DE19926789A1 - Verfahren und Vorrichtung zur bildgebenden Darstellung und Messung des Perfusionsstatus von biologischem Gewebe - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur bildgebenden Darstellung und Messung des Perfusionsstatus von biologischem GewebeInfo
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Description
Der Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, daß bei chirurgischen Eingriffen
durch Gewebepräparation, z. B. nach Resektion eines Darmabschnitts mit
anschließender Anastomosierung der beiden Resektionsstümpfe, schwere
Komplikationen auftreten können, die vermutlich meist aufgrund mangelhafter
Durchblutung im Nahtbereich hervorgerufen werden. Die Aufgabe der Erfindung ist die
Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur bildhaften, zweidimensionalen
Darstellung des Perfusionsstatus. Mit der Erfindung gemäß den Ansprüchen 1 bis 20
wird eine Vorrichtung und ein Verfahren geschaffen, die Perfusion von biologischem
Gewebe zu charakterisieren und bildgebend darzustellen. Damit können Gewebeareale
flächig zweidimensional hinsichtlich ihrer Perfusion beurteilt werden. Somit erhält der
Operateur während der Operation die Möglichkeit minderperfundierte Areale zu
erkennen und ggf. durch eine Revision die Heilung der Anastomose zu gewährleisten.
Dieses Problem wird durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bis 2
beschriebenen Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind
in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung beruht im wesentlichen darauf, mit Hilfe von infraroter
elektromagnetischer Strahlung die Fluoreszenz eines intravenös verabreichten
Farbstoffs, vorzugsweise Indocyaningrün (ICG), selektiv anzuregen und mittels einer
bildgebenden Detektionseinheit aufzunehmen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
erläutert. Darin zeigt die Fig. 1 im Prinzip den Aufbau für die erfindungsgemäße
Vorrichtung.
Um zu untersuchen, ob die Perfusion von Gewebe nach chirurgischer Manipulation,
z. B. bei Anastomosierung von Resektionstümpfen des Darms für die Wundheilung
ausreicht, wird der Fluoreszenzfarbstoff ICG intravenös verabreicht. Er verteilt sich in
kurzer Zeit im Blutkreislauf. Aufgrund seiner guten Bindung an Albumin verbleibt er
zunächst vorwiegend im Gefäßsystem. In Blut gelöst absorbiert der Farbstoff ICG vor
allem im Wellenlängenbereich 780 nm und 820 nm und fluoresziert vor allem im
Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 850 nm. Deshalb ist zu erwarten, daß
Gewebe bei Beaufschlagung mit Licht der Wellenlänge 780 nm entsprechend der
Qualität der Perfusion fluoresziert, d. h. stark perfundierte Gewebeareale sind durch eine
hohe Fluoreszenz, minder perfundierte Gewebeareale durch eine geringe Fluoreszenz
gekennzeichnet. Auch die Geschwindigkeit des Intensitätsanstieg der Fluoreszenz
unmittelbar nach Verabreichung ist ein geeignetes Maß für die Perfusion des
untersuchten Gewebeareals. Vor allem durch Vergleich benachbarter Areale von
gleichartigem Gewebe können damit Gewebeareale erkannt werden, die
minderperfundiert sind. Die Vorrichtung zur Anregung und Detektion der Fluoreszenz
besteht dabei aus einer Laserdiode (780 nm) als Lichtquelle (1), deren
Emissionsspektrum mit Hilfe eines Interferenzfilters (2) auf wenige Nanometer
reduziert wird. Im Wellenlängenbereich zwischen 600 nm und 1000 nm ist die
Lichtabsorption des Gewebes verhältnismäßig gering, so daß das Anregungslicht einige
Millimeter ins Gewebe eindringen kann. So kann auch in der Tiefe des mit dem
Anregungslicht beaufschlagten Gewebes (3) Fluoreszenz in Blutgefäßen (4) und im
Gewebe (3) induziert werden. Um das Fluoreszenzlicht zu detektieren, wird vor der
Detektionseinheit ein Bandpaßfilter (5) mit Transmission zwischen 800 nm und 850 nm
verwendet, um das Anregungslicht abzublocken. Mit einem Objektiv (6) wird das
Fluoreszenzbild auf eine CCD-Einheit (7) abgebildet. Das so detektierte
Fluoreszensintenstitätsbild wird auf einem Videomonitor (8) dargestellt. Zur
Dokumentation kann das Videosignal mit einem Videorecorder aufgezeichnet werden.
Das aus dem Gewebe austretende Fluoreszenzlicht wird unabhängig von der Tiefe, in
der es angeregt wurde, mit der vorliegenden Vorrichtung räumlich erfaßt, d. h. die
räumliche Auflösung des Systems wird durch die Streueigenschaften des Gewebes
begrenzt. Zur Beurteilung des Perfusionsstatus ist eine detaillierte räumlich aufgelöste
Darstellung einzelner Blutgefäße im Sinne von Angiographieverfahren nicht
erforderlich. Durch die Erfassung der Intensität kann dennoch der Perfusionszustand
beurteilt werden, wenn ein benachbartes, nicht manipuliertes Areal zum Vergleich
herangezogen werden kann. Mit diesem Verfahren und der Vorrichtung steht für die
Beurteilung des Perfusionsstatus von chirurgisch manipulierten Gewebearealen ein
einfach anzuwendendes bildgebendes Werkzeug zur Verfügung.
Claims (20)
1. Verfahren zur bildgebenden Darstellung des Perfusionsstatus von biologischem
Gewebe,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Perfusionsstatus durch die Infrarot-Fluoreszenzintensität eines intravenös
verabreichten Farbstoffs nach Fluoreszenzanregung im infraroten Spektralbereich
bildgebend ermittelt wird.
2. Vorrichtung zur bildgebenden Darstellung des Perfusionsstatus von biologischem
Gewebe,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung aus einer Beleuchtungseinheit zur Infrarot-Anregung der
Infrarot-Fluoreszenz und einer Detektionseinheit zur bildgebenden Darstellung der
Fluoreszenz besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluoreszenzanregung
im Spektralbereich zwischen 700 nm und 830 nm erfolgt und die
Fluoreszenzintensität im Spektralbereich zwischen 720 nm und 1000 nm gemessen
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Indocyaningrün als
Fluoreszenzfarbstoff verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Dynamik der
Fluoreszenz des Farbstoffs aus dem Gewebe als qualitatives oder quantitatives Maß
für den Perfusionsstatus herangezogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluoreszenz des
Farbstoffs aus dem Gewebe zu definierten Zeitpunkten nach Farbstoffapplikation als
qualitatives oder quantitatives Maß für den Perfusionsstatus herangezogen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung der
Fluoreszenzintensität über eine Bildverarbeitungseinheit erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sowohl extra- als auch
intrakorporal sowie endoluminal angewendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es intrakorporal oder
endoluminal in Zusammenhang mit einem Endoskop angewendet wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheit
aus einer Laserdiode besteht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheit
aus einer Laserdiode mit mindestens einem optischen Filter besteht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheit
aus einer polychromatischen Lichtquelle mit mindestens einem optischen Filter
besteht.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß das
Anregungslicht mit einer abbildenden Optik auf das Gewebe appliziert wird.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß das
Anregungslicht über Lichtleiter zum Gewebe geführt wird.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10-14, dadurch gekennzeichnet, daß das
Anregungslicht homogen auf das Gewebe appliziert wird.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß das
Anregungslicht zeitlich intensitätsmoduliert ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bildgebende
Detektionseinheit aus mindestens einem optischen Filter, mindestens einer
abbildenden Optik und einer elektronischen Kamera besteht.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische
Kamera mit einer Bildverstärkereinheit versehen ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der
Bildverstärkereinheit mit der Modulation der Anregungslichtquelle gekoppelt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der
abbildenden Optik aus einem starren oder flexiblen Endoskop besteht.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1999126789 DE19926789A1 (de) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | Verfahren und Vorrichtung zur bildgebenden Darstellung und Messung des Perfusionsstatus von biologischem Gewebe |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE1999126789 DE19926789A1 (de) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | Verfahren und Vorrichtung zur bildgebenden Darstellung und Messung des Perfusionsstatus von biologischem Gewebe |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19926789A1 true DE19926789A1 (de) | 2000-12-14 |
Family
ID=7911005
Family Applications (1)
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| DE1999126789 Ceased DE19926789A1 (de) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | Verfahren und Vorrichtung zur bildgebenden Darstellung und Messung des Perfusionsstatus von biologischem Gewebe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19926789A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1304070A3 (de) * | 2001-10-19 | 2003-06-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Bildgebungsverfahren und Bildgebungsvorrichtung, insbesondere für die Kleintierbildgebung |
-
1999
- 1999-06-11 DE DE1999126789 patent/DE19926789A1/de not_active Ceased
Cited By (1)
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