Funktionsprinzipien von Fluoreszenz-Endoskopie-Kamerasystemen
Fluoreszenz-Endoskopie-Kamerasysteme arbeiten, indem sie eine Kombination aus Nahinfrarotlicht (im Bereich von 750–810 nm) und sichtbarem Licht auf menschliches Blutgewebe richten, dem Indocyaningrün (ICG) injiziert wurde. Dabei entstehen gekoppelte Lichtsignale – genauer gesagt angeregtes Fluoreszenzlicht mit einem Maximum bei 835 nm und sichtbares Licht. Diese Signale werden anschließend durch ein Strahlteilerprisma getrennt und unabhängig voneinander von einem Nahinfrarotsensor und einem Sensor für sichtbares Licht erfasst. Das System wandelt die optische Energie in elektrische Signale um, die anschließend digitalisiert werden. Diese digitalen Signale werden vom Bildprozessor des Host-Geräts verarbeitet und fusioniert, bevor sie zur Anzeige an einen medizinischen Monitor übertragen werden.
Das "Lumineszenz"-Prinzip der ICG-Fluoreszenz
Nach intravenöser Injektion bindet ICG primär an Serumproteine und α1-Lipoproteine und bildet großvolumige ICG-Plasma-Protein-Komplexe. Werden diese Komplexe mit kurzwelligem Nahinfrarotlicht bestrahlt, wechseln ihre internen Elektronen von einem niedrigen Energieniveau (Grundzustand) in ein hohes Energieniveau (angeregter Zustand). Beim Übergang vom hohen zum niedrigen Energieniveau geben diese Elektronen Energie ab. Diese Energie manifestiert sich als Lichtwellen einer spezifischen Wellenlänge und erzeugt so Fluoreszenz. Die vom Infrarotsensor erfassten Fluoreszenzlichtwellen werden in elektrische Signale umgewandelt, digitalisiert, vom Bildprozessor verarbeitet und schließlich an einen Monitor übertragen.
Einführung in die grundlegenden Bildgebungsprinzipien von ICG-Fluoreszenzkamerasystemen
Indocyaningrün (ICG) – auch bekannt als Indocyaningrün oder Fuchsgrün – ist ein Tricarbocyaninfarbstoff. Es ist der einzige Farbstoff, der von der US-amerikanischen Arzneimittelbehörde (FDA) für diagnostische und therapeutische Anwendungen in vivo (im Körper) zugelassen ist und hervorragende Fluoreszenzeigenschaften aufweist. Fluoreszenz-Endoskopie-Kamerasysteme nutzen diese spezifischen Fluoreszenzeigenschaften von ICG und werden häufig in minimalinvasiven Eingriffen zur Tumordarstellung, Lymphknotendissektion und Beurteilung der Blutversorgung eingesetzt.
ICG-Fluoreszenzkamerasysteme finden heute breite Anwendung in der klinischen Chirurgie :
Hepatobiliäre Chirurgie
Das System wird primär zur Diagnose und chirurgischen Navigation bei Erkrankungen wie hepatobiliären Tumoren, Gallengangssteinen, Leberfibrose und Zirrhose eingesetzt. Durch die intravenöse Verabreichung von ICG – entweder *in vivo* oder *ex vivo* – werden Läsionen unter Fluoreszenzanregungslicht sichtbar, wodurch die klare und präzise Lokalisierung pathologischer Bereiche ermöglicht wird. **Gastrointestinale Chirurgie**
Die Fluoreszenzbildgebung wird primär zur Diagnose und Lokalisation von gastrointestinalen Tumoren, zur Sentinel-Lymphknoten-Dissektion, zur Beurteilung der Anastomosendurchblutung und zur Überwachung der Gewebedurchblutung eingesetzt. Während der Operation ermöglicht sie die präzise Lokalisation der Tumorgrenzen und verhindert so eine unvollständige Tumorresektion. Zudem spielt sie eine entscheidende Rolle bei der Vermeidung von Schäden an lebenswichtigen Blutgefäßen während der Beurteilung der Durchblutung.
Gynäkologie
Hauptsächlich wird es zur Visualisierung und Lokalisierung von Wächterlymphknoten, zur Abgrenzung und Resektion von Tumorrändern, zur Behandlung von Endometriose und zur Beurteilung der Gewebedurchblutung eingesetzt. Unter ICG-Fluoreszenz weisen normales und pathologisches Gewebe unterschiedliche Fluoreszenzeigenschaften auf, was dem Arzt eine umfassendere Erkennung und Behandlung von Läsionen ermöglicht.
Thoraxchirurgie
Das System wird primär zur Früherkennung und Navigation bei Lungenkrebs, zur Diagnose und Differenzierung von Pleuraergüssen, zur Diagnose und Beurteilung von Mediastinaltumoren sowie zur chirurgischen Navigation und zum intraoperativen Monitoring eingesetzt. Durch die Visualisierung pathologischen Gewebes mittels ICG-Fluoreszenzbildgebung können Chirurgen die Grenzen von Läsionen präziser lokalisieren und so die Operationsergebnisse verbessern.
Urologie
Anwendungsgebiete umfassen die Tumordiagnostik und -lokalisierung, die chirurgische Navigation und Assistenz sowie die Beurteilung von Harnwegsobstruktionen. Die Fluoreszenzendoskopie nutzt spezifische Lichtwellenlängen, um pathologisches Gewebe anzuregen. Dadurch emittiert dieses eine Fluoreszenz, die sich deutlich von der von gesundem Gewebe unterscheidet. Dies unterstützt Ärzte bei der Erkennung kleinster oder flacher Läsionen – insbesondere solcher, die unter normalem Weißlicht schwer zu erkennen sind – und verbessert somit die Erkennungsrate von Läsionen signifikant.
Schilddrüsen- und Brustchirurgie
Die intraoperative Fluoreszenzbildgebung findet sowohl bei Schilddrüsen- als auch bei Brustoperationen Anwendung und ermöglicht die genaue Identifizierung von Läsionen, was deren präzise Resektion erleichtert, während gleichzeitig das umgebende Drüsengewebe geschont und das Risiko postoperativer Komplikationen minimiert wird.
Neurochirurgie
Mittels transnasaler Endoskopie: Darstellung der Arteria carotis interna, von Hypophysentumoren und intranasalen Raumforderungen. Mittels transkranieller Endoskopie: Fluoreszenzmarkierung vaskularisierter Tumoren (z. B. Hämangioblastome), endoskopische Ventrikulostomie des dritten Ventrikels und endoskopische Beurteilung der Wirksamkeit des Aneurysma-Clippings.
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