OptiSCOPE

Die passive dreidimensionale Profil- und Formerfassung mechanischer Gegenstände mittels faseroptischer Sensorik ist ein derzeit international viel beachtetes Thema, da es insbesondere im Bereich der Medizintechnik völlig neue Möglichkeiten der Navigation und der Positionsbestimmung verschiedenster medizintechnischer Instrumente ermöglicht. Insbesondere flexible Instrumente, wie etwa in der Endoskopie oder der Angiografie könnten von einer derartigen Konfigurationsbestimmung erheblich profitieren.

Da die Technik ausschließlich faseroptisch arbeitet, ist sie unabhängig von elektro-magnetischen Wechselwirkungen und lässt sich problemlos in Operations- und Durchleuchtungsräumen, aber auch innerhalb des Körpers oder in Instrumenten einsetzen, was nach Stand der Technik für andere Navigationstechniken nicht der Fall ist. Instrumente, die mit einem derartigen Navigationsprinzip ausgestattet sind, wären nicht nur einfacher zu bedienen, sondern würden zudem neue Anwendungsgebiete erschließen, die ohne Kenntnis der Lagepositionierung undenkbar wären.

Das Fraunhofer HHI in Goslar hat auf der Grundlage der Femtosekunden-Lasertechnik eine Methode entwickelt, mit der Wellenleiter und periodische Modulationen des Brechungsindex sowohl in den Kern als auch in das Cladding einer optischen Faser direkt hineingeschrieben werden können. Dadurch lassen sich eine Vielzahl mikroskopischer, optischer Dehnungssensoren in einer Faser herstellen. Eine Auswertung der Dehnungs- bzw. Stauchungsmessdaten ergibt das 3D Profil des Instrumentes in Echtzeit und lässt sich über angepasste Schnittstellen problemlos in eine 3D Darstellung wandeln, die dem behandelnden Arzt zur Navigation des Instrumentes zur Verfügung gestellt wird.

Mit dieser Methode ist es erstmals möglich, eine kostengünstige, gewöhnliche Standard Singlemode-Faser zur 3D-Profilerfassung zu verwenden. Die Datenübertragung und das Einkoppeln des Anregungslichtes erfolgen ausschließlich über einen einzelnen Faserkern. Dadurch lassen sich sämtliche bekannten Koppel- und Faserelemente, die aus der Tele-kommunikation bekannt sind, für die weitere Lichtübertragung verwenden.

Damit wird ein völlig neues, vollständig faseroptisch arbeitendes Navigationssystem dem Arzt bereitgestellt, welches es erstmals ermöglicht, ein Endoskop dreidimensional im Raum zu lokalisieren ohne auf Trackinginstrumente, wie z.B. Röntgen-durchleuchtung oder EM Trackingsysteme zurückzugreifen.