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Kurzfassung

Das am Leibniz-IPHT entwickelte Verfahren ermöglicht die Differenzierung von molekularen Grenzflächen (bspw. Tumorrand) mittels einer Echtzeit-Bildgebung in Form von Augmented Chemical Reality während einer Tumorresektion.

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Hintergrund

Der Einsatz der markerfreien und molekülspezifischen Raman-Spektroskopie in Kombination mit einer faseroptischen Sonde, Echtzeit-Datenverarbeitung und Bildgebung erlauben dem Chirurgen, schnell und präzise zu handeln.

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Bilder & Videos

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Problemstellung

Bisher fehlen einfache und effiziente Methoden, um die molekularen Informationen mit den Messpositionen zu registrieren und die Ergebnisse auf leicht verständliche Weise zu visualisieren.

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Lösung

Dafür wurde am Leibniz-IPHT ein bildgebungs-basiertes Positionserfassungssystem entwickelt, welches die Verknüpfung der Messdaten mit dem Mess-Ort  ermöglicht. Die in Echtzeit bestimmten molekularen Informationen können dann mittels räumlicher Augmented Reality dargestellt werden (Abb.1).

Dafür wird eine faseroptische Raman-Sonde mit der Hand über das zu untersuchende Gewebe geführt. Eine an der Sonde angebrachte Autofokuseinrichtung gewährleistet die effiziente Detektion der Raman-Strahlung (Abb. 2). Mittels Lasertracking wird die räumliche Zuordnung zwischen Messdaten und Mess-Ort realisiert. Nach einer Echtzeitauswertung der Daten werden diese farbkodiert dargestellt und mit dem Kamerabild überlagert. Somit lassen sich molekulare Verteilungen verschiedener Gewebebestandteile und so die Tumorgrenzen bestimmen. Mit Hilfe eines Laserprojektors ist es möglich, die chemische Information nicht nur mittels Augmented Reality auf dem Computerdisplay darzustellen, sondern durch Rück-projektion auf das zu behandelnde Gewebe auch als Mixed-Reality (Abb. 3).

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Vorteile

- Markerfreie und chemisch spezifische Differenzierung von Tumorrändern

- Direkte Projektion der farbkodierten Informationen auf das Gewebe in Echtzeit erhöht die Präzision der Tumorentfernung und verkürzt die Behandlungszeit

- Stabile Fokuslage durch Abstandsmessung und automatischer Fokuskorrektur -> Kompensation von Hand- und Patientenbewegung

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Anwendungsbereiche

Echtzeit-Auswertung und farbkodierte Darstellung mit Informationsüberlagerung des molekularen Grenzgebiets für eine Tumorresektion (Augmented Chemical Reality)

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Service

- Experimenteller Nachweis, Demonstrator

- Deutsche Patentanmeldung: DE 10 2017 129 837

- Anmelder: Leibniz-IPHT

- Erfinder:   Prof. Dr. Iwan W. Schie, Wei Yang, Prof. Dr. Jürgen Popp