Water Flow Elastographie - Eine neue Technik für die Bestimmung mechanischer Gewebeeigenschaften im Rahmen der minimalinvasiven Chirurgie

Abstract

Die Messung mechanischer Gewebeeigenschaften in-vivo ist für die medizinische Diagnostik von großem Interesse. Viele der derzeit genutzten Elastographietechniken können allerdings aufgrund des eingeschränkten Zugangs zum Messbereich nicht in minimalinvasiven Operationen eingesetzt werden. Aus diesem Grund wurde im Rahmen der Promotion die Elastographietechnik der Water Flow Elastographie (WaFE) entwickelt. WaFE arbeitet mit einer Sonde, die sich durch einen Unterdruck an der Probe ansaugt und gleichzeitig Kochsalzlösung mit einem Überdruck (Fluiddruck) auf die Probe appliziert. Dadurch entsteht eine mit Kochsalzlösung gefüllte Indentierung, deren Volumen mit einem Durchflussmesser gemessen wird. Mithilfe von FEM-Simulationen wurde ein Messprotokoll erarbeitet, mit dem das Elastizitätsmodul aus dem Zusammenhang zwischen Fluiddruck und Volumen der Indentierung bestimmt werden kann. Mit diesem Messprotokoll wurde das Elastizitätsmodul von Silikonproben und Gewebe bestimmt. Eine anschließende Validierung mit einer kommerziellen Materialprüfmaschine (MPM) ergab Abweichungen der gemessenen Elastizitätsmoduli zwischen MPM und WaFE von unter 10 %. Abschließend wurde die WaFE auf menschliches Blasengewebe angewendet, um zwischen gesundem und kanzerösem Gewebe zu differenzieren. Eine Grenzwertoptimierung ergab dabei eine bestmögliche Klassifikation von kanzerösem Gewebe für Elastizitätsmoduli E>8 kPa.