Innovative Bildgebungstechniken für die neurochirurgische Führung

Die OCT-Bildgebung beruht auf der Erfassung von rückgestreutem Nahinfrarotlicht und ist daher für biologisches Gewebe unschädlich. Seine physikalischen Eigenschaften ermöglichen die Integration in ein Mikroskop. Dies ermöglicht ein berührungsloses dreidimensionales Scannen von Gewebe in Echtzeit im Sichtfeld des Chirurgen. Die Eindringtiefe hängt von der optischen Gewebedichte ab. Mit ca. 4000 µm in der menschlichen Großhirnrinde erfüllt es die mikrochirurgischen Anforderungen.

Insbesondere bietet die OCT eine noch nie dagewesene axiale räumliche Auflösung von 1 - 15 µm, die an die Auflösung der konventionellen Histopathologie heranreicht. Jüngste Fortschritte in der Optik und Bildverarbeitung wie die automatische serielle Schnittdarstellung des polarisationsempfindlichen OCT (asPSOCT) und die Speckle-Modulation haben die Bildqualität weiter verbessert und ermöglichen die Darstellung der zerebralen Kortikalisschichten in Einzelzellbreite.

Neben der strukturellen Bildgebung bieten Anpassungen der perfusionsabhängigen OCT die Möglichkeit der parallelen funktionellen Hirnkartierung. Aufgrund der Möglichkeit, "optische Biopsien" durchzuführen, könnten Systeme, die katheterintegriertes OCT und Laserablation kombinieren, minimalinvasive und präzise theranostische Instrumente darstellen.

Diese vielseitigen Stärken werfen ein Licht auf zukünftige Perspektiven. Unser Team validiert den intraoperativen Einsatz von mikroskopisch integriertem OCT für die Weiterentwicklung der neurochirurgischen Führung.

Innovative Imaging Techniques for Neurosurgical Guidance

OCT imaging depends on the detection of back scattered near infrared light and is therefore harmless to biological tissue. Its physical properties allow for microscope integration. This leads to the possibility of contact free three-dimensional, real-time scanning of tissue in the field of view of the surgeon. Penetrating depth depends on optical tissue densities. With approximately 4000 µm in the human cerebral cortex it meets microsurgical requirements. In particular OCT offers an unprecedented axial spatial resolution ranging from 1 - 15 µm -approaching the resolution of conventional histopathology. In vitro recent optical and image processing advancements like automatic serial sectioning of polarization sensitive OCT (asPSOCT) and speckle modulation further increased image quality to display cerebral cortical layers at single cell width. A part from structural imaging adaptations of perfusion-dependent OCT offer the possibility of parallel functional brain mapping. Due to the capability of performing "optic biopsies” systems which combine catheter integrated OCT and laser ablation might demonstrate minimal invasive and precise theranostic instruments. These versatile strengths shed light on future perspectives. Our team validates intraoperative use of microscope integrated OCT for progression of neurosurgical guidance.