WO2000034762A1 - Vorrichtung zur prüfung oder justierung eines pdd- oder pdt-systems oder zur schulung an einem derartigen system sowie gewebephantom - Google Patents

Vorrichtung zur prüfung oder justierung eines pdd- oder pdt-systems oder zur schulung an einem derartigen system sowie gewebephantom Download PDF

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WO2000034762A1
WO2000034762A1 PCT/EP1999/009507 EP9909507W WO0034762A1 WO 2000034762 A1 WO2000034762 A1 WO 2000034762A1 EP 9909507 W EP9909507 W EP 9909507W WO 0034762 A1 WO0034762 A1 WO 0034762A1
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tissue phantom
pdd
phantom
pdt
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PCT/EP1999/009507
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Gerd Beck
André EHRHARDT
Klaus M. Irion
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Karl Storz Gmbh & Co. Kg
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    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/062—Photodynamic therapy, i.e. excitation of an agent

Definitions

  • the invention relates to a device for testing or adjusting a PDD or PDT system or for training on such a system and to a method for testing or adjusting a PDD or PDT system and to a tissue phantom and a method for producing a Tissue phantom.
  • PDD and PDT systems have an illumination system, the light of which excites the luminescence, i.e. that is, for example, fluorescent or phosphorescent substance.
  • PDD systems and also many PDT systems also have an observation system with which the tissue area to be examined or treated can be observed or even an intensity measurement of the luminescent light is possible. Since the luminescence is usually much weaker than the reflection of the excitation light, a filter system is generally provided which allows the luminescence effect to be observed. If the fact is used here that the luminescent light has different wavelengths than the excitation light, a wavelength-selective filter system is used; if the time-delayed emission of the luminescent light compared to the reflection is used, a time-selective filter system is used.
  • the filter system which also includes the spectral or temporal sensitivity of the detector system, can be designed such that the reflected light can also be used to observe the tissue area in question, as for example in WO 97/1 1636 and in WO 98/43534 described; the lighting unit can also have additional broadband lighting.
  • B PDD and PDT systems have components that can age or be damaged, such as lamps, light guides, filters or lens systems, as well as components that require initial or repeated adjustment, such as the light source or the camera, one of which Adjustment of the brightness or a color balance may be necessary.
  • the optimal setting can also depend on the respective application or the user. If a corresponding test or adjustment is only carried out while the respective system is in use, this is associated with an undesired burden on the patient. The same applies to the user training required due to the complexity of such systems and their medical application.
  • a PDD or PDT system can be checked and, if necessary, adjusted using a device before use.
  • a device which can also be used for training, and a corresponding method are known from WO 98/1 1945.
  • a target is provided therein which reflects the illuminating light of the PDD or PDT system and which has a light source which emits light in the wavelength range of the fluorescence spectrum of the respective photosensitizer.
  • this is inserted into the device, the illuminance of the excitation light is detected by a photo element, and a control unit controls the light source according to a predetermined function in order to emulate the luminescent effect.
  • This device is complex because of the need for a light source and a control unit, and the simulation of the luminescent effect can only be true to nature to a limited extent.
  • An object of the present invention is to provide a device for testing or adjusting a PDD or PDT system or for training on such a system, which is constructed as simply as possible, is easy to handle and enables the luminescence effect to be displayed as realistically as possible, and to specify a corresponding method for testing or adjusting a PDD or PDT system.
  • a tissue phantom which has at least one luminescent area is arranged in a housing in which the PDD or PDT system can be at least partially inserted so that it passes through the lighting system of the PDD or PDT system is at least partially illuminable, a realistic representation of the luminescent effect is made possible without the need for additional devices for generating the luminescent light.
  • the housing has a cavity in which the PDD or PDT system can be used at least partially for testing, adjustment or training.
  • the housing can be designed as described in US 5,820,547.
  • the cavity is closed and there is an opening provided with a preferably light-tight seal for inserting part of the PDD or PDT system in order to simulate the light conditions during an intervention inside the body.
  • the PDD or PDT system has an endoscope or a surgical microscope through which the illumination is directed onto the tissue or the tissue can be observed.
  • several openings of different diameters for endoscopes with different diameters or openings arranged at an angle to one another for endoscopes with different viewing directions can be present.
  • further openings or devices can be provided, so that, for example, surgical instruments can be used, independent lighting or observation is possible, or flushing can take place, since in practice saline solution is often used.
  • a sterile film can be inserted into the housing, which protects the sterile part that is introduced from contamination.
  • This film can also encase the entire device, possibly including additional replacement tissue phantoms, to allow unrestricted use in a sterile area.
  • the device can also be designed in such a way that the PDD or PDT system can be inserted into the housing with a sterile film which protects the sterile part inserted in each case from contamination. This makes it possible to test the PDD or PDT system even during an operation without affecting its sterility.
  • the device can also be made sterilizable as a whole; the tissue phantom can be provided with a hermetically sealed covering. The device or the tissue phantom itself can also be provided for single use.
  • the tissue phantom is held on an adjustable, for example displaceable, holder.
  • an adjustable, for example displaceable, holder This has the advantage that the tissue phantom can be moved into and out of the focus area of the lighting or observation system without having to adjust the PDD or PDT system itself. As a result, the conditions in an application are simulated in a simple manner.
  • the tissue phantom can be replaced. It is thus possible to replace the tissue phantom device according to the invention for different types of PDD or PDT systems, for different types of applications, for example different types of tissue or organs, or also with different photosensitizers or luminescence modes. It is also possible to replace a damaged, dirty, non-sterile tissue phantom or one that has become unusable due to the bleaching of the photosensitizer.
  • tissue phantoms are provided. This makes it possible, for example, to be able to observe imitations of different tissue types simultaneously or in quick succession or to be able to continue working immediately if a tissue phantom has become unusable due to fading.
  • the tissue phantom is designed such that the optical, thermal, electrical or mechanical properties of a certain human or animal tissue or organ are imitated. This enables a realistic representation of the tissue or organ, even if the tissue phantom is touched, for example, by the PDD or PDT system or reacts in a different way than only by reflected or luminescent light.
  • the properties of the tissue phantom can in particular also be selected in such a way that the tissue phantom behaves similarly to a specific human or animal tissue when processed with medical instruments, for example HF or resection instruments.
  • the part of the tissue phantom to be illuminated by the illumination system and, if present, to be observed by the observation system is a tissue region to be observed or treated in the spectral properties of the reflection and in modeled on the luminescent properties.
  • the spectral properties or the temporal behavior of the luminescent light, the intensity of the luminescence and the spatial distribution of the luminescence are preferably modeled on the corresponding properties of the tissue, but absorption, reflection and scattering can also be modeled on the corresponding tissue properties.
  • the part of the tissue phantom to be illuminated and observed by the observation system is shaped such that the surface shape of the corresponding one Tissue area is mimicked.
  • the part of the tissue phantom in question is hollow or tubular, since frequent applications of PDD and PDT relate approximately to hollow or tubular organs, and because often the object field curvature of the imaging unit of the PDD or PDT system of curvature of the organ concerned is adapted. By imaging finer and finest structures, such as the microscopic roughness of the surface, a particularly good approximation of the appearance of the natural tissue in question can be achieved.
  • a filter system or an additional lighting system can also be provided, as a result of which the emission spectrum of the tissue phantom matches the emission spectrum of the body tissue is better adapted in vivo.
  • an additional filter which controls or corrects the relative intensity of the excitation light for the different luminescent substances.
  • the method according to the invention for checking or adjusting a PDD or PDT system comprises the following steps:
  • the PDD or PDT system to be tested or adjusted is at least partially inserted into a housing of a device according to the invention
  • the illumination system of the PDD or PDT system is directed onto the surface of the tissue phantom and this is illuminated
  • the illuminated surface of the tissue phantom is observed at least partially with the observation system
  • At least one measured value or one observation result is recorded, which is a measure of the luminescence intensity or of the sensitivity or functionality of the PDD or PDT system, and
  • the optical differentiation between the luminescence effect and the background light can also be set, for example to the subjectively strongest color contrast for a specific user by setting the DAC settings of the RGB camera used, or it can also be set automatically to a standard value.
  • Tissue phantoms for emulating the properties of biological tissue are known per se.
  • an artificial tissue for HF surgery and in DE 197 16 341 AI a training model equipped with it are described.
  • EP 0 368 436 A2 discloses a tissue phantom that simulates the light scattering properties of living tissue.
  • tissue phantoms are known which are suitable for the investigation of the fluorescence properties of human or animal tissue. These tissue phantoms consist of a host material (for example polyorganosiloxane or agarose) in which the optically active components are embedded.
  • a host material for example polyorganosiloxane or agarose
  • tissue phantom composed in this way is arranged macroscopically homogeneously or homogeneously in layers, so that when viewed, a largely uniform surface impression is produced, except for embedded cavities that simulate blood vessels.
  • the known tissue phantoms are not suitable for use in a device according to the invention, since they are either not durable or give a homogeneous appearance when illuminated with luminescence excitation light. This means that the appearance of natural tissue cannot be imitated with sufficient accuracy, and in particular it is not possible to test or adjust a PDD or PDT system or to train on such a system, since it is not possible to check the detectability of degenerate and healthy tissue.
  • This object is achieved according to the invention by the features of claims 14 and 18.
  • the fact that, in addition to a first luminescent region, there is at least one further region which has luminescent properties that differ from those of the first luminescent region is a test of the recognizability of tissue changes possible and thus a test or adjustment of a PDD or PDT system as well as training on such a system.
  • the first luminescent area could represent a tissue change, while the further area represents healthy tissue. Both areas differ in their luminescent properties, for example in the intensity of the luminescence or in the wavelength range of the emitted luminescent light, so that the recognizability of the first area compared to the second area can be a measure of the sensitivity of the PDD system, for example, or whether that The goal of user training has been achieved.
  • Different shaped areas or certain patterns for example similar to the pattern described in US Pat. No. 5,820,547, with different or identical luminescent properties can also be present in order to check the recognizability or the resolution under different conditions or to enable training under realistic conditions. Instead of a pattern from different areas within a tissue phantom, an arrangement of several tissue phantoms with different properties can also be used.
  • the tissue phantom is designed in such a way that the luminescence in at least one luminescent area fades over time due to the action of illumination, as is also observed when using the PDD or the PDT in vivo.
  • the fading of the luminescence can also be a measure of the radiation dose to be set in PDT.
  • the fading of the luminescence can be controlled in particular by providing the possibility of introducing an oxygen-containing solution of a photosensitizer into the tissue phantom, which could be done, for example, by inserting it into a cavity in the tissue phantom.
  • an oxygen-containing solution of a photosensitizer into the tissue phantom, which could be done, for example, by inserting it into a cavity in the tissue phantom.
  • the tissue phantom contains at least two spatial areas with graded luminescence intensity, the luminescence intensity being selected for at least one of these areas such that the operability of a PDD or PDT system can be concluded from the recognizability of this area.
  • the flat or spatial concentration of the luminescent substance should be chosen so that this area can just be recognized as compared to the healthy changed tissue.
  • the luminescence intensity can be selected in one or more areas so that the adjustment of the PDD or PDT system to a standard sensitivity or color is made possible.
  • a number of regions of equal size can also be present, each with a luminescence intensity that differs by a factor of 2. The number of areas that are just still recognizable with a specific PDD or PDT system or recognized by a user can then be used as a measure of the sensitivity of the system or of the quality of the system setting for this user.
  • a first tissue phantom material is poured in liquid form into a casting mold, which preferably contains a plurality of wells which are separated from one another, a thin layer connecting the wells to one another.
  • the surface can be formed by placing a plate, for example, a uniformly rough surface can be achieved with the help of a sandblasted plate.
  • the blank is turned over and placed on its surface, and a second tissue phantom material is poured into the then existing recesses, which represent a negative image of the mold.
  • a further material can then be cast on this in order to obtain a tissue phantom of uniform thickness. Additional layers can also be poured onto the entire tissue phantom.
  • tissue phantom with, if desired, a uniform surface, but an inhomogeneous composition, so that with a suitable composition of the casting materials, the tissue phantom has areas with different luminescent properties.
  • tissue phantom according to the invention could also be produced by joining together differently produced different areas.
  • Such a tissue phantom for use in a device according to the invention or in a method according to the invention is preferably constructed from a solid or gel-like host material, is durable and can be standardized at least with regard to the optical properties.
  • Tissue phantoms in which polyorganosiloxane as the host material and aluminum particles for modeling the aluminum have proven to be suitable for the investigation of the fluorescence properties of tissue, for example the effect of volume scattering and fluorescence effects on the surface appearance of the tissue when illuminated with fluorescence excitation light
  • Light scattering and dyes or dispersed particles for modeling So ⁇ tion and luminescence can be used (GC Beck et al., Proc. SPIE 3197 (1997)).
  • the known tissue phantoms are not optimal for mimicking the optical properties of biological tissue.
  • silicones with a different composition can also be used,
  • A1 2 0 3 available as a polishing agent, with a particle size between 0.03 and 50 ⁇ m, the 50% Value is preferably about 6 ⁇ m
  • fluorescent dye-doped particles made of modified amino resin, for example Leutalux T1S flame red (Luminescent Plant Heidelberg, DE).
  • This material is preferably used to carry out the method for producing a tissue phantom without the last-mentioned component as a non- or low-fluorescent first tissue phantom material which represents healthy tissue, with this as a fluorescent second or further tissue phantom material which represents modified tissue. It may be necessary to mix different fluorescent dyes with one another in order to simulate the desired fluorescence properties of the tissue.
  • the device according to the invention and the method according to the invention preferably using the tissue phantom according to the invention, enable the entire PDD or PDT system to be checked in a simple and realistic manner.
  • the manufacturer of such a system to check the functionality of the system, including luminescence detection, before the system is delivered to a customer.
  • the system can also be used to adjust the individual components and in particular to check the adjustment of a filter system that may be provided.
  • the device according to the invention also makes it possible to train doctors in the use of PDD or PDT systems without the patient being burdened thereby.
  • Figure 1 shows a cross section through an exemplary embodiment of a device according to the invention for testing or adjusting PDD or PDT systems or for training on such systems.
  • Fig. 2 shows a cross section through a further embodiment of a device according to the invention.
  • an endoscopic PDD or PDT system consists of a rigid endoscope 1, a light guide cable 2 and a PDD or PDT light system 3.
  • the rigid endoscope 1 has a lens, not shown, in a known manner, a relay lens system and an eyepiece with which the image generated by the lens arranged at the distal end (on the right in FIG. 1) and which forwards the relay lens system to the proximal end (on the left in FIG. 1) can be viewed.
  • a video camera can also be flanged onto the eyepiece in a known manner.
  • the PDD or PDT light system 3 has an illumination system, the light of which serves to excite a fluorescent substance and generates the light for ambient lighting.
  • the lighting system 3 can comprise several narrow-band or broad-band light sources.
  • the device according to the invention in the exemplary embodiment shown has a piston 6, in which a tissue phantom 4 is interchangeably mounted on a carrier 5, here a displaceable, defined positionable stamp, in order to be able to set different distances between the distal end of the endoscope and the tissue phantom.
  • the endoscope is inserted into the housing through a light-tight seal and is thereby held at the same time.
  • Stamp 5 and piston 6 are designed so that they form a light-tight cavity, so that the endoscope can be tested under realistic conditions or the training on the PDD or PDT system can take place under practical conditions.
  • the tissue phantom 4 contains, for example, two luminescent areas (shown in black in FIG. 1) which on the surface of a non-or slightly minescent matrix are arranged and their shape, size, depth, etc. can be specified to mimic certain types of tissue changes.
  • the side of the tissue phantom 4 facing the distal end of the endoscope reflects the incident light of the light system 3, the reflection and volume scattering properties being matched to those of the tissue to be examined. In addition, the incident light stimulates the luminescent areas of the tissue phantom 4 to luminesce.
  • an optical filter 7 with which a suitable spectral adjustment is carried out in order to adapt the emission spectrum of the tissue phantom to the emission spectrum of the tissue at the proximal end of the endoscope 1 in front of the eye of the viewer or in front of the camera.
  • the tissue phantom 4 can have a series of uniformly shaped and large areas which contain different amounts of luminescent material, for example each twice the concentration of an adjacent area.
  • the functionality of the PDD or PDT system can be concluded from the number of clearly recognizable luminescent areas.
  • the excitation light is in a wavelength range around 410 nm ⁇ 25 nm and the tissue phantom light at one wavelength around approx. 635 nm and 695 nm.
  • FIG. 2 corresponds to that shown in FIG. 1, but the carrier 5 of the tissue phantom 4 is designed therein in such a way that the impression of a tubular organ is reproduced.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Prüfung oder Justierung eines PDD- oder PDT-Systems oder zur Schulung an einem derartigen System, das ein Beleuchtungssystem umfaßt, weist ein Gehäuse auf, in das das PDD- oder PDT-System zumindest teilweise eingesetzt werden kann. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse ein Gewebephantom derart angeordnet ist, daß dessen Oberfläche zumindest teilweise von dem Beleuchtungssystem beleuchtet und von dem Beobachtungssystem beobachtet werden kann, und daß das Gewebephantom zumindest einen lumineszierenden Bereich aufweist. Ein Gewebephantom, das für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet ist, weist zumindest einen lumineszierenden Bereich auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest einen weiteren Bereich aufweist, dessen Lumineszenz eigenschaften sich von denen des ersten lumineszierenden Bereich unterscheiden.

Description

Vorrichtung zur Prüfung oder Justierung eines PDD- oder PDT-Systems oder zur Schulung an einem derartigen System sowie Gewebephantom
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Prüfung oder Justierung eines PDD- oder PDT-Systems oder zur Schulung an einem derartigen System sowie auf ein Verfahren zur Prüfung oder Justierung eines PDD- oder PDT- Systems und auf ein Gewebephantom sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gewebephantoms.
Systeme zur photodynamischen Diagnose (PDD) oder zur photodynamischen Therapie (PDT) werden in der Medizin vielfältig eingesetzt, um maligne, aber auch benigne Gewebeentartungen zu erkennen bzw. zu behandeln. Hierzu werden Photosensibilisatoren verabreicht, die sich spezifisch in dem zu erkennenden Gewebe anreichern und bei Beleuchtung mit Anregungslicht lumineszieren (photodynamische Diagnose) bzw. bei hoher Dosis des Photosensibilisators und großer Beleuchtungsstärke zu einem phototoxischen Effekt führen, durch den das kranke Gewebe zerstört wird (photodynamische Therapie). Insbesondere zur photodynamischen Diagnose können auch körpereigene Lumineszenzstoffe herangezogen werden. Ein kombiniertes Fluoreszenz-/ Autofluoreszenz-PDD- System wird in der Veröffentlichung Endo World THOR No. 27-E, 1999, der Karl Storz GmbH & Co. KG beschrieben.
PDD- und PDT-Systeme weisen ein Beleuchtungssystem auf, dessen Licht zur Anregung des Lumineszenz-, d. h., beispielsweise Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzstoffes dient. PDD-Systeme sowie auch viele PDT-Systeme weisen darüber hinaus ein Beobachtungssystem auf, mit dem der zu untersuchende bzw. zu behandelnde Gewebebereich beobachtet werden kann oder auch nur eine Intensitätsmessung des Lumineszenzlichts möglich ist. Da zumeist die Lumineszenz wesentlich schwächer als die Reflexion des Anregungslichts ist, ist in der Regel ein Filtersystem vorgesehen, das die Beobachtung des Lumineszenzeffekts gestattet. Wenn hierbei die Tatsache ausgenutzt wird, daß das Lumineszenzlicht andere Wellenlängen hat als das Anregungslicht, so wird ein wellenlängenselektives Filtersystem verwendet; wenn die bei gepulstem Anregungslicht gegenüber der Reflexion zeitverzögerte Emission des Lumineszenzlichts ausgenutzt wird, wird ein zeitselektives Filtersystem eingesetzt. Das Filtersystem, das auch die spektrale bzw. zeitliche Empfindlichkeit des Detektorsystems umfaßt, kann so ausgestaltet sein, daß auch das reflektierte Licht zur Beobachtung des betreffenden Gewebebereichs genutzt werden kann, wie beispielsweise in der WO 97/1 1636 und in der WO 98/43534 beschrieben; die Beleuchtungseinheit kann auch eine zusätzliche breitbandige Beleuchtung aufweisen.
B PDD- und PDT-Systeme weisen Komponenten auf, die altern oder beschädigt werden können, wie etwa Lampen, Lichtleiter, Filter oder Linsensysteme, sowie Komponenten, die einer erstmaligen oder einer wiederholten Einstellung bedürfen, wie etwa die Lichtquelle oder auch die Kamera, wobei eine Einstellung der Helligkeit bzw. ein Farbabgleich notwendig sein können. Die jeweils optimale Einstellung kann auch von der jeweiligen Anwendung oder vom Anwender abhängig sein. Wird eine entsprechende Prüfung oder Justierung erst während des Einsatzes des jeweiligen Systems durchgeführt, so ist dies mit einer ungewollten Belastung des Patienten verbunden. Das gleiche gilt für die aufgrund der Komplexität solcher Systeme und ihrer medizinischen Anwendung notwendige Schulung des Anwenders.
Daher ist es vorteilhaft, wenn ein PDD- bzw. PDT-System vor dem Einsatz mit Hilfe einer Vorrichtung geprüft und ggf. justiert werden kann. Eine solche Vorrichtung, die auch zur Schulung verwendet werden kann, sowie ein entsprechendes Verfahren sind aus der WO 98/1 1945 bekannt. Darin ist ein Target vorgesehen, das das Beleuchtungslicht des PDD- bzw. PDT-Systems reflektiert und das eine Lichtquelle aufweist, die Licht im Wellenlängenbereich des Fluoreszenzspektrums des jeweiligen Photosensibilisators abstrahlt. Um ein PDD- oder PDT-System zu prüfen bzw. zu justieren, wird dieses in die Vorrichtung eingesetzt, die Beleuchtungsstärke des Anregungslichtes wird von einem Photoelement erfaßt, und eine Steuereinheit steuert die Lichtquelle nach einer vorgegebenen Funktion, um den Lumineszenzeffekt nachzubilden.
Diese Vorrichtung ist aufgrund der Notwendigkeit einer Lichtquelle und einer Steuereinheit aufwendig, und die Nachbildung des Lumineszenzeffekts kann nur eingeschränkt naturgetreu sein.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Prüfung bzw. Justierung eines PDD- oder PDT-Systems oder zur Schulung an einem derartigen System anzugeben, die möglichst einfach aufgebaut ist, einfach zu handhaben ist und eine möglichst realistische Darstellung des Lumineszenzeffekts ermöglicht, sowie ein entsprechendes Verfahren zur Prüfung bzw. Justierung eines PDD- oder PDT-Systems anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst. Dadurch, daß in einem Gehäuse, in das das PDD- bzw. PDT-System zumindest teilweise eingesetzt werden kann, ein Gewebephantom, das mindestens einen lumineszierenden Bereich aufweist, so angeordnet ist, daß es durch das Beleuchtungssystem des PDD- bzw. PDT-Systems zumindest teilweise beleuchtbar ist, wird eine realistische Darstellung des Lumineszenzeffekts ermöglicht, ohne daß zusätzliche Vorrichtungen zur Erzeugung des Lumineszenzlichts notwendig sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse einen Hohlraum auf, in den das PDD- bzw. PDT-System zur Prüfung, Justierung oder Schulung zumindest teilweise eingesetzt werden kann. Das Gehäuse kann dabei so wie in der US 5,820,547 beschrieben gestaltet sein. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Hohlraum abgeschlossen ist und eine mit einer bevorzugt lichtdichten Dichtung versehene Öffnung zum Einsetzen eines Teils des PDD- bzw. PDT-Systems vorhanden ist, um die Lichtverhältnisse bei einem Eingriff im Körperinnern zu simulieren. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das PDD- bzw. PDT-System ein Endoskop oder ein Operationsmikroskop aufweist, durch das die Beleuchtung auf das Gewebe gerichtet wird oder das Gewebe beobachtet werden kann. Hierbei können mehrere Öffnungen verschiedenen Durchmessers für Endoskope mit verschiedenen Durchmessern oder in einem Winkel zueinander angeordnete Öffnungen für Endoskope mit verschiedenen Blickrichtungen vorhanden sein. Zusätzlich können noch weitere Öffnungen oder Einrichtungen vorgesehen sein, wodurch beispielsweise chirurgische Instrumente eingesetzt werden können, eine unabhängige Beleuchtung oder Beobachtung möglich ist oder auch eine Spülung erfolgen kann, da in der Praxis häufig in Kochsalzlösung gearbeitet wird.
Um den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem sterilen Bereich oder mit sterilen Geräten oder Instrumenten zu ermöglichen, ist es weiterhin bevorzugt, wenn in das Gehäuse eine Sterilfolie eingesetzt werden kann, die das jeweils eingeführte sterile Teil vor Kontamination schützt. Diese Folie kann auch die gesamte Vorrichtung, ggf. einschließlich zusätzlicher Ersatz- Gewebephantome, umhüllen, um den uneingeschränkten Gebrauch in einem sterilen Bereich zu ermöglichen. Umgekehrt kann die Vorrichtung auch so gestaltet sein, daß das PDD- oder PDT-System mit einer Sterilfolie in das Gehäuse eingesetzt werden kann, die das jeweils eingeführte sterile Teil vor Kontamination schützt. Damit ist es möglich, das PDD- oder PDT-System auch während einer Operation zu testen, ohne daß dessen Sterilität beeinträchtigt würde. Natürlich kann die Vorrichtung auch als ganzes sterilisierbar ausgeführt sein; hierbei kann das Gewebephantom mit einer hermetisch dichten Umhüllung ausgestattet sein. Die Vorrichtung oder das Gewebephantom selbst kann auch für eine einmalige Benutzung vorgesehen sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Gewebephantom auf einem verstellbaren, beispielsweise verschiebbaren, Halter gehalten. Dies hat den Vorteil, daß das Gewebephantom in den Fokusbereich des Beleuchtungs- oder Beobachtungssystems hinein und aus diesem wieder hinaus bewegt werden kann, ohne das PDD- bzw. PDT-System selbst verstellen zu müssen. Hierdurch werden auf einfache Weise die Verhältnisse bei einer Anwendung simuliert.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Gewebephantom auswechselbar. Damit ist es möglich, durch Auswechseln des Gewebephantoms die er- findungsgemäße Vorrichtung für verschiedenartige PDD- oder PDT-Systeme, für verschiedenartige Anwendungsfalle, beispielsweise verschiedene Gewebetypen oder Organe, oder auch mit verschiedenen Photosensibilisatoren oder Lumineszenzmoden verwenden zu können. Genauso ist es dadurch möglich, ein beschädigtes, verschmutztes, unsteriles oder durch Ausbleichen des Photosensibi- lisators unbrauchbar gewordenes Gewebephantom auszutauschen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind mehrere Gewebephantome vorgesehen. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, gleichzeitig oder kurz hintereinander Nachahmungen verschiedener Gewebetypen beobachten zu können oder auch unmittelbar weiterarbeiten zu können, wenn ein Gewebephantom durch Ausbleichen unbrauchbar geworden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Gewebephantom so ausgeführt, daß die optischen, thermischen, elektrischen oder mechanischen Eigenschaften eines bestimmten menschlichen oder tierischen Gewebes oder Organs nachgeahmt werden. Hierdurch ist eine realistische Darstellung des Gewebes oder Organs möglich, auch dann, wenn das Gewebephantom beispielsweise von dem PDD- oder PDT-System berührt wird oder in anderer Weise als nur durch reflektiertes oder Lumineszenzlicht rückwirkt. Die Eigenschaften des Gewebephantoms können dabei insbesondere auch derart gewählt werden, daß sich das Gewebephantom bei der Bearbeitung mit medizinischen Instrumenten, beispielsweise HF- oder Resektionsinstrumenten, ähnlich wie ein bestimmtes menschliches oder tierisches Gewebe verhält.
Um ein besonders realistisches optisches Erscheinungsbild zu erreichen, ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der von dem Beleuchtungssystem zu beleuchtende und, sofern vorhanden, von dem Beobachtungssystem zu beobachtende Teil des Gewebephantoms einem zu beobachtenden bzw. zu behandelnden Gewebebereichs in den spektralen Eigenschaften der Reflexion und in den Lumineszenzeigenschaften nachgebildet. Insbesondere die spektralen Eigenschaften bzw. das zeitliche Verhalten des Lumineszenzlichts, die Intensität der Lumineszenz und die räumliche Verteilung der Lumineszenz sind bevorzugt den entsprechenden Eigenschaften des Gewebes nachgebildet, aber auch Absorption, Reflexion und Streuung können den entsprechenden Gewebeeigenschaften nachgebildet werden. Hierfür müssen nicht dieselben Stoffe, auch nicht dieselben Lumineszenzstoffe, verwendet werden, die in vivo die entsprechenden Eigenschaften verursachen, sondern es können andere Stoffe mit ähnlichen Eigenschaften oder Mischungen solcher Stoffe benutzt werden. Es ist auch möglich, das gleichzeitige Auftreten mehrerer Lumineszenzmoden nachzubilden. Um das Erscheinungsbild eines oberflächlichen Tumors nachzuahmen, kann auch eine Schicht des Gewebephantoms, die die optischen Eigenschaften der betreffenden Gewebeschicht nachahmt, in dem Bereich, in dem verstärkt Lumineszenzstoffe eingelagert sind, um etwa den Faktor 3 verdickt sein. Da die Erkennbarkeit von Gewebeveränderungen auch von der geometrischen Form des zu beobachtenden bzw. zu behandelnden Gewebebereichs abhängt, ist es weiterhin bevorzugt, wenn der von dem Beleuchtungssystem zu beleuchtende und von dem Beobachtungssystem zu beobachtende Teil des Gewebephantoms so geformt ist, daß die Oberflächenform des entsprechenden Gewebebereichs nachgeahmt wird. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der betreffende Teil des Gewebephantoms hohlkugel- oder röhrenförmig ist, da häufige Anwendungen der PDD und PDT näherungsweise hohlkugel- oder röhrenförmige Organe betreffen, und da häufig auch die Objektfeldkrümmung der bildgebenden Einheit des PDD- oder PDT-Systems der Krümmung des betreffenden Organs angepaßt ist. Durch Abbildung feinerer und feinster Strukturen, etwa auch der mikroskopischen Rauhigkeit der Oberfläche, kann dabei eine besonders gute Annäherung an das Erscheinungsbild des betreffenden natürlichen Gewebes erzielt werden.
Da es nicht immer möglich ist, das Fluoreszenzemissionsspektrum des Gewebephantoms genau dem Spektrum anzupassen, das ein in das Körpergewebe eingebrachter oder darin vorhandener Fluoreszenzstoff in vivo aufweist, kann auch ein Filtersystem oder ein zusätzliches Beleuchtungssystem vorgesehen sein, wodurch das Emissionsspektrum des Gewebephantoms dem Emissionsspektrum des Köφergewebes in vivo besser angepaßt wird. Insbesondere dann, wenn zwei oder mehr Lumineszenzstoffe in dem Gewebephantom enthalten sind, kann es vorteilhaft sein, ein zusätzliches Filter vorzusehen, das die relative Intensität des Anregungslichts für die verschiedenen Lumineszenzstoffe steuert bzw. korrigiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung oder Justierung eines PDD- oder PDT-Systems umfaßt die folgenden Schritte:
- Das zu prüfende oder zu justierende PDD- oder PDT-System wird zumindest teilweise in ein Gehäuse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt,
- das Beleuchtungssystem des PDD- oder PDT-Systems wird auf die Oberfläche des Gewebephantoms gerichtet und diese wird beleuchtet,
- die beleuchtete Oberfläche des Gewebephantoms wird zumindest teilweise mit dem Beobachtungssystem beobachtet,
- es wird zumindest ein Meßwert oder ein Beobachtungsergebnis aufgenommen, der bzw. das ein Maß für die Lumineszenzintensität oder für die Nachweisempfindlichkeit oder Funktionstüchtigkeit des PDD- oder PDT-Systems ist und
- es wird erforderlichenfalls eine korrigierende Einstellung des PDD- oder PDT-Systems vorgenommen.
Durch dieses Verfahren ist es möglich, die Funktionsfähigkeit eines PDD- oder PDT-Systems unter realistischen Bedingungen zu prüfen, ohne den Patienten damit zu belasten. Ebenso kann ohne Patientenbelastung die für eine bestimmte Anwendung optimale Einstellung oder auch eine Standard-Einstellung bezüglich Beleuchtungsstärke oder Gesamt- oder spektraler Empfindlichkeit gefunden werden. Insbesondere kann damit auch die optische Differenzierung zwischen Lumineszenzeffekt und Hintergrundlicht eingestellt werden, auch beispielsweise auf den für einen bestimmten Benutzer subjektiv stärksten Farbkontrast durch Einstellung der DAC-Settings der benutzten RGB-Kamera, oder es kann auch automatisch auf einen Standard- Wert eingestellt werden.
Gewebephantome zur Nachbildung der Eigenschaften biologischen Gewebes sind an sich bekannt. So sind in der WO 98/25254 ein künstliches Gewebe für die HF-Chirurgie und in der DE 197 16 341 AI ein damit ausgestattetes Trainingsmodell beschrieben. Die EP 0 368 436 A2 offenbart ein Gewebephantom, das die Lichtstreueigenschaften lebenden Gewebes nachbildet.
Aus G. C. Beck et al, Proc. SPIE 3197 (1997); G. C. Beck et al., Lasers Med. Sei. 13, 160-171 (1998); G. C. Beck, Gewebephantomsystem und tiefenauflösender Fluoreszenznachweis für die optische Diagnostik in der Medizin, Diss. Univ. Ulm (veröffentlicht 21. 12. 1998) sind Gewebephantome bekannt, die zur Untersuchung der Fluoreszenzeigenschaften menschlichen oder tierischen Gewebes geeignet sind. Diese Gewebephantome bestehen aus einem Wirtsmaterial (beispielsweise Polyorganosiloxan oder Agarose), in das die optisch wirksamen Komponenten eingebettet sind. Dies können etwa Partikel (beispielsweise A1203) zur Modellierung der Lichtstreuung und Farbstoffe oder dispergierte Partikel (z. B. Metallpartikel, Rubinstaub oder fluoreszierende Kunstharzpartikel) zur Modellierung von Absoφtion und Fluoreszenz sein. Das derart zusammengesetzte Material des Gewebephantoms ist makroskopisch homogen oder schichtweise homogen angeordnet, so daß bei Betrachtung ein weitgehend gleichmäßiger Flächeneindruck entsteht, bis auf eingelagerte Hohlräume, die Blutgefäße simulieren.
Für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die bekannten Gewebephantome jedoch nicht geeignet, da diese entweder nicht haltbar sind oder ein homogenes Erscheinungsbild bei Beleuchtung mit Lumineszenzanregungslicht ergeben. Damit kann das Erscheinungsbild von natürlichem Gewebe nicht genügend genau nachgeahmt werden, und insbesondere ist keine Prüfung oder Justierung eines PDD- oder PDT-Systems und keine Schulung an einem solchen System möglich, da nicht die Erkennbarkeit von entartetem neben gesundem Gewebe übeφriift werden kann.
Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gewebephantom anzugeben, das zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung oder Justierung eines PDD- oder PDT-Systems oder zur Schulung an einem solchen System geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gewebephantoms anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 14 und 18. Dadurch, daß neben einem ersten lumineszierenden Bereich zumindest ein weiterer Bereich vorhanden ist, der Lumineszenzeigenschaften aufweist, die sich von denen des ersten lumineszierenden Bereichs unterscheiden, ist eine Prüfung der Erkennbarkeit von Gewebeveränderungen möglich und damit eine Prüfung oder Justierung eines PDD- oder PDT-Systems ebenso wie eine Schulung an einem solchen System.
Dabei könnte beispielsweise der erste lumineszierende Bereich eine Gewebeveränderung darstellen, während der weitere Bereich gesundes Gewebe darstellt. Beide Bereiche unterscheiden sich in ihren Lumineszenzeigenschaften, beispielsweise in der Intensität der Lumineszenz oder in dem Wellenlängenbereich des emittierten Lumineszenzlichts, so daß die Erkennbarkeit des ersten Bereichs gegenüber dem zweiten Bereich beispielsweise ein Maß für die Empfindlichkeit des PDD-Systems sein kann oder dafür, ob das Ziel des Anwendertrainings erreicht ist. Es können auch verschieden geformte Bereiche oder bestimmte Muster, beispielsweise ähnlich dem in der US 5,820,547 beschriebenen Muster, unterschiedlicher oder gleicher Lumineszenzeigenschaften vorhanden sein, um die Erkennbarkeit oder die Auflösung unter verschiedenen Bedingungen zu prüfen oder um eine Schulung unter realistischen Bedingungen zu ermöglichen. Anstelle eines Musters aus verschiedenen Bereichen innerhalb eines Gewebephantoms kann auch eine Anordnung von mehreren Gewebephantomen mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Gewebephantom derart ausgeführt, daß in zumindest einem lumineszierenden Bereich die Lumineszenz durch Einwirken einer Beleuchtung im Laufe der Zeit ausbleicht, wie dies auch bei der Anwendung der PDD oder der PDT in vivo beobachtet wird. Das Ausbleichen der Lumineszenz kann aber auch ein Maß für die einzustellende Strahlungsdosis bei der PDT sein.
Das Ausbleichen der Lumineszenz kann insbesondere dadurch gesteuert werden, daß die Möglichkeit vorgesehen ist, eine sauerstoffhaltigen Lösung eines Photo- sensibilisators in das Gewebephantom einzubringen, was etwa durch Einführen in einen Hohlraum im Gewebephantom geschehen könnte. Hierdurch kann das Ausbleichverhalten des Gewebephantoms oder einzelner Bereiche davon den natürlichen Verhältnissen angepaßt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführung enthält das Gewebephantom mindestens zwei räumliche Bereiche mit abgestufter Lumineszenzintensität, wobei für mindestens einen dieser Bereiche die Lumineszenzintensität so gewählt ist, daß aus der Erkennbarkeit dieses Bereichs auf die Funktionstüchtigkeit eines PDD- oder PDT-Systems geschlossen werden kann. Hierfür kann die flächige oder räumliche Konzentration des Lumineszenzstoffes so gewählt sein, daß dieser Bereich gerade noch als gegenüber dem gesunden verändertes Gewebe erkannt werden kann. Insbesondere kann die Lumineszenzintensität in einem oder in mehreren Bereichen so gewählt werden, daß die Justierung des PDD- oder PDT- Systems auf eine Standard-Empfindlichkeit oder -Farbe ermöglicht wird. Beispielsweise kann auch eine Anzahl gleich großer Bereiche mit jeweils um den Faktor 2 unterschiedlicher Lumineszenzintensität vorhanden sein. Die Anzahl der mit einem bestimmten PDD- oder PDT-System gerade noch erkennbaren bzw. von einem Anwender erkannten Bereiche kann dann als Maß für die Empfindlichkeit des Systems bzw. für die Qualität der Einstellung des Systems für diesen Anwender gelten.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Gewebephantoms wird ein erstes Gewebephantom-Material in flüssiger Form in eine Gußform, die bevorzugt mehrere voneinander getrennte Vertiefungen enthält, gegossen, wobei eine dünne Schicht über die einzelnen Vertiefungen hinaus diese miteinander verbindet. Die Oberfläche kann dabei durch Auflegen einer Platte geformt werden, beispielsweise kann mit Hilfe einer sandgestrahlten Platte eine gleichmäßig rauhe Oberfläche erzielt werden. Nach dem Aushärten und der Entnahme aus der Guß form wird der Rohling umgedreht und auf seine Oberfläche gelegt, und in die dann bestehenden Vertiefungen, die ein Negativ- Abbild der Gußform darstellen, wird ein zweites Gewebephantom-Material gegossen. Hierauf kann, um ein Gewebephantom gleichmäßiger Dicke zu erhalten, dann noch ein weiteres Material gegossen werden. Ebenso können zusätzliche Schichten auf das gesamte Gewebephantom aufgegossen werden.
Durch dieses Verfahren entsteht ein Gewebephantom mit, falls gewünscht, gleichmäßiger Oberfläche, jedoch inhomogener Zusammensetzung, so daß bei entsprechender Zusammensetzung der Gießmaterialien das Gewebephantom Bereiche mit unterschiedlichen Lumineszenzeigenschaften aufweist. Ebenso könnte ein erfindungsgemäßes Gewebephantom aber auch durch Zusammenfügen getrennt hergestellter unterschiedlicher Bereiche hergestellt werden.
Ein solches Gewebephantom zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder in einem erfindungsgemäßen Verfahren ist bevorzugt aus einem festen oder gelartigen Wirtsmaterial aufgebaut, haltbar und zumindest bezüglich der optischen Eigenschaften standardisierbar.
Als geeignet für die Untersuchung der Fluoreszenzeigenschaften von Gewebe, beispielsweise der Wirkung von Volumen-Streu- und Fluoreszenzeffekten auf das oberflächliche Erscheinungsbild des Gewebes bei Beleuchtung mit Fluoreszenzanregungslicht, haben sich Gewebephantome erwiesen, bei denen Polyor- ganosiloxan als Wirtsmaterial, Aluminium-Partikel zur Modellierung der Lichtstreuung und Farbstoffe oder dispergierte Partikel zur Modellierung von Ab- soφtion und Lumineszenz verwendet werden (G. C. Beck et al., Proc. SPIE 3197 (1997)). Die bekannten Gewebephantome sind jedoch nicht optimal zur Nachahmung der optischen Eigenschaften von biologischem Gewebe.
Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gewebephantom bereitzustellen, das noch besser die optischen, insbesondere die Lumineszenzeigenschaften, biologischen, insbesondere menschlichen, Gewebes nachahmt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 20. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn verwendet werden (in Gewichts-%):
- 86% Silikon A und 10% Silikon B, wobei aber auch Silikone mit anderer Zusammensetzung verwendet werden können,
- 4% eines Stoffes aus der Gruppe ZnO, BaS04, A1203, MgO oder ähnlicher farbloser Oxide als Pulver, insbesondere A1203 (erhältlich als Poliermittel, mit einer Teilchengröße zwischen 0.03 und 50 μm, wobei der 50%- Wert bevorzugt bei ca. 6 μm liegt),
- 0.028% bis 0.036%, bevorzugt 0.032%, eines organischen oder anorganischen Pigments, insbesondere Bayferrox 130 (Bayer AG, DE), sowie
- ggf. 0.002% bis 2%, bevorzugt 0.2%, fluoreszenzfarbstoffdotierte Partikel aus modifiziertem Aminoharz, beispielsweise Leutalux T1S Flammrot (Leuchtstoffwerk Heidelberg, DE).
Dieses Material wird bevorzugt zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines Gewebephantoms verwendet, ohne die letztgenannte Komponente als nicht- oder geringfluoreszierendes erstes Gewebephantom-Material, das gesundes Gewebe darstellt, mit dieser als fluoreszierendes zweites oder weiteres Gewebephantom-Material, das verändertes Gewebe darstellt. Dabei kann es notwendig sein, verschiedene Fluoreszenzfarbstoffe miteinander zu mischen, um die gewünschten Fluoreszenzeigenschaften des Gewebes nachzubilden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren, wobei bevorzugt das erfindungsgemäße Gewebephantom verwendet wird, ermöglichen auf einfache und realitätsnahe Weise die Prüfung des gesamten PDD- bzw. PDT-Systems. Insbesondere ist es möglich, daß der Hersteller eines derartigen Systems vor Auslieferung des Systems an einen Kunden die Funktionsfähigkeit des Systems einschließlich der Lumineszenzdetektion übeφriift. Dabei kann das System auch zur Justierung der einzelnen Bauteile und insbesondere zur Überprüfung der Justierung eines eventuell vorgesehenen Filtersystems eingesetzt werden.
Ebenso ist es möglich, direkt vor dem Einsatz eines PDD- oder PDT-Systems die Funktionsfähigkeit des Systems zu übeφrüfen oder es für eine bestimmte Anwendung anzupassen. Damit ist Ärzten auch die Möglichkeit gegeben, sich bei einem negativen Ergebnis einer PDD-Untersuchung vom einwandfreien Zustand des verwendeten PDD-Systems zu überzeugen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es auch, Ärzte in der Anwendung von PDD- oder PDT-Systemen zu schulen, ohne daß Patienten dadurch belastet werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung oder Justierung von PDD- oder PDT- Systemen bzw. zur Schulung an derartigen Systemen.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ein endoskopisches PDD- oder PDT-System besteht in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem starren Endoskop 1 , einem Lichtleitkabel 2 und einem PDD- bzw. PDT-Lichtsystem 3. Das starre Endoskop 1 weist in bekannter Weise ein nicht dargestelltes Objektiv, ein Relaislinsensystem und ein Oku- lar auf, mit dem das von dem am distalen Ende (in Fig. 1 rechts) angeordneten Objektiv erzeugte Bild, das das Relaislinsensystem zum proximalen Ende (in Fig. 1 links) weiterleitet, betrachtet werden kann. Alternativ oder zusätzlich zu einer visuellen Betrachtung kann an das Okular ebenfalls in bekannter Weise eine Videokamera angeflanscht werden. Das PDD- bzw. PDT-Lichtsystem 3 weist ein Beleuchtungssystem auf, dessen Licht zur Anregung eines Fluoreszenzstoffes dient und das Licht zur Umgebungsbeleuchtung erzeugt. Das Lichtsystem 3 kann hierfür mehrere schmal- oder breitbandige Lichtquellen umfassen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist einen Kolben 6 auf, in dem ein Gewebephantom 4 austauschbar auf einem Träger 5, hier einem verschiebbaren, definiert positionierbaren Stempel, angebracht ist, um verschiedene Abstände zwischen distalem Ende des Endoskops und Gewebephantom einstellen zu können. Das Endoskop ist durch eine lichtdichte Dichtung in das Gehäuse eingeführt und wird dadurch gleichzeitig gehalten. Stempel 5 und Kolben 6 sind so ausgebildet, daß sie einen lichtdichten Hohlraum bilden, so daß das Endoskop unter realistischen Bedingungen getestet werden kann bzw. die Schulung an dem PDD- bzw. PDT-System unter Praxisbedingungen erfolgen kann.
Das Gewebephantom 4 enthält beispielsweise zwei lumineszierende Bereiche (in Fig. 1 schwarz dargestellt), die an der Oberfläche einer nicht oder gering lu- mineszierenden Matrix angeordnet sind und deren Form, Größe, Tiefenausdehnung usw. vorgegeben werden können, um bestimmte Typen von Gewebeveränderungen nachzuahmen. Die dem distalen Ende des Endoskops zugewandte Seite des Gewebephantoms 4 reflektiert das auftreffende Licht des Lichtsystems 3, wobei die Reflexions- und Volumenstreueigenschaften denen des zu untersuchendes Gewebes angepaßt sind. Außerdem regt das auftreffende Licht die lumineszierenden Bereiche des Gewebephantoms 4 zur Lumineszenz an.
Falls notwendig, befindet sich zur Anpassung des Emissionsspektrums des Gewebephantoms an das Emissionsspektrum des Gewebes am proximalen Ende des Endoskops 1 vor dem Auge des Betrachters bzw. vor der Kamera ein optisches Filter 7, mit dem eine geeignete spektrale Anpassung ausgeführt wird.
Das Gewebephantom 4 kann eine Reihe gleichgeformter und -großer Bereiche aufweisen, die verschiedene Mengen lumineszierenden Materials enthalten, zum Beispiel jeweils die doppelte Konzentration eines benachbarten Bereichs. Bei Beleuchtung mit dem lumineszenzanregenden Licht läßt sich anhand der Anzahl der klar erkennbaren lumineszierenden Bereiche auf die Funktionstüchtigkeit des PDD- bzw. PDT-Systems schließen.
Verwendet man als Fluoreszenzfarbstoff das durch Gabe von 5-Aminolävulin- säure (5-ALA) induzierte Protopoφhyrin IX (PPIX), so ist es bevorzugt, wenn das Anregungslicht in einem Wellenlängenbereich um 410 nm ± 25 nm liegt und das Gewebephantom Licht bei einer Wellenlänge um ca. 635 nm und 695 nm abstrahlt.
Das in Fig. 2 gezeigte Ausfuhrungsbeispiel entspricht dem in Fig. 1 gezeigten, jedoch ist darin der Träger 5 des Gewebephantoms 4 so gestaltet, daß der Eindruck eines röhrenförmigen Organs nachgebildet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Prüfling oder Justierung eines PDD- oder PDT-Systems oder zur Schulung an einem derartigen System, das ein Beleuchtungssystem umfaßt,
- wobei die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, in das das PDD- oder PDT-System zumindest teilweise eingesetzt werden kann, dadurch gekennzeichnet,
- daß in dem Gehäuse ein Gewebephantom derart angeordnet ist, daß dessen Oberfläche zumindest teilweise von dem Beleuchtungssystem beleuchtet werden kann und
- daß das Gewebephantom zumindest einen lumineszierenden Bereich aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Hohlraum aufweist, in den das PDD- bzw. PDT-System zur Prüfung, Justierung oder Schulung zumindest teilweise eingesetzt werden kann.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum abgeschlossen ist und zumindest eine mit einer Dichtung versehene Öffnung zum Einsetzen eines Teils des PDD- bzw. PDT-Systems aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gehäuse eine Sterilfolie eingesetzt werden kann, die das jeweils eingeführte sterile Teil vor Kontamination schützt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebephantom auf einem verstellbaren Halter gehalten ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebephantom in dem Gehäuse auswechselbar gehalten ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse mehrere Gewebephantome angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebephantom die optischen, thermischen, elektrischen oder mechanischen Eigenschaften eines bestimmten menschlichen oder tierischen Gewebes oder Organs nachahmt.
. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Beleuchtungssystem zu beleuchtende Teil des Gewebephantoms Farbe und Lumineszenzeigenschaften eines bestimmten Gewebebereichs nachahmt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Beleuchtungssystem zu beleuchtende Teil des Gewebephantoms so geformt ist, daß die Oberflächenform eines bestimmten Gewebebereichs nachgeahmt wird.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Beleuchtungssystem zu beleuchtende Teil des Gewebephantoms hohlkugel- oder röhrenförmig ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filtersystem oder ein zusätzliches Beleuchtungssystem vorgesehen ist, wodurch das Emissionsspektrum des Gewebephantoms dem Emissionsspektrum eines bestimmten Köφergewebes in vivo angepaßt wird.
13. Verfahren zur Prüfung oder Justierung eines PDD- oder PDT-Systems, das ein Beleuchtungssystem und ein Beobachtungssystem umfaßt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Das zu prüfende oder zu justierende PDD- oder PDT-System wird zumindest teilweise in ein Gehäuse einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingesetzt,
- die Oberfläche des Gewebephantoms wird zumindest teilweise von dem Beleuchtungssystem beleuchtet,
- die beleuchtete Oberfläche des Gewebephantoms wird zumindest teilweise mit dem Beobachtungssystem beobachtet,
- es wird zumindest ein Meßwert oder ein Beobachtungsergebnis aufgenommen, der bzw. das ein Maß für die Lumineszenzintensität oder für die Nachweisempfindlichkeit oder Funktionstüchtigkeit des PDD- oder PDT-Systems ist, und
- es wird erforderlichenfalls eine korrigierende Einstellung des PDD- oder PDT-Systems vorgenommen.
14. Gewebephantom, das zumindest einen ersten lumineszierenden Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest einen weiteren Bereich aufweist, dessen Lumineszenzeigenschaften sich von denen des ersten lumineszierenden Bereichs unterscheiden.
15. Gewebephantom nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem lumineszierenden Bereich die Lumineszenz durch Einwirken einer Beleuchtung ausbleicht.
16. Gewebephantom nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Möglichkeit vorgesehen ist, eine sauerstoffhaltige Lösung eines Photosen- sibilisators in das Gewebephantom einzubringen.
17. Gewebephantom nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebephantom mindestens zwei räumliche Bereiche mit abgestufter Lumineszenzintensität enthält, wobei für mindestens einen dieser Bereiche die Lumineszenzintensität so gewählt ist, daß aus der Erkennbarkeit dieses Bereichs auf die Funktionstüchtigkeit eines PDD- oder PDT-Systems geschlossen werden kann.
18. Verfahren zur Herstellung eines Gewebephantoms, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Ein erstes Gewebephantom-Material wird in eine Gußform gegossen, die eine oder mehrere voneinander getrennte oder miteinander verbundene Vertiefungen enthält, wobei eine dünne Schicht über die einzelnen Vertiefungen hinaus diese miteinander verbindet,
- das erste Material wird ausgehärtet,
- der Rohling wird aus der Gußform entnommen und auf seine Oberfläche gelegt,
- in die Vertiefungen des Rohlings wird ein zweites Gewebephantom- Material mit von dem ersten Material unterschiedlichen Lumineszenzeigenschaften gegossen.
19. Gewebephantom mit zumindest einem lumineszierenden Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine lumineszierende Bereich aus einem Silikon mit folgenden Beimischungen besteht:
- 0.5% bis 10%, bevorzugt 2 bis 7%, eines Stoffes aus der Gruppe ZnO, BaS0 , A1203, MgO oder anderer farbloser Oxide als Pulver,
- weniger als 1%, eines organischen oder anorganischen Pigments und
- weniger als 2% fluoreszenzfarbstoffdotierte Partikel.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewebephantom nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 17 oder 19 verwendet wird.
PCT/EP1999/009507 1998-12-04 1999-12-06 Vorrichtung zur prüfung oder justierung eines pdd- oder pdt-systems oder zur schulung an einem derartigen system sowie gewebephantom WO2000034762A1 (de)

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