Chemisch-sensitive 3D-Bildgebung – Synergien zweier bildgebender Verfahren
Hochentwickelte Bildgebungstechnologien sind im medizinischen Umfeld von großer Bedeutung, um Krankheiten diagnostizieren zu können und die Verabreichung von Medikamenten zu unterstützen. Zwei wichtige bestehende Bildgebungstechniken, die optische Kohärenztomographie (OCT) und die kohärente Anti-Stokes Raman-Spektroskopie (CARS), können weiter vorangetrieben werden, um die derzeitigen Bildgebungsmöglichkeiten zu verbessern. So lautete das Ziel des EU-finanzierten Projekts "Three-dimensional clinical coherent chemically-sensitive imaging" (3D3CSI). Gemeinhin wurde CARS bei Patienten oder in Versuchen für die non-invasive Abbildung von Lipiden eingesetzt, während OCT genutzt wurde, um dreidimensionale (3D) Bilder im Bereich der Augenheilkunde und der Kardiologie zu erschaffen. Das Projektteam arbeitete daran, eine multimodale chemisch-sensitive 3D-Bildgebungstechnik zu entwerfen, indem man hochmoderne OCT mit höchster axialer Auflösung mit der Empfindlichkeit von CARS verband. Obwohl OCT eine extrem hohe Empfindlichkeit und Geschwindigkeit aufweist, ist es nicht in der Lage, zwischen verschiedenen chemischen Substanzen zu unterscheiden. CARS dagegen kann spezifische biochemische Informationen extrahieren, aber die technische Herausforderung einer Eingliederung in die OCT-Technologie war hoch. Neue Entwicklungen bei CARS konnten jedoch die Nutzung von Breitbandlasern ermöglichen, die auch in OCT mit höchster axialer Auflösung zum Einsatz kommen. In diesem Zusammenhang strebte das Projektteam an, ein kostengünstiges, kompaktes und einfaches medizinisches Gerät zu entwickeln. Es wäre in der Lage, im klinischen Umfeld gleichzeitig morphologische und tiefenbezogene Informationen auf Zellniveau zu erfassen. Eine derartige beispiellose non-invasive Erkennung von Stoffwechsel- und Gewebeinformationen würde das Verständnis der Forscher für physiologische und pathologische Prozesse in ihrer arteigenen dreidimensionalen Umgebung immens fördern. Das Team war bei der Verbindung dieser beiden Technologien erfolgreich und man konnte vollständige chemische und morphologische Informationen zu unbekannten Strukturen innerhalb komplexer Proben extrahieren. Für den Einsatz in CARS- und OCT-Technologien wurde ein Titan-Saphir-Laser individuell angepasst, und somit konnte diese Bildgebungstechnik der nächsten Generation für den medizinischen Sektor bereitgestellt werden. Man erwartet, dass die erfolgreiche Vermarktung dieser Technologie zur klinischen Anwendung die Diagnose und die Behandlung einer Reihe von Krankheiten erleichtern wird.
