DE19513643A1 - Minimal invasives Verfahren und Vorrichtung zur simultanen und ortsgleichen Echtzeituntersuchung biochemischer und elektrophysiologischer Parameter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Bei einer Vielzahl von Erkrankungen ist es von Bedeutung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit Hilfe derer außer dem Nachweis einer manifesten Mangelfunktion die funktionelle Reservekapazität und das Ansprechen auf Pharmaka bestimmbar ist.

Solche Untersuchungen waren in situ bisher am Menschen aus technischen Gründen nicht möglich, ohne die Haut zu durchschneiden und den Körper zu eröffnen. Auch konnte die funktionelle Reservekapazität, d. h. die zur Kompensation akuter Belastungen verfügbare Reserve, in situ nicht getestet werden, da das Risiko systemischer Nebenwirkungen durch nicht nur lokale Anwendung von Pharmaka zu groß ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, mit dem biochemische und elektrophysiologische Funktionsuntersuchungen und Testung der Gewebsreaktion auf Pharmaka am Menschen durch eine einfache Punktion minimal invasiv in situ vollzogen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Grundgedanke der Erfindung ist die Bereitstellung eines minimal invasiven Verfahrens und einer Vorrichtung zur simultanen und ortsgleichen Echtzeituntersuchung biochemischer und elektrophysiologischer Parameter während lokaler pharmakologischer, elektrischer und/oder optischer Testreize, wobei eine Sonde in Form eines Hohlzylinders vorgesehen ist, die Seelen führt zur Einleitung von Reizinformationen und/oder -stoffen und zur Ableitung von optischen und/oder elektrischen Signalen, die in Meßsysteme eingespeist und dort ausgewertet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung bieten den Vorteil, daß durch das Verfahren der lokalen Applikation mögliche systemische Nebenwirkungen der Diagnostik gering gehalten werden können, obwohl lokal ein maximaler Stimulationseffekt ausgeübt werden kann. Weiterhin liegt ein entscheidender Vorteil darin, daß bei reversibel wirkenden Substanzen an einer Lokalisation die Wirkungen verschiedener chemischer Substanzen oder Stimulationsverfahren überprüft werden können.

Nachfolgend soll das Verfahren beschrieben werden.

Zur Anwendung des Verfahrens wird die Sonde sterilisiert und in das zu untersuchende Gewebe eingestochen. An der zu untersuchenden Stelle wird zunächst ein Ruhefluoreszenzsignal und ein elektrisches Ruhesignal aufgezeichnet. Im folgenden wird mittels der Sonde lokal elektrisch durch Stromapplikation und/oder pharmakologisch durch Applikation selektiv wirkender Substanzen, etwa von selektiven Inhibitoren der oxidativen Phosphorylierung zur Messung der funktionalen Reservekapazität des Energiemetabolismus, stimuliert. Weiterhin kann eine Reizung in Form von Fluoreszenzanregung durch handelsübliche Laser erfolgen. Die diagnostische Applikation chemischer Substanzen erfolgt manuell oder über einen Druckejektor.

Zeitgleich mit der Stimulation werden die Veränderungen der biochemischen und elektrophysiologischen Werte mittels Veränderung von optischen und/oder elektrischen Signalen registriert.

Bei der Sonde handelt es sich um einen Hohlzylinder, die mindestens zwei Seelen führt. Hierbei kann es sich beispielweise um einen elektrischen Leiter in Kombination mit einem glasfaseroptischen Leiter handeln. Optische Signale werden dann in ein Fluoreszenzmeßgerät eingegeben und ausgewertet. Veränderungen der Gewebepotentiale werden beispielsweise in einen Verstärker für elektrische Signale eingespeist.

Weiterhin ist eine Ausführungsform möglich, bei der die Sonde einen elektrischen oder glasfaseroptischen Leiter in Kombination mit einem Hohlkanal zur Applikation von Testsubstanzen, insbesondere von pharmakologischen Substanzen, aufweist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Sonde ist ein erweitertes System, in dem in der Sonde neben einer Glasfaserseele auch ein elektrischer Leiter vorgesehen ist. Weiterhin weist die Sonde einen Kanal zur Applikation von Testsubstanzen auf. Denkbar sind weiterhin Sondensysteme, die neben dem elektrischen Leiter und der Glasfaserseele mehrere Kanäle zur Applikation von verschiedenen chemischen Stoffen aufweisen.

Beliebige Kombinationen hinsichtlich der Anordnung und der Anzahl von Glasfaserleitungen, elektrischen Leitungen sowie Kanälen, die zum Einführen von Testsubstanzen dienen, sind somit möglich.

Vorzugsweise sind die Sonde und die Zuleitungen aus sterilisierbarem Material gefertigt. Für die Applikation in der prächirurgischen Diagnostik ist der Hohlzylinder aus biegsamen Material. Die Glasfaser ist vorzugsweise mit einem röntgenpositiven Mantel umkleidet.

Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels mit Hinweis auf die nachfolgenden Zeichnungen näher beschrieben.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Sondensystems,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Sonde eines erweiterten Systems.

Bei der Sonde 1 handelt es sich um einen an der Spitze angeschrägten Hohlzylinder, der einen Durchmesser von 500 µm aufweist (Fig. 1). Über Leitungen 2 werden Signale und/oder chemische Stoffe zu der Sonde oder von ihr weg geführt. Zum Senden und Empfangen von optischen und elektrischen Signalen dienen Sende- und Empfangsgeräte 3.

Fig. 2 zeigt den Nadelquerschnitt eines erweiterten Sondensystems. Es sind zwei Seelen vorgesehen, die einen elektrischen Leiter 4 sowie einen glasfaseroptischen Leiter 5 führen. Außerdem ist ein Hohlkanal 6 vorgesehen, der die diagnostische Applikation chemischer Substanzen für pharmakologische Testreize ermöglicht. Die Applikation der chemischen Substanzen erfolgt manuell oder über eine Druckejektor.

Nachfolgend sollen einige Beispiele für eine mögliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Sonde aufgezeigt werden.

Ein Anwendungsbeispiel ist die Untersuchung von Störungen der zellularen Energiegewinnung. Über die lokale Applikation selektiver Inhibitoren des Energiestoffwechsels kann an dem Fluoreszenzsignal die endogene Funktion der einzelnen Komponenten der zellulären Energiegewinnung getestet werden. Je nach Ansprechen auf verschiedene Pharmaka ist es möglich, das wirksamste zur Kompensation des Stoffwechseldefektes auszugewählen. Verlaufsuntersuchungen werden dadurch ermöglicht, daß das Verfahren nur minimal invasiv ist.

Weiterhin kann der Energiemetabolismus spontaner sowie im Rahmen der prächirurgischen Epilepsiediagnostik induzierter, zerebraler Krampfanfälle sowie die Wirkung von Medikamenten untersucht werden.

Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Onkologie, hier insbesondere für die Therapieplanung und -kontrolle bei der Tumortherapie. Über die lokale Applikation zytostatischer Substanzen kann an dem Fluoreszenzsignal das Ansprechen des Tumors auf die jeweilige Behandlung geprüft werden und nach Ansprechen auf verschiedene Pharmaka das wirksamste ausgewählt werden. Verlaufsuntersuchungen werden dadurch ermöglicht, daß das Verfahren nur minimal invasiv ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Untersuchung biochemischer und elektrophysiologischer Parameter, insbesondere beim menschlichen Körper, dadurch gekennzeichnet, daß zeitgleich und ortsgleich durch lokale Stimulationen induzierte Veränderungen der biochemischen und elektrophysiologischen Werte mittels optischer und/oder elektrischer Signale aufgenommen und registriert werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonde (1) in Form eines Hohlzylinders vorgesehen ist, die mindestens zwei Seelen aufweist, und wobei über die Seelen elektrische und/oder optische Signale, die von Sende- und Empfangsgeräten (3) abgebbar bzw. empfangbar sind, und/oder chemische Stoffe führbar sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sonde (1) ein elektrischer Leiter (4) und ein glasfaseroptischer Leiter (5) vorgesehen sind sowie ein Kanal (6).

4. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1) einen Durchmesser von 300 bis 600 µm umfaßt.

5. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1) sowie die Sende- und Empfangsleitungen (2) aus sterilisierbarem Material sind.

6. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1) aus biegsamen Material gefertigt ist.

7. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der glasfaseroptischer Leiter (5) von einem röntgenpositiven Material umkleidet ist.