Erkennung und Charakterisierung von menschlichen Tumoren mittels medizinischer spektraler Bildgebung zur zukünftigen Entwicklung einer nicht-invasiven diagnostischen optischen Gewebesonde

Aktueller Forschungsstand

Die Erkennung und Charakterisierung von menschlichen Gewebeveränderungen erfolgen derzeit durch die Entnahme und histologische Untersuchung von Gewebeproben. Das ganze Verfahren ist invasiv und dauert durch die Präparation der Schnitte und Analyse der Zellen einige Stunden. Tumor- und normales Gewebe sind visuell mit bloßem Auge oft nicht differenzierbar. Daher unterstützen intraoperative echtzeitfähige Bildgebungsverfahren den:ie Chirurgen:in bei der Erkennung von Tumoren. Übliche Techniken sind intraoperative Sonografie und Fluoreszenz-Bildgebung. Sonografie eignet sich allerdings nicht für die Untersuchung von bestimmten Organen wie Hohlorgane und Fluoreszenz-Bildgebung erfordert die Gabe eines Farbstoffes, welcher allergische Reaktionen auslösen kann und eine Auswaschzeit mit sich bringt.

Spektrale Bildgebung kombiniert Spektroskopie und digitale Bildgebung. Das untersuchte Gewebe wird beleuchtet und das reflektierte Licht von einer Kamera in seinen verschiedenen spektralen Bereichen aufgenommen. Mittels computer-assistierter Techniken können die spektralen Bilddaten verarbeitet werden, um verschiedene Gewebeparameter zu berechnen und die verschiedenen Gewebe im Bild automatisch zu differenzieren und erkennen. Somit ist keine Gabe von Farbstoff nötig und hat der:ie Chirurge:in Bilder in Echtzeit vorliegen, die Gewebeveränderungen ersichtlich machen, ohne Kontakt mit dem oder Entnahme von Gewebe. Das Verfahren ist aber nicht etabliert und die klinische Evaluation ist noch ein Forschungsthema. Auch technische Weiterentwicklungen der Geräte sind erforderlich, damit das Verfahren praxistauglich wird.

Zielsetzung

Ziel des Projektes ist die Untersuchung von Tumorgewebe mit verschiedenen spektralen Bildgebungsverfahren. Hierzu erfolgen Messungen mit unterschiedlichen multispektralen und hyperspektralen Kameras, um zu klären, ob spektrale Messungen aus begrenzten spektralen Bereichen ausreichen, um Tumorgewebe genau zu erkennen. Des Weiteren soll untersucht werden, ob zusätzliche Informationen über Tumorgewebe durch Messungen im Infrarotbereich gewonnen werden können. Besonders wurde der kurzwellige Infrarotbereich (1000 bis 2000 nm) bislang noch kaum untersucht. Aus diesen ersten Ergebnissen sollen die Anforderungen für die Entwicklung eines Prototyps einer neuen spektralen Kamera erstellt werden.

Das langfristige Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer medizinischen optischen Gewebesonde zur intrakorporalen Analyse von menschlichen Gewebeveränderungen, die nicht-invasive Untersuchung vom Gewebe ohne Farbstoff ermöglicht und dem:er Chirurgen:in Bilder in Echtzeit liefert. Somit können Gewebeveränderungen effizienter, schonender und präziser diagnostiziert und behandelt werden.