DE69925869T2 - Laserabbildungsvorrichtung unter Verwendung biomedizinischer Marker, die sich mit Krebszellen verbinden - Google Patents

Laserabbildungsvorrichtung unter Verwendung biomedizinischer Marker, die sich mit Krebszellen verbinden Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine diagnostische medizinische Abbildungsvorrichtung, die einen Laser im nahen Infrarot als Strahlungsquelle verwendet, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung eines biochemischen Markers, der sich selektiv mit Krebszellen verbindet bzw. sich an diese anlagert und, wenn er angeregt wird, eine Strahlung emittiert, die von derjenigen des Laserstrahls der Vorrichtung verschieden ist, so dass eine sichere Identifikation der Krebsstelle in einem rekonstruierten Bild des abgetasteten Gewebes ermöglicht wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Brustkrebs ist eine Haupttodesursache unter der weiblichen amerikanischen Bevölkerung. Eine wirksame Behandlung dieser Krankheit lässt sich am besten nach einer Früherkennung bösartiger Tumore erreichen. Gegenwärtig werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um eine Massenuntersuchung der Bevölkerung auf Symptome von Brusttumoren zu ermöglichen. Diese Untersuchungsanstrengungen erfordern hoch entwickelte, automatisierte Geräte, um den Erkennungsprozess zuverlässig auszuführen.
  • Die Röntgenstrahl-Absorptionsdichteauflösung gegenwärtiger photographischer Röntgenverfahren ist ungenügend, um eine zuverlässige Früherkennung bösartiger Tumore zu ermöglichen. Forschungen haben ergeben, dass die Wahrscheinlichkeit von Metastasen bei Brusttumoren mit einer Größe von mehr als 1 cm scharf ansteigt. Tumore dieser Größe erzeugen in einem Mammogramm kaum einen ausreichenden Kontrast, um erkennbar zu sein. Zum Erzeugen eines erkennbaren Kontrasts in einem photographischen Mammogramm sind Abmessungen von 2–3 cm erforderlich. Kalziumablagerungen, die zur ableitenden Erkennung von Tumoren bei der herkömmlichen Mammographie verwendet werden, scheinen auch mit Tumoren hoher Größe verbunden zu sein. Aus diesen Gründen war die photographische Mammographie verhältnismäßig unwirksam bei der Erkennung dieses Zustands.
  • Die meisten Mammographiegeräte, die heute in Kliniken und Krankenhäusern verwendet werden, erfordern Brustkompressionstechniken, die für die Patientin im besten Fall unangenehm und in vielen Fällen schmerzhaft sind. Zusätzlich stellen Röntgenstrahlen ionisierende Strahlung dar, woraus sich ein weiterer Risikofaktor für die Verwendung mammographischer Techniken ergibt, die am häufigsten eingesetzt werden.
  • Ultraschall wurde auch beispielsweise in US-Patent Nr. 4,075,883 vorgeschlagen, wofür erforderlich ist, dass die Brust in eine flüssigkeitsgefüllte Abtastkammer eingetaucht wird. US-Patent Nr. 3,973,126 macht es auch erforderlich, dass die Brust für eine Röntgenstrahl-Abtasttechnik in eine flüssigkeitsgefüllte Kammer eingetaucht wird.
  • In der letzten Zeit wurde die Verwendung von Licht und insbesondere Laserlicht zum nichtinvasiven Blicken in den Körper, um die innere Struktur offen zu legen, untersucht. Diese Technik wird auch als optische Abbildung bzw. Bildgebung bezeichnet. Die optische Abbildung und Spektroskopie sind Schlüsselkomponenten der optischen Tomographie. Der schnelle Fortschritt im Laufe des letzten Jahrzehnts hat die optische Tomographie an den Rand der klinischen Verwendbarkeit gebracht. Photonen optischer Wellenlängen dringen nicht in einer geraden Linie in lebendes Gewebe ein, wie es bei Röntgenphotonen der Fall ist. Dieses Phänomen bewirkt, dass die Lichtphotonen innerhalb des Gewebes gestreut werden, bevor sie aus der abgetasteten Probe austreten.
  • Weil die Ausbreitung von Röntgenphotonen im Wesentlichen entlang einer geraden Linie verläuft, wurden verhältnismäßig einfache Techniken auf der Grundlage der Radon-Transformation entwickelt, um berechnete Tomographiebilder durch die Verwendung von Computeralgorithmen zu erzeugen. Mehrere Messungen werden über 360° um das abgetastete Objekt vorgenommen. Diese als Projektionen bekannten Messungen werden zum Rückprojizieren der Daten verwendet, um ein Bild zu erzeugen, das für das Innere des abgetasteten Objekts repräsentativ ist.
  • In der optischen Tomographie wurden mathematische Formeln und Projektionstechniken entwickelt, um eine Rekonstruktionsfunktion auszuführen, die in gewisser Weise der Röntgentomographie ähnelt. Zum Ausführen einer genauen Rekonstruktion muss der Ort der Punkte auf dem abgetasteten Objekt, an dem Daten gemessen werden, bekannt sein.
  • Es ist beim Betrachten eines rekonstruierten Bilds eines Gewebes, das optisch abgetastet wurde, erforderlich, den Typ von Objekten zu identifizieren, die sich innerhalb des Gewebes zeigen. Sobald das Objekt identifiziert wurde und sein genauer Ort bestimmt wurde, wird eine wirksame Therapie auf der Grundlage von Arzneimitteln zur photodynamischen Therapie eingeleitet.
  • In US-Patent 5 865 754 ist das Einbringen von Anregungslicht in ein Gewebe eines Patienten offenbart. Fluoreszenzlicht, das in Reaktion auf das Anregungslicht emittiert wird, wird mit einem Sensor erfasst und durch einen Prozessor ausgewertet, so dass die Messung von Anregungs- und Fluoreszenzlicht verwendet werden kann, um die räumliche Änderung von einer oder mehreren Fluoreszenzeigenschaften des Gewebes "zu kartographieren". Das bekannte System weist eine Mehrzahl von Detektoren auf, die um eine Öffnung angeordnet sind, in der ein abzutastendes Gewebe angeordnet ist, wobei die Detektoren ein die optische Wellenlänge beschränkendes Filter aufweisen, das an die Emissionswellenlänge eines Fluorophors innerhalb des Gewebes nach der Aktivierung durch Anregungslicht angepasst ist.
  • Überdies sind in WO98/23208 sowohl eine Laserquelle als auch Detektoren dargelegt, die konfiguriert sind, um ein Objekt zu umkreisen.
  • AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Laserabbildungsvorrichtung bereitzustellen, bei der ein biochemischer Marker verwendet wird, um den genauen Ort von Krebszellen innerhalb eines abgetasteten Gewebes bereit zustellen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Laserabbildungsvorrichtung bereitzustellen, bei der ein Fluorophor verwendet wird, das sich mit Krebszellen innerhalb eines abgetasteten Gewebes verbindet, um den genauen Ort der Krebszellen durch Erfassen der vom Fluorophor emittierten Strahlungsintensität bei Bestrahlung durch den Laserstrahl der Vorrichtung bereitzustellen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Laserabbildungsvorrichtung zum Abbilden einer Läsion innerhalb eines Gewebes und zum Bereitstellen der geeigneten Wellenlänge für einen Laser zum Aktivieren eines Arzneimittels zur photodynamischen Therapie, das durch einen biochemischen Marker zur Läsion gebracht wird, bereitzustellen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Laserabbildungsvorrichtung zum Bestimmen der kürzesten Weglänge zwischen der Oberfläche des Gewebes und dem Ort der Läsion, um eine wirksame Bestrahlung durch Laserenergie eines Arzneimittels zur photodynamischen Therapie, das an die Läsion angeheftet ist, zu ermöglichen, bereitzustellen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Laserabbildungsvorrichtung bereitzustellen, die das Vorhandensein und den Ort einer Läsion innerhalb eines Gewebes erkennen kann und gleichzeitig eine Therapie bereitstellen kann.
  • Die vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Abbilden eines Objekts nach Anspruch 1 vor.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische seitliche Aufrissansicht einer Abtastvorrichtung mit einer Abtastkammer, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, worin eine Patientin dargestellt ist, die auf einer Trägerplattform positioniert ist, wobei ihre Brust für eine optische Tomographieuntersuchung in die Abtastkammer hängt.
  • 2 ist eine schematische Draufsicht der Abtastkammer aus 1, worin die eingeschränkten Gesichtsfelder der jeweiligen Detektoren und die optischen Sehnenlängen des Laserstrahls durch das Objekt dargestellt sind.
  • 3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Schaltung zum Erfassen von Daten von jedem Detektor.
  • 4 ist ein schematisches Diagramm der Abtastkammer aus 2.
  • 5 ist eine Ansprech- bzw. Antwortkurve, in der die Datenpunkte für jeden der Detektoren an jeder Winkelposition auf der Umlaufbahn der Abtasteinrichtung dargestellt sind.
  • 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Detektorbaugruppe, worin ein vor einem Photodetektor angeordnetes optisches Filter dargestellt ist.
  • 7A zeigt einen biochemischen Marker, der mit einer bösartigen Zelle verbunden ist.
  • 7B ist eine schematische Ansicht einer Kolonie von Krebszellen, womit ein biochemischer Marker verbunden wurde, und es ist darin der biochemische Marker dargestellt, der Strahlung nach der Anregung durch den Laser aussendet.
  • 8 zeigt die durch einen Detektor gesehenen Anregungs- und Emissionsspektren eines Fluorophors.
  • 9 ähnelt 8, wobei das Emissionsspektrum durch ein Ausschlussfilter bzw. ein Kantenfilter modifiziert wurde.
  • 10 ähnelt 8, wobei das Emissionsspektrum durch ein Bandpassfilter modifiziert wurde.
  • 11A zeigt einen biochemischen Marker mit einem begleitenden Arzneimittel zur photodynamischen Therapie, der mit einer bösartigen Zelle verbunden ist.
  • 11B ist eine schematische Ansicht einer Kolonie von Krebszellen, womit ein biochemischer Marker verbunden wurde, der ein Arzneimittel zur photodynamischen Therapie trägt, und es ist darin der auf das Arzneimittel fallende aktivierende Laserstrahl dargestellt.
  • 12 ist eine schematische Draufsicht der Abtastkammer aus 1, worin die Positionierung des Laserstrahls zum Bereitstellen der minimalen Weglänge zu einer Krebszelle, die ein Arzneimittel zur photodynamischen Therapie trägt, welches von einem biochemischen Marker transportiert wurde, dargestellt ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Abtastvorrichtung 2 in der Art derjenigen, die in US-Patent Nr. 5,692,511 beschrieben ist, ist in 1 schematisch dargestellt. Eine Patientin 4 ist auf dem Bauch liegend auf der oberen Fläche der Vorrichtung 2 positioniert, wobei ihre Brust 6 innerhalb einer Abtastkammer 8 herunterhängt. Ein Laserstrahl von der Laserquelle 10 ist der Abtastkammer 8 wirkungsmäßig zugeordnet, um die Brust 6 zu beleuchten.
  • Die Abtastkammer 8 ist in 2 in einer Draufsicht schematisch dargestellt. Die Abtastkammer weist eine Mehrzahl von in einem Bogen angeordneten Detektorbaugruppen 12 auf, um eine Öffnung zu definieren, in der ein abzutastendes Objekt 14 in der Art der Brust positioniert ist. Ein Laserstrahl 16 trifft an einem Punkt 18 auf das Objekt. Aus dem Objekt 18 austretendes Licht in der Art der Strahlen 20 wird von der jeweiligen Detektorbaugruppe 12 erfasst und dann verwendet, um ein Bild des abgetasteten Objekts bereitzustellen. Die Strahlen 20 sind als Sehnen dargestellt, die vom Eintrittspunkt 18 des Laserstrahls 16 ausgehen und an verschiedenen Punkten am Umfang des abgetasteten Objekts austreten. Die Detektorbaugruppen 12 werden digital um ein Umlaufzentrum 22 in gleichen Winkelinkrementen mit einer Gesamtwinkelverschiebung von 360° um das Objekt 14 herumgeführt. Das Objekt wird an jeder Winkelposition auf der Umlaufbahn 23 mit dem Laserstrahl 16 bestrahlt, und das aus dem Objekt austretende Licht, das durch die Sehnen 20 am Umkreis des abgetasteten Objekts dargestellt ist, wird zu einem Zeitpunkt oder in einem Zeitraum mit gleichzeitiger Aufnahme von den jeweiligen Detektorbaugruppen 12 erfasst. Die Längsachse jeder Detektorbaugruppe ist auf das Umlaufzentrum 22 gerichtet. Die Detektorbaugruppen 12 sind an einem Träger 36 befestigt, der auf der Umlaufbahn 23 um das abgetastete Objekt 14 umläuft. Nach jedem vollständigen Umlauf werden die Anordnung von Detektorbaugruppen 12 und der Laserstrahl 16 vertikal in eine neue Position bewegt, um eine andere Ebene des Objekts abzutasten. Dies wird wiederholt, bis alle Schnittebenen des Objekts abgetastet worden sind.
  • Jede Detektorbaugruppe 12 weist ein lichtundurchlässiges Gehäuse 24 mit einem offenen vorderen Ende 26 und einem hinteren Ende 28, worin ein Detektor 30 angeordnet ist, auf. Ein faseroptisches Kabel (nicht dargestellt) kann verwendet werden, um das hintere Ende 28 der Röhre mit einem fernen Detektor 30 zu verbinden, um die Detektoren vorteilhafterweise voneinander zu beabstanden, um Rauschsignale zu minimieren. Die Innenfläche des Gehäuses 24 kann rohrförmig, rund oder quadratisch sein oder eine andere Querschnittsform aufweisen. Das Gehäuse 24 ist dafür ausgelegt, das Gesichtsfeld des jeweiligen Detektors 30 zu beschränken, so dass jeder Detektor nur seinen eigenen kleinen Bereich des abgetasteten Objekts betrachtet. Das Gesichtsfeld jeder Detektorbaugruppe 12 ist bei 32 schematisch angegeben. Ein Stück oder die Fläche, das oder die von der jeweiligen Detektorbaugruppe auf dem abgetasteten Objekt gesehen wird, ist bei 34 schematisch angegeben.
  • Das Gesichtsfeld 32 und das jeweilige Stück der Oberfläche 34 sind so konfiguriert, dass benachbarte Stücke der Oberfläche einander nicht überlappen. Auf diese Weise wird jede Detektorbaugruppe einem Stück der Oberfläche an jeder Winkelposition der Umlaufbahn eindeutig zugeordnet, so dass Licht, das von einem Stück der Oberfläche kommt, nur von dem jeweiligen Detektor erfasst werden kann, dessen Gesichtsfeld dieses jeweilige Stück der Oberfläche abdeckt. Jeder Detektor 30 ist aktiv, um jedes Licht zu erfassen, das aus seinem jeweiligen Stück der Oberfläche austritt, weil der Lichtstrahl 16 in beliebigen Wegen, wie jenen, die durch die Sehnen 20 dargestellt sind, durch das Objekt laufen kann. Jedes Gehäuse 24 ist in US-A-6 100 520 weiter beschrieben.
  • Jeder Detektor oder Sensor 30 ist mit seinem jeweiligen Abtast-und-Halte-Integrator 40 wirkungsmäßig verbunden, wie am besten in 3 dargestellt ist. Ein Multiplexer 42 wird verwendet, um die jeweiligen Integratorausgänge mit einem Analog-Digital-Wandler 44 zu verbinden. Das digitalisierte individuelle Ansprechen des Detektors oder Sensors ist zur späteren Verwendung bei der Bildrekonstruktion durch einen Computer 47 im Speicher 46 gespeichert. Die Schaltung ermöglicht eine gleichzeitige Datenerfassung von allen Detektoren 30 in jeder Winkelposition in der Umlaufbahn der Abtastkammer 8. Der Abtast-und-Halte-Integrator 40 ist weiter in US-Patent Nr. 6,150,649 beschrieben.
  • Umkreisdaten des abgetasteten Objekts werden bei jeder Winkelposition der Umlaufbahn der Abtastkammer 8 erhalten. Mehrere Verfahren sind in US-Patent Nr. 6,044,288 und in US-Patent Nr. 6,029,077 offenbart. Ein Verfahren besteht in der Verwendung einer Sensoranordnung 49, die auf der gleichen Seite wie der Laserstrahl 16 angeordnet ist, wie am besten in 2 dargestellt ist. Der Laserstrahl 16 fällt durch das Zentrum der Umlaufbahn auf das abgetastete Objekt. Ein heller Fleck wird am Punkt 18 erzeugt. In jedem Abstand vom Umlaufzentrum erfasst ein spezifisches Element in der Sensoranordnung 49 den hellen Fleck. Weil der Laserstrahl 16 und der Rest der Abtasteinrichtung um das Zentrum herum um das abgetastete Objekt geführt werden, steht das Ausgangssignal der Sensoranordnung 49 in direkter Beziehung zum Umfang des abgetasteten Objekts. Durch Erfassen von Daten unter Verwendung von einem oder mehreren bekannten Durchmessern abgetasteter Objekte kann der Pegel des Sensorsignals in Bezug auf die Durchmesser des abgetasteten Objekts kalibriert werden. Nach der Kalibrierung kann das Sensorsignal elektronisch decodiert werden, um die Koordinaten für den Umfang des abgetasteten Objekts aufzutragen, während die Abtasteinrichtung um das abgetastete Objekt geführt wird.
  • Es ist vorteilhaft, die Umfangsdaten während der Datenaufnahme jedes Schnitts zu erhalten, um Fehler infolge des Verschiebens des Objekts zwischen Schnittpositionen zu minimieren. Umfangsdaten und die entsprechenden Detektordaten werden gemeinsam verwendet, um das Bild des Objekts zu rekonstruieren. Umfangsdaten bestehen aus Abständen vom Zentrum der Umlaufbahn an jeder Winkelposition der Umlaufbahn.
  • Die Abtastkammer 8 ist in 4 schematisch dargestellt. Die Detektoren 30 sind als AA, BB, ..., KK dargestellt, wodurch ihre jeweiligen Positionen entlang dem Bogen angegeben sind. Die optischen Weglängen des durch das Objekt laufenden Laserstahls sind als Sehnen 18-A, 18-B, ..., 18-K dargestellt. An jeder Winkelposition der Umlaufbahn 23 sind die von den Detektoren AA, BB, ..., KK erfassten Daten allgemein durch die in 5 angegebene Ansprechkurve 48 dargestellt. Die Signale, die die Detektoren AA und KK sehen, sind wegen der kürzeren Sehnenlängen 18-A und 18-K am stärksten. Das vom Detektor FF gesehene Signal ist wegen seiner entsprechend größeren Sehnenlänge 18-F kleiner. Es ist daher ersichtlich, dass das Signal im Allgemeinen von den Detektoren AA bis FF abnimmt und von den Detektoren FF bis KK zunimmt.
  • Die von der Kurve 48 dargestellten Daten und die Umfangsdaten an jeder Winkelposition der Umlaufbahn werden gleichzeitig aufgenommen, bis der Umlauf einen vollständigen Kreis beschrieben hat. Während jedes Umlaufs der Abtasteinrichtung 8 aufgenommene Daten werden zum Rekonstruieren eines Bilds des abgetasteten Objekts unter Verwendung von Computertomographietechniken verwendet. In US-Patent Nr. 6,130,958 ist ein Verfahren zur Bildrekonstruktion offenbart.
  • Jede Detektorbaugruppe 12 ist mit einem optischen Filter 50 versehen, um das spektrale Ansprechen des Detektors 30 innerhalb des eingeschränkten Gesichtsfelds zu beschränken. Das Filter 50 kann ein Bandpassfilter oder ein Ausschlussfilter bzw. Kantenfilter sein. Der Zweck des Filters 50 wird anhand der folgenden Offenbarung verständlich werden.
  • Ein biochemischer Marker wird vorteilhafterweise verwendet, um in der Ansprechkurve 48 ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis bereitzustellen und eine genaue Lokalisierung der bösartigen Zellen innerhalb der Brust bereitzustellen. Der biochemische Marker 51 verbindet sich mit bösartigen Zellen 52 innerhalb einer Kolonie normaler Zellen 54, wie am besten in 7A dargestellt ist. Der biochemische Marker 50 hat eine charakteristische Fluoreszenzstrahlung 55, wenn er mit einem Strahl monochromatischen Lichts 16 bestrahlt wird, wie am besten in 7B dargestellt ist. Die Wellenlänge der Fluoreszenzstrahlung liegt weit genug, in der Größenordnung von 5–35 nm, von der Wellenlänge des Anregungsstrahls entfernt, um eine Detektion der Fluoreszenzstrahlung durch den Detektor 30 zu ermöglichen. Der Anregungsstrahl 16 ist durch die Kurve 56 dargestellt, und die Fluoreszenzstrahlung ist durch die Kurve 58 dargestellt, wie am besten in 8 ersichtlich ist. Das optische Filter 50 ist bereitgestellt, um die Fähigkeit des Detektors 30 weiter zu erhöhen, nur auf jene Wellenlängen anzusprechen, die dem Emissionsspektrum 58 der fluoreszierenden Verbindung entsprechen.
  • Mit Bezug auf 9 sei bemerkt, dass das Filter 50 ein optisches Kantenfilter einschließt. Das Emissionsspektrum 58 der fluoreszierenden Verbindung oder des Fluorophors wurde durch das Kantenfilter modifiziert, wie durch den Bereich 60 dargestellt ist, um den vom Detektor 30 gesehenen spektralen Bereich zu beschränken. Das Kantenfilter schwächt Wellenlängen erheblich ab, die kürzer als die Abschneidegrenze sind, und isoliert den Detektor 30 weiter von dem Anregungsspektrum 56, während ermöglicht wird, dass die Emissionswellenlängen durch das Filter hindurchtreten und den Detektor 30 erreichen.
  • Mit Bezug auf 10 sei bemerkt, dass das Filter 50 ein Bandpassfilter zum Begrenzen des vom Detektor 30 gesehenen spektralen Bereichs aufweist. Das Bandpassfilter modifiziert das Emissionsspektrum 58 durch Abschneiden von Wellenlängen, die kürzer und länger als die Bandpassgrenzen sind, wie durch Bereiche 62 in 10 dargestellt ist.
  • Wenn die fluoreszierende Verbindung in den Körper ein gebracht wird, verbindet sie sich mit bösartigen Zellen. Bei der Brustabbildung führt das Einbringen der fluoreszierenden Verbindung in den Körper zu einer spezifischen Markierung von bösartigen Zellen in der Brust. Wenn die Brust mit einem intensiven Lichtstrahl bei der geeigneten Wellenlänge bestrahlt wird, emittiert die fluoreszierende Verbindung Licht bei ihrer natürlichen Frequenz. Die Detektoren 30 in der Abtasteinrichtung, die mit optischen Kanten- oder Bandpassfiltern versehen sind, ermöglichen es nur dem Fluoreszenzspektrum, den Detektor zu stimulieren. Der optische Rekonstruktionsalgorithmus zeigt die Position der Fluoreszenz innerhalb der Grenzen der abgetasteten Brust. Weil nur die fluoreszierende Verbindung ein schmales Lichtspektrum emittiert und die Detektoren mit geeigneten Filtern versehen sind, so dass sie nur dieses Spektrum sehen, lässt sich der Vorteil eines hohen Signal-Rausch-Verhältnisses erhalten und ist eine präzise Lokalisierung der bösartigen Zellen innerhalb der Brust möglich.
  • Kollagen ist ein Fluorophor mit einer Absorptionsband-(Anregungsband)-Wellenlänge von 488 nm und einer Autofluoreszenzwellenlänge von 500+ nm. Peridinin-Chlorophyll, das in US-Patent Nr. 4,876,190 offenbart ist, ist ein anderer biochemischer Marker mit einer Absorptionsband-(Anregungsband)-Wellenlänge von 440 nm und einer Autofluoreszenzwellenlänge von 660 nm.
  • Bestimmte Arzneimittel, die als Arzneimittel für eine photodynamische Therapie (PDT) bezeichnet werden, können durch ausgewählte Lichtwellenlängen aktiviert werden. Es ist wünschenswert, den Aktivierungsbereich des PDT-Arzneimittels nur auf die Krebsstellen zu beschränken. Die Fähigkeit, die Brust abzubilden, um darin verdächtige Bereiche zu lokalisieren, und die Fähigkeit zum Lokalisieren der Fluoreszenz innerhalb der Brust bilden die Basis für die Therapieplanung für die PDT. In 11A ist dargestellt, dass sich ein biochemischer Marker 51 mit einem begleitenden Arzneimittel 64 zur photodynamischen Therapie mit bösartigen Zellen 52 innerhalb einer Kolonie normaler Zellen 54 verbindet. Die selektive Natur des biochemischen Markers 51 gewährleistet die Übertragung des Arzneimittels 62 zur photodynamischen Therapie auf die Krebszellen 52. Die Laserquelle 16 wird abgestimmt, um eine spezifische Wellenlänge für die Aktivierung des PDT-Arzneimittels bereitzustellen, wie am besten in 11B dargestellt ist. Ein solcher abstimmbarer Laser ist auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Durch die Kenntnis des Orts der Fluoreszenz und demgemäß des Orts des Krebses wird daher die Bestimmung des kürzesten Wegs für das Richten des Laserstrahls 16 auf die Krebsstelle zum Erzielen einer wirksamen Therapie ermöglicht.
  • Lutetium Texaphyrin PCI-0123 (Lu-Tex) ist ein Beispiel für ein PDT-Arzneimittel. Es hat eine Absorptionsband-Wellenlänge von 732 nm und eine Lichtabsorption von 90% im Wellenlängenbereich von 723 bis 741 nm. Es ist von Pharmacyclics, Inc. erhältlich. Photofrin ist ein anderes Beispiel. Es hat eine Absorptionswellenlänge von 632 nm und ist von QTL Photo Therapeutics, Inc., Toronto, Kanada, erhältlich. Ein weiteres Beispiel sind wasserlösliche Chlorphotosensibilisierer langer Wellenlänge, die für die photodynamische Therapie und die Diagnose von Tumoren verwendbar sind, wie in US-Patent Nr. 5,330,741 offenbart ist, und die eine Absorptionswellenlänge von 600–800 nm aufweisen.
  • Mit Bezug auf 12 sei bemerkt, dass die Brust 6 mit einer Krebsstelle 66 durch die Abtasteinrichtung 8 abgetastet wurde, wodurch der genaue Ort der Krebszellen durch die Fluoreszenz des biochemischen Markers, der an die Krebszellen angeheftet wurde, bereitgestellt wurde. Die optischen Filter 50 sind bei 68 schematisch dargestellt. Die Abtasteinrichtung wird dann repositioniert, um den Weg mit der kürzesten Länge für den Laserstrahl 16 zur Krebsstelle 64 bereitzustellen. Die Wellenlänge des Laserstrahls 16 wird ausgewählt, um das PDT-Arzneimittel zu aktivieren.
  • Wenngleich die Erkennung von Brustkrebs der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist, werden Durchschnittsfachleute verstehen, dass sie auch auf andere Körperteile angewendet werden könnte.

Claims (3)

  1. Vorrichtung zum Abbilden eines Objektes, mit: einer Abtastkammer zur Aufnahme eines abzutastenden Objektes, einer innerhalb der Abtastkammer angeordnete Laserstrahlquelle zum Auftreffen auf das abzutastende Objekt, eine Mehrzahl von Detektoren, welche innerhalb der Kammer in einem Bogen um eine Öffnung, in welcher das abzutastende Objekt angeordnet ist, angeordnet ist, wobei jeder der Detektoren einen optische Wellenlängen beschränkenden Filter umfasst, der auf die Wellenlänge der Strahlung abgestimmt ist, die durch einen biochemischen Marker, der an Krebszellen innerhalb des Objektes angeheftet ist, ausgestrahlt wird, nachdem er durch den Laserstrahl aktiviert wurde, und die Mehrzahl der Detektoren und die Laserstrahlquelle derart konfiguriert sind, dass sie um das Objekt herum gedreht werden können, einer Sensoranordnung, um den Auftreffpunkt des Laserstrahls auf dem abzutastenden Objekt an jeder Stelle des Laserstrahls zu detektieren, während der Laserstrahl das Objekt umkreist, und um somit Umfangsdaten des Objektes zu erhalten, und mindestens einem Computer, der programmiert ist, um die Umfangsdaten und den entsprechenden Ausgabewert jedes Detektors an jeder Stelle auf der Umlaufbahn um das Objekt zu verwenden, um ein Abbild des Objektes zu rekonstruieren und um aus dem rekonstruierten Abbild die kürzeste Weglänge für den Laserstrahl zu den Krebszellen zu bestimmen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filter ein Bandpassfilter ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filter ein Ausschlussfilter ist.
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