Mit molekularspezifischem Kontrast tief in das Gewebe hineinhorchen
Photoakustische Tomographie
Bei der photoakustischen Tomographie (PAT) wird die Probe mit diffusem gepulstem Licht beleuchtet. Die Absorber in der Probe können dann photoakustische Pulse erzeugen. Diese Pulse werden von Detektorarrays erfasst. Mithilfe einer Backpropagation-Bildrekonstruktion kann die exakte Position der Absorber im Probenvolumen ermittelt werden. Wir haben die photoakustische Tomographie sowohl bei Kleintieren als auch in der klinischen Bildgebung im Einsatz. Das Bild zeigt einige menschliche Blutgefäße in der Haut, die mit einem photoakustischen Tomographiesystem dargestellt werden.
Photoakustische Mikroskopie
Die photoakustische Mikroskopie mit optischer Auflösung (OR-PAM) ist ideal für die präklinische Bildgebung bei Kleintieren geeignet. Die Probe (z.B. ein Zebrafisch-Embryo) wird mit gepulstem Laserlicht im Nanosekundenbereich mit unterschiedlichen Wellenlängen zwischen 532 nm und 620 nm beleuchtet. Der Laserstrahl wird optisch fokussiert und rastert die Probe ab. Daher können Absorber mit einer sehr hohen Präzision lokalisiert werden. Funktionelle Parameter, wie z.B. die Sauerstoffversorgung des Blutes, können in-vivo extrahiert werden. Im oberen Teil des Bildes ist ein duales Modalitätsbild eines Zebrafischembryos zu sehen, während in der Mitte das Zebrafisch-Montagekonzept und die Charakterisierung eines neuartigen akinetischen akustischen Sensors dargestellt sind. Das untere Bildteil beschreibt die lokale Sauerstoffsättigung in der Schwanzflosse eines Zebrafisch-Embryos.
Translationale Photoakustik
Die Anwendung der experimentellen Ergebnisse in der Klinik und Präklinik ist ein wichtiges Ziel unserer Aktivitäten. Insbesondere kombinieren wir die hohe Strukturempfindlichkeit der optischen Kohärenztomographie (OCT) mit dem Absorptionskontrast von PAT. Mit der OCT-Angiographie werden vaskuläre Details aus oberflächlichen Kapillaren sichtbar, die durch tiefere und größere Versorgungsgefäße ergänzt werden, die mit PAT sichtbar gemacht werden. Klinische Anwendungen konzentrieren sich auf die Dermatologie. Siehe mehr Informationen zu multimodalen Bildgebungskonzepten.
Photoakustisches Laparoskop (PAL)
Die photoakustische Bildgebung (PAI) kann eine vielversprechendes Bildgebungsmethode für die Laparoskopie sein, da sie eine Kontrastmittel-freie, kontrastreiche Gefäßdarstellung ermöglicht. Das käme der Diagnose von Krankheiten zugute, die durch eine übermäßige Angiogenese gekennzeichnet sind, wie z.B. Tumoren und Endometriose. Das Ergebnis der 3D-Darstellung ist ein inhärenter intraoperativer Leitfaden für ChirurgInnen. In Kombination mit molekularen Kontrastmitteln hat PAI das Potenzial, die Bildgebung von Krankheiten auf zellulärer und molekularer Ebene weiter zu verbessern.
Auf der Grundlage einer engen Zusammenarbeit mit Industrie und KlinikerInnen soll ein multispektrales PAL eine schnelle, Kontrastmittel-freie 3D-Gefäßdarstellung für die Laparoskopie liefern.
Photoakustische Elastographie
Krankheiten wie Arteriosklerose oder Krebs gehen oft mit Änderungen der Gewebselastizität auf mikroskopischer Ebene im betroffenen Bereich einher. Die Photoakustik ist in der Lage, 3D-Bilder im mikroskopischen Bereich zu liefern, die zusammen mit einer geringen Druckkraft genügend Informationen liefern, um diese biomechanischen Parameter zu bestimmen, die zum Auffinden und Charakterisieren von pathologischem Gewebe in und ex vivo verwendet werden können. In Kombination mit der optischen Kohärenztomographie (OCT) können noch präzisere Ergebnisse erzielt werden. Das Bild zeigt die photoakustische Bildgebung in Aktion und ein Schema zur Beschreibung der photoakustischen Elastographie.