Wegweisend bei der Entwicklung, dem Design und der Realisierung biomedizinischer Bildgebungs- und Sensortechnologien mit Fokus auf deren klinischer Anwendung
Die optische Bildgebung vereint Photonik, Biologie und (Bio-)Medizin und befasst sich mit der Wechselwirkung zwischen Licht und biologischer Materie. Sie bietet enorme Möglichkeiten für die biotechnologische Entwicklung, sowohl in der Grundlagenforschung als auch der angewandten translationalen Forschung. Die Verschmelzung von Lasertechnologie, Photonik und Biotechnologie bildet daher die Grundlage neuer Paradigmen für die nicht-invasive medizinische Diagnostik.
Forschungsbereichsrepräsentant
Rainer Leitgeb
T +43 (0)1 40400-17140
Forschungsgruppen
Baumann & Merkle Gruppe | Pircher Gruppe | Leitgeb & Drexler Gruppe | Rene Werkmeister | Zeiss Labor
Mehr über diesen Forschungsbereich
Das Zentrum ist insbesondere auf dem Gebiet der optischen Kohärenztomographie (OCT) sowie der vaskulären Laserdiagnostik seit den späten 1980er Jahren (Prof. A. F. Fercher) wegweisend. Die optische Biometrie als erste medizinische Anwendung der teilkohärenten Laserinterferometrie wurde erfolgreich in die klinische Diagnostik übertragen. Darüber hinaus wurde an diesem Zentrum das Prinzip der Fourier-Domain-OCT entwickelt, das heute das Herzstück eines jeden modernen OCT-Systems bildet.
Optische Kohärenztomographie-Technologien
Auf der Grundlage von mehr als drei Jahrzehnten Erfahrung treiben wir die Grenzen der OCT-Technologien weiter voran, um die Anforderungen von morgen zu erfüllen. Neue Entwicklungen in der OCT umfassen funktionelle Bildgebung, fortschrittliche Kontrastierungsverfahren, Auflösungs- und Geschwindigkeitsverbesserungen, Miniaturisierung („OCT on a Chip“), endoskopische Sonden sowie fortschrittliche Signal- und Bildverarbeitungsmethoden.
Translationale Optische Kohärenztomographie
Die translationalen Aktivitäten umfassen klinische und präklinische Anwendungen und werden aktiv von Partnern aus den Universitätskliniken der Medizinischen Universität Wien, von externen nationalen und internationalen ExpertInnen sowie von starken Industriepartnern mit einem internationalen Netzwerk von Stakeholdern unterstützt.
Photoakustik
Optische Bildgebungsverfahren sind aufgrund der physikalischen Grenzen der Lichtausbreitung meist auf oberflächliche Läsionen beschränkt. Die Photoakustik, d. h. die optische Anregung einer Ultraschallwelle im Gewebe, ermöglicht ein tieferes Eindringen in das Gewebe von bis zu einem Zentimeter Tiefe mit nahezu optischer Auflösung. Diese Methode nutzt absorbierende endogene Chromophore im Gewebe, wie Hämoglobin oder Melanin, könnte aber auch für exogene Kontrastmittel eingesetzt werden.
Fortgeschrittene Mikroskopie und Spektroskopie
Moderne Lichtmikroskopie und Spektroskopie bieten einzigartige Instrumente zur Erforschung struktureller, metabolischer und molekularer Kontraste in gesundem und krankem Gewebe von kleinen lebenden Tieren (Nagetiere, Zebrafische, Drosophila und C. elegans) und Biopsien. Wir verfügen über eine Sammlung aus Weitfeld-Fluoreszenzmikroskopie, Ein-Photonen- und Zwei-Photonen-Laser-Scanning-Mikroskopie, Fluoreszenz-Lifetime-Imaging (FLIM), Second Harmonic Generation (SHG) Imaging, kohärente Raman-Streuung (CRS) Mikroskopie, einschließlich kohärenter Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS) und stimulierter Raman-Streuung (SRS) Mikroskopie sowie spontane Raman-Streuung Spektroskopie und Mikroskopie.
Multimodale biomedizinische Bildgebung
Durch die Kombination der Stärken sich ergänzender Bildgebungsmodalitäten ist es möglich, die Einschränkungen der einzelnen Modalitäten zu überwinden. OCT hat eine hohe strukturelle aber keine molekulare Empfindlichkeit. Letztere kann durch Raman-Spektroskopie, Fluoreszenz- und Fluoreszenz-Lebensdauer-Bildgebung, Photoakustik oder durch nichtlineare optische Mikroskopietechniken ergänzt werden. Funktionelle Bildgebungsverfahren wie die OCT-Angiographie erhöhen die diagnostische Schärfe der multimodalen Bildgebung zusätzlich. Die multimodale Bildgebung stellt besondere Anforderungen an das Design von Bildgebungssonden (Endoskope, Laparoskope, ophthalmologische Systeme) über verschiedene Größenordnungen.