DE4433123C1

DE4433123C1 - Einrichtung zur Diagnostik von Körpergewebe oder -proben

Info

Publication number: DE4433123C1
Application number: DE19944433123
Authority: DE
Inventors: Volkmar Betz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 2014-09-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Diagnostik von Körpergewebe oder -proben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wie er u.B. aus der DE 41 20 688 A1 bekannt ist.

Anwendungsgebiet

Das Anwendungsgebiet des Verfahrens ist in der Gewebediagnostik und insbeson dere in der optischen Früherkennung von Tumoren zu finden. Es kann in allen Körper bereichen eingesetzt werden, die eine Änderung des Sauerstoff-Partialdruckes im Gewebe ermöglichen und optisch beobachtet werden können, entweder direkt, oder über die Benutzung eines Endoskopes.

Stand der Technik

Aus der Literatur sind zahlreiche Einrichtungen zur Diagnostik von Körpergewebe oder Proben bekannt:

Aus der DE 41 30 369 A1 ist eine Vorrichtung zur medizinischen Bildgebung mit Licht bekannt, die eine Beleuchtungsvorrichtung und einen Bildsensor aufweist, die nach dem Prinzip der Computertomographie eingesetzt werden kann, d. h. daß eine Auswerteeinrichtung vorhanden ist, welche Signale des Bildsensors verarbeitet.

Aus der DE 41 20 688 A1 ist eine Meßvorrichtung zur quantitativen Erfassung eines fluoreszierenden Stoffes im menschlichen Gewebe bekannt, die eine Beleuchtungs einrichtung, eine Empfangseinrichtung für Fluoreszenzstrahlung und eine Verstärker- und Auswerteschaltung aufweist.

Aus der DE 40 26 821 A1 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Erfassen von Anoma lien der Haut, insbesondere von Melanomen, bekannt, bei der eine Beleuchtungsein richtung einen Untersuchungsbereich mit ultraviolettem Licht in einem Wellenlängen bereich von 340 bis 380 nm beleuchtet und Fluoreszenzstrahlung auswertet. Die Auswertung wird von einer Videokamera und einer Bildverarbeitungseinheit vorge nommen.

Aus GB 21 25 986 A ist ein Endoskop für die Behandlung von Krebs bekannt, wel ches einen Laser und ebenfalls eine Bildverarbeitungseinrichtung (image detecting means) aufweist.

Aus der US-PS 5,092,331 ist ein weiteres Endoskop für die Fluoreszenzendoskopie bekannt, welches eine Lichtquelle aufweist, die Licht im Wellenlängenbereich von ul traviolett bis infrarot aussendet. Auch diese Vorrichtung weist außerdem eine Bild aufnahmeeinrichtung auf, die mit Hilfe eines drehbaren Filters jeweils das Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs auswertet.

Die Gewebeunterschiede sind mit diesen bekannten Verfahren jedoch nur schlecht zu diagnostizieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Diagnostik insbesonders für Tumoren und insbesondere eine einfachere und differenziertere Untersuchung von normalem und Tumorgewebe zu ermöglichen. Dies wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Grundlage des Verfahrens

In der wissenschaftlichen Literatur [P.L. Pedersen: Tumor Mitochondria and the Bioenergetics of Cancer Cells. In: Prog. exp. Tumor Res. vol. 22 (1978), S. 190- 274] ist belegt, daß Tumoren häufig einen gegenüber dem Normalgewebe erniedrig ten Gehalt an Mitochondrien besitzen. Bei Exposition mit Sauerstoff ändert das überwiegend in den Mitochondrien der Zellen vorhandene Coenzym Nicotinamid- Adenin-Dinucleotid seinen Redoxzustand von der fluoreszierenden Form NADH hin zur nicht fluoreszierenden NAD⁺. Da Tumoren in aller Regel deutlich weniger Mitochon drien enthalten als normales Gewebe, zieht eine Änderung des Sauerstoff-Par tialdruckes bei Normalgewebe eine größere Änderung der Fluoreszenz im Spektralbe reich der NADH-Fluoreszenz nach sich als bei tumorösem Gewebe.

Darstellung des Verfahrens

Das untersuchte Gewebe wird entweder direkt oder über ein Endoskop optisch beob achtet. Es wird mit Licht im Spektralbereich der NADH-Absorption ausgeleuchtet. Dies geschieht bevorzugt im Bereich des Maximums bei 340 nm, jedoch sind andere Spektralbereiche nicht ausgeschlossen.

Der Sauerstoff-Partialdruck im abgebildeten Gewebe-Bereich wird zwischen minde stens zwei verschiedenen Einstellungen variiert und bei jeder Einstellung mindestens ein Bild aufgenommen, bevorzugt mittels einer computergestützten CCD-Kamera.

Die Änderungen der Fluoreszenz werden numerisch ermittelt und bildlich dargestellt.

Vorzüge des Verfahrens

- Inhomogenitäten der Gewebefluoreszenz werden ausgeschlossen.
- Alle statischen Fluoreszenz-Beiträge werden ausgeschlossen.

Ausführungsbeispiel

Ein Beispiel für eine mögliche Ausführung ist die bronchoskopische Früherkennung von Lungenkrebs. Die optische Begutachtung erfolgt hierbei durch ein speziell für den Einsatz in der Lunge konzipiertes Endoskop (Bronchoskop), das außer den Beleuch tungs-Lichtleitern und dem Bildleiter noch einen Arbeitskanal besitzt. Durch diesen kann gasförmiger Sauerstoff direkt bis an die begutachteten Stellen herangeführt werden (zusätzlich zur normalen Beatmung). Es wird ein Fluoreszenz-Bild mit einer computergestützten CCD-Kamera bei normaler Beatmung aufgenommen. Anschließend wird für einige Sekunden durch den Biopsie-Kanal Sauerstoff appliziert und ein weiteres Fluoreszenz-Bild aufgenommen. Die Differenz beider Bilder wird rechnerisch ermittelt und angezeigt. Bereiche die eine geringere Differenz aufweisen als das Normalgewebe sind tumorverdächtig. Die Anordnung ist in Abb. 1 dargestellt.

Claims

1. Einrichtung zur Diagnostik von Körpergewebe oder -proben mit einer Einrich tung zur Beleuchtung des Gewebes, einer Einrichtung zur Untersuchung des Bildes des Gewebes oder Probe und einer Auswerteeinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Zuführung von Sauerstoff oder mit Sauerstoff an gereicherter Luft oder mit einem Gas mit einem höheren oder tieferen Anteil von Sauerstoff als Luft zu dem zu untersuchenden Gewebe oder Probe vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Untersuchung dem Bildes des Gewebes eine CCD- Kamera ist und die Auswerteeinrichtung ein Personalcomputer ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Untersuchung des Bildes des Gewebes oder Probe eine Einrichtung zur Messung der Eigenfluoreszenz ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zuführung eines Gases oder O₂ und/oder die Ein richtung zur Beleuchtung ein Endoskop ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung die Eigenfluoreszenzunterschiede der Gewe beprobe bei unterschiedlichem Sauerstoff-Partikaldruck auswertet.