Chirurgie: "Unsere Kamera spürt kleinste Tumorreste auf"

Interview mit Nikolas Dimitriadis, Forschungsgruppe "Biomedizinische Optik", Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Tumorgewebe vom gesunden Gewebe zu unterscheiden, ist für Chirurgen nicht immer leicht. Verstreute Krebsnester und Frühkarzinome sind für sie mit bloßem Auge oft kaum zu erkennen. Eine spezielle Kamera macht jetzt sogar die kleinsten Tumorreste während einer Operation sichtbar.

03/02/2014

Foto: Nikolas Dimitriadis

Nikolas Dimitriadis; ©Konrad Gös

Nikolas Dimitriadis ist Mitarbeiter in der Forschungsgruppe "Biomedizinische Optik" des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, die das neue Kamerasystem entwickelt hat. MEDICA.de erklärte er, welche Rolle Fluoreszenzfarbstoffe für das System spielen und wie sie sich auf den menschlichen Körper auswirken.

Herr Dimitriadis, zusammen mit Ihren Kollegen haben Sie eine neue Kamera entwickelt, die Tumore während einer Operation aufspürt. Wie funktioniert sie?

Nikolas Dimitriadis: Man injiziert dem Patienten einen Fluoreszenzfarbstoffmit Antikörpern oder anderen Stoffen, die sich an einen Tumor oder ein anderes gewünschtes Gewebe binden können. Daraufhin sammelt sich der Farbstoff an dieser Stelle an. Unsere Kamera kann nun ein normales Farbbild aufnehmen und zudem noch ein Fluoreszenzbild. Die Bilder der Fluoreszenzfarbstoffe werden mit dem normalen Bild überlagert, damit sie sich vom normalen Gewebe abheben.

Das Herausragende an unserem System ist, dass es mehrere Farbstoffe gleichzeitig aufnehmen und anzeigen kann, und dass es in Echtzeit funktioniert. Eine von uns entwickelte Software analysiert und verarbeitet die Bilder in wenigen Millisekunden und präsentiert sie fortlaufend während der Operation auf einem Monitor.

Für welche Arten von Operationen und Krebserkrankungen eignet sich diese Technik?

Dimitriadis: Im Prinzip eignet sich die Technik für alle Tumoroperationen, für die Fluoreszenzfarbstoffe mit Antikörpern verfügbar sind. Für jedes Gewebe wird ein spezieller Antikörper benötigt. In dieser Hinsicht sind in den nächsten Jahren noch weitere Entwicklungen zu erwarten.
Foto: Fluoreszierendes Gewebe; Copyright: Fraunhofer IPA

Die neue Kamera zeigt mit Fluoreszenzfarbstoffen eingefärbte Strukturen an (hier: blaue und grüne Bereiche); ©Fraunhofer IPA

Wie wirken sich die Farbstoffe auf das menschliche Gewebe aus?

Dimitriadis: Die Fluoreszenzfarbstoffe, die injiziert werden, sind chemischen Ursprungs und müssenals Arzneimittel zugelassen sein. Ihre Wirksamkeit und Verträglichkeit für den Körper werden also überprüft.

Die Farbstoffe sammeln sich im Gewebe an – das kann zum Beispiel ein Tumor oder ein Nerv sein. Wird das entsprechende Areal dann mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt, wird die Fluoreszenz angeregt und das bösartige Gewebe leuchtet grün, blau, rot oder in einer anderen Farbe - je nach verwendetem Farbstoff. Das Aussehen des Gewebes bleibt jedoch für das menschliche Auge unverändert, da das Fluoreszenzlicht viel zu schwach ist, um vom Auge wahrgenommen zu werden. Mithilfe des Kamerasystems kann der Operateur aber sehen, wo der angefärbte Tumor oder der Nerv verläuft, den er mit bloßem Auge nicht erkennen würde. Ebenfalls kann man auf diese Weise Blutgefäße sichtbar machen und Informationen über den Blutfluss erhalten. Die Farbstoffe werden dann mit der Zeit abgebaut oder ausgeschieden.

Wie kann man das Kamerasystem ins Gewebe einführen?

Dimitriadis: Nachdem sich die Fluoreszenzfarbstoffe mit Antikörpern im Gewebe angesammelt haben - das kann Minuten oder Stunden dauern – kommt unser Kamerasystem zum Einsatz. Dieses könnte zum Beispiel an der Spitze eines Endoskops oder in einem Operationsmikroskop eingebaut werden.

Ist es möglich, das Kamerasystem auch auf andere Farbstoffkombinationen umzurüsten?

Dimitriadis: Das Kamerasystem kann einfach für verschiedene Farbstoffkombinationen umgerüstet werden. Ein bereits erhältliches Präparat, um Tumore sichtbar zu machen, ist die 5-Aminolävulinsäure, kurz 5-ALA. Mediziner setzen sie insbesondere für Glioblastome ein – einem der häufigsten bösartigen Hirntumore bei Erwachsenen. 5-ALA führt zur Ansammlung eines roten Farbstoffs im Tumor und kann ebenfalls mit der Kamera detektiert werden. Anhand dieses Verfahrens würden wir gerne nächstes Jahr unsere Kameratechnik bei einer Live-OP demonstrieren.
Foto: Michalina Chrzanowska; Copyright: B. Frommann

© B. Frommann

Das Interview führte Michalina Chrzanowska. 
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