öffentliche Projekte

ASPIRAT

Neuropathologische Analyse von intraoperativ gewonnenem, fragmentiertem Tumorgewebe mittels Aspirat-Histologie

Zur Resektion von Tumoren am zentralen Nervensystem (ZNS) wird in 30 – 40 % aller Operationen ein Ultraschallaspirator verwendet. Dieser fragmentiert (zertrümmert) das Gewebe und saugt die entstandenen Gewebefragmente unter Zugabe einer Spüllösung kontinuierlich ab. Diese Tumorgewebefragmente fallen als „Abfallprodukt“ Aspirat an. Weder prä- noch intraoperativ ist zweifelsfrei herleitbar, um welche Tumorart es sich handelt und wo die Grenzen von gesunden zu kranken ZNS-Gewebe verlaufen. Diese intraoperative Festlegung ist aber für die Festlegung des intraoperativen Resektionsausmaßes evident.

Zusätzlich benötigt die endgültige neuropathologische Diagnose durchschnittlich 8 -12 Untersuchungstage. Eine intraoperative neuropathologische Schnellschnittdiagnostik dauert ebenfalls 20 – 40 Minuten. Die genannten Verfahren sind logistisch, zeit-, personal- aufwendig und kostenintensiv. Das vorgestellte Projekt hat zum Ziel, die Gewebefragmente (Abfallprodukt, durch den Ultraschallaspirator generiert) unmittelbar zur neuropathologischen Histologie zu verwenden und zurück zu spiegeln, ob man sich bereits in Tumorfreien ZNS-Arealen befindet. Zu diesem Zweck soll das Aspirat mit Hilfe der Multiphotonen-Mikroskopie (MPM) im Durchfluss (Imaging Flow Histology) während der Gewebeaspiration untersucht werden. Dies erfolgt durch Spectro-temporal Laser Imaging by Diffractive Excitation (SLIDE), eine besonders schnelle Form der MPM, KI-unterstützt.

Das kommt den Patient*innen unmittelbar zugute, da durch eine schnellere Diagnose eine personalisierte / individualisierte Therapie deutlich früher beginnen kann. Der frühere Therapiebeginn kombiniert mit einem optimierten Resektionsausmaß hat direkten Einfluss auf die Überlebenszeit und die Lebensqualität der Betroffenen und ihrer Angehörigen. Dies trifft nicht nur für Patient*innen mit Tumoren am ZNS zu, sondern kann auch auf andere Patientenkollektive mit Tumorerkrankungen (Leber, Prostata, Niere etc.) übertragen werden.

Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten fließen direkt in Aufbau und klinische Evaluation eines Demonstrators mit Durchflusszytometrie zur Kopplung an den Ultraschallaspirator für den klinischen Einsatz ein.

Das Projekt wird in Kooperation mit dem Institut für Biomedizinische Optik, Universität zu Lübeck, Der Klinik für Neuro-Chirurgie, Universitätskrankenhaus Schleswig-Holstein, Campus Lübeck und dem Institut für Neuropathologie des Universitätsklinikums Hamburg Eppendorf durchgeführt.

Aufgefangenes Aspirat einer Ultraschall-Dissektion in der Probenfalle (links) und in der Petrischale inklusive Spülflüssigkeit (rechts oben). Von Spülflüssigkeit befreites Gewebeaspirat (rechts unten).

Die schnelle SLIDE Mikroskopie (b) soll für 3D-Histologie an Gewebefragmenten (a) sowie für bildgebende Durchflusshistologie (c) zur Anwendung kommen. Bei dieser Imaging Flow Histology soll das Gewebeaspirat in Durchflusskanälen mikroskopisch aufgenommen werden mittels SLIDE Bildgebung. Die so erstellten digitalen Bilder werden Computergestützt (d) mittels neuartiger Algorithmen und künstlicher Intelligenz untersucht, um so einen pathologischen Befund vorzubereiten.

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