Forschungs - Laser- und Medizin-Technologie GmbH

Tissue optics
32 Biomedizinische Optik
Carina Reble, Uwe Netz, Jan Toelsner, Ingo Gersonde, Stefan Andree
Lichtausbreitung in
biologischen Geweben
In order to determine chromophore concentrations
in turbid media, a spatially resolved
reflectance set-up was developed
and used to determine chromophore concentrations
in skin. Furthermore, a diffuse
optical tomography set-up for the 3D reconstruction
of fluorescing objects in turbid
samples was built. Monte Carlo calculations
of the diffuse reflectance as well as
Raman and fluorescence measurements
were performed for various measurement
geometries and detection. Durable tissue
phantoms, with the optical properties of
skin and fatty tissue, were constructed for
the calibration and evaluation of measurements.
Für Entwicklung neuer Verfahren für die
optische Diagnostik, Sensorik und Therapie
sind eine genaue Kenntnis der optischen
Parameter und eine Beschreibung
der Lichtausbreitung in Gewebe notwendig.
Die optischen Parameter von Gewebe
sind wellenlängenabhängig und umfassen
Absorptionskoeffizient (µ ), Streukoeffi-
a
zient (µ ), Winkelverteilung der Streuung
s
(charakterisiert durch g-Faktor und Phasenfunktion)
und Brechungsindex (n).
Diese optischen Parameter beeinflussen
auch die Messung inelastischer Prozesse
wie Fluoreszenz oder Ramanstreuung. Für
Diagnostik und Sensorik werden Absorp-
tion und inelastische Streuung an Biomolekülen
als Signalquelle genutzt, für therapeutische
Zwecke die Absorption und
induzierte biochemische Prozesse im Zielgewebe.
Die optischen Eigenschaften vieler Gewebetypen
wurden bereits seit Jahren mit
der Ulbrichtkugelmethode gemessen und
hausintern ein großer Datenpool angelegt,
da nur wenige Daten in der Literatur
verfügbar sind. Da optische Parameter
jedoch intra- und interindividuell stark
variieren können und diese Variationen
zudem charakteristisch für pathologische
Veränderungen sein können, müssen in
vivo einsetzbare Methoden entwickelt
werden. Für diesen Zweck eignen sich die
abstandsabhängige Rückstreuspektroskopie
und die optische Tomographie.
Oben: Abstands- und Wellenlängenabhängigkeit
der Rückstreuung. Unten: Beispielmessung an einer
Hand.