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Hirnchirurgie könnte mit Laser-geführten Werkzeug verbessern

Eine neue Art von Laser - Mikroskop kann die Genauigkeit der Hirntumor - Chirurgie dramatisch verbessern, so eine Studie, die diese Woche veröffentlicht wurde Wissenschaft Translationale Medizin. Das neue Werkzeug hilft Chirurgen, während der Operation klar zu sehen, wo das Tumorgewebe endet und gesundes Gewebe beginnt.

Chirurgen stehen bei der Entfernung von Gehirntumoren vor vielen Herausforderungen, einschließlich der Frage, wie der gesamte Tumor entfernt werden kann, ohne Zellen zurückzulassen, die eine neue beginnen könnten, sowie gesundes Gewebe nicht zu schädigen, um das Risiko einer Behinderung des Patienten zu minimieren.

Forscher haben das neue Werkzeug, das auf einer Technologie namens SRS-Mikroskopie beruht, in lebenden Mäusen und in Hirngewebe eines menschlichen Patienten mit Glioblastoma multiforme, einem der tödlichsten Hirntumoren, getestet.

Sie fanden heraus, dass sie in beiden Fällen gesundes Gewebe von Tumorgewebe unterscheiden konnten: Mit dem neuen laserbasierten Werkzeug konnten sie sogar kleinste Bereiche von Tumorzellen im Hirngewebe erkennen.

Das Team von der University of Michigan (UM) Medical School und der Harvard University sagt, dass der nächste Schritt darin besteht, den Ansatz so zu verfeinern, dass er mit einer kleinen Studie an Menschen beginnen kann.

Bedarf an besseren Werkzeugen zur Visualisierung von Tumoren

Co-lead-Autor Dr. Daniel Orringer, Dozent an der UM-Klinik für Neurochirurgie, sagt:

"Obwohl die Hirntumor-Chirurgie in vielerlei Hinsicht fortgeschritten ist, ist das Überleben für viele Patienten immer noch schlecht, teilweise weil Chirurgen nicht sicher sein können, dass sie das gesamte Tumorgewebe entfernt haben, bevor die Operation vorbei ist."

"Wir brauchen bessere Werkzeuge, um den Tumor während der Operation sichtbar zu machen, und die SRS-Mikroskopie ist sehr vielversprechend. Mit SRS können wir etwas sehen, das durch konventionelle chirurgische Mikroskopie nicht sichtbar ist."

SRS ist die Abkürzung für stimulierte Raman-Streuung, eine Methode, bei der ein Licht auf einen Zielbereich gerichtet wird und die vorhandenen Materialien identifiziert werden, indem die Farben analysiert werden, die zurückreflektiert werden.

Jahre, um SRS-Mikroskopie für lebendes Gewebe zu entwickeln


Eine normale Ansicht eines Neurochirurgen eines Mäusegehirns sieht mit Hellfeldmikroskopie (links), neben einer SRS Mikroskopieansicht des gleichen Bereichs des Gehirns (recht).
Quelle: Das Xie-Labor der Harvard University

Seniorautor Dr. Sunney Xie, von der Abteilung für Chemie und chemische Biologie an der Harvard University, perfektioniert seit über einem Jahrzehnt SRS für die Verwendung mit lebenden Gewebe.

Das Ergebnis ist, dass das Team für diese Studie farbenfrohe SRS-Bilder von lebendem Gewebe mit einer Rate von 30 pro Sekunde sehen konnte - die Rate, die benötigt wird, um Videos in Echtzeit zu machen.

Im Jahr 2010 in der Zeitschrift WissenschaftXie und Kollegen berichteten, wie sie die SRS-Mikroskopie so weit entwickelt hatten, dass sie markierungsfreie Filme mit subzellulärem Streaming produzieren konnten, um zu sehen, wie sich Blutzellen durch Kapillaren quetschen und sogar Proteine, Lipide und Wasser in den Zellen beobachten .

Diese neueste Arbeit berichtet erstmals über SRS-Mikroskopie an einem lebenden Organismus, um den Rand eines Tumors zu sehen - der schwierigste Bereich, in dem man operieren kann.

Die Bilder waren klar genug, dass das Team sehen konnte, wo Hirngewebe endete und gesundes Gewebe begann. Das SRS-Mikroskop unterschied zwischen dichtem Hirntumorgewebe und der normalen gesunden grauen und weißen Hirnsubstanz.

Werkzeug zur weiteren Entwicklung


Die gleichen Bereiche des Gehirns, betrachtet mit SRS-Mikroskopie (links) und H & E-Färbung (rechts). Mit der SRS-Mikroskopie können Ärzte Tumore erkennen, ohne Gewebe entfernen oder Farbstoffe injizieren zu müssen.
Quelle: Das Xie-Labor der Harvard University

Die Autoren sagen, das Werkzeug könnte so genau sein wie Hämatoxylin und Eosin (H & E) Färbung, die aktuelle Methode zur Diagnose von Hirntumoren. In ihrer Arbeit berichten sie, wie sie die beiden Methoden gegeneinander getestet haben, um zu dieser Schlussfolgerung zu kommen.

Der Vorteil der SRS-Mikroskopie gegenüber der H & E-Färbung besteht darin, dass sie während der Gehirnoperation in Echtzeit durchgeführt werden kann, ohne Gewebe entfernen und verarbeiten zu müssen und ohne zu färben oder zu markieren.

Das Team möchte nun die Technologie kleiner und stabiler machen, damit sie in einem Operationssaal verwendet werden kann. Sie arbeiten mit einem Start-up-Unternehmen namens Invenio Imaging Inc. zusammen, das von einigen von Xies Gruppe gegründet wurde. Sie arbeiten unter anderem daran, das Gerät erschwinglicher zu machen, zum Beispiel mit Glasfaser.

Sie hoffen, nächstes Jahr eine Validierungsstudie mit Hirngewebe von freiwilligen Patienten zu beginnen.

Mittel aus den National Institutes of Health halfen bei der Finanzierung der Studie.

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