Erkennung von Krebszellen in Prostata-Biopsien durch die zeitaufgelöste Fluoreszenz-Spektroskopie

Eine große Herausforderung in der Krebsdiagnose ist die genaue Unterscheidung zwischen benignem und malignem Gewebe. Das Prostatakarzinom ist in der heutigen Zeit die häufigste Tumorart des Mannes; dabei kann in ausgeprägten Fällen der Tumor die Kapsel des Drüsengewebes durchbrochen und benachbarte Strukturen befallen haben. Bei einer Totalresektion der Prostata, die bei einer Karzinomerkrankung unabdingbar sein kann, wird nach dem heutigen Stand der Medizin ""nerverhaltend"" operiert, um die Lebensqualität des Patienten auch nach der Operation auf möglichst hohem Stand zu halten. Nachteile der Standarduntersuchungen (lange Zeit bis zur Befundübermittlung, subjektive Beurteilung, eindeutige Befundung erst an der entnommenen Prostata, psychologische Belastung des Patienten) zeigen die Notwendigkeit einer schnellen objektiven Befundung, die möglichst minimal invasiv erfolgen soll. Die Ergebnisse in der Forschung zeigen, dass verschiedene Ansätze auf diversen Gebieten (biochemische Parameter, Genforschung, statistische Modelle u. v. m.) schon beachtliche Erfolge aufweisen und doch existiert noch kein Verfahren, das schnell und eindeutig die verschiedenen benignen und malignen Gewebeveränderungen feststellen bzw. unterscheiden kann. Dabei soll der klinische Alltag wenig bis gar nicht gestört werden, das heißt, die klinischen Gegebenheiten sollen bestmöglich genutzt werden, um ohne lange Auf- und zusätzliche Nachbereitung des zu untersuchenden Gewebes ein zerstörungsfreies Messen und Auswerten der Proben zu gewährleisten - eine neue Methode zur Detektion von malignem Tumor muss in den gewohnten Klinikalltag integriert werden, da sie sonst kaum akzeptiert wird. Als Methode der Wahl bietet sich die zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung (TCSPC) an, da dieses Verfahren eine schnelle Messung zulässt und zudem durch einen einfachen Aufbau zu realisieren ist. Mit den resultierenden Fluoreszenzkurven können die verschiedensten Auswertungen vorgenommen und damit mehr oder weniger signifikante Parameter gefunden werden. Zusätzlich stellte sich heraus, dass es sehr schwierig ist, Gewebe-Strukturen zu untersuchen und eindeutige Aussagen darüber zu machen, da verschiedene Faktoren (unbekannter Anteil an Blut, Eindringtiefe der Anregung, . . .) diese Untersuchungen sehr komplex werden lassen. Daher wurde für die Auswertung der Ansatz der Untersuchungen über Zeitabhängigkeiten gewählt, was mit zeitabhängigen Fraktalen gut beschrieben werden kann. Besonderes Gewicht liegt auf das nichtexponentielle Abklingverhalten und damit die kooperativen Effekte in den biomolekularen Vorgängen, von denen das Fluoreszenz- Verhalten maßgeblich bestimmt ist. Grundlage der Arbeit sind die histopathologischen Referenz-Untersuchungen, wozu eine enge Zusammenarbeit mit urologischen und pathologischen Instituten von Kliniken gepflegt wurde. Ausgehend von einem dadurch verfügbaren umfangreichen Datenmaterial wurden Klassifikationsmodelle aufgestellt und mit Hile statistischer Methoden analysiert (logistischer Regression, Boxplots, ROC-Kurven und Verteilungsfunktionen).