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Optische Kohärenztomographie für eine geregelte Laserablation an Grenzschichten der Schädelbasis (OCT-LABS)

Subject Area Measurement Systems
Term from 2010 to 2014
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 163842374
 
Final Report Year 2014

Final Report Abstract

Im Rahmen dieses Projekts wurde ein System zur automatisierten Laser-Cochleostomie mit OCT-Regelung entwickelt. Erstmalig wurde ein OCT-System verwendet um die kritische Grenzschicht unterhalb eines Bohrkanals direkt darzustellen, diese zu segmentieren und die Ablationsmuster entsprechend zu planen. Der größte Erfolg besteht darin, dass eine OCT-basierte Regelung der Laser-Knochen-Ablation erstmals erfolgreich realisiert wurde. Nach der Bildqualitätsverbesserung anhand des innovativen „History Compounding"-Verfahrens kann die kritische Grenzschicht unterhalb der Knochenoberfläche robust mit der OCT detektiert werden und zwar einige hundert Mikrometer bevor die Struktur freigelegt wird. Damit kann das Dickenprofil der verbleibenden Knochenschicht sehr präzise berechnet werden. Die tatsächliche Verteilung der Restknochenschicht bestimmt das hier erarbeitete Verfahren mit der Genauigkeit von wenigen Zehnmikrometern. Es konnte auch gezeigt werden, dass das System in der Lage ist ohne jegliche präoperative Planung die LaserKnochen-Ablation zu führen. Dem Regelungsmodul ist eine Planung vorgeschaltet, die automatisch sowohl die Pulspositionen als auch deren Dauer plant. Damit konnte erreicht werden, dass die Form des Bodens des Cochleostomie-Kanals präzise gegen die natürliche Krümmung der kritischen Struktur konvergiert. Außerdem stoppt der Ablationsprozess automatisch, wenn die gewünschte Restgewebedicke erreicht wird, ohne die kritischen Struktur zu schädigen. Eine wiederholbare Ablationsgenauigkeit von rund 20µm konnte experimentell nachgewiesen werden. Während die Trackinggenauigkeit konventioneller Trackingsysteme nicht ausreicht für die Detektion relativer Bewegungen des Situs kleiner 100µm zwischen der Zielregion und der Laseroptiken, kann das OCT-System selbst innovativ als ein optisches Trackingsystem benutzt werden. Durch das im Projekt entwickelte Trackingkonzept mittels Nachverfolgen von winzigen Landmarken um den Cochleostomie-Kanal herum wurde eine globale Trackinggenauigkeit von nur 25µm zwischen der Zielregion und den Laseroptiken erzielt. Somit können selbst minimale Bewegungen kompensiert und eine genaue Ausführung des geplanten Ablationsmusters garantiert werden.

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