Dokument: Gewebeanalyse für die ex vivo und in vivo Diagnose von Tumoren des Zentralnervensystems
| Titel: | Gewebeanalyse für die ex vivo und in vivo Diagnose von Tumoren des Zentralnervensystems | |||||||
| Weiterer Titel: | Nondestructive tissue analysis for ex vivo and in vivo diagnosis of central nervous system tumors | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=52629 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20200312-103522-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Daali, Samira [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | PD Dr. med Laws, Hans-Jürgen [Gutachter] Prof. Dr. Rose, Laura [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Hintergrund. Eine vollständige Tumorentfernung ohne Verletzung lebenswichtiger
Gewebe, ist das Hauptziel der onkologischen Neurochirurgie, welches aber oft an der Erkennung invasiver Tumorzellen scheitert. Die Konfokale- Laserrasterendomikroskopie (CLSM Abk. vom englischen Confocal Laser Scanning Endomicrosopy) könnte dieses Ziel erreichen. Sie ist eine neue Technik, die in hoher Auflösung in vivo Aufnahmen von zellulären Strukturen in Echtzeit ermöglicht. In der Neurochirurgie wird dieses Verfahren jedoch noch nicht eingesetzt; in erster Linie wegen des Fehlens eines geeigneten Kontrastmittels. Ziel. Das Hauptziel dieser Arbeit war es, einen fluoreszierenden Farbstoff für CLSM zu finden, welches spezifische Tumor-Merkmale hervorhebt, um 1) den Tumor und dessen Grad zu diagnostizieren und von anderen Krankheiten abzugrenzen, 2) eine sichere Entfernung von Tumorgewebe zu gewährleisten, und 3) Tumorprozesse auf einer zellulären Ebene besser zu verstehen. Materialien/Methoden. Schnell färbende und in der Klinik eingesetzte Kontrastmittel (Acriflavin-Hydrochlorid, Acridinorange, Cresylviolett, Indocyaningrün und Fluorescein-Natrium) wurden an unterschiedlichen Tumoren aus dem zentralen Nervensystem sowie an gesundem Gewebe mit CLSM-488 nm und -780 nm (Cellvizio®) untersucht. Darüber hinaus wurden weitere Farbstoffe, die für den Menschen zugelassen sind, z.B. zum Einfärben von Lebensmitteln, analysiert und mit den Färbungen der traditionellen Histologie verglichen. Um CLSM für die Neurochirurgie zu evaluieren, wurden des Weiteren im Rattengehirn implantiere C6-Gliome chirurgisch entfernt, mit CLSM als Hilfsmittel zur Visualisierung. Ein Standard Operationsmikroskop (OPMI Pentero®) mit 5-Aminolävulinsäure als Kontrastmittel wurde als Kontrolle für die CLSM-Technik eingesetzt. Abschließend wurde das Gehirn eines gesunden Schweines mit CLSM in vivo untersucht, um konfokale Merkmale eines großen gesunden Hirngewebes zu definieren. Ergebnis. Durch CLSM konnte, insbesondere mit Acriflavin-Hydrochlorid und Indocyaningrün als Kontrastmittel, eine hohe Trefferquote (ca. 91%) in der Diagnose von Tumoren erreicht werden. Darüber hinaus ermöglichte in vivo CLSM eine klare Abgrenzung von neoplastischem und gesundem Gewebe sowie der Tumorgrenzen in Echtzeit. Dies ermöglichte bessere chirurgische Resektionsergebnisse des Tumors als mit dem Visualisierungs-Standard. Schlussfolgerung. Diese Arbeit zeigt CLSM als ein hervorragendes Hilfsmittel, um sowohl Biopsien schnell zu diagnostizieren als auch eine radikale Entfernung des Tumorgewebes zu gewährleisten. In Zukunft könnte CLSM durch eine Verbesserung der intraoperativen Entscheidung auch zu einer sicheren erweiterten Resektion von menschlichen Tumoren beitragen. Bevor eine Integration in der Neurochirurgie möglich ist, müssen jedoch diverse technische, klinische und medizinrechtliche Hürden genommen werden.Background. To prevent a loss of brain function, gross total resection of tumors without causing injury to vital tissues is the major aim for neurosurgeons, but it often fails due to limited recognition of infiltrative tumor cells. Confocal laser scanning microscopy (CLSM) is a new promising technology for intraoperative high-resolution, three-dimensional, and real-time imaging on a cellular level, which could fulfill this aim. In the field of neurosurgery, experience with CLSM is rare, primarily due to the lack of a suitable fluorophore to stain human tissue. Aim. The goal was to identify a suitable fluorophore, which provides satisfactory contrast of specific tumor features 1) to diagnose biopsies and to differentiate between different grades, types and other diseases, 2) to facilitate safe tumor resection, and 3) to aid in understanding tumor processes on a cellular level. Material/methods. This study investigated the application of CLSM (Cellvizio®) devices at 488 nm and 780 nm excitation in ex vivo and in vivo imaging of primary central nervous system (CNS) tumors as well as of healthy tissue. Various rapidstaining fluorophores (acriflavine, acridine orange, cresyl violet, indocyanine green, and fluorescein) used in clinical practice were examined for their staining abilities. Furthermore, other permitted fluorescent agents for human application, in particular food dyes, were investigated using the CLSM approach and compared to traditional histology. To evaluate CLSM and the contrast agents for an in vivo neurosurgical application, high-grade glioma resection was guided using intraoperative CLSM in rats implanted with C6 glioma cells. Routine surgical wide-field microscopy (OPMI Pentero®) with 5-aminolevulinic acid as contrast agent served as the optical gold standard. Finally, normal brain cytoarchitecture of a pig was examined in vivo to define confocal features of a large, healthy brain. Results. Acriflavine and indocyanine green were identified as suitable for all stated goals. Highlighted with CLSM, they enabled high accuracy (approximately 91%) in the diagnosis of CNS tumors, similar to the corresponding traditional histology. Based on cellular morphological and physiological properties of neoplastic tissue, in vivo CLSM imaging provided delineation of borders between tumor and healthy tissue, thus allowing for better surgical resection results than with standard surgical wide-field microscopy. Conclusion. In conclusion, this study establishes CLSM as a feasible and reliable tool not only to increase the initial diagnosis yield but also to extend the resection borders, thus demonstrating its potential future application in improving intraoperative decisions for a safe extended resection of human tumors. Nonetheless, several technical, clinical, and medico-legal issues have to be resolved before its role in neurosurgery can reach its full potential. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 12.03.2020 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.03.2020 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 20.08.2019 | |||||||
| Datum der Promotion: | 22.01.2020 |
