Hyperspektral-Imaging (HSI) zur intraoperativen Tumorzellklassifikation

Einleitung:

Hyperspektralbildgebung (HSI) ist ein In-vivo-Bildgebungsverfahren, das Gewebe mit Licht im visuellen und nahinfraroten Spektrum beleuchtet und das vom Gewebe remittierte Licht misst. Erste Studien ergaben vielversprechende Ergebnisse zur Auswertung der Gewebedurchblutung und Tumorklassifikation. Wir untersuchten die Anwendung der HSI zur Differenzierung von Tumorgewebe und tumorfreiem Gewebe.

Methoden:

Es wurden vier Plattenepithelkarzinome von drei Patienten während der Laryngektomie mittels HSI analysiert. Die Untersuchung der Präparate fand unmittelbar nach Entnahme im OP mit dem TIVITA™ Tissue T2-Kamerasystem der Firma Diaspective Vision GmbH (Am Salzhaff, Deutschland) statt. Reflexionsspektren von Tumorgewebe und Schleimhaut wurden im Bereich 500 – 1000nm aufgenommen. Es erfolgte eine Normierung der Spektren mit der Standard Normal Variate Korrektur (SNV) und die Klassifizierung mit einem Machine-Learning Verfahren (SVM).

Ergebnisse:

Es konnten 39.722 Spektren aus den Tumorarealen und 64.995 Spektren aus den Schleimhautarealen gemessen werden. Die Klassifizierung in Schleimhaut und Plattenepithelkarzinom war mit einer Korrektklassifikationsrate von 0,88 möglich. Die Sensitivität und der positive prädiktive Wert für Plattenepithelkarzinome lagen bei 0,78 bzw. 0,88 und für Schleimhaut bei 0,94 bzw. 0,88.

Schlussfolgerung:

Plattenepithelkarzinome haben in der HSI charakteristische Reflexionsspektren. Diese könnten als Basis für einen computerassistierten Algorithmus zur endoskopischen, nicht invasiven Erkennung von Plattenepithelkarzinomen genutzt werden. Für die Validierung sind weitere Messungen in größerer Fallzahl notwendig. Zur intraoperativen Anwendung der HSI erscheint eine Entwicklung eines in ein Endoskop integrierten Systems sinnvoll.

Publication History

Publication Date:
23 April 2019 (online)