Echtzeit regelungstechnik für Laserablation auf Basis volumetrischer optoakustischer Bildgebung

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel Razansky
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279589762

Laserablation als Methode zur Therapie oder zur Resektion hat viele bedeutende Vorteile gegenüber chirurgischen Verfahren mit dem Skalpell oder anderen mechanischen Instrumenten. Zu diesen Vorteilen zählen die Vermeidung von physischem Kontakt von Operationswerkzeugen mit sterilem Gewebe, die einzigartige Präzision und Selektivität, minimale unerwünschte thermische und mechanische Nebeneffekte sowie Gewebe in einem Arbeitsschritt trennen und koagulieren zu können. Die genannten Vorteile haben der Laserablation folglich zur klinischen Anwendung in einer Unzahl von medizinischen Fachgebieten verholfen, wie in der Onkologie, Ophthalmologie, Dermatologie, Zahnheilkunde, plastischen Chirurgie und Otorhinolaryngologie, der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde. Ungeachtet aller Fortschritte in der Anwendung der Laserablation wird der Großteil der Anwendungen immer noch ohne Regelungstechnik durchgeführt, wodurch eine Beurteilung der kritischen Parameter, die zur Entstehung der Läsion während des Ablationsprozesses führen, Schwierigkeiten bereitet. Das grundlegende Ziel des vorliegenden Projektes ist es, diese Lücke zu schließen und zur Regelung der Laserablation einen zuverlässigen Sensor auf Basis der multi-spektralen optoakustischen Bildgebung zu entwickeln. Der optoakusticher Sensor soll die Möglichkeit bieten, in der klinischen Praxis das Profil der Läsion, das Ausmaß der thermischen Beschädigungen, die Höhe und Verteilung des Temperaturanstieges, die lokale Gewebezusammensetzung und andere fundamentale Parameter in Echtzeit zu messen. Ein erfolgreicher Einsatz der optoakustischen Methoden wird dem Chirurgen ein Werkzeug an die Hand geben, das ihm genügend Informationen bereitstellt, um unerwünschte Beschädigungen an gesundem Gewebe oder kritischen Strukturen zu minimieren oder gar gänzlich zu vermeiden. Auf Grund ähnlicher zu Grunde liegender physikalischer Mechanismen ist außerdem zu erwarten, dass die Resultate nicht nur das Fachgebiet der Laserablation beeinflussen werden, sondern auch andere Gebiete thermischer Behandlungen wie Radiofrequenz-Katheter Ablation oder Verfahren mit hochintensivem fokussiertem Ultraschall (HIFU). Die durchgängige Leitlinie des Projektes wird sein, stets im Auge zu behalten, dass sich die entwickelten Methoden für einen möglichen Einsatz im klinischen Umfeld eignen. Der wichtigste Aspekt dabei wird sein, dass sich die optoakustischen Methoden mit Komponenten umsetzen lassen, die klein, kompakt sowie preisgünstig sind und die eine einfache Integration in portable, zertifizierte Medizintechnikprodukte zulassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz