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Optimale Bildgebung für die Diagnostik

Nicht-invasive optische Bildgebungsverfahren auf hohem technischen Stand sind leistungsfähige Werkzeuge und stellen für die Diagnose verschiedenster Krankheiten wie Krebs eine Fülle von Informationen zur Verfügung. Ein EU-Forschungsprojekt untersuchte nun die Polarisation als Schlüsselparameter für den klinischen Einsatz.
Optimale Bildgebung für die Diagnostik
Trotz des großen Potenzials optischer Bildgebung haben es nur wenige dieser Technologien auf den Markt geschafft. Schwerpunkt des Projekts 3SMP war die Entwicklung eines innovativen Müller-Polarimeters (Snapshot Mueller polarimeter, SMP), das den Polarisationszustand analysiert: ein wesentlicher Faktor der molekularen Orientierung und mikrostrukturellen Form, die wiederum Rückschlüsse auf das Erkrankungsstadium zulassen.

Der Prototyp des 3SMP-Polarimeters arbeitet mit spektraler Codierung für eine Hochgeschwindigkeitsmessung der Gewebepolarisation und Kompensation der polarimetrischen Verzerrung in Echtzeit. Die Forschungsergebnisse ebneten den Weg für die Entwicklung eines vollständigen Müller-Endoskops.

Um das Problem der Faserverarbeitung bei OCT-Systemen (optische Kohärenztomographie) und Veränderungen der Polarisation der Probe in der Tiefe zu lösen, konstruierte man einen Prototypen, der dieses Phänomen toleriert. Die Erzeugung und Analyse der Polarisation ist von den Fasersignalen aus der Probe abhängig. Nach erneutem Eindringen des Lichts in die Sammelfaser werden die Messergebnisse nicht mehr durch Polarisationsänderungen beeinflusst.

Mit einer neuen Methode, der so genannten CMSI (komplexe Master-Slave-Interferometrie), konnte die Darstellung von Querschnittsbildern enorm beschleunigt werden. Basierend auf einer diskreten Transformation, die die in einem Kalibrierungsschritt gemessenen Eigenschaften des Interferometers integriert, werden die durch Datenumwandlung und Fourier-Transformation zeitaufwändigen Berechnungen vermieden.

Damit können schnelle, lange axiale Bilder des vorderen Segments des menschlichen Auges erzeugt werden. Zudem soll eine Studie, die CMSI und herkömmliche polarisationsempfindliche OCT mit optisch passiven Elementen kombiniert, demnächst in einer Fachzeitschrift für Optik vorgestellt werden.

Die Fortschritte, die 3SMP bei der Bildgebung des hinteren und vorderen Augenpols in vivo und an Gewebeschnitten machte, könnten einer Reihe von Anwendungen zugutekommen, u.a. zur Diagnose des Basalzellkarzinoms an Augenlidern und Stimmbändern.

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Schlüsselwörter

Diagnose, optische Bildgebung, Polarisation, Müller-Matrix-Polarimeter, 3SMP
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