Eine neue Art von Laser-Mikroskop kann dramatisch verbessern die Genauigkeit der Hirntumor-Chirurgie, nach einer Studie berichtet in dieser Woche in Wissenschaft Translational Medicine . Das neue Werkzeug hilft den Chirurgen deutlich zu sehen, während der Betrieb, wo das Tumorgewebe endet und das gesunde Gewebe beginnt.

Chirurgen stellen sich vielen Herausforderungen bei der Beseitigung von Hirntumoren, einschließlich, wie man den ganzen Tumor zu entfernen, ohne zu hinterlassen alle Zellen, die eine neue beginnen könnte, sowie nicht schädlich gesundes Gewebe, um so das Risiko einer Behinderung im Patienten zu minimieren.

Die Forscher haben das neue Werkzeug, das auf einer Technologie namens SRS-Mikroskopie basiert, in lebenden Mäusen und in Hirngewebe, die von einem menschlichen Patienten mit Glioblastoma multiforme, einem der tödlichsten Hirntumoren, entfernt wurden, getestet.

Sie fanden, dass sie in beiden Fällen gesundes Gewebe aus dem Tumorgewebe unterscheiden konnten: Das neue laserbasierte Werkzeug erlaubte ihnen, auch die kleinsten Bereiche der Tumorzellen im Hirngewebe zu sehen.

Das Team, von der University of Michigan (UM) Medical School und Harvard University, sagt der nächste Schritt ist, um die Anpassung, so dass sie mit einer kleinen menschlichen Studie gehen können.

Benötigen Sie bessere Werkzeuge, um Tumore zu visualisieren

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

"Obwohl Hirntumorchirurgie in vielerlei Hinsicht fortgeschritten ist, ist das Überleben für viele Patienten immer noch schlecht, zum Teil weil die Chirurgen nicht sicher sein können, dass sie alle Tumorgewebe entfernt haben, bevor die Operation vorbei ist."

Wir brauchen bessere Werkzeuge für die Visualisierung von Tumor [s] während der Operation, und SRS-Mikroskopie ist vielversprechend. Mit SRS können wir etwas sehen, das durch konventionelle chirurgische mikroskopie unsichtbar ist."

SRS ist kurz für stimulierte Raman-Streuung, eine Methode, die ein Licht auf einen Zielbereich leuchtet und identifiziert die Materialien, die durch die Analyse der Farben, die zurück reflektiert werden, vorhanden sind.

Jahre, um SRS-Mikroskopie für lebendes Gewebe zu entwickeln

Ein normaler Blick auf eine Maus Gehirn Neurochirurgen sehen mit Hellfeld-Mikroskopie (links), neben einer SRS-Mikroskopie Blick auf den gleichen Bereich des Gehirns (rechts).

Quelle: Das Xie Laboratorium an der Harvard University

Senior Autor Dr. Sunney Xie, der Abteilung für Chemie und Chemische Biologie an der Harvard University, hat SRS für die Verwendung mit Live-Gewebe für mehr als ein Jahrzehnt perfektioniert.

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

2010 in der Zeitschrift Wissenschaft , Berichteten Xie und Kollegen darüber, wie sie die SRS-Mikroskopie bis zu dem Punkt entwickelt hatten, an dem sie Etikettenfreie chemische Filme mit Streaming-Aufnahmen auf subzellulärer Ebene herstellen konnten, um Blutzellen zu sehen, die durch Kapillaren zusammendrücken und sogar Proteine, Lipide und Wasser in den Zellen bewegen.

Dieses letzte Papier ist das erste, das mit der SRS-Mikroskopie auf einem lebenden Organismus berichtet, um den Rand eines Tumors zu sehen - der härteste Bereich, auf dem man arbeiten kann.

Die Bilder waren klar genug für das Team zu sehen, wo Hirntumor Gewebe endete und gesundes Gewebe begann. Das SRS-Mikroskop unterscheidet zwischen dichten Hirntumorgewebe und der normalen gesunden grauen und weißen Substanz des Gehirns.

Werkzeug zur Weiterentwicklung

Die gleichen Gehirnbereiche, mit SRS-Mikroskopie (links) und H & E-Färbung (rechts). SRS-Mikroskopie ermöglicht es Ärzten, Tumoren zu sehen, ohne Gewebe zu entfernen oder Farbstoffe zu injizieren.

Quelle: Das Xie Laboratorium an der Harvard University

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

Der Vorteil der SRS-Mikroskopie gegenüber der H & E-Färbung ist, dass es in Echtzeit während des Gehirns durchgeführt werden kann, ohne Gewebe zu entfernen und zu verarbeiten und ohne zu färben oder zu markieren.

Das Team will nun die Technik kleiner und stabiler machen, so dass es in einem OP-Raum genutzt werden kann. Sie arbeiten mit einer Start-up-Firma namens Invenio Imaging Inc., die von einer Gruppe von Xie gegründet wurde. Eines der Dinge, an denen sie arbeiten, ist, wie man das Gerät erschwinglicher macht, zum Beispiel durch die Verwendung von Faseroptiken.

Sie hoffen, eine Validierungsstudie im nächsten Jahr zu beginnen, mit Gehirngewebe von freiwilligen Patienten.

Fonds von den National Institutes of Health halfen, die Studie zu finanzieren.

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