Verfahren und Vorrichtungen zur insbesondere endoskopischen Fluoreszenzdiagnose von Gewebe
B E S C H R E I B U N G
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur insbesondere endoskopischen Fluoreszenzdiagnose von Gewebe sowie Vorrichtungen zur Durchführung von Fluoreszenzdiagnosen. Derartige Vorrichtungen werden auch als p_hotodynamische Diagnose-Systeme (PDD-Systeme) bezeichnet.
Diese Verfahren bzw. Vorrichtungen dienen zur „in vivo-Diagnose" mittels einer durch einen körpereigenen oder körperfremden Photosensibi- lisator lichtinduzierten Reaktion in biologischem Gewebe; insbesondere können derartige Verfahren und Vorrichtungen zur Tumor(früh)diagnose und Tumorlokalisation eingesetzt werden.
Grundlagen
Um eine lichtinduzierte Reaktion in biologischen Systemen auszulösen, kann dem Patienten ein Photosensibilisator (auch als Photosensitizer bezeichnet) in einer Konzentration von wenigen mg/kg Körpergewicht verabreicht werden. Typische Photosensibilisatoren weisen ein Häma- toporphyrin-Grundgerüst wie die Substanzen Photofrin und Photosan-3 auf. Ein weiterer in der Urologie und Dermatologie häufig verwendeter Photosensibilisator ist Delta-Aminolävulinsäure (ALA).
Die Hämatoporphyrin-Derivate werden intravenös verabreicht, Delta- Aminolävulinsäure kann hingegen lokal appliziert werden, d.h. sie wird als Lösung beispielsweise in die Harnblase injiziert. Diese Substanzen reichern sich in Tumorgeweben in 2 bis 10-fach erhöhter Konzentration an. Diese selektive Anreicherung im Tumorgewebe stellt die entscheidende Grundlage für die Tumorerkennung durch photodynamische Diagnose und die photodynamische Tumor-Therapie dar.
Zur Diagnose wird das zu untersuchende Gewebe ca. 2-12 Stunden nach Verabreichung des Photosensibilisators mit violettem Licht bestrahlt. Die Photosensibilisator-Stoffe, die im Tumorgewebe in einer erhöhten Konzentration vorliegen, werden durch dieses Licht angeregt und weisen anschließend eine typische Rotfluoreszenz auf, durch die der Tumor lokalisiert werden kann.
Neben der Fluoreszenz - bewirkt durch einen im Gewebe angereicherten Photosensibilisator - kann auch die sogenannte Autofluoreszenz des Gewebes ausgelöst werden, die durch sogenannte Fluorophoren, d.h. körpereigene Fluoreszenzstoffe zustande kommt.
Der biophysikalische Ablauf der lichtinduzierten Reaktion kann wie folgt angenommen werden:
Der im Gewebe eingelagerte Photosensibilisator wird durch die Absorption eines Lichtquants mit definiertem Energiegehalt, das von der jeweiligen Lichtquelle ausgesandt wird, in einen angeregten Zustand überführt. Bei der Bestrahlung mit violettem Licht im Rahmen der photodynamischen Diagnose wird beim Zurückfallen in den Grundzustand Fluoreszenzstrahlung emittiert.
Im Falle der photodynamischen Therapie in Verbindung mit der Bestrahlung mit rotem Licht hoher Leistungsdichte findet der Übergang von der angeregten Form in einen metastabilen Zwischenzustand statt, von dem aus die Energie, die durch Rückgang in den Grundzustand frei wird, auf molekularen Sauerstoff übertragen wird, der diese Energie unter Bildung von angeregtem Singulett-Sauerstoff aufnimmt. Der aggressive Singu- lett-Sauerstoff zerstört im betreffenden Gewebe durch Photooxidation Zellstrukturen. Diese zellulären Schäden führen zusammen mit einem gleichzeitig eintretenden Zusammenbruch des tumoralen Gefäßsystems zu einer kompletten Tumorzerstörung (phototoxischer Effekt).
Stand der Technik
Ein Verfahren und eine Vorrichtung, von denen bei der Formulierung des Oberbegriffs der unabhängigen Patentansprüche ausgegangen wird, ist aus der WO 97/11636 oder dem Prospekt "Endoworld D-Iight" der Karl Storz GmbH & Co. bekannt.
PDD-Systeme anderer Gattung sind aus der DE-A-41 33 493 oder der US-A-5,701 ,903 bekannt. Es ist ferner vorgeschlagen worden, eine en- doskopische photodynamische Diagnose und Therapie mit einer Vorrichtung auszuführen, bei der als Lichtquelle ein Laser und insbesondere ein Kryptonionenlaser mit einer Wellenlänge von ca. 410 nm und einer Leistung von mehr als 200 mWatt verwendet wird. Das Licht dieses Lasers wird über einen Quarzlichtleiter mit geringer numerischer Apertur durch ein Endoskop an die zu bestrahlenden Stellen des menschlichen Körpers geleitet.
Auf die vorstehend genannten Druckschriften wird im übrigen zur Erläuterung aller hier nicht näher beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen.
Das in dem vorstehend genannten Prospekt beschriebene „D-Iight- System" ist insbesondere für den Einsatz mit 5-Aminolävulinsäure (5- ALA) als Photosensitizer, also für die induzierte Fluoreszenzanalyse ausgelegt.
Hierzu weist die Vorrichtung ein Beleuchtungssystem mit wenigstens einer Beleuchtungslichtquelle auf, die breitbandig zur Anregung der Fluoreszenz des Photosensitizers dienendes Anregungslicht emittiert. Das Licht wird in den Lichtleiter eines Endoskops eingekoppelt, das ein Objektiv, dessen Objektfeld durch das Anregungslicht beleuchtet wird, und ein Bildübertragungssystem aufweist, das das Bild des Objektivs zum proximalen Ende des Endoskops überträgt. Ferner ist ein Filtersystem vorgesehen, das Anregungsfilter im Lichtweg zwischen dem Beleuchtungssystem und dem zu untersuchenden Gewebe und Beobachtungsfilter in dem von dem Objektiv und dem Bildübertragungssystem gebildeten Beobachtungsstrahlengang aufweist. Die Transmissionseigenschaften des Anregungsfilters sind so gewählt, daß die Spektralverteilung des Anregungslichts dem Fluoreszenzanregungsspektrum des zu untersuchenden Gewebes angepaßt ist. Die Transmissionseigenschaften des Beobachtungsfilters sind so gewählt, daß einerseits das Fluoreszenzlicht nicht von dem an dem Gewebe direkt reflektierten Anregungslicht überstrahlt wird, daß aber andererseits der untersuchte Bereich von der Untersuchungsperson auch aufgrund des direkt reflektierten Anregungslichtes betrachtet werden kann.
Das bekannte PDD-System „D-Iight" wird sehr erfolgreich in der Urologie, der Neurochirurgie sowie weiteren Bereichen zur photodynamischen Diagnose eingesetzt.
Andererseits ist Lungenkrebs die häufigste krebsbedingte Todesursache. Es ist versucht worden, den Photosensitizer 5-ALA durch Inhalation zu verabreichen. Dies führt nur z.T. zu guten Ergebnissen. Problematisch ist insbesondere die Reproduzierbarkeit dieser Verabreichungsform. Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, daß dieses Problem durch die gleichzeitige Erfassung der Autofluoreszenz behebbar ist.
Nachteilig bei allen Verfahren, bei denen die Fluoreszenz mittels eines Photosensitizers induziert wird, ist weiterhin, daß vorab der oder die Photosensitizer verabreicht werden müssen, der bzw. die erst nach einer gewissen Zeit - zwischen mehreren Minuten und einigen Stunden - wirksam werden, andererseits im Laufe der Untersuchung ausbleichen, und darüber hinaus unter Umständen unverträglich ist.
Deshalb sind Verfahren vorgeschlagen worden, die allein die Autofluoreszenz von Gewebe ausnutzen. Entsprechende Systeme sind beispielsweise in der EP-B-0 512 965, der US-PS 5 507 287, der US-PS 5 413 108 oder der DE-A-196 461 776 beschrieben. Nachteilig ist, daß diese Systeme - obwohl sie relativ aufwendig sind - lediglich den Effekt der Autofluoreszenz zur Diagnose heranziehen und damit häufig ein vergleichsweise kontrastschwaches Bild liefern.
Allen vorstehend genannten Systemen ist gemeinsam, daß die Filtersysteme, die sich im Beleuchtungsstrahlengang bzw. im Beobachtungsstrahlengang befinden, an den Typ der jeweils anzuregenden Fluoreszenz angepaßt sind. Damit ist es erforderlich, die Filter zu wechseln, wenn Fluoreszenz mit einem anderen Photosensitizer angeregt oder zwischen durch einen Photosensitizer induzierter Fluoreszenz oder Autofluoreszenz gewechselt werden soll.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur endoskopi- schen Fluoreszenzdiagnose von Gewebe anzugeben, das die Ausführung unterschiedlicher Diagnosevorgänge - d.h. von Diagnosevorgängen mit unterschiedlichen Photosensibilisatoren (Photosensitizer) und/oder von induzierter und körpereigener Fluoreszenz - erlaubt; ferner soll die erfindungsgemäße Vorrichtung so beschaffen sind, daß der Aufwand, die Vorrichtung auf unterschiedliche Diagnosevorgänge umzurüsten, im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen verringert ist.
Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß sind die Transmissionseigenschaften des oder der Anregungsfilter so gewählt, daß das Anregungslicht aufgrund seiner Spektralverteilung ohne Wechsel der Anregungsfilter wenigstens zwei unterschiedliche Fluoreszenzmodi im Gewebe anregen kann. Das Licht, das aufgrund der wenigstens zwei unterschiedlichen Fluoreszenzmodi von dem beleuchteten bzw. bestrahlten Gewebe ausgeht, wird selektiv beobachtet:
Beispielsweise ist es möglich, das vom Gewebe ausgehende Licht wellenlängenabhängig zu erfassen; hierbei ist - exemplarisch und nicht abschließend - folgende Vorgehensweise möglich:
1. Zunächst wird das vom Gewebe in einem oder mehreren Wellenlängenbereichen ausgehende Licht - gegebenenfalls unter Einschluß von Autofluoreszenz - erfaßt.
2. Nach Verabreichung eines oder mehrerer Photosensitizer wird erfaßt, wie sich die Emission in dem für die Fluoreszenz dieser Photosensitizer typischen Wellenlängenbereiche ändert.
3. Dabei kann insbesondere die zeitliche Änderung der Emission in diesem Wellenlängenbereich nach Verabreichung des oder der Photosensitizer erfaßt werden.
4. Gegebenenfalls nach Verabreichung weiterer Photosensitizer, die bevorzugt in einem anderen Wellenlängenbereich emittieren und/oder sich in anders beschaffenen Gewebe anreicheren, wird die Emissionsänderung (gegebenenfalls in ihrem zeitlichen Verlauf) und/oder die Emission in den jeweiligen Wellenlängenbereichen erfaßt.
5. Aus den Differenzsignalen zwischen den einzelnen Emissionen und/oder den addierten Signalen in den einzelnen Emissionsbereichen wird der Zustand des jeweils bestrahlten Gewebes ermittelt und insbesondere eine Tumorerkennung durchgeführt.
Anstelle der - nicht notwendigerweise - gleichzeitigen Anregung (wenigstens) zweier durch zwei Photosensitizer angeregten Fluoreszenzmodi können auch (wenigstens) ein durch einen Photosensitizer angeregter Fluoreszenzmodus und (wenigstens) ein Eigenfluoreszenzmodus und/oder wenigstens zwei Eigenfluoreszenzmodi angeregt werden.
Für jeden der anregbaren Fluoreszenzmodi ist bei der im Anspruch 2 angegebenen Alternative für eine Vorrichtung wenigstens ein Beobachtungsfilter vorgesehen, dessen bzw. deren Transmissionseigenschaften dem jeweiligen Fluoreszenzmodus angepaßt sind. Damit können mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 2 wenigstens zwei Fluoreszenzmodi gleichzeitig angeregt werden. Die den jeweiligen Fluoreszenzmodi zugeordneten Bilder werden durch die geeignet aufgebauten Filter im Beobachtungsstrahlengang getrennt. Die Bilder können beispielsweise in einer Bildverarbeitungsvorrichtung additiv bzw. sub- traktiv verarbeitet und/oder mit dem „Normalbild" aufgrund des direkt reflektierten Lichts verglichen werden.
Bei der Alternative gemäß Anspruch 3 sind die Transmissionseigenschaften des gegebenenfalls aus mehreren Filtern bestehenden Beobachtungsfiltersystems so gewählt, daß alle anregbaren Fluoreszenzmodi ohne Filterwechsel simultan - gegebenenfalls in unterschiedlichen bzw. zusätzlichen Erfassungskanälen - beobachtet werden können.
Bei einer Trennung der durch die einzelnen Fluoreszenzmodi erhaltenen Bilder können die Beobachtungsfilter für die einzelnen Fluoreszenzmodi nacheinander in den Beobachtungsstrahlengang eingebracht werden; ferner ist es auch möglich, daß die einzelnen Filter in unterschiedlichen Teil-Strahlengängen angeordnet sind.
Im diesem Fall können die beiden Teilstrahlengänge beispielsweise dadurch gebildet werden, daß die Aufspaltung proximal mittels eines Strahlteilers erfolgt, der insbesondere wellenlängenselektiv sein kann.
Ferner kann das Endoskop ein Stereo-Endoskop sein, bei dem in den Stereo-Kanälen die unterschiedlichen Filter vorgesehen sind.
Im ersten Fall ist es bevorzugt, wenn ein zentraler Umschalter für die Beobachtungsfilter vorgesehen ist, da dann der Arzt nicht durch einen vergleichsweise komplizierten Umschaltvorgang abgelenkt wird.
Der Umschalter kann dabei Bestandteil eines Kommunikationssystems zwischen Endoskop mit Filter-Wechseleinrichtung, der oder den Beleuchtungslichtquellen sowie dem oder den Video-Bildaufnehmern sein.
Im übrigen kann die Vorrichtung in an sich bekannter Weise aufgebaut sein:
So kann das Bildübertragungssystem das Bild des Objektivs optisch - beispielsweise über Relaislinsensysteme oder Abbildungs-Faserbündel - zum proximalen Ende des Endoskops übertragen. Am proximalen Ende kann wenigstens ein Video-Bildaufnehmer vorgesehen sein, der das proximale Bild des Bildübertragungssystems aufnimmt.
Alternativ kann das Bildübertragungssystem wenigstens einen distal angeordneten Video-Bildaufnehmer aufweisen, der das Bild des Objektivs aufnimmt. In diesem Falle erfolgt die Bildübertragung „elektrisch", d.h. durch die Übertragung der Signale des wenigstens einen Bildaufnehmers.
Bevorzugt ist es in jedem Falle, wenn die Vorrichtung auch zu herkömmlichen, d.h. nicht Fluoreszenz-gestützten Diagnose- bzw. Behandlungsvorgängen verwendet werden kann. Hierfür ist es von Vorteil, wenn zumindest die Beobachtungsfilter aus dem Beobachtungsstrahlengang entfernbar sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung haben die Beobachtungsfilter eine derartige optische Wirkung, daß sie die chromatische Aberration des Beobachtungsstrahlengangs korrigieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der zeigen:
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung für endo- skopische Anwendungen.
Darstellung eines Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für endoskopische Anwendungen. Der Grundaufbau ist aus der WO 97/11636 bekannt, auf die bezüglich der Erläuterung aller hier nicht näher beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird. Bei anderen Anwendungen, wie mikroskopischen Anwendungen, ist der Aufbau entsprechend abzuändern.
Mit 1 ist ein Endoskop bezeichnet, das ein starres oder ein flexibles Endoskop sein kann. Das Endoskop 1 weist - in bekannter Weise - einen Lichtleiteranschluß 2, einen länglichen Teil 3, der in einen (nicht dargestellten) menschlichen oder tierischen Körper einführbar ist, und (bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel) ein Okular 4 auf.
Der Lichtleiteranschluß 2 des Endoskops 1 ist über ein Lichtleitkabel 5 mit einer Lichtquelle 6 verbundenen, die beispielsweise eine Xenon- Entladungslampe aufweisen kann. Ein z.B. aus einem Faserbündel bestehender Lichtleiter 21 in dem Endoskop 1 leitet das in den Lichtleiteranschluß 2 eingekoppelte Licht der Lichtquelle 6 zum distalen Ende 11 des Endoskops 1. Das aus dem distalen Ende 11 austretende Licht beleuchtet einen zu untersuchenden und gegebenenfalls zu therapieren- den Gewebebereich 7.
Das von dem Gewebebereich 7 kommende Licht tritt in ein nur schematisch dargestelltes Objektiv 31 am distalen Ende 11 des Endoskops 1 ein. Das in der (nicht näher bezeichneten) Bildebene des Objektivs 31 entstehende Bild wird durch einen Bildweiterleiter 32 zum proximalen Ende 12 des Endoskops 1 geleitet. In der Ebene 13 entsteht dann ein - gegebenenfalls vergrößertes oder verkleinertes - Bild des Gewebebereichs 7.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Bildweiterleiter 32 eine Mehrzahl von Relaisiinsensystemen auf, von denen jedes eine 1 :1- Abbildung ausführt und aus sog. Stablinsen-Systemen besteht, wie dies für starre Endoskope bekannt ist. Alternativ kann der Bildweiterleiter 32 ein Faser-Abbildungssystem aufweisen, wie dies bei flexiblen Endosko- pen üblich ist.
Bei einer weiteren, in Fig. 1 nicht dargestellten Alternative kann in der Bildebene des Objektivs 31 ein Video-Bildaufnehmer angeordnet sein, so daß auf eine optische Bildübertragung vom distalen zum proximalen Ende verzichtet werden kann.
Das - bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - in der proximalen Bildebene 13 erzeugte Bild des Gewebebereichs 7 kann durch das Okular 4 mit dem Auge betrachtet werden. Soweit ist der Grundaufbau beispielsweise durch das System D-Light der Karl Storz GmbH & Co., Tuttlingen, Deutschland, beschrieben in Endo World 17/1-D 1997 bekannt, auf das im übrigen zur Erläuterung aller hier nicht näher beschriebenen Begriffe und Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an das Okular 4 ein Filtergehäuse 12 angeflanscht, an dem wiederum eine Videokamera 8 angebracht ist. Die Videokamera 8 verfügt über einen oder mehrere Bildaufnehmer, bei denen es sich insbesondere um CCD-Bildaufnehmer handeln kann.
Anstelle eines Okulars können auch ein oder mehrere Bildaufnehmer direkt in der Bildebene 13 oder über Zwischenabbildungen konjugiert zur Bildebene 13 angeordnet sein, wie dies ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist. Weiterhin kann das Bild über einen Strahlteiler zusätzlich zur Betrachtung mit dem Auge gleichzeitig mit der Videokamera 8 aufgenommen werden.
Zur Durchführung photoynamischer Diagnosen sind - wie bereits ausgeführt - in dem von den Elementen 6, 5, 2 und 21 gebildeten Beleuchtungsstrahlengang und in dem von den Elementen 31 und 32, 4 und 8 gebildeten Beobachtungsstrahlengang Filtersysteme 91 und 92 bzw. 93 eingebracht:
Hierzu ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel an dem Licht-Ausgangsanschluß 61 der Lichtquelle 6 ein Filtergehäuse 9 angebracht, an dem wiederum das Lichtleitkabel 5 angeflanscht ist. Das Filtersystem 9 weist einen thermostabilen Interferenzfilter 91 und einen thermostabilen Wärmeschutzfilter 92 auf, der im wesentlichen die Wärmebeaufschlagung des Interferenzfilters 91 reduzieren soll.
In dem Filtergehäuse 12 zwischen Okular 4 und Videokamera 8 ist ein Filter 93 angebracht. Der Filter 93 kann insbesondere Bestandteil eines Filterwechslers, wie eines Filterrades sein. Das Filterrad kann dabei motorisch ansteuerbar sind und/oder über einen Geber verfügen, der
die Stellung des Filterrades an die nachstehend noch näher beschriebene Einheit 10 übermittelt.
Ausdrücklich soll darauf hingewiesen werden, daß die dargestellte Anordnung der Filter 91 und 92 in dem Beleuchtungsstrahlengang und des Filters 93 in dem Beobachtungsstrahlengang eine - wenn auch bevorzugte - Möglichkeit darstellt, wobei auch andere Anordnungen an anderen Stellen möglich sind.
Die Belichtungseinstellung der Videokamera 8 und die Lichtabgabe der Lichtquelle 6 werden von der bereits genannten Steuer- und Auswerteeinheit 10 gesteuert, die weiterhin auch eine Bildverarbeitungseinheit aufweisen kann.
Ferner kann die Steuer- und Auswerteeinheit 10 eine Blitz-Lichtquelle in der Lichtquelle 6 mit der Lichtintegrationsphase eines oder mehrerer CCD-Chips in der Videokamera 8 synchronisieren. Ferner kann die Steuer- und Auswerteeinheit 10 die von der Lichtquelle 6 abgegebene Lichtleistung und/oder die Belichtungseinstellung der Videokamera regeln.
An der Steuer- und Auswerteeinheit 10 liegt ferner das Ausgangssignal der Videokamera 8 an. Die Bildverarbeitungseinheit in der Auswerteeinheit kann das Ausgangssignal der Videokamera in der in Ansprüchen und nachstehend noch exemplarisch beschriebenen Weise weiterverarbeiten und das direkte und/oder bildverarbeitete Ausgangssignal auf (wenigstens) einem - in Fig. 1 nicht weiter dargestellten - Monitor darstellen. Selbstverständlich kann das unmittelbar von der Videokamera abgegebene und/ oder das bildverarbeitete Ausgangssignal auch z.B. mittels eines Videorecorders gespeichert werden und/oder in einer Bild-
datenbank abgelegt oder in sonstiger Weise mittels elektronischer Datenverarbeitung weiterverarbeitet werden.
Bei Verwendung eines oder mehrerer Photosensibiiisatoren (bzw. Pho- tosensitizers) geht von dem Gewebebereich 7 sowohl reflektiertes Beleuchtungslicht als auch Fluoreszenzlicht aus, das durch die von dem Photosensibilisator lichtinduzierte Reaktion und/oder durch Eigenfluoreszenz in biologischen Systemen hervorgerufen wird. Um den verglichen mit dem reflektierten Licht geringen Anteil an Fluoreszenzlicht nachweisen und insbesondere bei einer nach folgenden Bildverarbeitung sicher von dem "Nicht-Fluoreszenzlicht" trennen zu können, ist eine geeignet gewählte Transmissionscharakteristik des Beleuchtungs- und des Beobachtungsstrahlengangs erforderlich, also quasi eine optische Bild-Vorverarbeitung:
Zur Einstellung der Transmissionscharakteristik während der photodynamischen Diagnose dienen die in den Strahlengang einbringbaren Filter 91 und 93. Da die Filter beispielsweise durch Ausschwenken aus den Strahlengängen wieder entfernt werden können, ist auch eine normale Beobachtung des Gewebebereichs 7 möglich, ohne daß es beispielsweise zu einer Farbverfälschung kommen würde.
Nachfolgend soll die Charakteristik der Filter 91 und 93 exemplarisch für den Fall erläutert werden, daß Delta-Aminolävulinsäure als Photosensibilisator verwendet wird. Bei Verwendung anderer Photosensibiiisatoren ist die Filtercharakteristik entsprechend anzupassen.
Ausgangspunkt für die Festlegung der Filtercharkteristiken ist die Überlegung, das Spektrum einer inkohärenten Lichtquelle so auszugestalten, daß neben einer Weißlichtendoskopie beispielsweise eine Autofluores-
zenzendoskopie und eine Photosensitizerfluoreszenz-gestützte Endo- skopie mit einem weitgehend optimalen Ergebnis für die Gewebedifferenzierung möglich ist.
Die endoskopische Bilddarstellung soll im Autofluoreszenzmodus möglichst kontrastreich sein und die Farbwiedergabe dem eines Weißlichtbildes nahekommen. Außerdem soll die Aussagen einer eventuellen Photosensitizerfluoreszenz mit der Autofluoreszenz kombiniert werden und somit zu einem besseren Ergebnis bei der Gewebecharakterisierung führen.
Erfindungsgemäß werden für die Anregung von wenigstens zwei Fluoreszenzmodi, beispielsweise einer Autofluoreszenz und zumindest einer Photosensitizer-Fluoreszenz ein und derselbe Anregungsfilter 91 verwendet. Weiterhin werden höchstens zwei unterschiedliche Beobachtungsfilter 93 im Beobachtungssystem verwendet.
Für den Autofluoreszenzmodus besitzen die Filter 91 und 93 folgende Eigenschaften:
signifikante Überlappung der Filterkurven beider Filter nur im Bereich 455-465 nm
Transmission des Anregungsfilters 91 :
T(395-445nm) > 70 % insbesondere > 94 %
T(460-480nm) > 0,1 %
1% > T(540-700nm) > 0,05%
Transmission des Beobachtungsfilters 93
T(395-445nm) < 2 % T(470-660nm) > 70%
Das Beobachtungsfilter 93 weist zwischen 445 nm und 470 nm einen steilen Anstieg auf. Das Anregungsfilter kann im Bereich zwischen zwischen 465 nm und 485 nm einen „Ausläufer" aufweisen, der zusammen mit dem steilen Abfall zwischen 445-447 nm und 460 nm zu einer signifikanten Überlappung der Filterkurven in diesem Bereich führt.
Wird anstelle oder zusätzlich zu ALA-5 ein anderer Photosensitizer, wie beispielsweise Protoporphyrin IX eingesetzt, sind die Filtercharakteristiken entsprechend anzupassen.
Bevorzugt ist es weiterhin, wenn sowohl für das Anregungsfilter 91 im Beleuchtungsstrahlengang als auch für das Fluoreszenzbeobachtungsfilter 93 sogenannte Filterschalter vorhanden sind, die eine synchrone Umschaltung von einem "Master", beispielsweise der Einheit 10 aus gewährleisten. Gleichzeitig wird bevorzugt auch die Farbgewichtung bzw. der Farbabgleich der Videokamera umgeschaltet.
Für die einzelnen Modi werden jeweils die korrespondierenden Filter in den Beobachtungs- und gegebenenfalls in den Beleuchtungsstrahlengang eingeschwenkt. Diese Filterwechsel werden entweder elektronisch gesteuert oder manuell synchron durchgeführt werden.
Um der Untersuchungsperson die Diagnose zu erleichtern, werden die Informationen der unterschiedlichen Modi bevorzugt in einem einzigen Bild vereinigt.
Bei der 5-ALA/PPIX-Fluoreszenz ist es möglich das Fluoreszenzbeobachtungsfilter auch bei Weißlichtbeobachtung auf dem Endoskopokular 4 zu belassen, da die Blauanregung nur im Bereich bis ca. 430nm erfolgt. Bei der Autofluoreszenz hingegen wird nahezu der gesamte blaue Spektralanteil geblockt, so daß bei einer Weißlichtbeobachtung mit Beobachtungsfilter keine natürliche Farbwiedergabe erfolgt. Ein Umschalten über einen Filterswitcher ist somit von Vorteil.
Vorstehend ist die Erfindung exemplarisch beschrieben worden; selbstverständlich sind auch die folgenden Merkmale realisierbar:
Anstelle des in Fig. 1 dargestellten Endoskops kann ein Stereoendo- skop mit einem Lichtzuleitungssystem und mit zwei getrennten Beobachtungskanälen eingesetzt werden. Im ersten Kanal kann das Autofluoreszenz-Beobachtungsfilter integriert sein, im zweiten Kanal kann das 5-ALA-PPIX-Beobachtungsfilter integriert sein.
Durch die Aufnahme zweier unterschiedlicher Fluoreszenzsignale (z.B. NADH und FLAVIN (FAD) in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen kann eine verbesserte Aussage über den Gewebestatus GESUND/ TUMORRAND/TUMOR durch unterschiedliche Fluoreszenzsignale der beiden Kanäle erhalten werden.
Ein vom Endoskop 1 abkoppelbares Filtergahäuse 12 ermöglicht es, daß das Endoskop als Standardweißlicht-Endoskop eingesetzt werden kann.
Das Beobachtungsfilter 93 kann als Linse ausgeführt werden, mit der die chromatische Abberation des endoskopischen Übertragungssystems korrigiert wird.
Durch die getrennte Feineinstellung des Hintergrundlichts z.B. im blauen Spektralbereich über ein zweite Lichtquelle, deren Licht über einen Strahleinkoppler in den Lichtzuführungskanal eingekoppelt wird, wird es möglich, zusätzliche Untersuchungen durchzuführen:
Beispielsweise ist es durch die Einkopplung von Licht einer Wellenlänge von unter 370 nm (z.B. 355nm) möglich, NADH-Fluoreszenz anzuregen.
Besonders bevorzugt ist es weiterhin, eine Fokussiereinrichtung in der Lichtquelle 6 oder im Lichtzuführkanal 5 bzw. 21 vorzusehen, mit der der Austrittswinkel des auf das Objektfeld 7 des Objektivs 31 abgestrahlten Lichts variiert werden kann, so daß bei der Betrachtung ein- und desselben Objekts weniger oder mehr diffuses Anregungslicht zur Abstrahlung kommt bzw. die Beleuchtung aus unterschiedlichen Richtungen erfolgt:
Dies hat den Vorteil, daß einstrahlungsbedingte Artefakte, die z.B. durch Schattenbildung verursacht werden, erkannt und nicht als Gewebean- omali interpretiert werden. Desgleichen kann bei Betrachtung des gleichen Objekts die Polarisation des Lichts über ein Polarisationsfilter variiert werden, um so ebenfalls einstrahlungsbedingte Artefakte zu erkennen. Es ist von Vorteil, wenn die Variation des Abstrahlwinkels bzw. der Polarisation synchron zur Videobildfrequenz erfolgt, so daß z.B. über eine on-line Bildverarbeitung- bzw. Bildauswertung die Reflexionsunterschiede bzw. die (Auto-)Fluoreszenzunterschiede beim gleichen Objekt erfaßt werden können.
Dieser Gedanke kann in geeigneter Weise auch mit einem Stereoendo- skop realisert werden. Die Lichteinstrahlung wäre für beide Beobachtungskanäle bereits unterschiedlich.
Weiterhin kann bei einer Videobeobachtung das RGB-Signal unterschiedlich bewertet bzw. ausgewertet werden:
So ist es möglich, den Blauanteil zu überhöhen, so daß das nicht durch Fluoreszenzstrahlung hervorgerufene Bild deutlich hervortritt. Die Autofluoreszenz tritt bevorzugt im Grünkanal auf, während die medika- menteninduzierte Fluoreszenz im Rotkanal auftritt.
Die vorstehende Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die sich auf die Verwendung von Delta-Aminolävuiinsäure als Photosensibilisator bezieht, beschränkt den den Ansprüchen und der Beschreibung entnehmbaren allgemeinen Erfindungsgedanken nicht.