The application of toluidine blue staining in intraoperative cell imprint and frozen section rapid freezing diagnosis

Wenn ein Chirurg operiert, tickt die Uhr. Wenn ein Patient einen Tumor hat, muss der Chirurg sofort wissen, ob dieser bösartig ist und ob die Ränder des entfernten Gewebes frei sind. Diese Entscheidung fällt oft, während der Patient noch auf dem Operationstisch liegt. Um diese Antwort zu erhalten, nimmt ein Pathologe ein winziges Stück des frischen Gewebes, friert es ein und färbt es mit einem Farbstoff ein, damit es unter einem Mikroskop sichtbar wird. Der am häufigsten verwendete Farbstoff seit Jahrzehnten ist eine Kombination aus zwei Chemikalien, die die Zellkerne blau und das umliegende Material rosa färben. Diese Methode ist zuverlässig, erfordert aber Zeit und eine sorgfältige Handhabung. In den letzten Jahren wurde ein anderer, älterer Farbstoff namens Toluidinblau wieder in den Fokus gerückt. Dieser Farbstoff ist dafür bekannt, die Zellkerne sehr schnell in einem tiefen, scharfen Blau einzufärben, zeigt jedoch die Details der Umgebung nicht so gut an. Die Frage für die moderne Medizin lautet, ob dieser schnellere, einfachere Farbstoff die traditionelle Methode ersetzen oder ergänzen kann, ohne die Genauigkeit zu opfern, die zur Rettung eines Lebens nötig ist.

Forscher in Krankenhäusern in Kunming, China, gingen diese Frage mit einem direkten Vergleich an. Sie sammelten Gewebeproben von 348 Patienten, die sich verschiedenen Operationen unterzogen, darunter Eingriffe an Brust-, Lungen-, Gebärmutter- und Schilddrüsengewebe. Sie betrachteten nicht nur eine Methode; sie testeten vier verschiedene Wege der Vorbereitung und Färbung dieser Gewebeproben nebeneinander. Die erste Methode war der traditionelle Weg, der von Hand mit dem Standard-Blau-Rosa-Farbstoff durchgeführt wurde. Die zweite Methode war derselbe Standardfarbstoff, jedoch maschinell verarbeitet, um Konsistenz zu gewährleisten. Die dritte Methode beinhaltete das Einfrieren des Gewebes und das Färben mit dem schnell wirkenden Toluidinblau. Die vierte Methode war noch schneller: Anstatt eine dünne Scheibe des gefrorenen Gewebes zu schneiden, drückten die Forscher die frische, geschnittene Oberfläche des Gewebes direkt auf einen Objektträger, um einen Abdruck der Zellen zu hinterlassen, und färbten diesen Abdruck dann mit Toluidinblau ein. Sie verglichen dann, wie lange jede Methode dauerte, wie klar die Bilder aussah und wie oft die Diagnose mit dem endgültigen, bestätigten Ergebnis aus dem Standardlabortest übereinstimmte.

Die Ergebnisse zeigten einen klaren Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Detailgenauigkeit. Der Toluidinblau-Zellabdruck war mit Abstand der schnellste und dauerte irgendwo zwischen weniger als einer halben Minute und knapp unter vier und einem halb Minuten. Dies war signifikant schneller als sowohl die handgefärbten als auch die maschinell gefärbten traditionellen Methoden, die jeweils fast sieben bzw. sechs Minuten dauerten. Geschwindigkeit ging jedoch auf Kosten der visuellen Qualität. Wenn die Forscher die Bilder danach bewerteten, wie gut die Zellen aussah, lieferte die maschinell gefärbte traditionelle Methode die besten Ergebnisse, dicht gefolgt von der handgefärbten Version. Die Toluidinblau-Gefrierstücke waren etwas weniger klar, und die Toluidinblau-Zellabdrücke waren am wenigsten klar von allen. Das Hauptproblem bei der Toluidinblau-Methode war, dass sie zwar die Zellkerne mit intensiven, scharfen Details malte, den Rest der Zelle jedoch eher vage erscheinen ließ. Sie war exzellent darin, den Zellkern – das Kontrollzentrum der Zelle – darzustellen, aber schwach darin, das Zytoplasma – also den Körper der Zelle – abzubilden. Dieser Mangel an Detailtiefe erschwerte die Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten von gutartigen, also nicht bösartigen, Wucherungen.

Trotz dieser visuellen Unterschiede erzählte die diagnostische Leistungsfähigkeit der Methoden eine nuanciertere Geschichte. Wenn es um die Identifizierung bösartiger, oder maligner, Tumoren ging, schnitten alle vier Methoden gleichermaßen gut ab. Jede einzelne Methode identifizierte maligne Läsionen korrekt mit einer Genauigkeitsrate von über 95 Prozent. In diesen Fällen reichte die Schärfe des Zellkerns, die durch das Toluidinblau verliehen wurde, aus, damit der Pathologe die richtige Entscheidung treffen konnte. Die Geschichte änderte sich jedoch beim Blick auf gutartige Tumoren oder nicht bösartiges Gewebe. Hier waren die traditionellen Methoden, ob von Hand oder maschinell durchgeführt, signifikant genauer. Insbesondere der Toluidinblau-Zellabdruck hatte Schwierigkeiten, zwischen harmlosen Wucherungen und normalem Gewebe zu unterscheiden. Aufgrund dessen kamen die Forscher zu dem Schluss, dass der Toluidinblau-Zellabdruck zwar nicht zuverlässig genug ist, um eine unabhängige definitive Diagnose für gutartige Zustände zu stellen, er jedoch für die schnelle intraoperative Diagnose maligner Tumoren qualifiziert bleibt. Er eignet sich am besten als schnelles Screening-Werkzeug speziell zur Identifizierung maligner Läsionen.

Die Studie legt einen praktischen Weg für Operationssäle nahe. Die traditionelle maschinell gefärbte Methode bleibt der Goldstandard für die höchste Bildqualität und die zuverlässigste Diagnose über alle Gewebearten hinweg. Der Toluidinblau-Gefrierschnitt bietet jedoch ein sehr gutes Gleichgewicht, da er zuverlässige Ergebnisse für die meisten Fälle liefert und gleichzeitig schneller als die traditionelle handgefertigte Methode ist. Der Toluidinblau-Zellabdruck mit seiner extremen Geschwindigkeit erfüllt einen anderen Zweck. Er ist kein Ersatz für die vollständige Diagnose gutartiger Zustände, sondern dient als schnelles Triage-Werkzeug für Krebs. Wenn ein Chirurg in weniger als fünf Minuten wissen muss, ob ein verdächtiger Knoten wahrscheinlich Krebs ist, kann der Toluidinblau-Abdruck diese Antwort schnell liefern. Wenn das Ergebnis positiv für Malignität ist, kann der Chirurg mit Zuversicht fortfahren. Wenn das Ergebnis negativ ist oder wenn das Gewebe zwar gutartig aussieht, der Abdruck aber unklar ist, kann das Team dann auf die detaillierteren, traditionellen Methoden zurückgreifen, um die endgültige Diagnose zu bestätigen. Dieser Ansatz ermöglicht es den medizinischen Teams, das richtige Werkzeug für den spezifischen Moment zu nutzen und so das Bedürfnis nach Geschwindigkeit mit der absoluten Notwendigkeit von Genauigkeit in Einklang zu bringen.