Kameras in der Medizintechnik
Die Time-of-Flight (ToF) Bildgebung ist eine neuartige Technologie, die mit einem aktiven Messprinzip metrische dreidimensionale Oberflächendaten in Echtzeit erfasst. ToF-Kameras bestehen neben der Optik und Beleuchtung vor allem aus einem Sensor, der für jeden Bildpunkt nicht nur die Lichtintensität, sondern auch die Laufzeit des Lichts ermittelt. Eine Auswertungskomponente berechnet aus den Werten, die der Sensor erfasst hat, die Entfernungen und leitet diese an eine Schnittstelle (z.B. USB) weiter. Eine aufwändige Elektronik koordiniert die Ansteuerung von Beleuchtung und Sensor, sodass präzise Messwerte ermittelt werden können.
Eine Vielzahl von medizinischen Anwendungen wird in Zukunft von der Time-of-Flight Technologie profitieren. In der fraktionierten Strahlentherapie beispielsweise wird der Tumor in mehreren Sitzungen bestrahlt. Die Bestrahlung erfolgt dabei nach einem Behandlungsplan, der auf Basis eines Planungs-Computertomogramms (CT) berechnet wurde. Um eine präzise Bestrahlung sicherzustellen, muss der onkologische Patient vor jeder Sitzung möglichst exakt auf die Referenzposition im Planungs-CT ausgerichtet werden. In einem Forschungs-Projekt wird derzeit eine oberflächen-basierte Methode zur Patientenpositionierung entwickelt, die auf der Registrierung von ToF-Daten basiert. Im Vergleich zu bestehenden Verfahren zur Patienten-Positionierung ist dieses Verfahren präzise, marker-los, nicht-invasiv, kontaktfrei und der Patient wird keiner zusätzlichen Strahlendosis ausgesetzt. Die Echtzeit-Bewegungsanalyse ist eine weitere vielversprechende Anwendung der ToF-Bildgebung in der Strahlentherapie. Ein Bewegungs-Management-System zur Erfassung und Klassifikation eines mehrdimensionalen volumetrischen Atemsignals überwacht ausgewählte anatomische Regionen des Oberkörpers und bestimmt die aktuelle Phase innerhalb des menschlichen Atemzyklus.