07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
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Item Open Access Verfahren zur intraoperativen Tumordiagnostik am Beispiel der Thoraxchirurgie(2007) Wößner, Stefan; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein Verfahren zur intraoperativen Tumordiagnostik zu entwickeln, welches es dem Chirurgen während der Operation direkt erlaubt, Informationen über Gewebe in Echtzeit zu erhalten. Hierzu wurde auf Basis von Autofluoreszenz eine automatisierte Datenreduktion, -auswertung und –klassifizierung entwickelt, validiert und mittels eines Funktionsmusters realisiert. Ausgehend von der Analyse von Rahmenbedingungen einer Tumoroperation sowie von bestehenden Verfahren zur Tumordiagnostik wurden Anforderungen an ein solches Verfahren abgeleitet. Dabei wurden die Erkennungsleistung sowie die Dauer einer Messung als Hauptanforderungen identifiziert. Hieraus haben sich ergeben, dass die Fluoreszenzdiagnostik und speziell die Autofluoreszenzspektroskopie das größte Potential aufweist, jedoch ein Verfahren zur automatisierten Auswertung und Klassifizierung der Spektren sowie ein Sicherheitskonzept fehlt. Die automatisierte Auswertung wurde mit Hilfe von Methoden der multivariaten Statistik durchgeführt. Eine Datenreduktion mittels Hauptkomponentenanalyse sowie verschiedene Diskriminanzanalysen wurden herangezogen, um eine Zuordnung gemessener Autofluoreszenzspektren zu bekannten Trainingsgruppen durchzuführen und die großen Datenmengen nutzbar zu machen. Ebenso wurden die Risiken von Soft- und Hardware beleuchtet. Das Verfahren wurde anhand von Tumorproben aus dem Bereich der Thoraxchirurgie validiert und Parametersätze optimiert. Dabei zeigte sich, dass bei einer sehr kurzen Messdauer im Bereich von ca. 200ms sehr gute Ergebnisse von bis zu 89% Gesamtdetektionsrate bei einer Spezifität von bis zu 95% erreichbar waren. Anschließend erfolgte die Realisierung in Form eines Funktionsmusters sowie die Erprobung anhand von Proben eines Instituts für Pathologie aus allen Körperbereichen. Hierbei zeigte sich, dass Gesamtdetektionsraten von bis zu 75% bei einer Spezifität von 95% erreichbar waren und ein eigener Parametersatz für jede medizinische Disziplin Vorteile aufweist. Generell ergab sich eine gute Einsetzbarkeit im medizinischen Alltag, schnelle Anwendbarkeiten und Messdauern sowie mit bisherigen Verfahren vergleichbare Detektionsraten.