Bessere Biopsien? Hochgeschwindigkeits-3D-Kameras könnten die Zukunft sein
Von Natalie Sabin
24. Mai 2022 - Biopsien haben sich in den mehr als 100 Jahren, in denen sie in der Medizin verwendet werden, nicht viel verändert: Gewebe (eine Ansammlung von Zellen) wird aus dem Körper entnommen, in einen Block eingebettet, in dünne Scheiben geschnitten, auf einen Objektträger aufgezogen und mit einem Farbstoff angefärbt. Ein Pathologe analysiert die Probe dann mit einem Mikroskop. Die Ergebnisse liegen nach 2 bis 10 Tagen vor, während der Patient und seine Familie nervös warten.
Ingenieure an der Columbia University arbeiten daran, Biopsien ein dringend benötigtes Upgrade zu geben. Dr. Elizabeth Hillman und ihr Team haben ein Hochgeschwindigkeits-3D-Mikroskop entwickelt, das schnell Fotos von lebenden Zellen machen kann, ohne sie aus dem Körper entnehmen zu müssen.
Das Ergebnis: Ein nicht-invasiver Ansatz, bei dem die Ergebnisse sehr viel schneller vorliegen.
Medizinische Bildgebung trifft auf "The Matrix
Bei einigen Operationen werden bereits Mikroskope eingesetzt, aber die meisten liefern nur ein kleines 2D-Bild, das den Blick auf wichtige Details einschränkt.
"Das Gewebe sieht in verschiedenen Tiefen unterschiedlich aus", sagt Hillman. "Wenn man ein 3D-Bild des Gewebes hat, kann man es in verschiedenen Ebenen betrachten - etwas, das mit 2D-Bildern nicht möglich ist."
Bislang war für die Untersuchung dieser Tiefen ein Skalpell erforderlich. Doch bei der von Hillman und ihrem Team entwickelten Technologie namens MediSCAPE wird einfach eine kleine Sonde über das Gewebe gezogen. Die Sonde nimmt sehr schnell viele Bilder von den lebenden Zellen auf und erstellt so eine großflächige 3D-Ansicht der winzigen Merkmale des Gewebes.
Der Unterschied zwischen einem 2D-Scan und der 3D-Version ist in etwa so groß wie der Vergleich zwischen einem flachen Polaroidbild und der Szene "Bullet Time" aus The Matrix. Hochgeschwindigkeitsaufnahmen aus vielen verschiedenen Blickwinkeln bieten ein Maß an Details und Präzision, das ein 2D-Bild nicht erfassen kann.
Dank dieses klareren Bildes können Chirurgen gesundes Gewebe besser von ungesundem unterscheiden und entscheiden, wie sie einen Tumor am besten herausschneiden, damit kein krankes Gewebe übrig bleibt. Und das Beste daran: Wenn das Bild normal aussieht, kann das Gewebe dort bleiben, wo es ist, nämlich im Inneren des Patienten.
Die Technologie könnte nicht nur zum Aufspüren von Tumoren nützlich sein, sondern auch "um Chirurgen durch die schnelle Identifizierung verschiedener Gewebearten wie Nerven, Fett, Muskeln, Knorpel und Narbengewebe zu unterstützen", sagt Hillman.
Sind bessere und sicherere Biopsien in Sicht?
Hillman gibt zu bedenken, dass die Hochgeschwindigkeits-3D-Bildgebung nicht alle Biopsien ersetzen soll. MediSCAPE könnte jedoch besonders bei der Untersuchung empfindlicher Bereiche wie des Gehirns nützlich sein, wo die Entfernung solch wertvollen Gewebes zu Funktionsverlusten, Schwellungen, Krampfanfällen oder Schlaganfällen führen kann.
Frühe Anwendungen für die Technologie werden höchstwahrscheinlich bei offenen Operationen sein, bei denen das Gewebe des Patienten freiliegt - wie im Gehirn, im Unterleib, im Gebärmutterhals, im Ohr/Nase/Rachenraum - und um komplexe Roboteroperationen zu leiten, sagt sie.
Auch wenn die Studie beweist, dass die Technik möglich ist, könnte es noch fünf oder mehr Jahre dauern, bis die Technologie allgemein verfügbar ist, sagt Hillman. Viele weitere klinische Studien liegen noch vor uns.
