Vorliegen spezifischer Konfigurationen, wie γ-Unterdrückung, β-γ-Verbrückung und Durchschießen ("leading"). Demzufolge sind fachspezifische Kenntnisse erforderlich, um verschiedene Arten von Krankheiten mit Hilfe des bekannten Elektropherogramms zu diagnostizieren.

Um dieses Problem zu verringern, wird in der US-PS 49 20 498 ein Verfahren zur Darstellung des Elektropherogramms einer Probe zusammen mit einem Elektropherogramm einer Standardprobe, welche gleichfalls auf ein Trägermaterial aufgetragen wurde, auf das die Probe aufgetragen wird, vorgeschlagen, wobei eine elektrophoretische Ausdehnungslänge des Elektropherogramms der Probe mit Hilfe des Elektropherogramms der Standardprobe normalisiert und auf einem Bildschirm zusammen mit dem Elektropherogramm der Standardprobe dargestellt wird.

In diesem Verfahren werden die Elektropherogramme der Probe und der Standardprobe auf dem Beobachtungsbildschirm Seite an Seite dargestellt, so daß die visuelle Analyse einer Krankheit leicht durchgeführt werden kann. Es ist jedoch bei diesem Verfahren nur möglich, eine Krankheit oder das Befinden eines Patienten zu dem Zeitpunkt zu bewerten, an welchem der elektrophoretische Test ausgeführt wird; ein Fortschreiten einer Krankheit konnte jedoch nicht präzise fortlaufend überwacht werden. Befindet sich ein Patient beispielsweise in einem Krankenhaus und ist bekannt, daß der Patient eine Anomalie aufweist, dann ist es nicht so wichtig, zu bewerten, ob eine Probe dieses Patienten normal oder anomal ist; vielmehr ist von Bedeutung, das Fortschreiten einer Krankheit fortlaufend zu überwachen. Ferner stehen in einem relativ großen Krankenhaus eine Mehrzahl Elektrophoresegeräte zur Verfügung, so daß eine Mehrzahl Proben, welche von einem einzelnen Patienten stammen, von unterschiedlichen Elektrophoresegeräten analysiert werden können. In diesem Falle können elektrophoretische Daten durch Unterschiede bei den jeweiligen Elektrophoresegeräten beeinflußt werden. Obwohl diese Proben durch ein einzelnes Gerät analysiert werden, können sich die Bedingungen, unter welchen Proben an unterschiedlichen Tagen analysiert werden, verändern. Demzufolge können sich die analytischen Bedingungen für eine Mehrzahl Proben, welche von einem einzelnen Patienten stammen, verändern. Dies verursacht ein Problem, daß die analysierten Ergebnisse nicht direkt miteinander verglichen werden konnten und somit das Fortschreiten einer Krankheit des entsprechenden Patienten nicht genau fortlaufend überwacht werden konnte.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren zur Darstellung von durch Elektrophoresegeräte erhaltenen, elektrophoretischen Daten zur Verfügung zu stellen, durch welches die Veränderung der Dichte von Fraktionsbildern leicht und genau fortlaufend überwacht werden kann, sogar wenn analytische Bedingungen, wie die auf die Trägermaterialien aufgetragenen Probenmengen und die elektrophoretischen Ausdehnungslängen, verändert werden, so daß ein Fortschreiten oder eine Änderung von Krankheiten leicht und präzise durch fortlaufende Überwachung dargestellter Densitogramme beurteilt werden kann.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung dient zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren zum Verarbeiten von Elektrophoresedaten, die gewonnen werden durch

- Auftragen von zu verschiedenen Zeiten gewonnenen Proben eines Patienten und zugeordneten Standardproben auf jeweils einen Träger und Durchführen von jeweils einer Elektropho rese mit der aufgetragenen Patientenprobe und der Standard probe, und
- optoelektrische Abtastung der so erzeugten Elektrophero gramme zur Gewinnung von Probendatensignalen aus den Patien tenproben und Bezugsdatensignalen aus den Standardproben,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- Abspeichern der so gewonnenen Probendatensignale und Bezugs datensignale,
- Auslesen der abgespeicherten Probendaten- und Bezugsdatensig nale, die jeweils Zuständen des Patienten zu verschiedenen Zeiten oder unterschiedlichen analytischen Bedingungen entsprechen,
- Normieren der Probendatensignale in Bezug auf die zugeord neten Bezugsdatensignale, um eine Mehrzahl von normierten Probendatensignalen abzuleiten, und
- Darstellen der Mehrzahl normierter Probendatensignale als Densitogramme auf einer Sichtanzeigeeinrichtung.

Entsprechend einer zweiten Variante der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Verarbeiten von Elektrophoresedaten, die gewonnen werden durch

- Auftragen von zu verschiedenen Zeiten gewonnenen Proben eines Patienten und zugeordneten Standardproben auf jeweils einen Träger und Durchführen von jeweils einer Elektropho rese mit der aufgetragenen Patientenprobe und der Standard probe, und
- optoelektrische Abtastung der so erzeugten Elektropherogramme zur Gewinnung von Probendatensignalen aus den Patientenproben und Bezugsdatensignalen aus den Standardproben,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- Normieren der Probendatensignale in Bezug auf die zugeord neten Bezugsdatensignale, um normierte Probendatensignale abzuleiten,
- Abspeichern der normierten Probendatensignale,
- Wiedergewinnen der abgespeicherten Probendatensignale, die jeweils Zuständen des Patienten zu verschiedenen Zeiten oder unterschiedlichen analytischen Bedingungen entspre chen, und
- Darstellen der Mehrzahl normierter Probendatensignale als Densitogrammme auf einer Sichtanzeigeeinrichtung.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche ein Densitometer zum Abtasten elektrophoretischer Bilder auf einem Trägermaterial zeigt.

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht, die eine Vorgehensweise beim Abtasten des elektrophoretischen Bilds verdeutlicht.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Geräts zur Ausführung des Elektrophorese-Verfahrens darstellt.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches die aufeinanderfolgenden Schritte in einer Ausführungsform des Elektrophorese-Verfahrens darstellt.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, welches das Normalisierungsverfahren bezeichnet.

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, welche eine Vorgehensweise zur Bestimmung von Bezugspunkten auf dem elektrophretischen Bild zeigt.

Fig. 7A und Fig. 7B sind schematische Ansichten, welche Ausführungsbeispiele der überlagerten Darstellung verdeutlichen.

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, welche ein anderes Ausführungsbeispiel der überlagerten Darstellung zeigt.

Fig. 9 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der überlagerten Darstellung darstellt.

Fig. 10 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der überlagerten Darstellung bezeichnet.

Fig. 11 ist eine schematische Ansicht, die noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der überlagerten Darstellung zeigt.

Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, welches die aufeinanderfolgenden Schritte einer anderen Ausführungsform des Elektrophorese-Verfahrens darstellt.

Fig. 13A, Fig. 13B und Fig. 13C sind schematische Ansichten, die ein Verfahren zum Detektieren des M-Proteins zeigen.

Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, welches aufeinanderfolgende Schritte zum Detektieren des M-Proteins darstellt.

Fig. 15 ist ein Graph zur Erläuterung eines Verfahrens zur Berechnung des Peakwerts.

Fig. 16 ist ein Graph zur Erläuterung eines anderen Verfahrens zur Berechnung des Peakwerts.

Fig. 17 ist ein Flußdiagramm, welches aufeinanderfolgende Schritte zur Klassifizierung des M-Peaks darstellt.

Fig. 18 ist eine schematische Ansicht, die eine Darstellung im Falle eines malignen M- Proteins zeigt.

Fig. 19 ist eine schematische Ansicht, die eine Darstellung im Falle einer Detektion einer geringen Menge M-Protein verdeutlicht.

Fig. 20 ist eine schematische Ansicht, welche eine Darstellung im Falle der Probenauftragsspur darstellt.

Fig. 21 ist eine schematische Ansicht, welche eine Darstellung im Falle von Fibrinogen bezeichnet.

Fig. 22 ist eine schematische Ansicht, welche eine Darstellung im Falle des Komplements C3 zeigt.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche einen hauptsächlichen Aufbau eines Densitometers zum photoelektrischen Abtasten von Elektropherogrammen, welche auf einem Trägermaterial 1 erstellt wurden, zeigt. Auf das Trägermaterial 1 wurden eine oder mehrere Serumproben von einem oder mehreren Patienten und mindestens eine Standard- Serumprobe mittels eines geeigneten Applikators aufgetragen, und diese Proben und die Standardprobe werden einer Elektrophorese, einer Färbung, einer Entfärbung und einer Trocknung unterworfen. Das Trägermaterial 1 wird durch Zuführwalzen 2 in einen Photometerbereich 4, welcher Dekalin 3 enthält, um das Trägermaterial 1 lichtdurchlässig zu machen, eingeführt. Das Trägermaterial 1 wird durch eine Photometervorrichtung 5 photometrisch analysiert und dann mittels Abfuhrwalzen 6 ausgestoßen. Die Photometervorrichtung 5 umfaßt eine Lichtquelle 5a zur Aussendung eines Lichtstrahls und ein lichtempfangendes Element 5b zum Empfangen eines Lichtstrahls, der durch das Trägermaterial 1 hindurchgelassen wurde. Die Photometervorrichtung 5 wird mit einer konstanten Geschwindigkeit von beispielsweise 8 mm/s in einer Abtastrichtung b rechtwinklig zu einer Zuführrichtung a des Trägermaterials 1 bewegt, wie in Fig. 2 gezeigt. Auf diese Weise werden Elektropherogramme oder elektrophoretische Bilder 7 von verschiedenen, in Proben und einer Standardprobe enthaltenen Bestandteilen auf dem Trägermaterial 1 erstellt und photoelektrisch abgetastet, um daraus elektrophoretische Bildsignale abzuleiten. In der vorliegenden Beschreibung wird ein elektrophoretisches Bildsignal, welches durch Abtasten eines Elektropherogramms einer Probe eines Patienten erhalten wird, als ein Probendatensignal und ein elektrophoretisches Bildsignal, welches durch Abtasten eines Elektropherogramms einer Standardprobe erhalten wird, als ein Bezugsdatensignal bezeichnet.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Geräts zur Ausführung des Verfahrens zur Auswertung elektrophoretischer Daten verdeutlicht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sollen verschiedene Arten von Proteinen, welche in Serumproben von Patienten enthalten sind, analysiert werden. Ein Satz oder mehrere Sätze von Elektropherogrammen von einer oder mehreren Serumproben werden auf einem Trägermaterial 1 erstellt und werden photoelektrisch abgetastet durch das Densitometer, welches die Lichtquelle 5a und das lichtempfangende Element 5b umfaßt. Die Lichtquelle 5a und das lichtempfangende Element 5b werden in der Abtastrichtung bezogen auf das Trägermaterial 1 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Ein Ausgangssignal des lichtempfangenden Elements 5b wird durch einen logarithmischen Verstärker 12 verstärkt und in ein Signal umgewandelt, welches eine optische Absorption der Elektropherogramme verkörpert, d. h. Fraktionsbilder verschiedener Arten von Bestandteilen. Dementsprechend wird dieses Signal auch als elektrophoretisches Bildsignal bezeichnet. Dann wird das elektrophoretische Bildsignal abgetastet und in digitale Datenproben ungewandelt durch einen A/D- Signalfrequenzwandler 13 synchron zu Taktimpulsen mit einer Repetitionsperiode, die einer Abtastperiode entspricht, welche entsprechend den analytischen Bedingungen, wie der Elektrophoresedauer, festgelegt werden kann.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Abtastperiode auf 12 ms und die Elektrophoresedauer auf 40 min festgelegt. Die digitalen Datenproben werden einem Speicher 15 zugeführt und darin unter der Kontrolle einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 14 gelagert. Das Gerät umfaßt eine Tastatur 16 und eine Sichtanzeigevorrichtung 17 zur Darstellung unterschiedlicher Daten, wie Elektropherogrammen, und zur Eingabe und Überwachung unterschiedlicher Befehle. Die Sichtanzeigevorrichtung 17 wird durch eine Kathodenstrahlröhre (CRT) gebildet. Das Gerät umfaßt ferner eine Diskette 18 und einen Drucker 19.

Nachdem die im Speicher 15 gelagerten Datenproben im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Glättungsbehandlung und einem automatischen Nullabgleich unterworfen worden sind, um jegliche Basislinienschwankungen aufgrund einer Veränderung der Intensität des von der Lichtquelle 5a emittierten Lichts zu beseitigen, werden die Datenproben unterschiedlichen Verfahren, wie einer Normalisierung, unterworfen. Dann werden die Fraktionsprozentzahlen und das A/G-Verhältnis berechnet und auf der CRT 17 zusammen mit den Densitogrammen dargestellt. Die Daten werden auf der Diskette 18 gespeichert.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches aufeinanderfolgende Schritte einer Ausführungsform des Verfahrens zeigt. An einem Tag X wird eine Probe A von einem Patienten entnommen und zusammen mit einer Standardprobe auf ein Trägermaterial aufgetragen; dann werden diese Proben der Elektrophorese unterworfen, um Elektropherogramme der Patientenprobe und der Standardprobe zu erhalten, die Elektropherogramme photoelektrisch abgetastet, um einen ersten Satz an Probendatensignalen und einem Bezugsdatensignal daraus abzuleiten, und der so erhaltene erste Satz an Probendatensignalen und einem Bezugsdatensignal wird auf der Diskette 18 gespeichert. An einem anderen Tag Y wird eine Probe B desselben Patienten zusammen mit einer Standardprobe auf ein Trägermaterial aufgetragen und diese Proben auf dieselbe Weise, wie vorstehend beschrieben, weiter verarbeitet, um einen anderen Satz an Probendatensignalen und einem Bezugsdatensignal zu erhalten, und diese Signale werden auf der Diskette 18 gespeichert. Auf diese Weise sind eine Mehrzahl Proben desselben Patienten zusammen mit Standardproben der Elektrophorese unterworfen worden, um eine Mehrzahl Probendatensignal- und Referenzdatensignalsätze daraus abzuleiten, und diese mehrfachen Signalsätze sind auf der Diskette 18 zusammen mit einer großen Anzahl Signalsätze einer Anzahl Patienten gespeichert worden. Ist es erforderlich, die Veränderung einer Krankheit eines Patienten zu überprüfen, werden mehrfache Probendatensignal- und Bezugsdatensignalsätze unter Bezugnahme auf einen Patientennamen oder Patienten-Identifizierungscode zurückgeladen, und die so zurückgeladenen Proben- und Bezugsdatensignale im Speicher 15 gespeichert. Dann wird jedes Signal aus der Mehrzahl der Probendatensignale unter Bezugnahme auf ein zugehöriges Bezugsdatensignal normalisiert, um eine Mehrzahl normalisierter Probendatensignale daraus abzuleiten. Abschließend wird die so erhaltene Mehrzahl normalisierte Probendatensignale der CRT 17 zugeführt und normalisierte Elektropherogramme des entsprechenden Patienten in Überlagerung darauf dargestellt. Ein auf der CRT 17 dargestelltes Bild kann auf einem Prüfbericht 20 mittels des Druckers 19 aufgezeichnet werden. Auf dem Prüfbericht 20 werden ebenfalls Veränderungen in den Fraktionsprozentzahlen aufgezeichnet.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel des Normalisierungsverfahrens zeigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Elektropherogramm mit einer gegebenen elektrophoretischen Ausdehnungslänge durch 350 Datenproben dargestellt und ein feststehender Peakpunkt einer Albumin-Fraktion als 100. Punkt und ein feststehender Peakpunkt der β-Globulin-Fraktion als 200. Punkt festgelegt. Es versteht sich, daß die Anzahl von Datenproben, welche durch die A/D- Umwandlung des Bildsignals erhalten wird, größer als 350 ist.

Detektion der Bezugspunkte

Im Normalisierungsverfahren werden in einem ersten Schritt S1 Bezugspunkte auf entsprechenden Elektropherogrammen detektiert. Als Bezugspunkte werden die Peakpunkte der Albumin- und β-Globulin-Fraktionen festgelegt und werden anhand der im Speicher 15 gespeicherten Datenproben detektiert. Im Folgenden werden einige Verfahren zur Detektion der Bezugspunkte erläutert werden.

Erstes Verfahren zur Detektion von Bezugspunkten

Die Datenproben werden mit einem Schwellenniveau verglichen, um eine Reihe von Datenproben zu ermitteln, welche das Schwellenniveau, wie in Fig. 6 gezeigt, überschreiten. Das Schwellenniveau wird so bestimmt, daß beide äußersten Punkte der ermittelten Datenprobenreihen im wesentlichen mit den äußersten Punkten der elektrophoretischen Ausdehnungslänge übereinstimmen. Dann werden die Peaks in den Bereichen l₁ bzw. l₂ bestimmt, wobei die Bereiche l₁ bzw. l₂ auf der Basis der zu rechter und linker Hand liegenden Punkte der ermittelten Datenprobenreihen bestimmt werden. Ein Peak mit der höchsten Konzentration im Bereich l₁ wird dann als Peak der Albumin- Fraktion angenommen und ein im Bereich l₂ detektierter Peak wird als Peak der β- Globulin-Fraktion festgelegt. Auf diese Weise können die Bezugspunkte auf dem Elektropherogramm detektiert werden.

Zweites Verfahren zur Detektion von Bezugspunkten

Eine Reihe von Datenproben wird aufeinanderfolgend von beiden Endpunkten der Reihen her aufsummiert und, sobald die summierten Werte vorab festgelegte Werte erreichen, jeweils entsprechende Probenpositionen als äußerste Punkte des Densitogramms festgelegt. Dann werden die Peaks der Albumin- und β-Globulin-Fraktionen in den Bereichen l₁ und l₂ auf dieselbe Weise wie im ersten Verfahren bestimmt. Wird beispielsweise ein aufsummierter Wert von Datenproben vom linksseitigen Endbereich, d. h. der Seite mit positivem Vorzeichen bezogen auf die Albumin-Fraktion, gleich 2% des aufsummierten Gesamtwerts und wird ein aufsummierter Wert vom rechtsseitigen Endbereich, d. h. von der Seite mit negativem Vorzeichen ausgehend vom γ-Globulin- Bild, gleich 1% des aufsummierten Gesamtwerts, ist es möglich Datenproben zu entnehmen, welche das elektrophoretische Bild darstellen, welches im wesentlichen der elektrophoretischen Ausdehnungslänge entspricht, welche durch Prüfung mit bloßem Auge erhalten wird.

Drittes Verfahren zur Detektion von Bezugspunkten

Auf dem Trägermaterial wird eine Normal- oder Standardprobe ebenfalls aufgetragen, um ein elektrophoretisches Standardbild der Normalprobe zu erzeugen. Dann wird das elektrophoretische Standardbild abgetastet, um eine Reihe von Standarddatenproben daraus abzuleiten. Dann wird eine Peak-Position der Albuminfraktion der Standardprobe detektiert und danach eine Peak-Position von β-Globulin detektiert als dritter Peak, gerechnet ausgehend vom Albumin-Peak in Richtung der Seite mit negativem Vorzeichen. Als nächstes wird der Peakpunkt der Albumin-Fraktion einer Testprobe detektiert, indem ein Peak in der Nähe einer Position detektiert wird, welche in Richtung der Seite mit negativem Vorzeichen verschoben ist um eine Entfernung, welche dem Abstand zwischen dem Albumin-Peak und dem β-Globulin-Peak der Standardprobe entspricht. In diesem Verfahren kann der Peakpunkt der Albumin-Fraktion detektiert werden, indem die Datenproben mit einem Schwellenniveau mit relativ hoher Amplitude verglichen werden, da der Albumin-Peak eine bemerkenswert große Höhe aufweist. Ferner kann der Peak der Albumin-Fraktion durch das in der US-PS 4666577 offenbarte Verfahren detektiert werden. In diesem Verfahren wird zuerst der größte Peakwert D_M unter allen Datenproben detektiert und dann eine Position P_M eines ersten Peaks, welcher ein Schwellenniveau überschreitet, welches dem 16. Teil des Wertes von D_M entspricht, ausgehend von der Seite positiven Vorzeichens als Albumin-Peak detektiert. Es versteht sich, daß das Schwellenniveau D_M/16 experimentell bestimmt wird, so daß ein Peak einer Prä-Albumin-Fraktion sicher übergangen werden kann, und sogar wenn D_M nicht dem Albumin-Peak entspricht, kann der Albumin-Peak positiv detektiert werden. Es ist möglich, einen anderen Schwellenwert als D_M/16 zu verwenden. Dies bedeutet, daß es möglich ist, das Schwellenniveau experimentell unter Bezugnahme auf Krankheitstypen als einen geeigneten Wert zu bestimmen, mit welchem die Position P_M als Peak der Albumin-Fraktion detektiert werden kann.

Auf die vorstehend beschriebene Weise, ist es möglich, die Peak-Position der Albumin- Fraktion, die gewöhnlich ein bemerkenswerten, hohen Wert aufweist, und die Peak- Position der β-Globulin-Fraktion, deren Lage im Elektropherogramm sehr stabil ist, zu detektieren.

Normalisierung auf der x-Achse

In einem nächsten Schritt S2 in Fig. 5 werden die Datenproben auf der x-Achse normalisiert, so daß der Albumin-Peak und der β-Globulin-Peak mit vorab festgelegten Punkten auf dem Elektropherogramm übereinstimmen, z. B. mit dem 100. bzw. 200. Datenpunkt. Liegen beispielsweise der detektierte Albumin-Peak und der detektierte β- Globulin-Peak der Serumprobe auf dem 120. bzw. dem 230. Punkt, beträgt der Abstand zwischen diesen Punkten 230-120=110. Dann werden die Datenproben auf der x-Achse verschoben entsprechend dem Verhältnis des genannten Abstands von 110 zu einem Standardabstand von 100 (=200-100) und die Albumin- und β-Globulin-Peaks mit den 100. bzw. 200. Datenpunkten zur Deckungsgleichheit gebracht. Liegen eine oder mehrere, Datenpunkten auf der x-Achse entsprechende Datenproben in den detektierten Datenproben der Testprobe nicht vor, müssen die Datenproben durch Interpolation gebildet werden.

Auf diese Weise wird die Normalisierung auf der x-Achse ausgeführt. Dann wird die Anzahl der Datenproben auf den Standardwert 350 gebracht und der Albumin-Peak und der β-Globulin-Peak werden auf die vorab festgelegten Positionen, die 100. bzw. 200. Punkte, gelegt.

Normalisierung auf der y-Achse

Als nächstes wird in einem Schritt S3 in Fig. 5 die Normalisierung auf der y-Achse ausgeführt in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Anzahl an Datenproben der Testprobe zwischen den zwei Bezugspunkten zu der Anzahl von Proben zwischen den zwei vorab festgelegten Punkten auf der x-Achse. Im vorstehenden Beispiel beträgt das Verhältnis 110/100. Dies bedeutet, daß Werte von 350 Datenproben mit dem Verhältnis von 110/100 multipliziert werden. Dann wird ein Summenwert aus den 350 normalisierten Proben einem Summenwert nicht normalisierter Proben der Testprobe zwischen entsprechenden Peak-Punkten im wesentlichen angeglichen. Dies bedeutet, daß im vorstehenden Beispiel jede der 350 Datenproben mit 110/100 multipliziert wird, um eine Normalisierung auf der y-Achse zu erzielen.

Die vorstehenden Verfahrensschritte werden ausgeführt, indem die Datenproben aus dem Speicher 15 unter der Kontrolle der CPU 14 ausgelesen werden und normalisierte Datenproben auf der Diskette 18 gespeichert werden.

Normalisierung der Konzentration

In einem nächsten Schritt S4 wird die Normalisierung der Konzentration ausgeführt, indem die Summenwerte jeweiliger Fraktionsbilder zu absoluten Konzentrationswerten der jeweiligen Proteine in der Testprobe ins Verhältnis gesetzt werden. Zu diesem Zweck wird die Gesamtmenge der Proteine oder die Menge an Albumin durch ein getrennt vom Elektrophoresegerät vorgesehenes chemisches Analysegerät gemessen und die so gemessene Menge mittels der Tastatur 16 oder direkt vom Analysegerät oder einem Prüfcomputersystem in Verbindung mit dem Analysegerät über Online- oder Offline- Betrieb eingegeben. Die so eingegebenen Daten werden auf der Diskette 18 gespeichert. Zugleich wird ein Bezugssummenwert für eine Einheitsdichte (1 g/dl) des gemessenen absoluten Konzentrationswerts ebenfalls auf der Diskette 18 gespeichert. Wird beispielsweise der Konzentrationswert von Albumin eingegeben, wird der Bezugssummenwert für eine Einheitskonzentration (1 g/dl) von Albumin z. B. auf 15 000 (A/D-umgewandelter Wert) festgelegt. Wird dann die Albumin-Konzentration von 4 g/dl eingegeben, wird zuerst ein Summenwert der Albumin-Fraktion in Übereinstimmung mit den normalisierten Datenproben berechnet und dann ein Verhältnis des so berechneten Werts zum Bezugssummenwert entsprechend der Albumin-Konzentration abgeleitet. Beträgt z. B. der Summenwert der normalisierten Albumin-Fraktion 80 000 (A/D- umgewandelter Wert), wird der Bezugssummenwert gleich 4 (g/dl) × 15 000 = 60 000. Dann wird das Verhältnis von 60 000/80 000 = 0,75 berechnet. Die Normalisierung hinsichtlich der Konzentration wird dann ausgeführt, indem entsprechende Werte der Datenproben mit dem genannten Verhältnis von 0,75 multipliziert werden. Während dieser Normalisierung hinsichtlich der Konzentration ist es auch möglich, Farbunterschiede zwischen den Fraktionsbildern zu korrigieren, wie in der japanischen Offenlegungsschrift 61-196154, Kokai Sho, beschrieben. Im Falle der Eingabe der Gesamtmenge an Proteinen kann ferner das Verhältnis in ähnlicher Weise abgeleitet werden, indem der Bezugssummenwert entsprechend der eingegebenen Gesamtmenge durch einen Summenwert sämtlicher Fraktionen dividiert wird.

Nach Durchführung des Normalisierungsverfahrens für die Proben A und B in der vorstehend beschriebenen Weise werden die Densitogramme dieser Proben auf der CRT 17 in Überlagerung dargestellt und werden in einem gegebenen Bereich des Prüfberichts 20 aufgezeichnet. Zugleich werden die Fraktionsprozentzahlen und A/G-Verhältnisse jeweiliger Proben berechnet, dargestellt und auf der CRT 17 bzw. dem Testbericht 20 aufgezeichnet.

Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele einer Darstellung einer Mehrzahl Densitogramme in Überlagerung auf der Sichtanzeigevorrichtung erläutert.

In einem in Fig. 7A gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Densitogramm I der Probe B durch eine gestrichelt gezeichnete Kurve bezeichnet und ein Densitogramm II der Probe A durch eine durchgezogen gezeichnete Kurve dargestellt. In einem in Fig. 7B dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Densitogramm I der Probe B durch eine dünn und durchgezogen gezeichnete Kurve dargestellt und das Densitogramm II der Probe A durch eine dick und durch gezogen gezeichnete Kurve bezeichnet.

In einem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Fläche, bei welcher das Densitogramm II der Probe A das Densitogramm I der Probe B überragt, durch eine gitterähnliche Schraffur bezeichnet und eine Fläche, bei welcher das Densitogramm I der Probe B das Densitogramm II der Probe A überragt, durch eine Linien-Schraffur dargestellt. Es versteht sich, daß Muster- und Farbtypen willkürlich ausgewählt werden können, so lange als die zwei Densitogramme voneinander unterschieden werden können.

Fig. 9 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der überlagerten Darstellung einer Mehrzahl Densitogramme eines einzelnen Patienten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden ein Densitogramm III eines Patienten C und ein Densitogramm IV desselben Patienten C, welches einen Monat später als das erste Densitogramm III erhalten wurde, auf dieselbe Weise wie in dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt und zugleich ein Bezugsdensitogramm V einer Standard- Serumprobe in Überlagerung dargestellt. Es versteht sich, daß die Anzahl gleichzeitig dargestellter Densitogramme nicht auf zwei begrenzt ist, sondern daß jede gewünschte Anzahl Densitogramme in Überlagerung dargestellt werden kann.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der überlagerten Darstellung. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Densitogramme I und II auf dieselbe Weise wie in dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt und zugleich die Richtungen von Veränderungen in den Konzentrationen jeweiliger Fraktionen durch Pfeile bezeichnet. Nach unten und oben weisende Pfeile stellen dar, daß eine Konzentration sinkt bzw. steigt, und ein waagrechter Pfeil bedeutet, daß sich eine Konzentration nicht wesentlich verändert. Es versteht sich, daß jegliche Kennzeichnungen, die die Veränderung in der Konzentration bezeichnen können, anstelle des Pfeils verwendet werden können.

In den in den Fig. 7-10 gezeigten Ausführungsbeispielen werden eine Mehrzahl Densitogramme so überlagert, daß sie dieselbe oder eine gemeinsame x-Achse aufweisen; es ist jedoch erfindungsgemäß ebenfalls möglich, eine Mehrzahl Densitogramme so zu überlagern, daß die x-Achsen der Densitogramme in Richtung der y-Achse, wie in Fig. 11 dargestellt, verschoben sind. Dies bedeutet, daß die Densitogramme auf unterschiedlichen x-Achsen überlagert werden, welche mit gleichen Abständen voneinander in vertikaler Richtung getrennt sind. Sogar in diesem Falle können die Densitogramme leicht und genau miteinander verglichen werden, da sie normalisiert sind.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Datenproben des Elektropherogramms der Testprobe einer Normalisierung auf der x-Achse, einer Normalisierung auf der y- Achse und einer Normalisierung hinsichtlich der Konzentration auf der Basis der eingegebenen Menge eines einzelnen Proteins oder der eingegebenen Gesamtmenge an Proteinen unterworfen und eine Mehrzahl Densitogramme eines einzelnen Patienten werden in Überlagerung dargestellt. Selbst wenn die auf Trägersubstanzen aufgetragenen Mengen der Testproben voneinander abweichen und die elektrophoretischen Ausdehnungslängen der Elektropherogramme der Testproben schwanken, besitzen demzufolge die durch die normalisierten Datenproben erstellten Elektropherogramme dieselbe elektrophoretische Ausdehnungslänge und die Fraktionsprozentzahlen der verschiedenen Proteine stellen absolute Konzentrationen an Proteinen in genauer Weise dar. Deshalb ist es möglich, ein normalisiertes Elektropherogramm zu erhalten, welches genau die Konzentrationen an jeweiligen Fraktionsbildern darstellt, so daß Unterschiede in der elektrophoretischen Beweglichkeit, ein Vorliegen des M-Proteins und ein Vorliegen spezifischer Wellenformen oder -gestalten genau detektiert werden können und nützliche Informationen zur präzisen Diagnose von Krankheiten liefern können.

Darüberhinaus werden die Densitogramme eines Patienten zusammen mit einem zu dem Densitogramm der Standardprobe zugehörigen Muster dargestellt, so daß es möglich ist, Veränderungen in der Konzentration jeweiliger Fraktionsbilder leicht zu erfahren und ein Fortschreiten oder einen Verlauf einer Krankheit fortlaufend zu überwachen.

Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, welches ein anderes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Auswerten elektrophoretischer Daten zeigt. An einem Tag X wird eine Probe A von einem Patienten entnommen und auf ein Trägermaterial zusammen mit einer Standardprobe aufgetragen. Dann wird das Trägermaterial den elektrophoretischen Verfahren unterworfen, um Elektropherogramme der Probe A und der Standardprobe zu erhalten, und die so erhaltenen elektro phoretischen Bilder werden photoelektrisch abgetastet, um daraus Probendatensignale und Bezugsdatensignale abzuleiten. Dann wird das Probendatensignal unter Bezugnahme auf das Bezugsdatensignal normalisiert, und ein normalisiertes Probendatensignal der Probe A wird auf der Diskette 18 gespeichert. An einem anderen Tag Y wird eine Probe B von demselben Patienten entnommen und wird auf ein Trägermaterial zusammen mit einer Standardprobe aufgetragen, welche identisch mit der vorstehend erwähnten Standardprobe oder unterschiedlich davon sein kann. Das Trägermaterial wird dann den elektrophoretischen Verfahren unterworfen, um Probendatensignale und Bezugsdaten signale zu erhalten, und dann wird das Probendatensignal unter Bezugnahme auf das Bezugsdatensignal normalisiert, um daraus ein normalisiertes Probendatensignal der Probe B abzuleiten. Das so erhaltene, normalisierte Probendatensignal der Probe B wird auf der Diskette 18 gespeichert.

Ist es erforderlich, ein Fortschreiten einer Krankheit eines Patienten fortlaufend zu tiberwachen, wird eine Mehrzahl normalisierter, einem einzelnen Patienten zugehöriger Probendatensignale von der Diskette 18 zurückgeladen und die so zurückgeladenen Probendatensignale der Sichtanzeigevorrichtung 17 zugeführt, so daß Densitogramme eines einzelnen Patienten in Überlagerung dargestellt werden. In diesem Fall werden auch andere Daten, wie Fraktionsprozentzahlen und A/G-Verhältnisse, dargestellt. Diese Densitogramme und Daten werden auf dem Prüfbericht 20 mittels des Druckers 19 aufgezeichnet ähnlich dem vorangehenden Ausführungsbeispiel.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die normalisierten Probendatensignale auf der Diskette 18 gespeichert, so daß die Ausführung des Darstellungsverfahrens mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden kann.

Folgende Modifizierungen des Vorstehenden sind denkbar. Beispielsweise kann das Normalisierungsverfahren nur auf der x-Achse oder auf der x- und y-Achse durchgeführt werden. Ferner kann die Normalisierung hinsichtlich der Konzentration vor der Normalisierung auf der x-Achse ausgeführt werden. Darüberhinaus können die Bezugs punkte auf dem elektrophoretischen Bild bei anderen Peaks der Fraktionsbilder als den Albumin- und β-Globulin-Fraktionen oder den Endpunkten der elektrophoretischen Ausdehnungslänge festgelegt werden. Es ist nicht immer erforderlich, die Standardprobe als eine Normalprobe zu erzeugen. Ferner kann das elektrophoretische Bild mittels einer linearen oder einer zweidimensionalen Anordnung von Meßfühlern photoelektrisch abgetastet werden. Darüberhinaus können die Datensignale auf einer Festplatte, einem optischen oder magnetischen Speichermedium oder einem Speicher mit extrem schnellem Datenzugriff ("flash memory") anstelle der Diskette gespeichert werden.

Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt werden ein oder mehrere spezifische Punkte oder Konfigurationen auf dem Elektropherogramm detektiert und dann die so detektierten spezifischen Punkte oder Konfigurationen klassifiziert.

Eine der bedeutendsten spezifischen Konfigurationen des Elektropherogramms ist ein M- Protein-Peak. Der M-Protein-Peak kann an jeder Stelle auf dem Elektropherogramm auftreten; gewöhnlich tritt der M-Protein-Peak jedoch zwischen der β-Globulin-Fraktion und der γ-Globulin-Fraktion auf. Es sollte angemerkt werden, daß der M-Protein-Peak von einem monoklonalen Protein hervorgerufen wird, welches in der Testserumprobe enthalten ist, und somit erscheint der M-Protein-Peak als ein monoklonaler spitzer Peak mit geringer Breite. Das M-Protein kann in ein gutartiges M-Protein und ein malignes M- Protein klassifiziert werden. Das gutartige M-Protein erscheint als ein spitzer Peak, welcher auf einem gewöhnlichen Elektropherogramm überlagert ist; bei dem malignen M- Protein werden jedoch ein oder mehrere Protein-Substanzen im Elektropherogramm spezifisch unterdrückt.

Aufgrund der vorstehend angesprochenen spezifischen Eigenschaften des M-Proteins ist es möglich, den M-Protein-Peak zu detektieren, indem bewertet wird, ob ein scharfer Peak zwischen der β-Globulin-Fraktion und der γ-Globulin-Fraktion vorliegt oder nicht. Umfaßt ein Elektropherogramm, wie in Fig. 13A gezeigt, den M-Protein-Peak nicht zwischen der β-Globulin-Fraktion und der γ-Globulin-Fraktion, liegen sanfte Täler und sanfte Peaks vor. Enthält eine Testprobe gutartiges M-Protein, wird ein zusätzlicher Peak zwischen der β-Fraktion und der γ-Fraktion, wie in Fig. 13B dargestellt, gefunden, so daß das Elektropherogramm eine ziemlich komplizierte Gestalt oder Konfiguration aufweist. Umfaßt eine Testprobe das maligne M-Protein, tritt ein scharfer Peak, wie in Fig. 13C gezeigt, auf. In diesem Fall wird ferner die γ-Fraktion auf beiden Seiten des M- Protein-Peaks unterdrückt.

Um lediglich den M-Protein-Peak zu detektieren, reicht es aus, zu erfassen, ob ein Peak zwischen der β-Fraktion und der γ-Fraktion, d. h. zwischen dem 200. Datenpunkt und dem 300. Datenpunkt, vorliegt oder nicht. Ein solches Detektionsverfahren könnte jedoch nicht bewerten, ob der detektierte M-Protein-Peak gutartig oder malign ist. Deshalb ist es notwendig, zu detektieren, ob die γ-Fraktion in der Nähe des detektierten M-Protein- Peaks bezogen auf die Daten des Normalbereichs der normalen Standardprobe unterdrückt wird oder nicht.

Im Folgenden wird das Verfahren der Detektion und der Verarbeitung des M-Proteins zwischen der β-Fraktion und der γ-Fraktion erläutert unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm, welches in Fig. 14 gezeigt ist. Nachdem die Datenproben des Elektropherogramms der Testprobe, wie vorstehend beschrieben, normalisiert worden sind, wird in einem ersten Schritt S1, die Erstreckung eines Peaks, im Folgenden als Peakwert bezeichnet, innerhalb eines vorab festgelegten Bereichs entsprechend dem Abstand zwischen der β-Fraktion und der γ-Fraktion erfaßt. Im Folgenden werden einige Verfahren der Berechnung des Peakwerts erläutert werden.

Erstes Verfahren zum Berechnen des Peakwerts

Zunächst wird ein Detektionsbereich mit einer Breite 2 k auf beiden Seiten eines Datenpunkts i festgelegt, wie in Fig. 15 dargestellt. Es wird angenommen, daß Datenwerte an den Punkten i-k, i und i+k D_i-k, D_i bzw. D_i+k betragen. Dann wird eine Fläche S eines vom Elektropherogramm und einer geraden Linie, welche die Datenwerte D_i-k und D_i+k verbindet, umgebenen Abschnitts berechnet. Im Falle der Anwendung einer Trapezoid-Integration kann die Fläche S durch die folgende Gleichung berechnet werden.

S = (1/2 D_i-k + D_i-(k-1) . . . +D_i-1 + D_i + D_i+1+ . . . + D_i+(k-1) + 1/2 D_i+k)-(D_i-k + D_i+k/2 × 2k

Es versteht sich, daß die Fläche S durch andere Verfahren als die Trapezoid-Integration berechnet werden kann. Beispielsweise kann die Simpsonsche Regel angewendet werden.

Der Erfinder hat experimentell bestätigt, daß der Wert für k vorteilhafterweise zwischen 3 und 6 festgelegt werden kann. Wird k kleiner als 3 restgelegt, wird die Fläche S durch ein geringfügiges Rauschen in Mitleidenschaft gezogen, obwohl es möglich ist, die feinen Schwankungen zu erfassen. Wird k im Gegensatz dazu größer als 6 festgelegt, konnten die feinen Schwankungen nicht mehr erfaßt werden, obwohl der Einfluß des Rauschens aufgrund des Glättungseffekts verringert werden kann. Der Wert für k wird in gleicher Weise in anderen Verfahren verwendet werden, welche später beschrieben werden.

Durch Bewertung der so berechneten Fläche S ist es möglich, nicht nur einen eindeutig umrissenen M-Protein-Peak, sondern auch einen kleinen M-Protein-Peak, wie in Fig. 16 gezeigt, zu detektieren.

Zweites Verfahren zur Berechnung des M-Protein-Peaks

Zunächst wird die Fläche S auf die vorstehend beschriebene Weise berechnet. Dann wird ein Wert S/2k berechnet. Dieser Wert S/2k stellt eine durchschnittliche Höhe innerhalb des Bereichs mit der Breite 2 k dar. Demzufolge wird die Abhängigkeit von S/2k von der Detektionsbreite 2 k geringer als jene von S. Dies bedeutet, daß, wenn die Detektionsbreite 2 k verändert wird, die Fläche S entsprechend verändert wird, aber das Verhältnis S/2k nur geringfügig verändert wird. Demzufolge stellt das Verhältnis S/2k das Ausmaß eines Hervorragens (Protrusion) des M-Protein-Peaks weitaus zuverlässiger dar.

Drittes Verfahren zur Berechnung des M-Protein-Peaks

In diesem Verfahren wird das Ausmaß des Hervorragens (Protrusion) des M-Protein- Peaks durch S/(2k)² dargestellt. Dieser Wert ist ein Verhältnis von S/2k zur Detektionsbreite 2k und stellt somit das Ausmaß eines Hervorragens (Protrusion) für eine Einheitsdetektionsbreite dar. Weisen hervorragende Strukturen (Protrusionen) analoge Gestalten auf, werden die Werte S/(2k)² demzufolge miteinander identisch. In diesem Fall bestimmt die Detektionsbreite 2 k das Ausmaß der Glättung.

Viertes Verfahren zur Berechnung des M-Protein-Peaks

In diesem Beispiel wird das Ausmaß eines Hervorragens (Protrusion) durch die zweite Ableitung berechnet. In diesem Falle ist es erforderlich, das Elektropherogramm durch eine geeignete Funktion auszudrücken. Dies kann beispielsweise durch die Methode der kleinsten Quadrate ausgeführt werden. Dann wird eine zweite Ableitung einer so erhaltenen Näherungsfunktion berechnet, um den Peakwert abzuleiten. Im Folgenden werden einige Beispiele der zweiten Ableitungen F′′(i) für unterschiedliche Detektionsbreiten von 5, 7 bzw. 9 Datenpunkten gezeigt. In diesen Beispielen wird das Elektropherogramm durch eine Näherungsfunktion einer Parabelgleichung, y = ax² + bx + c dargestellt. Im Falle von 5 Datenpunkten (2k = 4) ist F′′(i) = (2D_i-2-D_i-1-2D_i- D_i+1 +2D_i+2)7. Im Falle von 7 Datenpunkten (2k = 6) ist F′′(i) = (5D_i-3-3D_i-1-4D_i- 3D_i+1 +5 D_i+3)/42. Im Falle von 9 Datenpunkten (2k = 8) ist F′′(i) = (28D_i-4 + 7D_i-3-8D_i-2- 17D_i-1-20D_i-1-17D_i+1-8D_i+2 + 7D_i+3 + 28D_i+4)/462. Der so berechnete Peakwert hängt nicht inhärent von der Detektionsbreite 2 k ab. Deshalb bestimmt die Detektionsbreite 2 k lediglich die Glättung.

Nachdem der Peakwert, welcher das Ausmaß des Hervorragens (Protrusion) darstellt, durch eines der vorstehend ausgeführten Verfahren berechnet worden ist, wird in einem zweiten Schritt S2 bewertet, ob der Peakwert größer ist als ein vorab festgelegter Schwellenwert SL₁. Ist der Peakwert gleich oder kleiner als SL₁, wird festgestellt, daß kein M-Protein-Peak vorliegt. Ist im Gegensatz dazu der Peakwert größer als SL₁, wird ein nächster Schritt S3 ausgeführt. In diesem Schritt III wird eine Halbwertsbreite des detektierten Peaks berechnet und dann die berechnete Halbwertsbreite mit den oberen und unteren Grenzen SL₂ und SL₃ verglichen. Liegt die Halbwertsbreite außerhalb des Bereichs zwischen SL₂ und SL₃, wird festgestellt, daß kein M-Protein-Peak vorliegt. Liegt die Halbwertsbreite innerhalb dieses Bereichs, wird ein nächster Schritt S4 ausgeführt. In diesem Schritt S4 wird der Peakwert mit einem anderen Schwellenwert SL₄ verglichen, welcher größer als SL₁ ist. Ist der Peakwert gleich oder kleiner als SL₄, wird als Ergebnis dieses Vergleichs festgestellt, daß eine Möglichkeit besteht, daß das entsprechende Elektropherogramm einen M-Protein-Peak umfaßt. Ist der Peakwert größer als SL₄, wird festgestellt, daß ein eindeutig umrissener M-Protein-Peak vorliegt. Im letzteren Fall wird weiter ein nächster Schritt S5 ausgeführt. In diesem Schritt S5 wird die Datenposition des Peaks detektiert.

Es wurden verschiedene Versuche durchgeführt, in welchen die Elektropherogramme auf solche Weise normalisiert wurden, daß der Summenwert gleich 100 000 war für eine Gesamtmenge an Proteinen von 7 g/dl. Dann wurden die Peakwerte nach dem zweiten Verfahren berechnet, wobei der Wert k von 3 auf 6 und von 10 auf 30 geändert wurde. Es wurde bestätigt, daß M-Protein-Peaks mit im wesentlichen unabhängigen Peakformen detektiert wurden, wenn k = 3 ∼ 6 und der Peakwert S/2k größer als 30 war. Für k = 10 ∼ 30 wurden sehr kleine M-Protein-Peaks ohne eindeutig umrissene Peakformen detektiert.

Wie vorstehend ausgeführt, werden M-Protein-Peak detektiert, jedoch sind unter diesen Peaks Peaks, welche nicht aus einem gleichförmigen Anstieg des Immunglobulins resultieren. Dies bedeutet, daß ähnliche Peaks aufgrund von Fibrinogen, Komplement C3 und der Spur des Probenauftrags detektiert werden. Werden diese falschen M-Peaks Ärzten als wahre M-Proteine übermittelt, kann dies zu Verwirrung führen. Um einen solchen Nachteil zu beseitigen wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach der Detektion des M-Proteins überprüft, ob das detektierte M-Protein ein wahres oder reales M-Protein ist oder nicht. In diesem Zusammenhang versteht sich, daß das Fibrinogen, das Komplement C3 und die Probenauftragsspur getrennt vom wahren M-Protein detektiert werden können, wenn die vorstehend angesprochenen Verfahren, d. h. die Detektion des Albumin-Peaks und des β-Globulin-Peaks, die Normalisierung der elektrophoretischen Ausdehnungslänge, die Normalisierung hinsichtlich der Proteinkonzentration, die Detektion der hervorragenden Strukturen (Protrusionen) und die Detektion des M-Proteins abgeschlossen worden sind.

Fig. 17 ist ein Flußdiagramm, welches aufeinanderfolgende Schritte zum Überprüfen der Richtigkeit des M-Protein-Peaks zeigt. Zuerst wird die Detektion des Fibrinogens ausgeführt für eine Probe, in welcher ein M-Protein-Peak detektiert worden war. Gewöhnlich enthält eine Serumprobe kein Fibrinogen, aber wenn ein Patient mittels Dialyse behandelt wird, kann Fibrinogen in einer Serumprobe aufgrund des Einflusses eines blutgerinnungshemmenden Mittels enthalten sein. Ist Fibrinogen in einer Probe enthalten, wird ein Peak ähnlich dem M-Protein-Peak zwischen dem Bild der β-Fraktion und dem Bild der γ-Fraktion gebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die elektrophoretische Ausdehnungslänge so normalisiert, daß der Albumin-Peak am 100. Punkt und der β-Peak am 200. Punkt liegt, so daß der Fibrinogen-Peak in einem Bereich zwischen dem 215. und dem 240. Punkt erscheint. Dieser Fibrinogen-Peak ist sehr scharf und besitzt eine Höhe, welche nahezu gleich oder kleiner ist als der β-Peak. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt jeder Peak, der zwischen dem 215. und dem 240. Punkt erscheint, eine gleiche oder geringere Höhe als 200 und der Peak, dessen Protrusionswert gleich oder kleiner als 10 ist, wird als der Fibrinogen-Peak detektiert.

Als nächstes wird das Komplement C3 detektiert in ähnlicher Weise wie jener zur Detektion des Fibrinogen-Peaks. Das Komplement C3 tritt häufig auf, wenn ein frisches Blutserum auf ein Trägermaterial aufgetragen wird, und besitzt gewöhnlich einen Peak auf einer Schulter des β-Peaks auf einer dem γ-Peak zugewandten Seite. Wird der Peak zwischen dem 205. und 215. Punkt detektiert, besitzt er einen Wert gleich oder kleiner als ein Peak des β-Peaks und, besitzt er einen Protrusionswert gleich oder kleiner als 10, wird dieser Peak demzufolge als Komplement C3-Peak bewertet.

Abschließend wird die Auftragsspur erfaßt. Wird eine nicht frische Serumprobe oder eine nicht durchscheinende Serumprobe auf ein Trägermaterial aufgetragen, bleiben degene rierte Substanzen nach der Elektrophorese an dem Punkt zurück an welchem sie aufgetragen wurden, und bilden einen Peak ähnlich dem M-Protein-Peak. Die Position, bei welcher sich der Peak der Auftragsspur befindet, hängt vor allem von der elektrischen Durchdringbarkeit des Trägermaterials ab. Besitzt das Trägermaterial im wesentlichen keine elektrische Durchdringbarkeit, erscheint der Peak der Auftragsspur zwischen dem 270. und 350. Punkt und besitzt einen Peakwert, welcher gleich oder kleiner ist als 100, wenn die Normalisierung so durchgeführt wird, daß ein Summenwert für 7 g/dl 105000 wird. Tritt ein Peak in einem Bereich zwischen dem 270. Punkt und dem 350. Punkt auf der x-Achse auf und besitzt einen Wert gleich oder kleiner als 100, wird dieser Peak demzufolge als Peak der Auftragsspur bewertet.

Auf die vorstehend ausgeführte Weise, können die detektierten M-Protein-Peaks in den wahren M-Protein-Peak, einen Fibrinogen-Peak, einen Komplement C3-Peak und in einen Peak der Auftragsspur aufgegliedert werden. Es versteht sich, daß die vorstehend angegebenen Werte als Beispiele aufgeführt sind und jegliche anderen Werte entsprechend Trägermaterialtypen und analytischen Bedingungen angenommen werden können.

Nach der Detektion des Datenpunkts des M-Protein-Peaks werden in einem Schritt S6 in dem in Fig. 14 gezeigten Flußdiagramm Probenwerte von Datenpunkten nahe des detektierten Peakpunkts mit dem normalen, aus dem Standard-Elektropherogramm berechneten Bereich verglichen um festzustellen, ob die Datenproben kleiner als der Normalbereich sind. Liegen eine oder mehrere Proben vor, welche unterhalb des Normalbereichs liegen, wird im Zuge dieses Vergleichs festgestellt, daß eine γ- Unterdrückung vorliegt. Dann kann der detektierte M-Protein-Peak als malign (ein Myelom) bewertet werden. Wenn im Gegensatz dazu die Datenproben im Normalbereich liegen, wird das M-Protein als gutartig beurteilt. Der Normalbereich kann auf ± 25% der Datenproben des Standard-Elektropherogramms festgelegt werden. Es versteht sich, daß die Datenproben zum Darstellen des Normalbereichs vorab im Speicher 15 oder der Diskette 18 gespeichert werden können und ein notwendiger Teil der Datenproben daraus entnommen werden kann.

Auf die vorstehend ausgeführte Weise werden die vorab detektierten M-Proteine klassifiziert und das so klassifizierte maligne M-Protein, das gutartige M-Protein, Fibrinogen, Komplement C3 und die Probenauftragsspur auf der CRT 17 dargestellt und auf dem Prüfbericht 20 auf solche Weise aufgezeichnet, daß die Lage des detektierten Peaks auf dem Densitogramm leicht erkannt werden kann. Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Darstellung erläutert werden.

Fig. 18 zeigt einen Fall, in welchem das maligne M-Protein detektiert wird. In diesem Fall ist ein Pfeil an einem Punkt dargestellt, bei welchem das M-Protein detektiert wird, und zugleich wird eine Kennzeichnung "MPm" dargestellt. "MPm" bezeichnet, daß der detektierte monoklonale Proteinpeak zu einem malignen Protein gehört. Wird der Peak als gutartig bewertet, wird eine Kennzeichnung "MPb" dargestellt. Auf diese Weise ist es möglich, das maligne M-Protein und das gutartige M-Protein leicht und auf positive Weise voneinander zu unterscheiden.

Fig. 19 zeigt einen Fall, in welchem eine geringe Menge an M-Protein detektiert wird. In diesem Fall ist ein Pfeil und eine Kennzeichnung "MP?" dargestellt an einer Position, bei welcher das M-Protein detektiert worden ist. Dies bedeutet, daß die Menge des detektierten M-Proteins so gering ist, daß es zweifelhaft ist, ob M-Protein vorliegt.

Fig. 20 verdeutlicht einen Fall, in welchem die Probenauftragsspur detektiert wird. In diesem Fall wird ein Pfeil an einer Position dargestellt, bei welcher die Spur detektiert worden ist, und zugleich wird wird eine Kennzeichnung "org" dargestellt. "org" bezeichnet den Ursprung der x-y-Koordinaten.

Fig. 21 beschreibt einen Fall, in welchem Fibrinogen detektiert wird. In diesem Falle werden ein Pfeil und "fib" dargestellt an einer Position, wo der Fibrinogen-Peak detektiert worden ist.

Fig. 22 zeigt einen Fall, in welchem das Komplement C3 detektiert worden ist. In diesem Fall wird ein Pfeil an einer Position dargestellt, an welchem der Komplement C3-Peak detektiert worden ist, und ferner wird eine Kennzeichnung "C3" dargestellt.

Auf diese Weise können gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel spezifische Punkte oder Konfigurationen der Densitogramme leicht und in positiver Weise durch das dargestellte Bild fortlaufend überwacht werden, so daß die Belastung von Ärzten bei Diagnose und Analyse verringert und so die Genauigkeit von Diagnose und Analyse verbessert werden können.

Claims

1. Verfahren zum Verarbeiten von Elektrophoresedaten, die gewonnen werden durch

- Auftragen von zu verschiedenen Zeiten gewonnenen Proben (A, B) eines Patienten und zugeordneten Standardproben auf jeweils einen Träger (1) und Durchführen von jeweils einer Elektrophorese mit der aufgetragenen Patientenprobe (A, B) und der Standardprobe, und
- optoelektrische Abtastung der so erzeugten Elektropherogramme zur Gewinnung von Probendatensignalen aus den Patientenproben und Bezugsdatensignalen aus den Standardproben,

wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- Abspeichern der so gewonnenen Probendatensignale und Bezugs datensignale,
- Auslesen der abgespeicherten Probendaten- und Bezugsdatensig nale, die jeweils Zuständen des Patienten zu verschiedenen Zeiten oder unterschiedlichen analytischen Bedingungen entsprechen,
- Normieren der Probendatensignale in Bezug auf die zugeordne ten Bezugsdatensignale, um eine Mehrzahl von normierten Probendatensignalen abzuleiten, und
- Darstellen der Mehrzahl normierter Probendatensignale als Densitogramme auf einer Sichtanzeigeeinrichtung (17).

2. Verfahren zum Verarbeiten von Elektrophoresedaten, die gewonnen werden durch

wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- Normieren der Probendatensignale in Bezug auf die zugeordne ten Bezugsdatensignale, um normierte Probendatensignale abzuleiten,
- Abspeichern der normierten Probendatensignale,
- Wiedergewinnen der abgespeicherten Probendatensignale, die jeweils Zuständen des Patienten zu verschiedenen Zeiten oder unterschiedlichen analytischen Bedingungen entsprechen, und
- Darstellen der Mehrzahl normierter Probendatensignale als Densitogrammme auf einer Sichtanzeigeeinrichtung (17).

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in welchem die Densitogramme auf dem Sichtanzeigegerät (17) in Überlagerung dargestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, in welchem die Mehrzahl Densito gramme auf einer einzigen horizontalen Achse überlagert darge stellt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, in welchem Unterschiede innerhalb der Mehrzahl überlagerter Densitogramme optisch markiert wahrnehm bar dargestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, in welchem die Mehrzahl Densito gramme auf solche Weise dargestellt wird, daß sie auf unterschied lichen horizontalen Achsen, welche in vertikaler Richtung voneinan der getrennt sind, überlagert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, welches ferner die Schritte umfaßt:

- Lage und Größe oder Lage und Gestalt von mindestens einem spezifischen Abschnitt in einem Elektropherogramm zu detektie ren; und
- einen Typ des spezifischen Abschnitts entsprechend der Lage und Größe bzw. der Lage und Gestalt zu klassifizieren.

8. Verfahren nach Anspruch 7, in welchem der klassifizierte Typ des spezifischen Abschnitts und die Lage desselben auf dem sichtanzeigegerät zusammen mit dem Densitogramm dargestellt werden.