Verbundvorhaben
Optoelektronische Sensoren
für anwendungsnahe Systeme
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Bildgebung in und durch streuende(n) Medien ist in der biomedizinischen Forschung bis hin zum klinischen Alltag von unmittelbarem Interesse. In lebendem Gewebe kommt es aufgrund der Streuung und der Absorption von Licht durch verschiedene Moleküle wie Hämoglobin, Pigmente oder Wasser zu einer Signalabschwächung und einer begrenzten Abbildungstiefe, die durch die Verzerrung der Amplitude und Phase der (Licht-)Welle verursacht wird. Ähnlich funktioniert die Licht-Streuung bei einer Milchglasscheibe die unsere Sicht behindert und verfälscht (siehe Bild). Technologische weit entwickelte Lichtmodulatoren (SLM) können die Lichtverzerrung korrigieren und das ursprüngliche Bild wieder herstellen.
Ein biomedizinisches Anwendungsbeispiel für die Bildaufnahme durch streuende Medien ist das Deep Tissue Imaging. Bei diesem Verfahren werden optische Informationen aus tiefen Gewebeschichten gewonnen, normales und krankes Gewebe wird unterscheidbar, genauso Zelltypen, Biomarkerprofile, biologische Strukturen und Prozesse in lebenden Organismen.
Im medizinischen Bereich ist vor allem die Endoskopie eine der wichtigsten bildgebenden Methoden zur human-medizinischen Diagnostik und zur Durchführung minimal-invasiver operativer Eingriffe. Endoskopie bedeutet übersetz „das Innere betrachten“.
Die Nutzung moderner optischer Verfahren sowie die Digitalisierung beflügeln seit vielen Jahren die technologische Weiterentwicklung der medizinischen Endoskopie. Selbst kleinste Befunde im Millimeterbereich können durch die hohe Bildauflösung detektiert und charakterisiert werden. Die Nutzung von Licht unterschiedlicher Wellenlänge hilft wichtige Informationen zur Gefäßversorgung der Schleimhäute zu gewinnen, was sonst nur durch eine Operation mit Gewebeentnahme möglich war. Endoskopische Mikrooptiken erlauben den digitalen Blick auch in winzige Gangsysteme (Gallengang, Bauchspeicheldrüsengang).
Wie oben beschrieben ist eine elementare Anforderung bei der Bildgebung in und durch streuende(n) Medien die möglichst schnelle und äußerst präzise Intensitäts- und Phasenkontrolle des Lichts. Unsere Schlüsselkomponente hierfür sind sogenannte Flächenlichtmodulatoren SLM (Spatial Light Modulators), programmierbare Bauteile, die zur Anpassung der optischen Wellenfront des Lichts verwendet werden Abbildung rechts. In Verbindung mir Endoskopen erlauben sie einen noch genaueren Blick hinter Gefäßwände und in Gewebeschichten hinein ohne diese zu Beschädigen oder zu verletzen.
Das Anwendungsspektrum für die MEMS-basierte Bildgebung des OASYS Projektes ist sehr umfangreich, wir haben einige Use Cases im Anschluss aufgeschlüsselt:
Haben Sie Fragen zur technischen Umsetzung in Ihrem Unternehmen, suchen Sie nach einer speziellen Lösung für ein konkretes Anwendungsproblem, dann kontaktieren Sie uns. Gerne evaluieren wir mit Ihnen vorab Ihren Anwendungsfall und führen einen kostenlosen Technologietransfer-Check durch. Bitte beachten Sie, dass diese Vorab-Einschätzung kein Ersatz für eine Machbarkeitsstudie darstellt.
DOI:
White Paper
Leitprojekte Hyperspektrale Bildgebung
Leitprojekte optische verfahren in den Biowissenschaften
