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Dienstag, 25 August 2020 08:29

Kleinste Endoskopoptik erlaubt 3D-Bild von Blutgefäßen

von Dr. Stephan Reuter
Geschätzte Lesezeit: 2 - 3 Minuten

Die Endoskopie erlaubt es, mit Hilfe eines röhrenförmigen Instruments in den Körper hineinzuschauen, zum Beispiel bei einer Darm- oder Magenspiegelung. Leider sind diese Instrumente häufig noch immer so dick wie ein Finger und nicht geeignet, um in feinste Arterien vorzudringen. Abhilfe verspricht die Glasfaser-Technologie, denn die haarfeinen Fasern sind nur 125 Mikrometer dick. Das Hauptproblem dabei ist, die Glasfaser mit einer Optik zu bestücken. Hier kommt eine Technologie namens „Optische Ko-härenztomographie (OCT)“ zum Einsatz. Bei dieser Technik wird ein Laserstrahl, dessen Farbspektrum relativ breit ist, auf das zu untersuchende Gewebe gerichtet und die Analyse des reflektierten Lichtes ermöglicht eine genaue Tiefenkartierung des untersuchten Gewebes.

Dr. Simon Thiele aus der Gruppe von Prof. Alois Herkommer vom Institut für Technische Optik der Universität Stuttgart sowie die 3D-Druck-Experten um Prof. Harald Giessen vom 4. Physikalischen Institut entwickelten nun zusammen mit Dr. Jiawen Li und Prof. Robert McLaughlin von der Universität Adelaide sowie Kolleginnen vom Royal Adelaide Hospital, vom SAHMRI Institut in Adelaide und vom Monash Cardiovascular Research Center in Melbourne eine 3D-gedruckte Mikro-Optik von nur 125 µm Durchmesser, die direkt auf die Glasfaser gedruckt werden konnte. Diese Mikrooptik ist in der Lage, das Laserlicht zur Seite abzulenken, auf einen Punkt zu fokussieren und gleichzeitig die Laserstrahl-Verzerrung beim Durchgang durch eine kapillarförmige Kunststoff-Hülle von weniger als 0,5 mm Durchmesser, die zum Schutz des Endoskops angebracht ist, zu korrigieren. Mit dem Laserstrahl tastet der Arzt spiralförmig die Innenwand eines Gefäßes ab und bekommt so höchst genaue 3-dimensionale Bilder – direkt aus dem Inneren der Ader. Die so entstandene kleinste komplexe Endoskop-Optik der Welt hat mit Hülle einen Durchmesser von weniger als einen halben Millimeter. Sie wurde von den Aus-traliern mit ihren OCT-Systemen kombiniert und dann in den beteiligten Kliniken in eine menschliche Halsschlagader sowie in Mäuse-Arterien eingeführt. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass sie durch Rotation der Optik in einer flexiblen Hülle extrem hochauflösende, 3-dimensionale Aufnahmen der Gefäße machen konnten. Bei der weiteren Untersuchung der Gefäße zeigte sich, dass die wesentlichen Ursachen von Gefäßkrankheiten, nämlich die Plaques sowie die Cholesterin-Kristalle, in den berührungslosen Laser-OCT-Endoskopie-Aufnahmen schon sehr früh erfasst werden konnten.

Quelle: Univ. Stuttgart

Originalpublikation: Ultrathin monolithic 3D printed optical coherence tomography endoscope for preclinical and clinical use, J. Li, S. Thiele, B. Quirk, R. Kirk, J. Verjans, E. Akers, C. Bursill, S. Nicholls, A. Herkommer, H. Giessen and R. McLaughlin, Nature Light Science and Applications 9, 124 (2020). https://www.nature.com/articles/s41377-020-00365-w

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  • Ausgabe: 8
  • Jahr: 2020
  • Autoren: Dr. Stephan Reuter

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