| Gegenstand dieser Arbeit ist die Nutzung der IR-Mikrospektroskopie zur Identifizierung und Differenzierung von humanem kolorektalen Gewebe im Bereich der Pathologie. Als sogenannte IR-Pathologie sollte diese Untersuchungsmethode, als unterstützendes Verfahren eine Anwendung in der histopathologischen Praxis insbesondere hinsichtlich der Klassifizierung von karzinomfreiem Gewebe und Karzinomgewebe finden. Die IR-spektroskopischen Daten wurden in einer elektronischen Datenbank gespeichert und die notwendigen Kriterien für die Analyse ausgearbeitet. Die Analyse der Daten erfolgte in drei Arbeitsschritten:
- die Klassifikation “Get Picture“
- die Korrelationskoeffizienten-Analyse “Corrmean“
- die statistische Darstellung “Corrmean II“ Hierzu wurden spezielle Softwareprogramme erarbeitet und angewendet. Mit Hilfe dieser Programme konnten die aufwendige Klassifizierung, die Bildung der Referenzspektren und der statistische Vergleich pathologischer und IR-spektroskopischer Daten zur Gewebeklassifizierung sehr effektiv durchgeführt werden. Effektiv wurde Probenmaterial von 71 Patienten als Kryostatdünnschnitte, die aus frischem humanem Gewebe postoperativ gewonnen wurden, aufbereitet. Das Material wurde vom Pathologischen Institut für die experimentellen Untersuchungen zur Verfügung gestellt. Von jeder Probe wurde ein nativer Schnitt für die mikroskopische IR-Messung und jeweils ein HE- und Paraffin- Schnitt für die Auswahl der Messareale angefertigt. Nach der IR-Messung wurde der native Gewebeschnitt für die genauere Gewebeidentifizierung und Lokalisierung im Standardverfahren mit Hämatoxylin und Eosin gefärbt und histo-pathologisch bewertet. Nach kritischer Durchsicht konnten zur Auswertung 53 Studienfälle herangezogen. Jeder Fall enthielt mindestens einen tumorfreien und einen tumorösen Schnitt. Von diesen Studienfällen wurden 33 als repräsentative Fälle ausgewählt. Jede dieser 33 Proben wurde mikroskopisch untersucht. Insgesamt wurden 19 Gewebeklassen erstellt. Von diesen 19 Gewebeklassen wurden jeweils IR-Referenzspektren gebildet. Die zu analysierenden Spektren eines IR-Maps wurden nach Normierung mit den Referenzspektren über die Software “Corrmean“ zugeordnet. Die erhaltenen Zuordnungen wurden als farbcordierte IR-Maps mit der Software “OriginTM“ rekonstruiert und dargestellt. Anhand der Messungen an kolorektalem Gewebe können folgende Aussagen getroffen werden: - Das tumoröse und tumorfreie Gewebe kann mit Hilfe der IR-Spektroskopie mit kleinen Fehlerraten im Bereich von ca. 10-20 % identifiziert werden. - Einzelne Gewebeklassen, wie Tumor, Muskulatur, Bindegewebe, Nekrose und Neutrophile Granulozyten konnten eindeutig voneinander unterschieden werden. - Die IR-Spektren von tumorfreiem Bindegewebe aus den als tumorfrei eingestuften Kryogewebeschnitten, von mikroskopisch tumorfreiem Bindegewebe aus Tumorgewebeschnitten und von tumorösen Bindegewebe aus tumorösen Schnitten, weisen untereinander signifikante Differenzen auf. - Die IR-Spektren von tumorfreier Muskulatur aus tumorfreien Gewebeschnitten und tumoröser Muskulatur weisen ebenfalls deutliche spektrale Differenzen auf. Lichtmikroskopisch als tumorfrei identifizierte Muskulatur in Tumorgewebeschnitten wies bei der IR-spektroskopischen Inspektion tumoröse Veränderungen auf. - Ein signifikanter Unterschied zwischen dem tumorfreien und tumorösen Muzin konnte nicht eindeutig nachgewiesen werden. Die Anzahl an Gewebeschnitten zur Bildung des Referenzspektrums war diesbezüglich nicht ausreichend. Unter Verwendung einer definierten Tumorzelllinie konnte tumoröses Muzin mittels IR-Spektroskopie eindeutig identifiziert werden. - Mittels IR-Mikrospektroskopie können tumorfreies Kryptenepithel und Karzinomepithel identifiziert werden. - Lymphozyten, die sich im Lymphfollikel befinden und Lymphozyten die durch immunologische Abwehrreaktion entstanden sind, konnten spektroskopisch voneinander unterschieden werden. Für die Differenzierung des Lymphozytentyps sind jedoch weitergehende systematische Untersuchungen notwendig. - Der Unterschied zwischen reinen Lymphozyten und Lymphozyten+Tumor ist IR-mikroskopisch erkennbar. Mit den in dieser Arbeit verwendeten Standardparametern war eine Identifikation zunächst nicht möglich. Erst die Verwendung einer kleineren Messapertur führte zu positiven Ergebnissen. - Die Areale mit Entzündung waren im rekonstruierten IR-Map klar zu identifizieren. Die Spektren der Entzündung zwischen Tumorzellen und zwischen sichtbar tumorfreiem Gewebe zeigen Differenzen auf, die wegen der Vielfältigkeit der Reaktion nicht ganz eindeutig ist. Hier muss zur eindeutigen Trennung ebenfalls eine kleinere Messapertur verwendet werden.
Als Resultat lässt sich feststellen, dass mit der Etablierung der IR-mikrospektroskopischen Methode in der Tumorgewebediagnostik ein wesentlicher Fortschritt durch die objektive, schnelle und sichere Beurteilung erreicht werden kann. Im Ausblick können die im Rahmen dieser Arbeit vorgelegten Daten auch auf ein fasergestütztes, flexibles IR-System übertragen werden. Da für eine realistische Anwendung als in-vivo Methode im klinischen Bereich, neben der Verwendung als unterstützendes Verfahren in der Pathologie, eine Nutzung des auf spektroskopischen Daten beruhenden Verfahrens in der Endoskopie vorstellbar ist. Im nächsten Schritt sollte eine Evaluierung der vorgelegten Ergebnisse unter realen Bedingungen, d.h. an feuchten Gewebeproben erfolgen. | 
