DE3036610C2

DE3036610C2 -

Info

Publication number: DE3036610C2
Application number: DE19803036610
Authority: DE
Inventors: Arnold Dipl.-Phys. Dr. 8750 Aschaffenburg Binder, (Verstorben), De
Original assignee: Die Unbekannten Erben Des Verstorbenen Anmelders Dipl-Phys Dr Arnold Binder; NACHLASSPFLEGER RECHTSBEISTAND REINHOLD MOHR 6500 MAINZ 8750 ASCHAFFENBURG DE
Current assignee: DIE UNBEKANNTEN ERBEN DES VERSTORBENEN ANMELDERS D
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1980-09-29
Publication date: 1988-07-07
Also published as: DE3036610A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Diagnose an Gewebeproben, insbesondere zur Tumorschnelldiagnose, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for diagnosis Tissue samples, especially for rapid tumor diagnosis, according to the Preamble of claim 1.

Die Erfindung schließt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ein.The invention also includes an apparatus for performing the Procedure.

Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist aus der DE-OS 27 41 068 bekannt und kann bei relativ hoher diagnostischer Sicherheit schnelle Aussagen über die Dignität des Gewebes ermöglichen, d. h., es unterscheidet zwischen benignem (gutartigem) und malignem (bösartigem) Gewebe; es kann bei bösartigen Geschwülsten den Grad der Malignität bestimmen und bei gutartigen Geweben entzündliche Veränderungen diagnostizieren. Das bekannte Verfahren erlaubt insbesondere auch eine Untersuchung dicker Gewebeproben ohne jede vorangehende Präparation.A method of the generic type is known from DE-OS 27 41 068 known and can quickly with relatively high diagnostic certainty Allow statements about the dignity of the tissue, d. that is, it makes a difference between benign (benign) and malignant (malignant) Tissue; it can increase the degree of malignancy in malignant tumors determine and inflammatory changes in benign tissues diagnose. The known method in particular also allows an examination of thick tissue samples without any preceding Preparation.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das bekannte Verfahren, bei dem ausschließlich der Dignitätsparameter aus der Winkelverteilung der durch die Gewebeprobe hindurchgehenden UV-Strahlung ermittelt wird, zu diagnostischen Fehlern führt. So können etwa fehlerhafte Diagnosen über den Dignitätsparameter eintreten, wenn Normalgewebe mit reichlich Fettgewebe in einer Probe gemischt ist. Es können sich dann unzutreffende Diagnosen für bösartiges Gewebe ergeben. Andere Ursachen für mögliche Fehldiagnosen können Lymphspalten (in der Magenwand) oder teilweise ödematöses Gewebe sein.However, it has been found that the known method, at exclusively the dignity parameter from the angular distribution the UV radiation passing through the tissue sample will lead to diagnostic errors. For example, faulty ones Diagnoses about the dignity parameter occur when normal tissue mixed with abundant adipose tissue in a sample. It can then make inaccurate diagnoses for malignant tissue. Other Possible causes of misdiagnosis can be lymphatic gaps (in the Stomach wall) or partially edematous tissue.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, um derartige diagnostische Fehler auszuschließen und insbesondere eine automatische Tumor-Schnelldiagnose bei gleichzeitiger präziser Bestimmung des Malignitätsgrades zu ermöglichen.The present invention is based on the object improved method with the features of the preamble of Claim 1 to exclude such diagnostic errors and in particular an automatic rapid tumor diagnosis with precise determination of the degree of malignancy enable.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination der Maßnahmen gelöst, daß der Anteil des längs der optischen Achse des Ultraviolett-Lichtbündels durch die Gewebeprobe zentral hindurchgehenden Ultraviolett-Lichtes erfaßt und der Ermittlung eines Dichteparameters zugrundegelegt wird, der eine Information bezüglich der optischen Dichte der Gewebeprobe darstellt, und daß die Gewebediagnose auf der Grundlage der von der Gewebeart abhängigen Beziehung zwischen den ermittelten Werten von Dignitäts- und Dichteparameter automatisch durchgeführt wird.The object is achieved according to the invention by the combination the measures solved that the proportion of along the optical axis of the ultraviolet light beam passing through the tissue sample centrally Ultraviolet light detected and the determination of a density parameter is used, which provides information regarding the represents the optical density of the tissue sample, and that the tissue diagnosis based on the relationship between the determined values of dignity and density parameters automatically is carried out.

Im Unterschied zu dem eingangs erläuterten Verfahren nach dem Stand der Technik wird somit beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung außer dem Dignitätsparameter gleichzeitig der Dichteparameter ermittelt und die von der Gewebeart abhängige Beziehung zwischen Dignitätsparameter und Dichteparameter wird sodann der eigentlichen Gewebediagnose zu Grunde gelegt, die automatisch z. B. mit Hilfe eines Mikrocomputers erfolgt.In contrast to the prior-art method explained at the beginning the technology thus becomes in the method according to the present invention in addition to the dignity parameter, the density parameter is also determined and the relationship between dignity parameters depending on the tissue type and density parameter then becomes the actual tissue diagnosis based on the automatically z. B. with the help of a Microcomputers.

Mittels dieser Dichte- und Dignitätsparameter kann ein Schema aufgestellt werden, welches festgelegte Verknüpfungen zwischen den Parametern enthält und insbesondere automatische Schnell-Diagnosen liefert, die in ihrer Sicherheit denen des normalen Routine-Histologen zumindest gleichkommen. Darin liegt der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.Using these density and dignity parameters, a scheme can be created be established, which established links between contains the parameters and in particular automatic quick diagnoses delivers that in their security to that of the normal Routine histologists at least equal. That is the essential point Advantage of the method according to the invention.

Weitere vorteilhafte Verfahrensausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3. Further advantageous process configurations result from the Claims 2 and 3.

Eine zur Durchführung der Verfahrensalternative gemäß Anspruch 3 geeignete Vorrichtung besitzt auf einer optischen Achse mit festgelegten gegenseitigen Abständen angeordnete Elemente, bestehend aus einer Ultraviolett-Lichtquelle, einem Monochromator, einer den Austrittsspalt des Monochromators auf die Probe abbildenden Sammellinse, einem die gepreßte Probe tragenden Glasplättchenpaar und einer die winkelverteilt aus der Probe austretende, durch Fluoreszenzfilter hindurchtretende Ultraviolett-Strahlung empfangenden Ultraviolett-Detektoranordnung mit nachgeschalteten elektronischen Verarbeitungseinrichtungen für die Detektorsignale, und ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der optischen Achse zwischen dem Monochromator und der Probe, vorzugsweise zwischen dem Monochromator und der Sammellinse in der Nähe des Monochromators, ein teilweise durchlässiger Ablenkspiegel angeordnet ist, durch den ein Teil des Ultraviolettlichtes über ein vorgeschaltetes Fluoreszenzfilter zu einem fest angeordneten Referenzdetektor abgelenkt ist, dessen Referenzsignal den die Detektorsignale empfangenden elektronischen Verarbeitungseinrichtungen aufgeschaltet ist.One for carrying out the alternative method according to claim 3 suitable device has fixed on an optical axis mutually spaced elements, consisting from an ultraviolet light source, a monochromator, one the Exit slit of the monochromator imaging onto the sample Converging lens, a pair of glass plates carrying the pressed sample and one that emerges from the sample at an angle, through fluorescence filters Ultraviolet detector arrangement which passes through and receives ultraviolet radiation with downstream electronic processing equipment for the Detector signals, and is characterized in that on the optical axis between the monochromator and the sample, preferably between the monochromator and the converging lens near the monochromator, a partially permeable deflecting mirror is arranged is through which part of the ultraviolet light passes over an upstream fluorescence filter to a fixed arranged reference detector is deflected, the Reference signal that receiving the detector signals electronic processing equipment is.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigtThe invention is as follows with reference to the exemplary embodiments Drawings explained. It shows

Abb. 1 eine schematische Darstellung eines Versuchsaufbaus einer Vorrichtung, wie sie in Verbindung mit dem Verfahren gemäß der Erfindung Verwendung findet und Fig. 1 is a schematic representation of an experimental setup of a device as it is used in connection with the method according to the invention and

Abb. 2 eine modifizierte schematische Darstellung einer praktischen Ausführungsform der zur Verfahrensdurchführung bestimmten Vorrichtung. Fig. 2 shows a modified schematic representation of a practical embodiment of the device intended for carrying out the method.

Mittels der in Abb. 1 gezeigten Vorrichtung wird an einer dicken Gewebeprobe 1 (Dicke etwa 1 mm) ein diagnostischer Parameter, der sogenannte Dignitätsparameter, ermittelt. Dabei wird die Gewebeprobe 1 mit Ultraviolettlicht der Wellenlänge 366 nm bestrahlt. Von der Ultraviolettstrahlungsquelle 7 gelangt Strahlung über den Monochromator 6 und die Sammellinse 8 auf die Gewebeprobe 1, die zwischen zwei Objektträger 2 und 3 gepreßt ist. Die Winkelverteilung der austretenden Strahlung wird von einem auf dem Teilkreis 10 eines Goniometers 4 beweglich befestigten Detektor 9 abgetastet. Das Filter 11 hält Fluoreszenzlicht und sichtbares Licht vom Detektor fern und ist durchlässig für Strahlung der Wellenlänge 366 nm. Die Analogsignale des Detektors 9 werden in einem Digitalvoltmeter 12 digitalisiert und in einem Computer 13 ausgewertet. Die Elemente 7, 6, 8, 2, 11 und 4 befinden sich auf einer gemeinsamen optischen Achse 5.Using the device shown in Fig. 1, a diagnostic parameter, the so-called dignity parameter, is determined on a thick tissue sample 1 (thickness about 1 mm). The tissue sample 1 is irradiated with ultraviolet light with a wavelength of 366 nm. Radiation from the ultraviolet radiation source 7 passes via the monochromator 6 and the converging lens 8 to the tissue sample 1 , which is pressed between two specimen slides 2 and 3 . The angular distribution of the emerging radiation is scanned by a detector 9 movably mounted on the pitch circle 10 of a goniometer 4 . The filter 11 keeps fluorescent light and visible light away from the detector and is transparent to radiation of the wavelength 366 nm. The analog signals of the detector 9 are digitized in a digital voltmeter 12 and evaluated in a computer 13 . The elements 7, 6, 8, 2, 11 and 4 are located on a common optical axis 5 .

Aus den Detektorsignalen bei verschiedenen Winkelstellungen ergibt sich der Dignitätsparameter D. Zur Ermittlung von D werden nur die Verhältnisse der einzelnen Detektorsignale benötigt. Bestimmte Werteintervalle von D sind mit bestimmten Diagnosen verknüpft.The dignity parameter D results from the detector signals at different angular positions. To determine D , only the ratios of the individual detector signals are required. Certain value intervals of D are linked to certain diagnoses.

Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt die Vorrichtung, wie in Abb. 1 dargestellt, es wird jedoch zusätzlich ein Dichteparameter Z in Ergänzung zum Dignitätsparameter D ermittelt. Da die Ultraviolettstrahlungsquelle 7 bei der Vorrichtung gemäß Abb. 1 eine geeichte, stabilisierte Quelle ist, ergibt sich der Parameter Z als Absolutwert des geeichten Detektors 9 in der Winkelstellung von 0°. Die Winkelstellung von 0° ist dadurch charakterisiert, daß die Symmetrieachse der ultraviolettempfindlichen Fläche des Detektors 9 in der optischen Achse 5 der Vorrichtung liegt. Von der Strahlungsquelle 7 aus gesehen steht der Detektor 9 dabei hinter der Probe 1.The method according to the invention uses the device as shown in Fig. 1, however, a density parameter Z is also determined in addition to the dignity parameter D. Since the ultraviolet radiation source 7 in the device according to FIG. 1 is a calibrated, stabilized source, the parameter Z results as the absolute value of the calibrated detector 9 in the angular position of 0 °. The angular position of 0 ° is characterized in that the axis of symmetry of the ultraviolet-sensitive surface of the detector 9 lies in the optical axis 5 of the device. Seen from the radiation source 7 , the detector 9 stands behind the sample 1 .

Falls eine nicht-stabilisierte Ultraviolettstrahlungsquelle zum Einsatz kommt, wird zur Bestimmung des Dichteparameters Z ein Verfahren herangezogen, bei dem dieser Parameter über zwei Detektoren bestimmt wird. Eine für die Verfahrensdurchführung geeignete Vorrichtung ist in einer gegenüber der mehr prinzipiellen Anordnung gemäß Abb. 1 praxisnahen Anordnung in Abb. 2 dargestellt. In Abb. 2 sind entsprechende Elemente der Vorrichtung mit denselben Bezugszeichen versehen. Das von der nicht-stabilisierten Strahlungsquelle 7′ ausgehende UV-Licht gelangt über einen Lichtzerhacker 14 zum Monochromator 6 und von dort über die Sammellinse 8 zur zwischen den Objektträgern 2 und 3 gepreßten Probe 1. Die aus der Probe 1 winkelverteilt austretende Ultraviolettstrahlung fällt auf eine Detektoranordnung, die aus einer Mehrzahl von bezüglich der optischen Achse 5 symmetrisch und fest angeordneten Ultraviolettdetektoren besteht, von denen zur Vereinfachung nur fünf Detektoren 15 bis 19 dargestellt sind. Den Detektoren 15 bis 19 sind jeweils zugeordnete Fluoreszenzfilter 20 bis 24 vorgeschaltet. Der Detektor 17 befindet sich bezüglich der optischen Achse 5 in der Winkelstellung von 0°.If an unstabilized ultraviolet radiation source is used, a method is used to determine the density parameter Z , in which this parameter is determined using two detectors. A device suitable for carrying out the process is shown in a more practical arrangement in FIG. 2 than the more basic arrangement according to FIG. 1. In Fig. 2 corresponding elements of the device are provided with the same reference numerals. The UV light emanating from the non-stabilized radiation source 7 ' passes through a light chopper 14 to the monochromator 6 and from there via the converging lens 8 to the sample 1 pressed between the slides 2 and 3 . The ultraviolet radiation emerging from the sample 1 at an angle is incident on a detector arrangement which consists of a plurality of ultraviolet detectors which are arranged symmetrically and fixedly with respect to the optical axis 5 , of which only five detectors 15 to 19 are shown for the sake of simplicity. Associated fluorescence filters 20 to 24 are connected upstream of the detectors 15 to 19 . The detector 17 is in the angular position of 0 ° with respect to the optical axis 5 .

Auf der optischen Achse 5 ist in der Nähe des Monochromators ein teildurchlässiger Ablenkspiegel 25 fest angeordnet, der einen Teil des aus dem Monochromator austretenden UV-Lichts über ein Fluoreszenzfilter 26 auf einen Referenzdetektor 27 fallen läßt. Die Detektoren 15 bis 19 und 27 sind einer Analogelektronik 28 aufgeschaltet, welche Wechselstromverstärker, Gleichrichter und Analogmittlung für die symmetrisch angeordneten Detektoren 15 bis 19 umfaßt. Der Ausgang der Analogelektronik 28 ist zu einem Analog-Digital-Wandler 29 geführt, der wiederum mit einem Mikrocomputer 30 verbunden ist, in welchem die Berechnung der Parameter D und Z sowie die Erstellung der Diagnose erfolgt. Die Daten des Mikrocomputers 30 werden einem Drucker 31 zugeführt, welcher die Parameter D und Z sowie die Diagnose ausdruckt.A partially transparent deflecting mirror 25 is fixedly arranged on the optical axis 5 in the vicinity of the monochromator and causes a portion of the UV light emerging from the monochromator to fall onto a reference detector 27 via a fluorescence filter 26 . The detectors 15 to 19 and 27 are connected to an analog electronics 28 , which comprises AC amplifiers, rectifiers and analog averaging for the symmetrically arranged detectors 15 to 19 . The output of the analog electronics 28 is led to an analog-digital converter 29 , which in turn is connected to a microcomputer 30 , in which the parameters D and Z are calculated and the diagnosis is made. The data of the microcomputer 30 are fed to a printer 31 , which prints out the parameters D and Z and the diagnosis.

Mit der Vorrichtung gemäß Abb. 2 wird der Dichteparameter Z derart ermittelt, daß das Verhältnis der verstärkten Signale von Detektor 17 und Referenzdetektor 27 gebildet wird. Die Verstärkung der Analogelektronik 28 ist dabei so einzustellen, daß das Verhältnis dieser Signale gerade dem Z-Wert entspricht, der an derselben Probe auch an einem geeichten Gerät ermittelt wurde.With the device according to Fig. 2 of the density parameter Z is determined such that the ratio of the amplified signals from detector 17 and reference detector 27 is formed. The amplification of the analog electronics 28 is to be set so that the ratio of these signals corresponds exactly to the Z value, which was also determined on the same sample on a calibrated device.

Mit Hilfe des Dichteparameters Z und des Dignitätsparameters D wird ein Schema aufgestellt, das entsprechend der jeweiligen Verknüpfung zwischen D und Z die jeweilige Diagnose liefert. Ein derartiges Schema für Lymphknotenmetastasen bei Magenkrebs (Carcinom) ist in der nachfolgenden Tabelle dargestellt:With the help of the density parameter Z and the dignity parameter D , a scheme is set up which delivers the respective diagnosis in accordance with the respective link between D and Z. Such a scheme for lymph node metastases in gastric cancer (carcinoma) is shown in the table below:

Der Absolutwert des Dichteparameters Z bei einer bestimmten Probe ist also durch Konvention festgelegt. Dieser Festlegung ist dann eine histologischen Aussage zugeordnet. Der Dignitätsparameter D liegt dadurch fest, daß die Analogelektronik 28 jedes der Detektoren 15 bis 19 (Abb. 2) das gleiche Ausgangssignal liefert, wenn die Detektoren bei einer Wellenlänge von 366 nm mit gleicher Strahlungsintensität bestrahlt werden. The absolute value of the density parameter Z for a specific sample is thus determined by convention. A histological statement is then assigned to this definition. The dignity parameter D is determined by the fact that the analog electronics 28 of each of the detectors 15 to 19 ( FIG. 2) provide the same output signal when the detectors are irradiated with the same radiation intensity at a wavelength of 366 nm.

Die Analogelektronik und die Detektoren müssen dabei im linearen Bereich arbeiten.The analog electronics and the detectors must be in the linear range work.

Bei der labormäßigen Durchführung des Verfahrens hat sich herausgestellt, daß eine Probegröße (ungepreßt) von maximal etwa 3×6 mm besonders zweckmäßig ist. Zur Vermeidung von gestörten Meßsignalen an den Detektoren ist dafür Sorge zu tragen, daß in der Nähe der Probe, d. h. im Umfeld von etwa 40 mm Radius, keine die UV-Strahlung wesentlich beeinflussenden Bauteile angeordnet sind.When the procedure was carried out in the laboratory found that a sample size (unpressed) of maximum about 3 × 6 mm is particularly useful. To avoid of disturbed measurement signals at the detectors is for that Ensure that near the sample, i.e. H. in the environment of about 40 mm radius, no the UV radiation essential influencing components are arranged.

Claims

1. A method for diagnosis of tissue samples, in particular for rapid tumor diagnosis, in which a thick tissue sample is pressed to a fraction of its original thickness between two plane-parallel glass plates, the pressed sample is irradiated perpendicularly to the glass plates with focused ultraviolet light, and the ultraviolet radiation emerging from the sample at an angle to the beam Determination of a dignostic parameter containing dignostic information are analyzed, which is a clear, monotonous and continuous function of the ratio of scattering to extinction coefficient of the compact tissue portions of the sample, characterized by the combination of measures that the portion of the along the optical axis of the UV Beam of light through the tissue sample passing centrally through UV light is determined and used as the basis for determining a density parameter which represents information relating to the optical density of the tissue sample, and that the tissue diagnosis is based e the relationship between the determined values of dignity parameter and density parameter, which is dependent on the tissue type, is carried out automatically.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ultraviolet light with a calibrated, stabilized Radiation source generated.

3. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the one passing centrally through the tissue sample UV light and one of the UV light before irradiating the sample derived reference signal and amplifies the reference signal so that the ratio of the signals to that on the same sample with a calibrated, stabilized ultraviolet radiation source Corresponds to density parameters.

4. Apparatus for carrying out the method according to claim 3, with elements arranged on an optical axis with fixed mutual distances, consisting of an ultraviolet light source, a monochromator, a collecting lens which forms the exit slit of the monochromator on the sample, a pair of glass plates carrying the pressed sample and one the ultraviolet detector arrangement emerging from the sample and distributed through the fluorescence filter and having downstream electronic processing devices for the detector signals, characterized in that on the optical axis ( 5 ) between the monochromator ( 6 ) and the sample ( 1 ), preferably between the monochromator and the Collective lens ( 8 ) in the vicinity of the monochromator, a partially transmissive deflection mirror ( 25 ) is arranged, through which a part of the ultraviolet light via an upstream fluorescence filter ( 26 ) to a fixed th reference detector ( 27 ) is deflected, the reference signal of which is applied to the electronic processing devices receiving the detector signals.