Mini-Laserendoskop blickt tief unter die Haut

Jährlich erkranken in Deutschland rund 100.000 Menschen an Hautkrebs, 3.000 sterben sogar daran. Die Ärzte unterscheiden dabei drei Arten von Hautkrebs: den Stachelzellkrebs (Plattenephitelkarzinom), den Basalzellkrebs (Basaliom) sowie den uns wohl bekanntesten schwarzen Hautkrebs (malignes Melanom). Eine Hauptursache für Hautkrebserkrankungen ist die UV-Strahlung, sowohl durch natürliche Sonnenstrahlen als auch durch Benutzung künstlicher Besonnungsanlagen. Je nach Hauttyp und Intensität der Strahlung können bereits zwischen 5 und 40 Minuten genügen, um Sonnenbrände zu verursachen. Wiederholte Hautschädigungen dieser Art akkumulieren sich und führen letztendlich zu tiefgreifenden Zellschädigungen, die zeitverzögert auch Hautkrebs hervorrufen können.

Die Früherkennung und operative Entnahme der bösartigen Hautveränderungen ist die sicherste Vorgehensweise, um den Krebs zu behandeln und dauerhaft zu beseitigen. Der Dermatologe betrachtet üblicherweise mit einer speziellen Lupe die Hautpartien des Patienten. Bei der Entscheidung, ob eine Hautveränderung bösartig ist, hilft ihm dann vor allem seine Erfahrung.

Um Dermatologen bei der frühen Hautkrebsdiagnose zu unterstützen, hat die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Karsten König des Fraunhofer Instituts für Biomedizinische Technik (IBMT) im saarländischen St. Ingbert in Kooperation mit der Universität des Saarlandes und Dermatologen der Friedrich-Schiller-Universität Jena ein Kombinationsverfahren aus Laser- und Endoskoptechnik entwickelt. Bei dem neuartigen Verfahren wird zunächst die Haut mit ultrakurzen Laserimpulsen (Femtosekundenimpulse) gerastert. Durch die intensiven Laserimpulse mittels Infrarot-Strahlen im nahen Infrarot-Spektralbereich werden die einzelnen Gewebebestandteile zum Eigenleuchten (schwache Autofluoreszenz) angeregt. Licht im nahen Infrarot-Spektral­bereich hat den Vorteil, besonders gut in die Haut einzugehen und dennoch bioverträglich zu sein. Autofluoreszenz bedeutet, dass jedes Molekül der Haut, je nach Art und Beschaffenheit, eine eigene Farbe an den Scanner weitergibt und somit bestimmt und unterschieden werden kann. Auch das Pigment Melanin, welches der Haut die bräunliche Farbe verleiht und von der Oberhaut (Epidermis) gebildet wird, um UV-Licht zu absorbieren, leuchtet bei der Bestrahlung auf und kann dadurch im Gewebe nachgewiesen werden. Sehr empfindliche Photonen-Detektoren dienen dazu, das schwache Eigenleuchten der einzelnen Gewebebestandteile aufzufangen und als Bild wieder zu geben. Zelle für Zelle kann durch den Laser gescannt und sichtbar gemacht werden. Durch dieses Diagnoseverfahren bietet sich Dermatologen eine weitere Möglichkeit zur Unterscheidung kranker von gesunden Zellen.

Mit dem Laser können allerdings nur die oberen Hautschichten untersucht werden. Um auch einige Millimeter tiefer unter die Haut blicken zu können, ergänzt ein von Prof. König entwickeltes Mini-Endoskop mit einem Außendurchmesser von nur einem Millimeter den Laser. Das stäbchenförmige optische System wird durch einen kleinen Schnitt in die Haut eingeführt und mit dem Laser gekoppelt. Damit gelingt es dann auch, die tiefer unter der Haut sitzenden Gewebebestandteile zum Eigenleuchten zu bringen und zu bestimmen.

Das Projekt, das zu den Gewinnern des Innovationswettbewerbs 2003 des Bundesministeriums für Bildung und Forschung zur Förderung der Medizintechnik gehört, ist auf zwei Jahre angelegt. In dieser Zeit erwarten die Forscher, mit Hilfe ihres Verfahrens Aussagen zur Gestalt, dem Teilungsverhalten und dem Atmungsstoffwechsel einzelner Tumorzellen in den verschiedenen Schichten der Haut treffen zu können.

Ein weiteres Ziel der Wissenschaftler ist es, das Verfahren zur Therapiekontrolle einzusetzen. Hierfür sollen ein erstes Labormuster für den Einsatz am Patienten entwickelt und erste klinische Studien durchgeführt werden.

Kontakt:

Prof. Dr. Karsten König
Leiter AG Mikrosystemtechnik/Lasermedizin
Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik
66386 St. Ingbert
Tel.: (06894) 980-151, Fax: -400
E-Mail: karsten.koenig@ibmt.fraunhofer.de