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OligoChannel Spectral Analysis in stereotactic laser neurosurgery

Greger, Klaus

German Title: OligoChannel Spektral Analyse in der stereotaktischen Laserneurochirurgie

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Abstract

In stereotactic laser neurosurgery a tumor in the human brain is resected by a pulsed high energy laser beam. The laser beams for diagnosis and ablation of cancerous tissue are supplied through a probe. The whole resection is planned with a computer system. These planning data are based on previously obtained CT and MRT imaging. During the operation the complete process (diagnosis and resection) is guided and controlled by a computer system. One important part of the surgical system is the OligoChannel Spectrum Analyzer (OCSA), of which the principles and development are described in this work. The OCSA analyzes the autofluorescence spectrum of each observed tissue point in order to determine its kind. This is possible since autofluorescence spectra of healthy and cancerous tissue show characteristic differences. In contrast to commonly used techniques, the OCSA uses only a few detectors. By evaluation of the data obtained with the OCSA, an immediate decision can be made whether a specific tissue point should be ablated or not. To demonstrate the new technique, some results obtained with different tissue samples (human kidney and various mouse tissues) will be presented.

Translation of abstract (German)

In der stereotaktischen Laser-Neurochirurgie soll ein tief sitzender inoperabler Gehirntumor über plasmainduzierte Laser-Ablation entfernt werden. Hierfür werden die Laserstrahlen für Diagnose und Ablation über eine Lasersonde zum Tumor geführt. Die gesamte Operation wird auf CT- und MRT-Daten basierend geplant und durch einen Rechner überwacht. Eine wichtige Komponente des Operationssystems ist der OligoChannel Spektral Analysator (OCSA), dessen Entwicklung und Funktionsweise in der vorliegenden Arbeit vorgestellt werden. Der OCSA teilt Autofluoreszenzspektren untersuchter Gewebepunkte auf einige wenige Kanäle auf, um Aussagen über die Art des untersuchten Gewebes machen zu können. Dies ist möglich, weil die Autofluoreszenzspektren, die durch die Bestrahlung von Gewebe mit Laserlicht entstehen, sich in Abhängigkeit von der Gewebeart charakteristisch unterscheiden. Mit Hilfe der Informationen aus den Autofluoreszenzspektren wird entschieden, wie mit einem analysierten Punkt im Gewebe weiter verfahren werden soll (Ablation, Koagulation oder Verbleib). Zur Demonstration der Funktionsweise dieser neuen Technik werden in der vorliegenden Arbeit auch einige Ergebnisse, die mit Mausgewebe und menschlichem Gewebe erzielt wurden, vorgestellt.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Bille, Prof Josef
Date of thesis defense: 28. May 2003
Date Deposited: 03. Jun 2003 14:34
Date: 2003
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Neurochirurgie, Spektralanalyse, Spektroskopie, Onkologie
Uncontrolled Keywords: AutofluoreszenzAutofluorescence , Spectroscopy , Neurosurgery , Oncology
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