Bilder vom Inneren des Körpers und Diodenlaser

Bilder vom Inneren des Körpers in 3-D

Günstig in die dritte Ultraschall-Dimension

02.05.2007 - Bilder vom Inneren des Körpers in 3-D sind in der Diagnose sehr gefragt. Doch die dafür notwendigen Apparaturen sind extrem teuer. Dank einer neuen Entwicklung lassen sich herkömmliche Ultraschallgeräte nun kostengünstig von 2- zu 3-D-Geräten aufrüsten.

Ultraschallgeräte stehen in fast jeder Arztpraxis. Die Sonografie erlaubt den Blick auf das Ungeborene im Bauch einer Schwangeren, deckt Gallensteine auf oder erkennt tumorartige Geschwülste. Gerade in der Früherkennung von Brustkrebs spielen Ultraschall-Methoden heute eine wichtige Rolle: Vor allem die dreidimensionale Sonografie liefert sehr aussagefähige Bilder. Mit ihr lassen sich beispielsweise die Struktur von Tumoren, ihr Verhalten sowie die Durchblutung besonders gut gegenüber dem gesunden Gewebe abgrenzen. Obwohl die 3-D-Technologie bereits aus den 90er Jahren stammt, ist sie bis heute ein sehr kostspieliges Verfahren geblieben. Ärzte und Praxen, die von 2-D auf 3-D umsatteln wollen, müssen sich dafür ganz neue Geräte anschaffen - im Schnitt liegen die Kosten dafür bei 50 000 Euro.

In einer Kooperation mit der Software-Firma MedCom ist es Forschern der Fraunhofer-Technologie-Entwicklungsgruppe TEG und des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT gelungen, Ärzten in Zukunft eine weitaus kostengünstigere Lösung anzubieten: Die Wissenschaftler haben ein System entwickelt, mit dem jedes herkömmliche 2-D-Ultraschallgerät für nur rund 400 Euro zu einem 3-D-Sonografen aufgerüstet werden kann. Der Clou: »Wir bestücken konventionelle Ultraschallköpfe mit Beschleunigungssensoren, die Position und Orientierung des Ultraschallkopfs exakt bestimmen«, sagt Dr. Urs Schneider, Projektleiter an der TEG. »Die von uns entwickelten Algorithmen rekonstruieren aus den so gewonnenen Daten ein dreidimensionales Bild.« Bei den Beschleunigungssensoren handelt es sich um kostengünstige kleine Halbleiterbauteile, die sensibel auf jede Art von Bewegung sind. Normalerweise sind solche Sensoren sehr ungenau; vor allem wenn es darum geht, den Positionswinkel zu bestimmen. Doch die speziellen Algorithmen der TEG-Ingenieure erlauben eine exakte Berechnung der Position im Raum. So konnten sie die Ungenauigkeit der Sensoren von etwa zehn Grad auf weniger als ein Grad senken. Damit steht erstmals ein Low-Cost-Navigationssystem mit einer großen Genauigkeit zur Verfügung, das sich einfach in bestehende Ultraschallsysteme integrieren lässt.

Mit der Möglichkeit zur kostengünstigen Aufrüstung kann die Versorgungslücke vor allem in osteuropäischen Ländern geschlossen werden: Ärzte könnten nun auch dort den Patienten verbesserte Diagnosemöglichkeiten anbieten. Schneider rechnet damit, dass das System - bestehend aus einem kleinen Stück Hardware und der entsprechenden Software - noch in diesem Jahr als Produkt auf den Markt kommen wird.

Quelle im Internet und weitere Informationen unter: www.fraunhofer.de
 

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Diodenlaser für die Weichteilchirurgie

Leicht lenkbarer Laserstrahl für den OP

02.05.2007 - Sei es beim Schnarchen oder bei Prostatabeschwerden, Laser gehören im Operationssaal zum Alltag. Forscher haben nun einen Diodenlaser entwickelt, dessen Wellenlänge sich gut für die Weichteilchirurgie eignet. Der Vorteil: Der neue Laser ist kompakt und kostengünstig.

Schnarchen ist nicht nur lästig, sondern auch anstrengend. Oft sehen Betroffene nur noch den Ausweg einer Operation, bei der ein Chirurg mit einem Laser Teile des Gaumens und des Zäpfchens entfernt. Als Laser dient dabei oft der recht kostengünstige CO2-Laser. Sein Licht kann jedoch nicht durch einen Lichtleiter geführt werden. Um es dennoch an die richtige Stelle im Mund des Patienten zu lenken, besitzt der Laser einen Gelenkarm, was ihn unhandlich macht.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT in Aachen und des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF in Freiburg haben nun einen Diodenlaser passender Wellenlänge entwickelt, der dieses Problem löst. »Das Laserlicht lässt sich mit einer sehr dünnen Lichtleitfaser lenken«, sagt Dr. Konstantin Boucke, Projektleiter am ILT. »Statt mit einem sperrigen Spiegelarm zu hantieren, kann der Chirurg die flexible Lichtleitfaser leicht in den Mundraum des Patienten einführen.« Auch der Preis lässt sich sehen: Diodenlaser kosten im Schnitt weniger als ein Drittel anderer Laser. Das Besondere an diesem Diodenlaser ist seine Wellenlänge von zwei Mikrometern. »Licht dieser Wellenlänge wird von biologischem Gewebe gut absorbiert, der Laserstrahl dringt also nicht tief ein. Ein Chirurg kann mit diesem Laser sehr kontrolliert schneiden. In einem anderen Betriebsmodus kann Strahlung mit einer Wellenlänge von 800 bis 980 Nanometern abgegeben werden, womit sich Blutungen gut stillen lassen. Daher eignet sich der Laser für jegliche Art von Weichteilchirurgie - so auch die Prostata-Resektion, bei der ein Laserlichtleiter in die Harnröhre eingeführt wird«, sagt Boucke. Um einen Diodenlaser dieser Wellenlänge zu realisieren, mussten die Forscher ein besonderes Material - Gallium-Antimonid - verwenden und den optischen Aufbau anpassen. Denn die üblichen Kameras, die beim Justieren des Laserstrahls helfen, waren für Wellenlängen von zwei Mikrometern nicht empfindlich genug.

Auch das Bearbeiten von durchsichtigen Kunststoffteilen soll der neue Diodenlaser künftig ermöglichen: Erscheinen die Kunststoffteile dem menschlichen Auge transparent, so dringt auch übliches Laserlicht größtenteils ungehindert hindurch, ohne das Material aufzuschmelzen. Bisher musste man transparentem Kunststoff zum Laserschwei-ßen Farbpigmente zufügen, was zusätzlich kostet, die Materialeigenschaften verändert und die Kunststoffe verfärbt. »Mit dem neuen Laser können wir transparente Kunststoffe auch ohne Pigmente fügen«, sagt Boucke. Auf der Messe Laser, die vom 18. bis 21. Juni in München stattfindet, stellen die Forscher den Prototypen erstmalig vor.

Quelle im Internet und weitere Informationen unter: www.fraunhofer.de


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