In der Behandlung von krankem Gewebe mittels der Thermobehand- lung ist es insbesondere bei invasiven Eingriffen in den Körper des Patienten wichtig, das durch die thermische Behandlung ent- stehende Nekrosevolumen messen und beurteilen zu können. Insbe- sondere muß der Operateur während des gesamten operativen Ein- griffs erkennen können, wie weit die Nekrose fortgeschritten ist und ob die thermische Veränderung möglicherweise bereits gesun- des Gewebe ergreift. Bisher standen hierfür nur Erfahrungswerte aus experimentellen Befunden oder sehr aufwendige Meßverfahren zur Verfügung. So wurden u. a. Temperaturmessungen im Gewebe und der damit verbundene indirekte Wirkungsschluß zwischen Einwirk- dauer einer hohen Temperatur und Einstellung der Nekrose durch- geführt. Dieses Verfahren ist jedoch sehr ungenau, so daß Nekro- sen im gesunden Gewebe nicht verhindert werden konnten. Auch wurde versucht, mittels Farbdopplersonografie, d. h. einer indi-

rekten Temperaturmessung, über die Detektion der Bewegung von Wasserbläschen im Gewebe oder durch die direkte Visualisierung der Nekrose durch NMR-Verfahren darzustellen. Beide Verfahren sind jedoch sehr aufwendig und kostenintensiv.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich- tung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustel- len, welche eine einfache und zuverlässige Detektion von struk- turellen Gewebeveränderungen ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen be- schrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Darstellung von Gewebever- änderungen bei der Thermotherapie umfaßt mindestens einen zweiten Emitter zur therapeutischen Änderung der Temperatur eines Gewebebereiches, wobei strukturelle Veränderungen des Gewebes erzeugbar sind. Dabei kann die Temperaturänderung mittels einer heißen Flüssigkeit oder auch mittels Mikrowellen erzeugt werden. Ferner ist auch der Einsatz von Ultraschall oder auch von Kälteerzeugern möglich, um die therapeutische Temperaturänderung zu erziehlen.

Die Detektionsvorrichtung ist zum Empfang und zum Aussenden von Licht ausgebildet. Durch den definierten Abstand zwischen erstem Emitter und Detektionsvorrichtung können Veränderungen der optischen Eigenschaften zwischen dem ersten Emitter und der Detektionsvorrichtung exakt bestimmt werden. Bei der thermischen

Veränderung von Gewebe, insbesondere bei Temperaturen unterhalb der Karbonisierungsgrenze, handelt es sich nämlich um eine Dena- turierung von Proteinen. Dieser Prozeß, der deutlich an der Weißfärbung des Gewebes zu erkennen ist, bedeutet für die opti- schen Eigenschaften des Gewebes eine Erhöhung des Streukoeffi- zienten bei nahezu gleichbleibenden Absorptionskoeffizienten.

Somit bewirkt die Veränderung der optischen Eigenschaften eine Veränderung der Nachweiswahrscheinlichkeit des vom ersten Emitter ausgesendeten sendeten Testlichtes. Die gemessenen Intensitätsveränderungen und deren Verlauf werden für die Korrelation bzw. für die Ermittlung der Nekroseentwicklung und damit des Nekrosevolumens verwendet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor- richtung besteht die Detektionsvorrichtung aus einem Lichtwel- lenleiter und einem Filtersystem mit einem Lichtdetektor. Durch das Filtersystem ist gewährleistet, daß nur das Testlicht oder ein vom Gewebe emittiertes Fluoreszenzlicht nachgewiesen wird.

Dies ermöglicht eine exakte Beobachtung des Nekroseverlaufs zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Emitter und der Detektionsvorrichtung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsge- mäßen Vorrichtung sind die Emitter und die Detektions- vorrichtung in einer Positionier- und/oder Einstecheinheit ausgebildet. Dadurch ist gewährleistet, daß die Emitter und die Detektionsvorrichtung den vorbestimmten konstanten Abstand voneinander einhalten. In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es aber auch möglich, daß die Detektionsvorrichtung direkt in dem ersten Emitter ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, die Vorrichtung insgesamt sehr

klein zu halten, so daß die Vorrichtung auch für minimalinvasive Eingriffe verwendet werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Darstellung von Gewebe- veränderungen bei der Thermotherapie wird in einem ersten Ver- fahrensschritt a) ein Testlicht bestimmter Wellenlänge mittels mindestens einem ersten Emitter und eine therapeutische Wärmestrahlung mittels mindestens einem zweiten Emitter in oder an ein zu behandelndes Gewebe gesandt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Testlicht auch über den Lichtwellenleiter der Detektionsvorrich- tung ausgesendet werden. Dabei kann die Wellenlänge des Testlichts derart gewählt sein, daß eine Fluoreszenzanregung an dem bestrahlten Gewebe erfolgt, die über die Detektions- vorrichtung ermittelt und in der Auswertevorrichtung verarbeitet wird. Das Ergebnis der Auswertung der Meßdaten kann vorteil- hafterweise als Abschaltkriterium für eine thermische Quelle verwendet werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier zeichnerisch darge- stellter Ausführungsbeispiele.

Es zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Figur 2 eine schematische Darstellung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Figur 3 den zeitlichen Verlauf der Intensitätsver- änderung bei der Thermotherapie von Gewebe mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ; Figuren 4a und 4b eine schematische Darstellung des Funktions- prinzips der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine in Figur 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Darstellung von Gewebeveränderungen bei der Thermotherapie umfaßt einen ersten Emitter 12a zur Aussendung eines Testlichtes von bestimmter Wel- lenlänge und einen zweiten Emitter 12b zur therapeutischen Änderung der Temperatur eines Gewebebereichs mittels Aussendung einer therapeutischen Wärmestrahlung. Die therapeutische Wärme- strahlung ist dabei geeignet, strukturelle Veränderungen des bestrahlten Gewebes hervorzurufen. Das ausgesendete Testlicht weist eine Wellenlänge < 700 nm in einem Leistungsbereich < 10 mW auf. Die Wärmestrahlung wird mittels einer Ultraschalquelle, einer Kältquelle, einer heißen Flüssigkeit oder einer Mikrowellenquelle erzeugt. Der erste Emitter 12a ist in einem konstanten, vorbestimmten und veränderbaren Abstand zu einer Detektionsvorrichtung 16 angeordnet. Die Detektionsvorrichtung 16 ist dabei zum Empfang und Aussenden von Licht oder Fluoreszenzstrahlung ausgebildet.

Der erste Emitter 12a kann auch moduliertes Testlicht, insbesondere ein gepulstes Testlicht aussenden. Es ist auch

denkbar, polarisiertes Testlicht und eine die Polarisation erhaltende Faser zu verwenden. Mit einer deratigen Anordnung kann zusätzlich eine Bestimmung auftretender Brechungsindizes durchgeführt werden.

Die Detektionsvorrichtung 16 umfaßt einen Lichtwellenleiter 18 und ein Filtersystem 20 mit einem Lichtdetektor 24. Der Licht- wellenleiter 18 ist mittels eines Fasersteckers 20 an dem Fil- tersystem 22 angeordnet. Das dem Filtersystem 22 gegenüberlie- gende Ende des Lichtwellenleiters 18 liegt dem Emitter 12 beab- standet gegenüber. Dieses distale Ende des Lichtwellenleiters 18 ist plan poliert und kann unterschiedliche Ausgestaltungen zur Ausbildung verschiedener Detektionscharakteristika aufweisen. Es kann sich dabei um konische, sidefire, isotrope oder flache Ausbildungen des distalen Endes 34 handeln. Der Lichtwellen- leiter 18 weist einen Kerndurchmesser von 400 um auf.

Das Filtersystem 22 besteht aus einem Interferenzfilter der Wel- lenlänge 635 +10 nm und einem Kurzpassfilter der Wellenlänge 705 nm. Das Filtersystem kann aber auch derart geändert werden, daß die Messung von Fluoreszenz-Emissions-Spektren möglich ist. Der dem Filtersystem 22 nachgeschaltete Lichtdetektor 24 besteht üb- licherweise aus einer Photodiode für den Nachweis der Photonen.

Der Detektionsvorrichtung 16 ist eine Auswertevorrichtung 26 nachgeschaltet, wobei die gemessenen und ausgewerteten Signale als Abschaltkriterium für die thermische Quelle herangezogen werden können.

Man erkennt, daß der erste Emitter 12a, der zweite Emitter 12b und die Detektionsvorrichtung 16, insbesondere der Lichtwellen- leiter 18, in einer Positionier- und/oder Einstecheinheit 28

angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung 10 kann die Detektionsvorrichtung 16 in dem Emitter 12a ausgebildet sein.

Mit Hilfe der Positioniereinheit 28 wird die Detektionsvorrich- tung 16 in einem definierten Abstand bzw. einer definierten Geo- metrie zum Emitter 12a in das Gewebe eingestochen.

In einem ersten Verfahrensschritt a) sendet der Emitter 12a ein Testlicht bestimmter Wellenlänge, nämlich < 700 nm, in einem Leistungsbereich < 10 mW aus. Gleichzeitig sendet der zweite Emitter 12b eine therapeutische Wärmestrahlung in oder an ein zu behandelndes Gewebe 30 aus. Dieser Prozeß bewirkt eine Tempera- turerhöhung, die wiederum über die Einwirkzeit strukturelle Ver- änderungen des Gewebes 30 erzeugt.

Das Filtersystem 22 ist derart ausgestaltet, daß nur das Test- licht nachgewiesen wird. Die durch die thermische Einwirkung bewirkte Denaturierung von Proteinen bewirkt eine Weißfärbung des Gewebes 30. Dadurch verändern sich die optischen Eigen- schaften des Gewebes, die sich in Intensitätsveränderungen des emittierten und gemessenen Testlichtes darstellen. Der Verlauf und die Höhe der Intensitätsveränderungen geben den Verlauf der Nekroseentwicklung wieder. Die von der Detektionsvorrichtung 16 gemessenen Daten werden dabei in der Auswertevorrichtung 26 verarbeitet.

Das Testlicht kann in einer weiteren Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens auch über den Lichtwellenleiter 18 der Detektionsvorrichtung 16 ausgesandt werden. Dabei werden die Veränderungen der Intensität des emittierten Testlichtes in der

Umgebung des distalen Endes 34 des Lichtwellenleiters 18 aufge- zeichnet. Zur Ausführung dieses weiteren erfindungsgemäßen Ver- fahrens dient die in Figur 2 schematisch dargestellte weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Man erkennt, daß über das Filtersystem 22 Licht von einer Lichtquelle 14 in den Lichtwellenleiter 18 eingespeist wird. Die Lichtquelle 14 kann dabei aus einem Laser bestehen. Im Verfahrensschritt b) wird dabei das von dem Lichtwellenleiter 18 emittierte Licht gemessen, wobei die Wellenlänge des Testlichts derart gewählt sein kann, daß eine Fluoreszenzanregung an dem bestrahlten Ge- webe erfolgt, die über die Detektionsvorrichtung 16 ermittelt und in der Auswertevorrichtung 26 verarbeitet wird.

Figur 3 zeigt den prinzipiellen Verlauf der Detektion einer strukturellen Gewebeveränderung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Man erkennt, daß bis zum Zeitpunkt tl keine thermische Veränderung durch die Wärmestrahlung bewirkt wird. Der folgende Intensitätsanstieg zeigt die Veränderungen deutlich an. Zum Zeitpunkt t. ist das Gewebe 30 im Bereich des Detektors komplett verändert, d. h. koaguliert.

Die Figuren 4a und 4b zeigen schematisch den Ablauf einer Thermotherapiebehandlung vom Gewebe 30 gemäß dem erfindungsge- mäßen Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Man erkennt, daß sich nach Einbringen der Vorrichtung in das Gewebe 30 und Aussenden der therapeutischen Wärmestrahlung bis zum Zeitpunkt tl keine Gewebeveränderungen ergeben. Zu einem späteren Zeitpunkt t2 hat sich um den Emitter 12b ein nekrotisches Gewebe 32 gebildet. Das Gewebe 30 ist bis in dem Bereich des distalen Endes 34 des Lichtwellenleiters 18 verändert. Der Verlauf dieser Veränderung kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren (vgl. Figur 3) exakt erkannt und nachvollzogen werden.