Molekularer Orientierung mit Nah-Infrarot-Fluoreszenz für die Bildgebung bei Eingriffen
Problematisch für Mediziner bei der Überwachung und endoskopischen Resektion ist vor allem der Mangel an funktionellen und molekularen Informationen als Entscheidungsgrundlage, welche Gewebeerweiterungen zu entfernen sind. Bei der Endoskopie beruht die Diagnose in erster Linie auf makroskopischen und endoskopischen Untersuchungen. Und wie bei der Chirurgie, obwohl taktile Informationen vorhanden sind, reicht dies nicht aus, um die Tumorränder genau abzugrenzen. Aus diesem Grund treten unvollständige Resektionen von Tumoren häufig auf. Unter den existierenden optischen Verfahren ist die zielgerichtete Weitfeldabbildung mit Nah-Infrarot (NIR)-Fluoreszenz die vielversprechendste Methode, um dieses klinische Bedürfnis zu lösen. Schwerpunkt des EU-finanzierten Forschungsprojekts "Fluorescence intraoperative imaging platform for tumour margin delineation" (FI2P4TUM) ist daher der Einsatz der Echtzeit-Multi-Spektral-Fluoreszenz-Bildgebung für die molekulare und quantitative Visualisierung von Tumoren in der chirurgischen Onkologie und Überwachungsendoskopie. So wurde ein Bildgebungssystem entwickelt, das die zeitgleiche Erzeugung von Farbbildern per Videokamera und NIR-Fluoreszenz ermöglicht. NIR-Fluoreszenzbildgebung erhöht die Gewebepenetration. Zielgerichtete Fluoreszenzmittel verbesserten das Tumor/Untergrund-Verhältnis, um die Krebs genauer zu detektieren. Der modulare Aufbau der Plattform ermöglicht einen optimalen Abgleich der offenen und minimalinvasiven Chirurgie mit der endoskopischen Überwachung. An Mausmodellen für menschliche Tumorerkrankungen wurden die einzelnen Module des interventionellen Bildgebungssystems präklinisch validiert. Zur Validierung wurden NIR-Fluoreszenzsonden für klinisch zugelassene Antikörper gegen Wachstumsfaktorrezeptoren generiert. Die theoretische Berechnung von Tumorgröße und Läsionsrand wurde an verschiedenen Bildsegmenten getestet. In der aktuellen Version des Bildgebungssystems wurden die Fluoreszenzbilder nach dem Verfahren von Otsu segmentiert. Die segmentierten Bilder wurden mit Farbdaten überlagert, um Lokalisation und Ausbreitung des Tumors für den operierenden Arzt genauer zu spezifizieren. FI2P4TUM schließt damit die Lücke zwischen molekularer NIR-Fluoreszenzforschung und deren möglicher klinischer Anwendung. Inwieweit das Verfahren für die klinische Praxis relevant sein wird, soll Schwerpunkt zwei weiterer klinischer Studien sein.
Schlüsselbegriffe
Bildgebung, Krebs, sichtbarer Tumor, Chirurgie, zielgerichtete Bildgebung, Nah-Infrarot-Fluoreszenz, Endoskopie, Segmentierung, molekulare Bildgebung
