Diagnose per Licht und Schall
Neue Trumpf-Lasertechnik untersucht Weichgewebe und Blutfluss
Trumpf Photonic Components und iThera Medical haben eine neue Laser-basierte Diagnosetechnik für die optoaktustische Bildgebung vorgstellt. Das VCSEL-Lasersystem ist 100 Mal kleiner und stromsparender, läuft in Laserklasse 1 und soll dank detaillierter Bilder herkömmliche Diagnosesysteme ersetzen.
Gewebe ohne operative Eingriffe oder Strahleneinsatz untersuchen? Einen noch recht neuen, nicht-invasiven und risikofreien Ansatz bietet die optoakustische Bildgebung.
Die kostengünstige Diagnosemethode nutzt den photoakustischen Effekt, bei dem intensives Licht im Gewebe absorbiert wird und dadurch Ultraschallwellen erzeugt werden. Die innovative Technik kombiniert optische und akustische Technologien, um detaillierte Bilder von biologischem Gewebe zu erzeugen.
Optoakustische Diagnose in der Medizin
- Krebsdiagnostik: Sie ermöglicht eine präzise Darstellung von Tumoren, insbesondere bei der Brustkrebsdiagnostik.
- Gefäßerkrankungen: Die Technik wird zur Visualisierung von Blutgefäßen und zur Unterscheidung zwischen oxygeniertem und deoxygeniertem Blut eingesetzt.
- Entzündliche Prozesse: Optoakustische Bildgebung kann entzündliche Veränderungen im Gewebe detektieren.
- Neurologie: Nicht-invasiven Untersuchung von Hirnaktivitäten.
- Kardiologie: Detaillierte Darstellung von Herzgewebe und Blutgefäßen.
Obwohl die Technologie vielversprechend ist, befindet sie sich noch in einem relativ frühen Stadium der klinischen Anwendung. Ihre Verbreitung in der breiten Routinediagnostik könnte durch einen Durchbruch bei den zugrundeliegendnen Lasersystemen jetzt beschleunigt werden.
Lasertechnik von Trumpf für die Diagnostik
Die neuartige Technologie, welche in Handstücken mobiler Diagnosegeräte zum Einsatz kommen soll, ist ein VCSEL-basiertes (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) Subsystem. Gerade in Zusammenarbeit mit dem Münchner Medizingerätehersteller iThera Medical vorgestellt, soll das Lasersystem von Trumpf Photonic Components aktuelle photonische Systeme ersetzen. Laut der beiden Firmen wäre dies eine Revolution für den routinemäßigen klinischen Einsatz der photoakustischen Diagnostik - »insbesondere bei der Messung der Weichgewebeperfusion und der Oxygenierung, die auf eine Vielzahl von Krankheiten anwendbar ist«.
Das photonische Subsystem basiert auf einem kompakten Aufbau aus Hochleistungs-VCSEL-Arrays und Bare-ToF-CMOS-Treiberchips. Die Wärmeableitung kann in einem kleinen Kupferblock gepuffert werden, sodass das Subsystem ohne aktive Kühlung direkt in ein medizinisches Handgerät eingebaut werden kann.
| »Die energieeffiziente und kompakte photonische Lösung ist skalierbar und ebnet den Weg für zukünftige Patch- und Sensor-Optoakustik-Anwendungen. Die VCSEL-Technologie mit ihren Vorteilen wie Präzision, kompakter Struktur, Energieeffizienz und großem Wellenlängenbereich ist perfekt für diese Anwendung geeignet.« |
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| Alexander Weigl, Leiter Produktmanagement bei TRUMPF Photonic Components. |
MIniaturisierung und Effizienz für Medizingerätehersteller
Das Trumpf'sche VCSEL-System soll die optoakustische medizinische Bildgebung und Sensorik deutlich effizienter, kleiner und sicherer machen und ihr damit den Weg in die Breitendiagnostik ebnen. Medizingeräteentwickler - wie iThera Medical mit dem vorgestellten Handheld-System - können von einer drastischen Reduzierung des Stromverbrauchs und des Volumens der Lichtquelle um jeweils den Faktor 100 profitieren. Die signifikante Miniaturisierung ermöglicht die Entwicklung kompakterer und energieeffizienterer medizinischer Geräte, was insbesondere für mobile Diagnosegeräte in den Kliniken und Praxen wichtig ist.
Mehr Sicherheit mit weniger Aufwand am PoC
Ein weiterer entscheidender Fortschritt liegt in der verbesserten Sicherheit und der damit verbundenen einfacheren Anwendung am Point-of-Care ohne speziell geschultes Personal und aufwändige Sicherheitsmaßnahmen. Die Herabstufung der Lasersicherheitsklassifizierung von Klasse 4 auf Klasse 1 eliminiert die Notwendigkeit spezieller Lasersicherheitsmaßnahmen.
Darüber hinaus zeichnet sich das VCSEL-System durch eine wesentlich höhere Stabilität im Vergleich zu herkömmlichen durchstimmbaren Festkörperlasern aus. Die verbesserte Leistungsstabilität ist besonders wichtig für präzise medizinische Anwendungen, bei denen Zuverlässigkeit und Genauigkeit oberste Priorität haben.
| »Diese bahnbrechenden Verbesserungen werden den Übergang der Technologie von der Forschung in die klinische Diagnostik und auch in die Sensorik erleichtern und optoakustische Technologie allgemein zugänglich machen.« |
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| Patrick Leisching, CTO iThera Medical |
Die Kombination aus Energieeffizienz, Kompaktheit, verbesserter Sicherheit und höherer Stabilität macht das VCSEL-System zu einer vielversprechenden Technologie für Medizingeräteentwickler und eröffnet der optoakustischen Bildgebung neue Möglichkeiten für innovative diagnostische und therapeutische Anwendungen. (uh)
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