Stereologische Quantifizierung der Gewebeschädigung an Nd:VAG-Laser bestrahlter humaner Haut unter Verwendung des Prinzips von Cavalieri

Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zur Quantifizierung der Gewebewirkung von Laserlicht am histologischen Präparat unter Verwendung des Prinzips von Cavalieri.

Methodik: Humane Haut wurde mit dem Nd:YAG-Laser MediLas2 (Domier Medizintechnik, München-Germering) im non-contact Verfahren bestrahlt unter Verwendung unterschiedlicher Ausgangsleistungen und Spotdurchmessem. An histologischen Schnitten von formalinfixiertem Gewebe wurde das Volumen des koagulierten und vaporisierten Hautgewebes bestimmt, basierend auf dem Prinzip von Cavalieri. Dabei ist keine serielle Rekonstruktion notwendig, es reicht aus, an einer gewissen Anzahl systematisch randomisiert ausgewählter Schnitte die Fläche des thermisch veränderten Gewebes zu bestimmen und mit dem durchschnittlichen Abstand der Schnitte zu multiplizieren. Diese Art der Volumenbestimmung ist unabhängig von der Form des Körpers.

Ergebnisse: Die Untersuchungen ergaben für die Energiedichte Werte zwischen 581 und 24.500 J/cm², umgerechnet auf das alterierte Gewebevolumen zwischen 4.974 und 112.121 J/cm³. Der mittels Approximierung an das Covariogramm geschätzte Fehlerkoeffizient (estCE) lag zwischen 4,2 und 10,0%. Dazu brauchten nur zwischen 5 und 12 (Mittelwert 8,6) Schnitte pro Präparat untersucht werden.

Klinische Anwendung: Die Bestimmung des bestrahlten Volumens mit Hilfe der Methode nach Cavalieri ist effizient (im Sinne von geringem Arbeitsaufwand) und frei von systematischen Fehlern. Mit diesem stereologischen Verfahren ist es möglich, mit geringem apparativem und zeitlichem Aufwand Volumina unabhängig von ihrer räumlichen Form zu quantifizieren und mit der eingestrahlten Energie zu korrelieren.

A method is presented which allows to quantify the volume of the tissue effect of laserlight on histological specimens using Cavalieri's principle.

Method: Human skin was irradiated with a Nd:YAG laser MediLas2 (Domier Medizintechnik, Munich, Germany) in noncontact mode using different power settings and various spot diameters. On formalin fixed, routinely stained histological sections taken from equidistant slabs, the area of the altered tissue was determined using a point counting procedure. The volume of the tissue irradiated was calculated by multiplying the total area of the tissue altered by the average thickness of the slabs. No serial reconstruction is necessary, it suffices to use a certain number of sections selected in a systematic random fashion. This type of volume determination is independent from the shape of the object.

Results: The investigation yielded values from 581 to 24.500 J/cm2 for the energy density, and 974 to 112.121 J/cm³ with respect to the tissue volume irradiated. Estimated coefficients of error (estCE), calculated by an approximation to the covariogram, gave values from 4.2 to 10.0%. To achieve this precision, only 5 to 12 specimens (mean 8.6) had to be investigated.

Clinical applications: Estimation of the altered tissue volume according to the principle of Cavalieri is efficient (i.e. in the sense of a low workload) and free of systematic errors. This stereologic method allows a quantification of the tissue effect of laser irradiation and a correlation with the energy used.