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UCLA/Helmholtz Pioneer Campus Neues medizinisches Bildgebungsverfahren mit Fokus auf Krebsbehandlung

Redakteur: Hendrik Härter

Mit dem Shortwave-Infrared-Imagging (SWIR) arbeitet ein internationales Forscherteam an einer nicht-invasiven medizinischen Bildgebung. In der Industrie bereits etabliert, soll SWIR auch bei Krebs eingesetzt werden.

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Mit der SWIR-Bildgebung lassen sich in Echtzeit und in Farben Gefäße (rot) und Lymphbahnen (grün) darstellen.
Mit der SWIR-Bildgebung lassen sich in Echtzeit und in Farben Gefäße (rot) und Lymphbahnen (grün) darstellen.
(Bild: Helmholtz Zentrum München)
  • Industrielle Technik SWIR soll auch im klinischen Umfeld eingesetzt werden
  • Fokus liegt auf der Behandlung von Krebs und Entzündungskrankheiten
  • Mit SWIR bietet sich eine höhere Auflösung bei einer größeren Gewebedurchdringung als im Nahinfrarot-Spektrum

Die medizinische Bildgebung am wachen, also nicht betäubten, Körper ist aktuell noch problematisch, da Bewegungen die Qualität des Bildes mindern. Es gibt bisher noch keinen Ansatz, der verschiedene Leistungskriterien wie Echtzeit-Bildgebung, Multiplexing, hohe Gewebedurchdringung und Auflösung vereint, um so eine nicht-invasive Bildgebung inklusive der Unterscheidbarkeit verschiedener Strukturen wie Nerven und Blutgefäße zu ermöglichen.

Abhilfe verspricht eine Technik, die bereits erfolgreich im industriellen Umfeld eingesetzt wird. Das Shortwave-Infrared-Imaging (SWIR) arbeitet wie der Name sagt im kurzwelliginfraroten Spektrum. Es wurde allerdings im klinischen Umfeld bisher kaum erforscht. Jetzt loten Wissenschaftler unter Leitung des Biochemikers Dr. Oliver Bruns in München und der Chemikerin Ellen Sletten in Los Angeles die Möglichkeit diese Methode aus. Denn mit SWIR bietet sich eine höhere Auflösung bei einer größeren Gewebedurchdringung als im Nahinfrarot-Spektrum.

Bessere Bilder sind möglich

„Außerdem ist SWIR in einem größeren Wellenlängenbereich, der es ermöglicht, mehrere Kanäle nebeneinander zu detektieren. Diese Vorteile wollten wir auch für die medizinische Bildgebung nutzen“, berichtet Ellen Sletten, Professorin für Chemie und Biochemie an der UCLA und eine der Leiterinnen der Studie. „Wir gingen davon aus, dass sich diese Eigenschaften für die gleichzeitige Überwachung mehrerer Parameter als entscheidend erweisen könnten.“

Die Forscher entwickelten und synthetisierten neue Farbstoffe und charakterisierten ihre photophysikalischen Eigenschaften, die auf ihre Fähigkeit zur Echtzeit-Multiplex-Anregung im Nahinfrarot- und im SWIR-Bereich hindeuteten. Dann entwickelten sie ein neues SWIR-Bildgebungssystem mit drei Lasern sowie einer Kamera und konnten damit in vivo mehrfarbige Filme in Echtzeit aufnehmen.

Darüber hinaus erzeugten sie Bilder, auf denen Lymphgefäße klar von Venen und Arterien zu unterscheiden sind, und konnten somit deren Funktion beobachten. Das neue System ist schnell genug, um Bilder bei wachen und aktiven Mäusen aufzunehmen. Darüber hinaus führte die Forschungsgruppe mithilfe des Echtzeit-Feedbacks eine bildgeführte Operation bei Mäusen durch.

Neue Behandlung bei Krebs?

Derzeit arbeitet die Gruppe am Helmholtz Pioneer Campus mit Experten aus Medizin und Chirurgie in Stanford, München und Köln zusammen, um die neue Technik baldmöglichst in die klinische Anwendung zu bringen. Der Fokus liegt dabei auf der Behandlung von Krebs und Entzündungskrankheiten.

Oliver Bruns, Studienleiter und Principal Investigator am Helmholtz Pioneer Campus des Helmholtz Zentrums München sagt: „Unser System hat das Potenzial, medizinische Anwendungen zu verbessern. Als Nächstes müssen wir daran arbeiten, wie genau wir die Technologie aus dem Labor rein in die Kliniken bringen können. Großes Potenzial sehen wir in der intraoperativen Bildgebung. Es ist natürlich noch ein weiter Schritt um genau sagen zu können, welche operativen Eingriffe von SWIR profitieren könnten. Aber die Möglichkeit, Strukturen in mehreren Farben voneinander zu unterscheiden, könnte für das Entfernen von Tumoren sehr hilfreich sein.“

Echtzeit Farb-SWIR-Bildgebung einer Maus mit Gefäßen (rot), Bauchraum (blau) und Leber und Darm (grün).
Echtzeit Farb-SWIR-Bildgebung einer Maus mit Gefäßen (rot), Bauchraum (blau) und Leber und Darm (grün).
(Bild: Helmholtz Zentrum München)

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Dieser Artikel ist erschienen zuerst auf unserem Schwesterportal www.elektronikpraxis.vogel.de.

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