Echtzeitanalysen für die medizinische Diagnostik

Im Rahmen aktueller Technologietransferprojekte ist es AIP-Wissenschaftlern gelungen, die in der Astrophysik entwickelte Methode der spektralen Bildgebung erfolgreich für die Diagnostik in der Medizin einzusetzen. Hierbei wird im Unterschied zu digitalen Kameras für jeden Bildpunkt nicht nur ein Helligkeitswert registriert, sondern ein ganzes Spektrum aufgezeichnet. Das AIP hat sich mit diesem Verfahren, das auch Integrale Feldspektroskopie (IFS) genannt wird, international einen Namen gemacht. Die Methode wird unter anderem für die Instrumente PMAS und MUSE eingesetzt. In einer jetzt erschienenen Veröffentlichung konnten die Forscher um Elmar Schmälzlin nun erstmals zeigen, dass die auf IFS beruhende medizinische Bildgebung nicht nur Einzelaufnahmen erzeugt, sondern mit dieser Methode inzwischen ganze Bildsequenzen, d.h. Videos, aufgenommen werden können.

Der verantwortliche Projektleiter Martin Roth stellt fest: „Unserem Team ist hier ein ganz entscheidender Durchbruch gelungen: erstmalig kann der Medizin eine minimal-invasive optische Echtzeit-Diagnostik in Aussicht gestellt werden, mit deren Hilfe der Operateur künftig in einem Schritt die bislang notwendige Biopsie sowie die restlose Entfernung von krebsverdächtigem Gewebe durchführen kann.“

Die Bestimmung von Resektionsgrenzen, also die Unterscheidung zwischen gesundem und krebsbefallenem Gewebe, kann nach neueren wissenschaftlichen Erkenntnissen auch ohne die vorherige Begutachtung im Labor des Pathologen mit Hilfe einer Fasersonde und durch das Verfahren der Ramanspektroskopie direkt am Patienten gelingen. Bei dieser Methode wird ein sogenannter „spektraler Fingerabdruck“ ausgewertet, der für die verschiedenen Gewebetypen charakteristisch ist, analog zu der Methode, mit der Astrophysiker Alter und chemische Zusammensetzung von Sternen und Gasnebeln messen. Roth weiter: „Heute verfügbare kommerzielle Spektrographen können gerade einmal ein Spektrum für einen einzigen Messpunkt erzeugen. Anders als der Astronom, der in Ruhe am Computer seine Spektren studieren kann, benötigt der Arzt bei einem Eingriff aber in kürzester Zeit eine verlässliche Information über die fragliche Gewebestelle, d.h. ein komplettes Bild - am besten in Echtzeit.“

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Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)

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