Forschungs - Laser- und Medizin-Technologie GmbH
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34 Biomedizinische Optik<br />
Carina Reble, Uwe Netz, Jan Toelsner, Ingo Gersonde, Stefan Andree<br />
Lichtausbreitung in<br />
biologischen Geweben<br />
Hierfür wurde mit moduliertem <strong>Laser</strong>licht<br />
über die Oberfläche der Probe gescannt<br />
<strong>und</strong> für jede <strong>Laser</strong>position mit einer<br />
schnellen Kamera ein Bild der zurückgestreuten<br />
Licht- bzw. Fluoreszenzlichtintensität<br />
aufgenommen. Aus dieser Bilderserie<br />
wurde mit Hilfe eines speziellen Algorithmus<br />
die 3D-Darstellung eines fluoreszierenden<br />
Objekts innerhalb einer Probe mit<br />
vorher bekannten optischen Eigenschaften<br />
rekonstruiert.<br />
Monte-Carlo-Simulation der Lichtausbreitung<br />
in trüben Medien<br />
Der optische Strahlungstransport durch<br />
stark streuendes Gewebe kann – ähnlich<br />
dem „ray tracing“ im Optikdesign für<br />
nicht-streuende Materialien – mit Hilfe<br />
der Monte-Carlo-Simulation der Lichtpfa-<br />
de berechnet werden. Hiermit können alle<br />
interessierenden Größen wie beispielsweise<br />
Strahlungsverteilung, Absorption<br />
von Strahlung im Gewebe, Abstrahlung<br />
von Signalen an der Oberfläche, Fluoreszenzentstehung<br />
<strong>und</strong> -ausbreitung vorhergesagt<br />
werden.<br />
Somit kann ein optisches Messverfahren<br />
vor dem aufwändigen Bau eines Prototypen<br />
am Rechner in seinen möglichen Konfigurationen<br />
simuliert werden. Aber auch<br />
in der Phase der Optimierung, Fehlersuche<br />
<strong>und</strong> Fehlertoleranzbestimmung stellen<br />
Simulationsrechnungen ein effizientes<br />
Entwicklungswerkzeug dar.<br />
Im Rahmen der hier vorgestellten Projekte<br />
wurde der bisher im Haus verwendete<br />
Simulationsalgorithmus so verbessert,<br />
dass deutlich weniger Rechenzeit be-<br />
Simulierte Trajektorien von detektierten Ramanphotonen für eine spezielle<br />
Kombination von Anregungsspot- (grau) <strong>und</strong> Detektorgröße (grün).<br />
Rekonstruierte Schnittbilder der Fluorophorverteilung von Daten der diffus-optischen Tomographie.<br />
Originalpositionen der Fluoreszenzquellen sind durch rote Punkte markiert.
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