Die optoakustische Mesoskopie ist zur Revolutionierung der Medizin bereit
Hauterkrankungen wirken sich in wesentlicher Weise auf der sozioökonomischen und Gesundheitsversorgungsebene aus. Derzeitige optische Bildgebungsverfahren, wie Dermoskopie und konfokale Mikroskopie, liefern nur eine teilweise Ansicht der Haut. Sie sind durch Lichtstreuung beeinflusst, welche die Penetrationstiefe auf oberflächliche wenige hundert Mikrometer begrenzt. Die erwähnten optischen Verfahren können die gesamte Tiefe der Haut, die etwa 1,5 mm beträgt, nicht visuell darstellen. Da die Gefäßstruktur der Haut Symptome zahlreicher Erkrankungen aus vielen medizinischen Bereichen widerspiegelt, wäre es von großem Interesse und Belang, eine Bildgebungsmodalität zur Verfügung zu haben, welche eine Visualisierung des Hautgefäßsystems ermöglicht. Auch wenn eine optische Kohärenztomografie (Optical Coherence Tomography, OCT) aufgrund von Kohärenz-Gating etwas weiter als ein paar hundert Mikrometer eindringen kann, erlaubt die Beschaffenheit des Kontrastmechanismus keine Darstellung biologisch relevanter Verbindungen wie Hämoglobin. In ähnlicher Weise kann Ultraschall zwar tief in das Gewebe eindringen, diese Verfahren sind jedoch auf die Verabreichung externer Stoffe angewiesen, um Hämoglobin bei einer hohen Auflösung darzustellen. Mit finanzieller Unterstützung der EU bewertete das HIFI-Team (Hybrid fluorescence optoacoustic imaging) die Möglichkeiten eines neuen optoakustischen Mesoskopiesystems zur Hautbildgebung. Das außerordentliche Merkmal dieser besonderen Technologie ist der Einsatz von optoakustischen Detektoren, mit denen sich Breitbandsignale detektieren lassen. Der Frequenzbereich dieser Signale liegt zwischen wenigen Dutzend Mhz und fast 180 MHz. Diese Breitbandfähigkeiten ermöglichen eine Abbildung von Objekten in unterschiedlichen Maßstäben, welche von ~ 5 μm bis ~ 100 μm tief im Gewebe (~4mm) reichen. Erwähnenswerter Weise wurde das System verkleinert, um einen benutzerfreundlicheren, handlichen Betrieb zu erreichen. Unter Verwendung von gewebeähnlichen Materialien bestätigten die Forscher die Möglichkeit des Systems zur Darstellung kleiner Strukturen, die als die kleinsten Hautkapillare identifiziert worden waren sowie der größeren Gefäße der tieferen Hautschichten. Rekonstruierte Bilder von anschließenden in vivo Experimenten zeigten die gesamte Gefäßstruktur der Haut plus zusätzliche epiderme Elemente wie das Stratum germinativum und das Stratum corneum. Die Vaskulatur wurde von den starken optoakustischen Signalen abgeleitet, die das Hämoglobin generiert hat. Hierbei handelte es sich um die erste in-vivo-Demonstration zur Machbarkeit der Verwendung von Hautgefäßstrukturen zu diagnostischen Zwecken. Pilotstudien zu Hauterkrankungen wie Schuppenflechten, Ekzemen, einer Vasculitis und Angiomen deuteten darauf hin, dass das System ein enormes Potenzial aufweist, um einen nachhaltigen Beitrag für die Diagnostizierung von Hauterkrankungen und für die Behandlungsstrategien zu leisten. Da das Hautgefäßsystem nicht nur Symptome hautassoziierter Erkrankungen widerspiegelt, sondern auch andere Malignitäten (z. B. Diabetes oder Bluthochdruck), wird damit gerechnet, dass die optoakustische Mesoskopie weit über den Bereich der Dermatologie hinausgeht. Als notwendigen Schritt für die klinische Übertragung der Technik hat das HIFI-Team bereits damit begonnen, von dem Konzeptnachweis-Prototypen zum Bau eines stabilen Systems überzugehen, um die Grenzen der bildgebenden Möglichkeiten zu erforschen, um spezifische klinische Anforderungen zu ermitteln, die über hautbezogene Erkrankungen hinausgehen und um die tatsächliche Wirkung des Systems in dem jeweiligen spezifischen klinischen Setting zu quantifizieren.
Schlüsselbegriffe
Optoakustische Tomographie, menschliches Gewebe, Ultraschallwellen, Hauterkrankungen, Bildgebung
