Flexibler Multiphotonen/CARS-Tomograph für die medizinische Diagnostik
Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017
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Ilmenau
12. Dezember 2017
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017 Nichtlineare optische Kontrastmechanismen, wie die Zweiphotonen-angeregte Autofluoreszenz (2P-AF), die Frequenzverdopplung (engl. second-harmonic generation - SHG) und die chemisch selektive kohärente anti-Stokes Raman Streuung (engl. coherent anti-Stokes Raman scattering - CARS) ermöglichen eine räumlich hochaufgelöste markerfreie Bildgebung. Ein weiterführendes komplementäres Verfahren besteht in der zeitaufgelösten Detektion der 2P-AF-Signale und der damit ebenfalls chemisch-selektiven Fluoreszenzlebensdauer-Bildgebung (engl. fluorescence lifetime imaging - FLIM). Diese Methoden ermöglichen eine bedeutende klinische Anwendung: die hochaufgelöste nicht-invasive, zerstörungsfreie Bildgebung am lebenden Gewebe - auch bekannt als nichtlineare "optische Biopsie". Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt in der Vereinigung dieser Kontrastmechanismen mit dem bestehenden Gerätekonzept eines Femtosekundenlaser-basierten Multiphotonen-Tomographen mit flexibel positionierbarem Messkopf. Einen wesentlichen Anteil an der Entwicklung hatte die Integration der CARS-Bildgebung mit zwei Anregungsstrahlen. Bei diesem Zweistrahl-Konzept ist eine sowohl zeitliche als auch räumliche Überlagerung der spektral unterschiedlichen Anregungsphotonen in einem gemeinsamen Anregungsvolumen erforderlich. Die simultane Signaldetektion erfolgt mit einem Mehrkanal-Detektor in (i) bis zu vier spektral getrennten Kanälen und (ii) mit einer hohen Zeitauflösung im ps-Bereich. Letzteres ermöglicht die zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung und schließlich FLIM. Mit dieser multimodal-chemischen Selektivität aus Molekülschwingungs- und Fluoreszenzlebensdauerkontrast können insgesamt vier komplementäre Kontrastmechanismen (2P-AF, SHG, CARS, FLIM) simultan für die Multiphotonen-Tomographie eingesetzt werden. Die Funktionalität dieser multidimensionalen Bildgebung wurde an Modellsystemen bestätigt. Weiterführende ex vivo Untersuchungen an murinen Gewebeproben mit lipidreichen Adipozyten, Myelinfasern und Lipidtröpfchen der Leber belegen einen hohen chemischen Kontrast. Abschließend wurde der hochflexible Multiphotonen-Tomograph erfolgreich an menschlicher Haut getestet. |
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| Beschreibung: | Das Erscheinungsdatum ist der Tag der Verteidigung |
| Beschreibung: | xiv, 126 Seiten, Seite XXXIV Diagramme, Illustrationen (teilweise farbig) |