Verbundvorhaben
Optoelektronische Sensoren
für anwendungsnahe Systeme
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Die Optoakustische Bildgebung (OAB) hat sich in den letzten Jahren stetig weiterentwickelt und ähnelt der reinen Ultraschallbildgebung. Bei Letzterer sendet eine Sonde Schallwellen in den Körper, die von verschiedenen Gewebearten in spezieller weise reflektiert wird. Sensoren in der Sonde detektieren die zurück geworfenen Schallwellen, aus denen so eine Struktur des körperinneren Gewebes abgebildet wird. Im Verfahren der Halbleitertechnik gefertigte miniaturisierte Ultraschallwandler werden auch CMUT (capacitive micromachined ultrasonic transducers) genannt.
Bei der optoakustischen Bildgebung hingegen werden extrem schnelle Laserpulse ins Gewebe geschickt, die dort absorbiert und in Ultraschallwellen umgewandelt werden. Diese können dann analog, wie bei der Ultraschallbilgebung detektiert und mittels verschiedener
Algorithmen in Bilder umgerechnet werden.
Optische Bildgebungsmethoden erlauben aufgrund von Lichtstreuung im Gewebe in der Regel keine höhe Eindring- bzw. Abbildungstiefe. Bildgebungsmethoden auf Ultraschallbasis können tiefer ins Gewebe eindringen, weisen jedoch geringe Kontraste in akustisch homogenen Gewebearten auf. Ultraschall wird bevorzugt eingesetzt, da er keinerlei Nebenwirkungen hat, schmerzfrei und im Gegensatz zu Röntgenstrahlung völlig risikofrei ist.
Die Optoakustische Bildgebung vereint die Vorteile beider Techniken. Die absorbierenden Strukturen im Gewebe ( z.B. kleinste Gefäße) werden durch die ultrakurzen Lichtimpulse lokal erwärmt, was zu einer vorübergehenden punktuellen minimalen Gewebeausdehnung führt (thermoelastische Expansion). Hierdurch entstehen messbare Druckwellen im Ultraschallbereich, die durch Sensorik detektiert werden. Die Zellstrukturen werden nicht beschädigt, das Verfahren ist schmerzfrei und risikolos. Für die Bildgebung ergibt sich eine vorteilhafte Kombination aus Lichtabsorptionskontrastierung und dem verbesserten Verhältnis von Auflösung zu erhöhter ultraschall-bedingter Eindringtiefe. Zur Weiterverarbeitung und verbesserten Auswertung der Daten wird künstliche Intelligenz benutzt.
Das Anwendungsspektrum für Optoakustische Sensorik des OASYS Projektes ist sehr umfangreich, beispielsweise als intraoperative Methode, um gesunde Gewebestrukturen von Tumoren in der Krebsfrüherkennung zu unterscheiden, ebenso wie bei Nachsorgeterminen oder im OP-Verlauf. Auch Gefäßveränderungen lassen sich heutzutage mit hochauflösendem Ultraschall feststellen, so das Schlaganfall Risiken und Herzinfarkte frühzeitig erkannt werden können. Wir haben einige Use Cases im Anschluss näher 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
