DE3036610C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Diagnose an Gewebeproben, insbesondere zur Tumorschnelldiagnose, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung schließt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ein.

Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist aus der DE-OS 27 41 068 bekannt und kann bei relativ hoher diagnostischer Sicherheit schnelle Aussagen über die Dignität des Gewebes ermöglichen, d. h., es unterscheidet zwischen benignem (gutartigem) und malignem (bösartigem) Gewebe; es kann bei bösartigen Geschwülsten den Grad der Malignität bestimmen und bei gutartigen Geweben entzündliche Veränderungen diagnostizieren. Das bekannte Verfahren erlaubt insbesondere auch eine Untersuchung dicker Gewebeproben ohne jede vorangehende Präparation.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das bekannte Verfahren, bei dem ausschließlich der Dignitätsparameter aus der Winkelverteilung der durch die Gewebeprobe hindurchgehenden UV-Strahlung ermittelt wird, zu diagnostischen Fehlern führt. So können etwa fehlerhafte Diagnosen über den Dignitätsparameter eintreten, wenn Normalgewebe mit reichlich Fettgewebe in einer Probe gemischt ist. Es können sich dann unzutreffende Diagnosen für bösartiges Gewebe ergeben. Andere Ursachen für mögliche Fehldiagnosen können Lymphspalten (in der Magenwand) oder teilweise ödematöses Gewebe sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, um derartige diagnostische Fehler auszuschließen und insbesondere eine automatische Tumor-Schnelldiagnose bei gleichzeitiger präziser Bestimmung des Malignitätsgrades zu ermöglichen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination der Maßnahmen gelöst, daß der Anteil des längs der optischen Achse des Ultraviolett-Lichtbündels durch die Gewebeprobe zentral hindurchgehenden Ultraviolett-Lichtes erfaßt und der Ermittlung eines Dichteparameters zugrundegelegt wird, der eine Information bezüglich der optischen Dichte der Gewebeprobe darstellt, und daß die Gewebediagnose auf der Grundlage der von der Gewebeart abhängigen Beziehung zwischen den ermittelten Werten von Dignitäts- und Dichteparameter automatisch durchgeführt wird.

Im Unterschied zu dem eingangs erläuterten Verfahren nach dem Stand der Technik wird somit beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung außer dem Dignitätsparameter gleichzeitig der Dichteparameter ermittelt und die von der Gewebeart abhängige Beziehung zwischen Dignitätsparameter und Dichteparameter wird sodann der eigentlichen Gewebediagnose zu Grunde gelegt, die automatisch z. B. mit Hilfe eines Mikrocomputers erfolgt.

Mittels dieser Dichte- und Dignitätsparameter kann ein Schema aufgestellt werden, welches festgelegte Verknüpfungen zwischen den Parametern enthält und insbesondere automatische Schnell-Diagnosen liefert, die in ihrer Sicherheit denen des normalen Routine-Histologen zumindest gleichkommen. Darin liegt der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Weitere vorteilhafte Verfahrensausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Eine zur Durchführung der Verfahrensalternative gemäß Anspruch 3 geeignete Vorrichtung besitzt auf einer optischen Achse mit festgelegten gegenseitigen Abständen angeordnete Elemente, bestehend aus einer Ultraviolett-Lichtquelle, einem Monochromator, einer den Austrittsspalt des Monochromators auf die Probe abbildenden Sammellinse, einem die gepreßte Probe tragenden Glasplättchenpaar und einer die winkelverteilt aus der Probe austretende, durch Fluoreszenzfilter hindurchtretende Ultraviolett-Strahlung empfangenden Ultraviolett-Detektoranordnung mit nachgeschalteten elektronischen Verarbeitungseinrichtungen für die Detektorsignale, und ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der optischen Achse zwischen dem Monochromator und der Probe, vorzugsweise zwischen dem Monochromator und der Sammellinse in der Nähe des Monochromators, ein teilweise durchlässiger Ablenkspiegel angeordnet ist, durch den ein Teil des Ultraviolettlichtes über ein vorgeschaltetes Fluoreszenzfilter zu einem fest angeordneten Referenzdetektor abgelenkt ist, dessen Referenzsignal den die Detektorsignale empfangenden elektronischen Verarbeitungseinrichtungen aufgeschaltet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigt

Abb. 1 eine schematische Darstellung eines Versuchsaufbaus einer Vorrichtung, wie sie in Verbindung mit dem Verfahren gemäß der Erfindung Verwendung findet und

Abb. 2 eine modifizierte schematische Darstellung einer praktischen Ausführungsform der zur Verfahrensdurchführung bestimmten Vorrichtung.

Mittels der in Abb. 1 gezeigten Vorrichtung wird an einer dicken Gewebeprobe 1 (Dicke etwa 1 mm) ein diagnostischer Parameter, der sogenannte Dignitätsparameter, ermittelt. Dabei wird die Gewebeprobe 1 mit Ultraviolettlicht der Wellenlänge 366 nm bestrahlt. Von der Ultraviolettstrahlungsquelle 7 gelangt Strahlung über den Monochromator 6 und die Sammellinse 8 auf die Gewebeprobe 1, die zwischen zwei Objektträger 2 und 3 gepreßt ist. Die Winkelverteilung der austretenden Strahlung wird von einem auf dem Teilkreis 10 eines Goniometers 4 beweglich befestigten Detektor 9 abgetastet. Das Filter 11 hält Fluoreszenzlicht und sichtbares Licht vom Detektor fern und ist durchlässig für Strahlung der Wellenlänge 366 nm. Die Analogsignale des Detektors 9 werden in einem Digitalvoltmeter 12 digitalisiert und in einem Computer 13 ausgewertet. Die Elemente 7, 6, 8, 2, 11 und 4 befinden sich auf einer gemeinsamen optischen Achse 5.

Aus den Detektorsignalen bei verschiedenen Winkelstellungen ergibt sich der Dignitätsparameter D. Zur Ermittlung von D werden nur die Verhältnisse der einzelnen Detektorsignale benötigt. Bestimmte Werteintervalle von D sind mit bestimmten Diagnosen verknüpft.

Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt die Vorrichtung, wie in Abb. 1 dargestellt, es wird jedoch zusätzlich ein Dichteparameter Z in Ergänzung zum Dignitätsparameter D ermittelt. Da die Ultraviolettstrahlungsquelle 7 bei der Vorrichtung gemäß Abb. 1 eine geeichte, stabilisierte Quelle ist, ergibt sich der Parameter Z als Absolutwert des geeichten Detektors 9 in der Winkelstellung von 0°. Die Winkelstellung von 0° ist dadurch charakterisiert, daß die Symmetrieachse der ultraviolettempfindlichen Fläche des Detektors 9 in der optischen Achse 5 der Vorrichtung liegt. Von der Strahlungsquelle 7 aus gesehen steht der Detektor 9 dabei hinter der Probe 1.

Falls eine nicht-stabilisierte Ultraviolettstrahlungsquelle zum Einsatz kommt, wird zur Bestimmung des Dichteparameters Z ein Verfahren herangezogen, bei dem dieser Parameter über zwei Detektoren bestimmt wird. Eine für die Verfahrensdurchführung geeignete Vorrichtung ist in einer gegenüber der mehr prinzipiellen Anordnung gemäß Abb. 1 praxisnahen Anordnung in Abb. 2 dargestellt. In Abb. 2 sind entsprechende Elemente der Vorrichtung mit denselben Bezugszeichen versehen. Das von der nicht-stabilisierten Strahlungsquelle 7′ ausgehende UV-Licht gelangt über einen Lichtzerhacker 14 zum Monochromator 6 und von dort über die Sammellinse 8 zur zwischen den Objektträgern 2 und 3 gepreßten Probe 1. Die aus der Probe 1 winkelverteilt austretende Ultraviolettstrahlung fällt auf eine Detektoranordnung, die aus einer Mehrzahl von bezüglich der optischen Achse 5 symmetrisch und fest angeordneten Ultraviolettdetektoren besteht, von denen zur Vereinfachung nur fünf Detektoren 15 bis 19 dargestellt sind. Den Detektoren 15 bis 19 sind jeweils zugeordnete Fluoreszenzfilter 20 bis 24 vorgeschaltet. Der Detektor 17 befindet sich bezüglich der optischen Achse 5 in der Winkelstellung von 0°.

Auf der optischen Achse 5 ist in der Nähe des Monochromators ein teildurchlässiger Ablenkspiegel 25 fest angeordnet, der einen Teil des aus dem Monochromator austretenden UV-Lichts über ein Fluoreszenzfilter 26 auf einen Referenzdetektor 27 fallen läßt. Die Detektoren 15 bis 19 und 27 sind einer Analogelektronik 28 aufgeschaltet, welche Wechselstromverstärker, Gleichrichter und Analogmittlung für die symmetrisch angeordneten Detektoren 15 bis 19 umfaßt. Der Ausgang der Analogelektronik 28 ist zu einem Analog-Digital-Wandler 29 geführt, der wiederum mit einem Mikrocomputer 30 verbunden ist, in welchem die Berechnung der Parameter D und Z sowie die Erstellung der Diagnose erfolgt. Die Daten des Mikrocomputers 30 werden einem Drucker 31 zugeführt, welcher die Parameter D und Z sowie die Diagnose ausdruckt.

Mit der Vorrichtung gemäß Abb. 2 wird der Dichteparameter Z derart ermittelt, daß das Verhältnis der verstärkten Signale von Detektor 17 und Referenzdetektor 27 gebildet wird. Die Verstärkung der Analogelektronik 28 ist dabei so einzustellen, daß das Verhältnis dieser Signale gerade dem Z-Wert entspricht, der an derselben Probe auch an einem geeichten Gerät ermittelt wurde.

Mit Hilfe des Dichteparameters Z und des Dignitätsparameters D wird ein Schema aufgestellt, das entsprechend der jeweiligen Verknüpfung zwischen D und Z die jeweilige Diagnose liefert. Ein derartiges Schema für Lymphknotenmetastasen bei Magenkrebs (Carcinom) ist in der nachfolgenden Tabelle dargestellt:

Der Absolutwert des Dichteparameters Z bei einer bestimmten Probe ist also durch Konvention festgelegt. Dieser Festlegung ist dann eine histologischen Aussage zugeordnet. Der Dignitätsparameter D liegt dadurch fest, daß die Analogelektronik 28 jedes der Detektoren 15 bis 19 (Abb. 2) das gleiche Ausgangssignal liefert, wenn die Detektoren bei einer Wellenlänge von 366 nm mit gleicher Strahlungsintensität bestrahlt werden.

Die Analogelektronik und die Detektoren müssen dabei im linearen Bereich arbeiten.

Bei der labormäßigen Durchführung des Verfahrens hat sich herausgestellt, daß eine Probegröße (ungepreßt) von maximal etwa 3×6 mm besonders zweckmäßig ist. Zur Vermeidung von gestörten Meßsignalen an den Detektoren ist dafür Sorge zu tragen, daß in der Nähe der Probe, d. h. im Umfeld von etwa 40 mm Radius, keine die UV-Strahlung wesentlich beeinflussenden Bauteile angeordnet sind.

Claims (4)

1. Verfahren zur Diagnose an Gewebeproben, insbesondere zur Tumorschnelldiagnose, bei dem eine dicke Gewebeprobe zwischen zwei planparallelen Glasplättchen auf einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Dicke gepreßt, die gepreßte Probe senkrecht zu den Glasplättchen mit gebündeltem Ultraviolettlicht durchstrahlt, und die aus der Probe winkelverteilt austretende Ultraviolettstrahlung zur Bestimmung eines eine dignostische Information enthaltenden Dignitätsparameters analysiert werden, der eine eindeutige, monotone und stetige Funktion des Verhältnisses von Streu- zu Extinktionskoeffizient der kompakten Gewebeanteile der Probe ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Maßnahmen, daß der Anteil des längs der optischen Achse des UV-Lichtbündels durch die Gewebeprobe zentral hindurchgehenden UV-Lichtes erfaßt und der Ermittlung eines Dichteparameters zugrundegelegt wird, der eine Information bezüglich der optischen Dichte der Gewebeprobe darstellt, und daß die Gewebediagnose auf der Grundlage der von der Gewebeart abhängigen Beziehung zwischen den ermittelten Werten von Dignitätsparameter und Dichteparameter automatisch durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ultraviolett-Licht mit einer geeichten, stabilisierten Strahlungsquelle erzeugt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verhältnis aus dem durch die Gewebeprobe zentral hindurchgehenden UV-Licht und einem aus dem UV-Licht vor Durchstrahlung der Probe abgeleiteten Referenzsignal bildet und das Referenzsignal so verstärkt, daß das Verhältnis der Signale dem an derselben Probe mit einer geeichten, stabilisierten Ultraviolettstrahlungsquelle ermittelten Dichteparameter entspricht.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, mit auf einer optischen Achse mit festgelegten gegenseitigen Abständen angeordneten Elementen, bestehend aus einer Ultraviolettlichtquelle, einem Monochromator, einer den Austrittsspalt des Monochromators auf die Probe abbildenden Sammellinse, einem die gepreßte Probe tragenden Glasplättchenpaar und einer die winkelverteilt aus der Probe austretende durch Fluoreszenzfilter hindurchtretende Ultraviolettstrahlung empfangende Ultraviolettdetektoranordnung mit nachgeschalteten elektronischen Verarbeitungseinrichtungen für die Detektorsignale, dadurch gekennzeichnet, daß auf der optischen Achse (5) zwischen dem Monochromator (6) und der Probe (1), vorzugsweise zwischen dem Monochromator und der Sammellinse (8) in der Nähe des Monochromators, ein teilweise durchlässiger Ablenkspiegel (25) angeordnet ist, durch den ein Teil des Ultraviolettlichtes über ein vorgeschaltetes Fluoreszenzfilter (26) zu einem fest angeordneten Referenzdetektor (27) abgelenkt ist, dessen Referenzsignal den die Detektorsignale empfangenden elektronischen Verarbeitungseinrichtungen aufgeschaltet ist.