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Hyperspektrale Bildgebung

Spezielle Kamera hilft, niedriggradige Gliome in-vivo zu erkennen

3. Februar 2023, 11:54 Uhr | Kathrin Veigel

Die Kamera Snapscan VNIR 150 von Imec montiert an einem Operationsmikroskop

Imec hat einen vielversprechenden Weg zur In-vivo-Identifizierung von niedriggradigen Gliomen gefunden: So kann eine auf einem Operationsmikroskop montierte Imec-Hyperspektralkamera Chirurgen dabei unterstützen, intraoperativ und markierungsfrei die genauen Grenzen von Hirntumoren zu erkennen.

Niedriggradige Gliome sind eine vielfältige Gruppe von (langsam wachsenden) Hirntumoren, die häufig bei jungen, ansonsten gesunden Patienten auftreten. Obwohl sie in der Regel als gutartig gelten, haben Studien gezeigt, dass niedriggradige Gliome mit einer Geschwindigkeit von vier bis fünf Millimetern pro Jahr wachsen können und das Risiko einer malignen Entartung mit sich bringen. Die frühzeitige chirurgische Resektion des Tumors ist daher eine häufig gewählte Behandlungsoption. Allerdings ist die In-vivo-Erkennung von niedriggradigen Gliomen und die Ermittlung ihrer genauen Abgrenzungen selbst mit Hilfe von Operationsmikroskopen ausgesprochen schwierig.

»Wenn wir den Chirurgen die richtigen Werkzeuge an die Hand geben, um diese Tumoren in-vivo zu erkennen, wäre das ein wichtiger Durchbruch. Die Hyperspectral-Imaging-(HSI)-Technologie hat großes Potenzial, genau das zu tun«, erklärt Roeland Vandebriel, Field Application Engineer bei Imec. Bei der HSI wird das Hirngewebe beleuchtet und das reflektierte Licht in vielen schmalen Spektralbändern eingefangen, was zu einer unterschiedlichen spektralen Signatur für gesunde und anomale Zellen führt.

Sperrige Apparaturen und Integrationsprobleme haben bislang verhindert, dass die HSI-Technologie ohne weiteres in den Operationssälen von Krankenhäusern eingesetzt werden kann. Hier hat Imec eigenen Angaben zufolge einen echten Durchbruch erreicht, indem die Ingenieure die Imec-Hyperspektralkamera Snapscan VNIR 150 an ein Operationsmikroskop montiert haben. »Wir haben festgestellt, dass dieser kompakte Aufbau genaue klinische Daten generiert, die dann in ein neuronales Deep-Learning-Netzwerk eingespeist werden können, um die Daten in handlungsfähiges Wissen umzuwandeln, das es Chirurgen ermöglicht, zwischen gesundem und anomalem Gewebe zu unterscheiden. Diese Ergebnisse sind ein bedeutender erster Schritt auf dem Weg zur In-vivo-Erkennung von intrinsischen Hirntumoren - wie etwa niedriggradigen Gliomen.«

Klein aber hohe Präzision

Dank des kompakten Designs (10 cm x 7 cm x 6,5 cm bei einem Gewicht von 645 g) und der Kompatibilität mit Standard-C-Mount-Optiken lässt sich Snapscan VNIR problemlos an ein Operationsmikroskop montieren. Im Gegensatz zu den sperrigen Systemen, die in früheren Studien verwendet wurden, ist es ein kleines System, das in die strengen klinischen Arbeitsabläufe von Krankenhäusern integriert werden kann.

»Auch wenn der intraoperative Einsatz unseres Systems noch nicht möglich ist, wurde der hier beschriebene Ansatz bereits anhand eines klinischen Datensatzes von sechs Patienten an der belgischen Universitätsklinik Leuven validiert. In Zukunft wollen wir dieses Projekt weiter vorantreiben, indem wir unsere Snapshot-Technologie integrieren, die die Hyperspektralbildgebung mit Videorate ermöglicht. Dies sollte es uns ermöglichen, die Echtzeit-Erkennung von niedriggradigen Gliomen in der chirurgischen Praxis zu erforschen", so Roeland Vandebriel. (kv)