Blut ist dicker als Wasser – und dennoch durchsichtig

In der modernen Chirurgie werden immer häufiger sanfte Operations- und Diagnosemethoden eingesetzt. Statt eines großen Schnitts wird ein Endoskop mit Optik und Instrumenten durch eine kleine Öffnung in den menschlichen Körper eingeführt. In der Bauchhöhle funktioniert die optische Technik inzwischen nahezu perfekt. Innerhalb von Blutgefäßen oder dem Herzen ist die herkömmliche Optik dagegen blind.

Die fünf am weitesten verbreiteten Verfahren zur Darstellung des Gefäßsystems sind die Sonographie, die digitale Subtraktionsangiographie (DSA), die Computertomographie (CT), die Magnetresonanztomographie (MRT) und -angiographie (MRA) sowie auf akademischem Niveau auch die Fiberendoskopie. Keines kann intraoperativ eingesetzt werden, und keines hat sich bisher für die Visualisierung des kardiovaskulären Systems alleinig etablieren können. Gerade dieses Einsatzgebiet ist aber für die Weiterentwicklung der minimal-invasiven Chirurgie zwingend, denn bei Eingriffen mittels eines Katheters konnte der Operationsverlauf bislang nur unter Röntgenkontrolle verfolgt werden.

Diese „Blindheit“ beim Blick des Endoskopikers ins Blut rührt daher, dass das Blut für das menschliche Auge undurchsichtig ist. Im infraroten Spektralbereich aber weist es eine gewisse Transparenz auf. Diese Eigenschaft haben sich Forscher der beiden Fraunhofer-Institute für Angewandte Festkörperphysik (IAF) in Freiburg und für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg zu Nutze gemacht. Ein neuartiges, patentiertes optisches System wurde entwickelt, welches durch Blut hindurch „sehen“ kann.

Zum System gehört eine infrarot-empfindliche Kamera mit maßgeschneiderter Beleuchtung. Das dafür erforderliche Halbleiterlasermodul wurde am IAF entwickelt. In Kombination mit der Kamera reicht die Sichtweite im schlagenden, blutgefüllten Herzen einige Millimeter weit. Über diese Strecke kann also diagnostiziert und operiert werden. Eine Beleuchtungs- Wellenlänge von 2,2 µm hat sich dabei als Optimum erwiesen. Integriert in ein Endoskop, übertrifft diese blutdurchdringende Bildgebung alle bisher existierenden Verfahren.

Die klinische Studie ist für 2010 avisiert und wird von Prof. Dr. Heinz Jakob am Westdeutschen Herzzentrum in Essen durchgeführt. Bis dahin wird der Prototyp aufgebaut, getestet und zugelassen.

Wegen der viel versprechenden Ergebnisse wurde inzwischen auch die Angiocam Infrared Vision Systems GmbH als Spin-off-Unternehmen des Fraunhofer IMS gegründet. Hier soll das kardiovaskuläre Videoendoskop-Verfahren weiterentwickelt werden. Eingriffe im schlagenden Herzen werden damit ohne Röntgenstrahlung oder für den Patienten belastende Kontrastmittel in Echtzeit beobachtbar.

Weitere Informationen www.ims.fraunhofer.de E-Mail-Kontakt: ingo.krisch@ims.fraunhofer.de