Quelltext der Seite Fluoreszenztomographie

[[Datei:Fluorescence Imaging 06.jpg|mini|Messung von STL-6014, einem potentiellen Bakterio[[chlorophyll]] (BChl), das mit einer [[RGD-Sequenz]] [[Fusionsprotein|ergänzt]] wurde und sich in [[Nekrose|nekrotischen]] Teilen eines Brustkrebstumors vom Typ [[MDA-MB-231]]-RFP anreichert. Der Tumor wurde zuvor in eine weibliche CD-1-[[Nacktmaus]] implantiert.]]
Die '''Fluoreszenztomographie''' ist ein in der [[In-vivo-Diagnostika|In-vivo-Diagnostik]] verwendetes [[bildgebendes Verfahren]]. Sie ist eine spezielle Form der [[Diffuse optische Tomographie|diffusen optischen Tomographie]]. Mit der Fluoreszenztomographie kann die Verteilung von [[Fluoreszenz|Fluorophoren]] in [[Gewebe (Biologie)|biologischem Gewebe]] dreidimensional erfasst und quantifiziert werden. Die hohe [[Sensitivität (Test)|Sensitivität]] des Verfahrens ermöglicht die Anwendung zur [[Molekulare Bildgebung|Molekularen Bildgebung]]. Das Verfahren wird vor allem in der Forschung und in [[Pharmaforschung#Die präklinische Forschung|präklinischen Studien]] verwendet.

In der Literatur sind auch andere Bezeichnungen für die Fluoreszenztomographie, wie beispielsweise '''Fluoreszenzbildgebung''' (engl. ''fluorescence imaging''), üblich. In der englischsprachigen Fachliteratur gibt es bisher noch keinen einheitlich verwendeten Namen für dieses Verfahren. So werden unter anderem die Begriffe ''fluorescence molecular tomography''<ref>E. E. Graves u.&nbsp;a.: ''Singularvalue analysis and optimization of experimental parameters in fluorescence molecular tomography.'' In: ''[[Journal of the Optical Society of America A]]'' 21, 2004, S.&nbsp;231–241. PMID 14763766</ref><ref>V. Ntziachristos u.&nbsp;a.: ''Visualization of antitumor treatment by means of fluorescence molecular tomography with an Annexin V-Cy5.5 conjugate.'' In: ''[[PNAS]]'' 101, 2004, S.&nbsp;12294–12299. PMID 15304657, {{PMC|514472}}</ref> ''fluorescence tomography'',<ref>M. J. Eppstein u.&nbsp;a.: ''Threedimensional, bayesian image reconstruction from sparse and noisy data sets: Near-infrared fluorescence tomography.'' In: ''PNAS'' 99, 2002, S.&nbsp;9619–9624. PMID 12105269, {{PMC|124950}}</ref><ref>A. Joshi u.&nbsp;a.: ''Plane-wave fluorescence tomography with adaptive finite elements.'' In: ''[[Optics Letters]]'' 31, 2006, S.&nbsp;193–195. PMID 16441027</ref><ref>A. D. Klose and H. Hielscher u.&nbsp;a.: ''Fluorescence tomography with simulated data based on the equation of radiative transfer.'' In: ''Optics Letters'' 28, 2003, S.&nbsp;1019–1021. PMID 12836765</ref> ''fluorescence(-enhanced) optical tomography'',<ref>A. Godavarty u.&nbsp;a.: ''Diagnostic imaging of breast cancer using fluorescence-enhanced optical tomography: phantom studies.'' In: ''J Biomed Opt'' 9, 2004, S.&nbsp;488–496. PMID 15189086</ref> oder ''fluorescence optical diffusion tomography''<ref>A. B. Milstein u.&nbsp;a.: ''Fluorescence optical diffusion tomography.'' In: ''[[Applied Optics]]'' 42, 2003, S.&nbsp;3081–3094. PMID 12790460</ref> verwendet.<ref>R. B. Schulz: [http://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/volltexte/2006/6692/ ''Entwicklung eines berührungsfrei arbeitenden Fluoreszenztomographiesystems mit angepassten Rekonstruktionsalgorithmen.''] Dissertation, Universität Heidelberg, 2006</ref>

== Verfahren ==
[[Datei:Fluorescence Tomography 08.svg|mini|links|hochkant=1.3|Die Arten des Strahlungstransportes im Körpergewebe]]
[[Datei:Fluorescence tomography 03.png|mini|Prinzipskizze zum Aufbau eines Fluoreszenztomographen für Kleintiere.<ref name="PMID20199661">Sonu Bhaskar, Furong Tian, Tobias Stoeger, Wolfgang Kreyling, Jesús M de la Fuente, Valeria Grazú, Paul Borm, Giovani Estrada, Vasilis Ntziachristos und Daniel Razansky: [http://www.particleandfibretoxicology.com/content/7/1/3 ''Multifunctional Nanocarriers for diagnostics, drug delivery and targeted treatment across blood-brain barrier: perspectives on tracking and neuroimaging.''] In: ''[[Particle and Fibre Toxicology]]'' 2010, 7:3, [[doi:10.1186/1743-8977-7-3]] PMID 20199661 (Review-Artikel im [[Open Access]])</ref>]]
[[Datei:Fluorescence Imaging 01.jpg|mini|Ein Gerät zur In-vivo-Fluoreszenz-Bildgebung für Kleintiere.<ref name="PMID19351417">Cynthia S Snyder, Sharmeela Kaushal, Yuko Kono, Hop S Tran Cao, Robert M Hoffman und Michael Bouvet: [http://www.biomedcentral.com/1471-2407/9/106 ''Complementarity of ultrasound and fluorescence imaging in an orthotopic mouse model of pancreatic cancer.''] In: ''BMC Cancer'' 2009, 9:106, [[doi:10.1186/1471-2407-9-106]] PMID 19351417 ([[Open Access]])</ref>]]

[[Datei:Fluorescence Imaging 02.jpg|mini|Fluoreszenzbildgebung eines [[orthotop]]en Implantates eines Pankreaskarzinoms einer Maus. Die Bildgebung dient zur Bestimmung des Tumorvolumens. Die Maus wurde zwei Wochen nach der Injektion von humanen Pankreastumorzellen vom Typ XPA-1 fotografiert. Als Farbstoff wurde rot-fluoreszierendes Protein verwendet (RFP). Die Bildreihe A–C zeigt die betäubte Maus. Bild A ist ein Fusionsbild aus sichtbarem Licht und Fluoreszenzaufnahme. Bild B zeigt die Fluoreszenz des mit RFP markierten Tumors (nicht quantitativ). Bild C ist eine monochrome quantitative Aufnahme der Fluoreszenz des Tumors aus Bild A+B. In Reihe D–F wurde die Bauchdecke der Maus geöffnet und die Aufnahmen von A bis C wiederholt. Deutlich zu erkennen ist die bessere Auflösung der Bilder, da die störenden Einflüsse der Bauchdecke fehlen.<ref name="PMID19351417" />]]

[[Datei:Fluorescence Imaging 07.jpg|mini|Die Anreicherung von STL-6014 im nekrotischen Gewebe von orthotopen Brustkrebstumoren, die CD-1-Nacktmäusen implantiert wurden. Zeile A: Fusionsbild Tageslicht-/„NIR“-Aufnahme (575–650 nm) der Maus, zeigt den gesamten rotfluoreszierenden Tumor<br />
Zeile B: Fusionsbild Tageslicht-/NIR-Aufnahme (810–875 nm) der Maus, zeigt nur die nekrotischen Bereiche des Tumors<br />
Zeile C: Fusionsbild Tageslicht-/NIR-Aufnahme des exzidierten Tumors<br />
Zeile D: Tageslichtaufnahme des exzidierten Tumors<br />
Zeile E: Histologischer Schnitt durch den angefärbten Tumor ([[Hämatoxylin-Eosin-Färbung|HE-Färbung]])<ref>Liat Goldshaid, Efrat Rubinstein, Alexander Brandis, Dadi Segal, Noa Leshem, Ori Brenner, Vyacheslav Kalchenko, Doron Eren, Tamar Yecheskel, Yoseph Salitra, Yoram Salomon und Avigdor Scherz: {{Webarchiv|url=http://breast-cancer-research.com/content/12/3/R29 |wayback=20151201134629 |text=''Novel design principles enable specific targeting of imaging and therapeutic agents to necrotic domains in breast tumors.'' }} In: ''Breast Cancer Research'' 2010, 12:R29, [[doi:10.1186/bcr2579]] ([[Open Access]])</ref>]]

Die Fluoreszenztomographie wird üblicherweise im [[Nahes Infrarot|Nahinfrarotbereich]] (NIR) durchgeführt. Im Bereich von etwa 700 bis 900&nbsp;nm Wellenlänge hat das Körpergewebe nur eine geringe [[Lichtabsorption]]. Wichtig ist hierbei vor allem die geringe Absorption von [[Hämoglobin]] und [[Wasser]]. Hämoglobin ist in „typischem“ Gewebe mit 29 Prozent Fett- und 8 Prozent Blutanteil für 39 bis 64 Prozent der Absorption des NIRs verantwortlich und somit der bestimmende Faktor.<ref>Y. T. Lim u.&nbsp;a.: ''Selection of quantum dot wavelengths for biomedical assays and imaging.'' In: ''Mol Imaging'' 2, 2003, S.&nbsp;50–64. PMID 12926237</ref> In diesem „spektralen Fenster“ von 700 bis 900&nbsp;nm kann die Strahlung von Fluoreszenzfarbstoffen, die im nahinfraroten Bereich des Spektrums emittieren, das Gewebe verhältnismäßig gut durchdringen. Die Restabsorption ist zusammen mit Streueffekten des Gewebes der begrenzende Faktor des Verfahrens, das derzeit die Anwendung auf kleine Gewebevolumina, oberflächliche Fluorophoranreicherungen und Kleintiere ohne Fell (beispielsweise [[Nacktmaus|Nacktmäuse]]) einschränkt.<ref name="PMID15765087" /> Die Streueffekte werden durch unterschiedliche [[Brechungsindex|Brechungsindizes]] von extra- und intrazellulären Strukturen hervorgerufen.<ref name="PMID11191107" /> Die Streuung der Photonen an den [[Zellmembran]]en und Zell[[organell]]en ist eines der Hauptprobleme aller optischer bildgebender Verfahren. Durch die Entwicklung laufzeitselektiver Verfahren ist es mittlerweile möglich, die stark gestreuten Photonen von den weniger stark gestreuten Photonen für die Bildgebung abzutrennen.<ref>U. Haberland u.&nbsp;a.: [http://ftp.informatik.rwth-aachen.de/Publications/CEUR-WS/Vol-6/ ''Optische Tomographie: Neue bildgebende Verfahren in der Medizintechnik.''] In: ''Proceedings des Aachener Workshops am Institut für Medizinische Informatik und Biometrie der RWTH Aachen'' vom 8. und 9. November 1996</ref>
Weitere Vorteile des NIR-Bereiches sind die geringe Autofluoreszenz des Körpergewebes und die – im Vergleich zum [[Röntgen]], der [[Computertomographie]] (CT) und den nuklearmedizinischen Verfahren [[Positronen-Emissions-Tomographie]] (PET) und [[Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie]] (SPECT) – gefahrlose Form der nicht[[Ionisierende Strahlung|ionisierenden Strahlung]].<ref>J. V. Frangioni: ''In vivo near-infrared fluorescence imaging.'' In: ''Curr Opin Chem Biol'' 7, 2003, S.&nbsp;626–634. PMID 14580568 (Review)</ref>

Die Auflösung der Fluoreszenztomographie kann in Kleintieren im Idealfall bis herab in den Submillimeterbereich reichen.<ref>Y. Hama u.&nbsp;a.: ''In vivo spectral fluorescence imaging of submillimeter peritoneal cancer implants using a lectin-targeted optical agent.'' In: ''[[Neoplasia]]'' 8, 2006, S.&nbsp;607–612. PMID 16867223, {{PMC|1601930}}</ref> Die Eindringtiefe ist auf maximal etwa 50&nbsp;mm begrenzt.<ref name="PMID15765087">V. Ntziachristos u.&nbsp;a.: ''Looking and listening to light: the evolution of whole-body photonic imaging.'' In: ''[[Nature Biotechnology]]'' 23, 2005, S.&nbsp;313–320. PMID 15765087</ref><ref name="PMID12772999">E. E. Graves u.&nbsp;a.: ''A submillimeter resolution fluorescence molecular imaging system for small animal imaging.'' In: ''[[Medical Physics]]'' 30, 2003, S.&nbsp;901–911. PMID 12772999</ref>

Dem Versuchstier wird vor der Untersuchung ein Fluoreszenzmarker – meist [[intravenös]] – verabreicht. Der Vorgang der Farbstoffverteilung und Anreicherung im Zielgewebe kann zeitaufgelöst beobachtet werden. Der Körper des Tiers wird mit einer NIR-Lichtquelle bestrahlt. Dies ist in der Regel ein NIR-[[Laser]], beispielsweise mit einer Emissionswellenlänge von 780&nbsp;nm, der die Oberfläche des Tieres abtastet ''(scan)''. Mit einer NIR-Kamera, beispielsweise einer [[Active Pixel Sensor|CMOS-Kamera]] mit entsprechendem Filter, wird das bestrahlte Objekt aufgenommen. Dabei erfasst die Kamera nur die emittierte längerwellige ([[Stokes-Shift]]) Infrarotstrahlung und nicht das durch das Filter absorbierte Licht des Lasers (Anregungsquelle). Von dem Tier können Aufnahmen aus verschiedenen Richtungen gemacht werden. Dazu wird meist das Tier um die feststehende Kamera gedreht. In einem Datenverarbeitungssystem können die verschiedenen Aufnahmen zu einem [[3D-Film]] zusammengesetzt werden. Darüber hinaus kann so das Volumen des mit dem NIR-Fluoreszenzfarbstoff markierten Gewebes – beispielsweise eines Tumors – quantitativ erfasst werden.

In vielen Fällen werden zur besseren Lokalisierung der Lage der Fluoreszenz auch noch Aufnahmen im sichtbaren Licht getätigt. Diese können dann zusammen mit den Fluoreszenzaufnahmen zu [[Bildfusion|Fusionsbildern]] überlagert werden.

== Fluoreszenzbiomarker ==
Für die Fluoreszenztomographie werden meist Fluoreszenzbiomarker, bestehend aus einem [[Ligand (Biochemie)|Liganden]] und einem Fluorophor eingesetzt. In besonderen Fällen können auch nicht konjugierte Fluorophore als „Kontrastmittel“, beispielsweise in der [[Angiografie]] bei Verbrennungen, verwendet werden.<ref>L. P. Kamolz u.&nbsp;a.: ''Indocyanine green video angiographies help to identify burns requiring operation.'' In: ''Burns'' 29, 2003, S.&nbsp;785–791. PMID 14636752</ref>
Mit [[Indocyaningrün]] (ICG) ist seit 1959 ein NIR-Fluoreszenzfarbstoff für die Anwendung als [[Diagnostikum]] im Menschen [[Arzneimittelzulassung|zugelassen]]. Jede Konjugation mit einem Liganden führt zu einer neuen nicht zugelassenen Substanz, einer ''new chemical entity'' (NCE). Es ist gegenwärtig kein konjugierter Fluoreszenzbiomarker für die Anwendung im Menschen zugelassen.

=== Liganden ===
Als Liganden kommen prinzipiell die Verbindungen in Frage, die auch in der Nuklearmedizin verwendet werden. So können [[Peptid]]e,<ref>S. Achilefu u.&nbsp;a.: ''Novel receptor-targeted fluorescent contrast agents for in vivo tumor targeting.'' In: ''[[Investigative Radiology]]'' 35, 2000, S.&nbsp;479–485. PMID 10946975</ref><ref>A. Becker u.&nbsp;a.: ''Receptor-targeted optical imaging of tumors with near-infrared fluorescent ligands.'' In: ''[[Nature Biotechnology]]'' 19, 2001, S.&nbsp;327–331. PMID 11283589</ref><ref>J. E. Bugaj u.&nbsp;a.: ''Novel fluorescent contrast agents for optical imaging of in vivo tumors based on a receptor-targeted dye-peptide conjugate platform.'' In: ''J Biomed Opt'' 6, 2001, S.&nbsp;122–133. PMID 11375721</ref> [[Protein]]e (beispielsweise [[Monoklonaler Antikörper|monoklonale Antikörper]] oder deren Fragmente)<ref>S. Ke u.&nbsp;a.: [http://cancerres.aacrjournals.org/content/63/22/7870.long ''Near-infrared optical imaging of epidermal growth factor receptor in breast cancer xenografts.''] In: ''[[Cancer Res]]'' 63, 2003, S.&nbsp;7870–7875. PMID 14633715</ref> oder [[Aptamer]]e<ref>J. Zhang u.&nbsp;a.: ''Fluorescent quantum dot-labeled aptamer bioprobes specifically targeting mouse liver cancer cells.'' In: ''[[Talanta]]'' 81, 2010, S.&nbsp;505–509. PMID 20188954</ref><ref>Y. Wu u.&nbsp;a.: ''DNA aptamer-micelle as an efficient detection/delivery vehicle toward cancer cells.'' In: ''PNAS'' 107, 2010, S.&nbsp;5–10. PMID 20080797</ref><ref>T. Deng u.&nbsp;a.: ''A sensitive fluorescence anisotropy method for the direct detection of cancer cells in whole blood based on aptamer-conjugated near-infrared fluorescent nanoparticles.'' In: ''[[Biosens Bioelectron]]'' 25, 2010, S.&nbsp;1587–1591. PMID 20022484</ref> zur Konjugation mit einem Fluorophor für die Fluoreszenztomographie verwendet werden.

=== Fluorophore ===
Als Fluorophore werden in Modellorganismen im Wesentlichen NIR-Fluoreszenzfarbstoffe, vor allem aus der Gruppe [[Polymethine]], wie beispielsweise [[Cyanine]], eingesetzt. Diese organischen Farbstoffe haben in ihrer Anwendung allerdings einige intrinsische Nachteile. Die Quantenausbeute liegt im Wässrigen meist unter 15 Prozent. Pro Ligandmolekül lässt sich in der Regel nur ein Farbstoffmolekül anbinden und die Farbstoffe neigen bei längerer Belichtung zur Degeneration ([[Photobleichung]]). Diese Nachteile schränken die Anwendung organischer Farbstoffe zum Teil erheblich ein. Eine Alternative dazu sind [[Quantenpunkt]]e (engl. ''quantum dots'') aus [[Halbleiter]]materialien, die diese Nachteile nicht aufweisen,<ref>W. C. Chan und S. Nie: ''Quantum dot bioconjugates for ultrasensitive nonisotopic detection.'' In: ''[[Science]]'' 281, 1998, S.&nbsp;2016–2018. PMID 9748158</ref> dafür aber sehr bedenkliche Elemente, wie beispielsweise [[Arsen]], [[Selen]] oder [[Cadmium]], enthalten können, die eine In-vivo-Anwendung im Menschen prinzipiell ausschließen.

Die [[Plasmahalbwertszeit]] für Indocyaningrün beträgt lediglich 3 bis 4 Minuten.<ref>A. K. Kirchherr u.&nbsp;a.: ''Stabilization of indocyanine green by encapsulation within micellar systems.'' In: ''[[Mol Pharm]]'' 6, 2009, S.&nbsp;480–491. PMID 19228053</ref> Für viele Anwendungen ist dies ein zu geringer Wert. Durch die Verkapslung in [[Mizellen]] lässt sich die Plasmahalbwertszeit von ICG deutlich erhöhen.<ref name="PMID20568000">T. H. Kim, Y. Chen, C. W. Mount, W. R. Gombotz, X. Li, S. H. Pun: ''Evaluation of temperature-sensitive, indocyanine green-encapsulating micelles for noninvasive near-infrared tumor imaging.'' In: ''Pharm. Res.'' 27, 2010, S.&nbsp;1900–1913 PMID 20568000.</ref>

== Potenzielle Anwendungen ==
Neben dem vielseitigen präklinischen Einsatz der Fluoreszenztomographie, wird intensiv an der Anwendung dieses Verfahrens in der humanen Diagnostik gearbeitet. Ein Schwerpunkt ist dabei die In-vivo-Diagnostik von Krebs, speziell von [[Brustkrebs]].<ref>N. Kosaka u.&nbsp;a.: ''Clinical implications of near-infrared fluorescence imaging in cancer.'' In: ''[[Future Oncol]]'' 5, 2009, S.&nbsp;1501–1511. PMID 19903075 (Review)</ref>
Die gute Zugänglichkeit der Brust für die Bildgebung und das meist oberflächennahe Auftreten von Tumoren sind für die Fluoreszenztomographie günstig. Da es sich zudem um ein Verfahren ohne ionisierende Strahlung handelt, sind von dieser Seite keine langfristigen Folgeschäden zu erwarten, wie sie beispielsweise bei der [[Mammographie]] immer wieder diskutiert werden ([[Strahlenbelastung]]).<ref>B. Ebert u.&nbsp;a.: ''Near-infrared fluorescent dyes for enhanced contrast in optical mammography: phantom experiments.'' In: ''J Biomed Opt'' 134, 2001, S.&nbsp;134–140. [[doi:10.1117/1.1350561]] PMID 11375722</ref><ref>S. G. Demos u.&nbsp;a.: ''Advances in optical spectroscopy and imaging of breast lesions.'' In: ''[[J Mammary Gland Biol Neoplasia]]'' 11, 2006, S.&nbsp;165–181. PMID 17091396 (Review)</ref> Die '''Fluoreszenzmammographie''' hat das Potenzial für ein schnelles und kostengünstiges [[Screening]]verfahren bei Brustkrebs.<ref>B. Alacam u.&nbsp;a.: ''Pharmacokinetic-rate images of indocyanine green for breast tumors using near-infrared optical methods.'' In: ''[[Physics in Medicine and Biology]]'' 53, 2008, S.&nbsp;837–859. PMID 18263944</ref><ref>S. Nioka und B. Chance: ''NIR spectroscopic detection of breast cancer.'' In: ''Technol Cancer Res Treat'' 4, 2005, S.&nbsp;497–512. PMID 16173821</ref><ref name="PMID11191107">D. J. Hawrysz und E. M. Sevick-Muraca: ''Developments toward diagnostic breast cancer imaging using near-infrared optical measurements and fluorescent contrast agents.'' In: ''Neoplasia'' 2, 2000, S.&nbsp;388–417. PMID 11191107, {{PMC|1507982}}</ref><ref>B. J. Tromberg u.&nbsp;a.: ''Assessing the future of diffuse optical imaging technologies for breast cancer management.'' In: ''[[Medical Physics]]'' 35, 2008, S.&nbsp;2443–2451. PMID 18649477, {{PMC|2809725}}</ref><ref>C. Li u.&nbsp;a.: ''Glucosamine-bound near-infrared fluorescent probes with lysosomal specificity for breast tumor imaging.'' In: ''Neoplasia'' 10, 2008, S.&nbsp;389–398. PMID 18392136, {{PMC|2288541}}</ref>
Die [[Schering AG]] stellte 2000 ein mit zwei [[Glucosamin]]-Molekülen modifiziertes Indocyaningrün (Bezeichnung NIR-1) als potenzielles Kontrastmittel für die NIR-Mammographie vor. Es handelt sich um ein unspezifisch bindendes Kontrastmittel. Für die Anwendung im Menschen liegt bisher noch keine Zulassung vor. Eine ähnliche Substanz ist [[KC 45]].<ref>D. von Stieglitz: [http://www.diss.fu-berlin.de/diss/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDISS_derivate_000000001502/ ''Nachweis einer Arthritis im Sprunggelenk der Ratte mittels NIR Bildgebung unter Verwendung des Farbstoffes KC 45 und deren Korrelation mit der MRT und histologischen Untersuchung.''] Dissertation, FU Berlin, 2004.</ref>
2007 wurden vielversprechende Ergebnisse mit einem speziellen Fluoreszenzbiomarker veröffentlicht, mit dem [[Mikrokalk]], eine typische Ablagerung von [[Malignität|malignen]] Brusttumoren, sichtbar gemacht werden kann.<ref>J. V. Frangioni u.&nbsp;a.: ''Synthesis of Conjugatable Bisphosphonates for Molecular Imaging of Large Animals.'' In: ''[[Angewandte Chemie International Edition]]'' 46, 2007, S.&nbsp;7969–7971. PMID 17868163, {{PMC|2440667}}</ref><ref>[http://www.organische-chemie.ch/chemie/2007okt/kontrastmittel.shtm ''Neues Kontrastmittel für Brustkrebs-bedingte Mikroverkalkungen.''] Vom 23. Oktober 2007</ref><ref>K. R. Bhushan u.&nbsp;a.: ''Detection of breast cancer microcalcifications using a dual-modality SPECT/NIR fluorescent probe.'' In: ''[[Journal of the American Chemical Society]]'' 130, 2008, S.&nbsp;17648–17649. PMID 19055348, {{PMC|2696399}}</ref> Von der Geräteseite sind mittlerweile Prototypen von Kleingeräten zur Brustkrebs-Diagnose ''(hand-held probes)'' verfügbar.<ref>J. Ge u.&nbsp;a.: ''Three-dimensional fluorescence-enhanced optical tomography using a hand-held probe based imaging system.'' In: ''[[Medical Physics]]'' 35, 2008, S.&nbsp;3354–3363. [[doi:10.1118/1.2940603]] PMID 18697559, {{PMC|2562618}}</ref>

Auch zur Bildgebung des [[Lymphe|Lymphflusses]]<ref>E. M. Sevick-Muraca u.&nbsp;a.: {{Toter Link |datum=2019-04 |url=http://radiology.rsna.org/content/246/3/734.long |text=''Imaging of lymph flow in breast cancer patients after microdose administration of a near-infrared fluorophore: feasibility study.'' |fix-attempted=ja |archivebot=}} In: ''[[Radiology]]'' 246, 2008, S.&nbsp;734–741. PMID 18223125</ref> und zur Beurteilung des [[Wächterlymphknoten]]s<ref>L. Sampath u.&nbsp;a.: ''Near infrared fluorescent optical imaging for nodal staging.'' In: ''J Biomed Opt'' 13, 2008, S.&nbsp;041312. PMID 19021320 (Review)</ref> ist die Fluoreszenztomographie prinzipiell geeignet.<ref>R. Sharma u.&nbsp;a.: ''New horizons for imaging lymphatic function.'' In: ''Ann N Y Acad Sci'' 1131, 2008, S.&nbsp;13–36. PMID 18519956 (Review)</ref>

Die Fluoreszenztomographie könnte auch zur [[Stratifikation (Medizin)|Stratifizierung]] von Patienten ([[stratifizierte Medizin]], ''stratified medicine'') speziell in der Onkologie eingesetzt werden. Dabei wird ermittelt, ob der Tumor eines Patienten bestimmte [[Tumormarker|Stratifizierungsmarker]] (beispielsweise [[HER2/neu]]) exprimiert und die Therapie (im Beispiel [[Trastuzumab]]), überhaupt [[Indikation|indiziert]] ist.<ref>L. Sampath u.&nbsp;a.: [http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/full/48/9/1501 ''Dual-labeled trastuzumab-based imaging agent for the detection of human epidermal growth factor receptor 2 overexpression in breast cancer.''] In: ''J Nucl Med'' 48, 2007, S.&nbsp;1501–1510. PMID 17785729</ref><ref>M. S. Gee u.&nbsp;a.: ''Human breast cancer tumor models: molecular imaging of drug susceptibility and dosing during HER2/neu-targeted therapy.'' In: ''Radiology'' 248, 2008, S.&nbsp;925–935. PMID 18647846, {{PMC|2798096}}</ref>

Ein eleganter Ansatz ist die Verwendung von Fluorophor-Polymer-Konjugaten, die erst durch die [[Katalyse]] von bestimmten [[Enzym]]en, die vor allem in Tumorzellen [[Genexpression|überexprimiert]] sind, zur Fluoreszenz aktiviert werden. Zuvor war die Fluoreszenz [[Fluoreszenzlöschung|gelöscht]].<ref>C. Bremer u.&nbsp;a.: ''In vivo molecular target assessment of matrix metalloproteinase inhibition.'' In: ''[[Nature Medicine]]'' 6, 2001, S.&nbsp;743–748. PMID 11385514</ref><ref>C. H. Tung u.&nbsp;a.: [http://cancerres.aacrjournals.org/content/60/17/4953.long ''In vivo imaging of proteolytic enzyme activity using a novel molecular reporter.''] In: ''Cancer Res'' 60, 2000, S.&nbsp;4953–4958. PMID 10987312</ref>

Auch für die frühzeitige Erkennung einer [[Rheumatoide Arthritis|rheumatoiden Arthritis]] werden neuartige Marker für die Fluoreszenztomographie entwickelt. Mit der konventionellen Röntgendiagnostik wird dieses Krankheitsbild meist in einem schon sehr weit fortgeschrittenen Stadium diagnostiziert. Eine frühzeitigere Diagnosestellung kann sich positiv auf die Behandlungsmöglichkeiten und den -erfolg auswirken.<ref>{{Toter Link |datum=2018-04 |url=http://ib.ptb.de/8/83/831/Rheuma/831Rheuma.html |text=''Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur frühen Diagnose entzündlich rheumatischer Gelenkveränderungen mittels Laser-induzierter Fluoreszenz.'' |archivebot=}}</ref><ref>T. Fischer u.&nbsp;a.: ''Assessment of unspecific near-infrared dyes in laser-induced fluorescence imaging of experimental arthritis.'' In: ''[[Academic Radiology]]'' 13, 2006, S.&nbsp;4–13. PMID 16399028</ref><ref>U. J. Netz: [http://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000005800 ''Diffuse optische Tomographie an Fingergelenken für die Diagnose der rheumatoiden Arthritis.''] Dissertation, FU Berlin, 2008</ref>

== Stärken und Schwächen der Fluoreszenztomographie ==
Die Fluoreszenztomographie ist ein hochsensitives Verfahren, mit dem bereits kleinste Mengen eines geeigneten Fluorophors detektiert werden können. Die Sensitivität reicht an die von nuklearmedizinischen Verfahren, wie beispielsweise PET oder SPECT heran und ist der Magnetresonanztomographie (MRT) weit überlegen. Das Verfahren ist – verglichen mit anderen Tomographieverfahren – vergleichsweise preiswert; sowohl in den Geräte[[investition]]en, dem Gerätebetrieb ([[Betriebsmittelkosten]]), als auch in der Durchführung eines Scans. Das Verfahren kommt ohne Strahlenbelastung aus und ist zur Darstellung von Strukturen und Funktionen geeignet.

Nachteilig ist der geringe Informationsgehalt, der durch Streueffekte bedingt ist. Mit zunehmender Gewebetiefe nimmt dieses Problem zu und die erzielbare Ortsauflösung nimmt drastisch ab, wobei Fettgewebe den Effekt zusätzlich verstärkt.<ref name="pieper">M. Pieper: {{Webarchiv | url=http://www.mpieper.de/files/otom.pdf | wayback=20050429004600 | text=''Optische Tomographie – Ein kurzer Überblick.''}} (PDF; 1,1&nbsp;MB) Januar 2005</ref> Bei größeren Tieren oder gar beim Menschen, lassen sich innere Organe derzeit nicht in einer brauchbaren Form darstellen.
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== Verwandte Verfahren ==
DOSI
<ref>B. J. Tromberg u. a.: ''Assessing the future of diffuse optical imaging technologies for breast cancer management.'' In: ''[[Medical Physics]]'' 35, 2008, S.&nbsp;2443–2451. PMID 18649477, {{PMC|2809725}}</ref>
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== Siehe auch ==
* [[Fluoreszenzdiagnostik]]

== Weiterführende Literatur ==
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* S. J. Erickson u.&nbsp;a.: ''Two-dimensional Fast Surface Imaging Using a Handheld Optical Device: In Vitro and In Vivo Fluorescence Studies.'' In: ''Transl Oncol'' 3, 2010, S.&nbsp;16–22. PMID 20165691, {{PMC|2822449}}
* N. Blow: ''In vivo molecular imaging: the inside job.'' In: ''[[Nature Methods]]'' 6, 2009, S.&nbsp;465–469. [[doi:10.1038/nmeth0609-465]]
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* S. Lee u.&nbsp;a.: ''Activatable imaging probes with amplified fluorescent signals.'' In: ''Chem Commun (Camb)'' 36, 2008, S.&nbsp;4250–4260. PMID 18802536 (Review)
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== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Commonscat|Fluorescence tomography|Fluoreszenztomographie}}
* [http://www.tu-braunschweig.de/Medien-DB/eitp/status-20070426-ebert.pdf Biomedizinische Fluoreszenzbildgebung mit Einzelphotonenempfindlichkeit] (PDF; 1,3&nbsp;MB) (TU Braunschweig)

[[Kategorie:Diagnostisches Verfahren]]
[[Kategorie:Tomografie]]
[[Kategorie:Biochemische Methode]]