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FUN OCT: Emmy Noether Gruppe als Partner im 7. EU Rahmenprogramm

Fourier Domain modengekoppelte (FDML) Laser für die funktionale optische Kohärenztomographie (OCT)

München, 10.08.2008

Mit der Unterzeichnung der letzten Vereinbarungsverträge und Konsortialabkommen von Seiten der LMU ist der Auftakt zu dem von der EU geförderten Projekt „FUN OCT“ gegeben. Mit einem Projektvolumen von 7 Millionen Euro werden insgesamt 7 Partner aus Wissenschaft und Industrie gefördert. Dabei soll mit der Erforschung und Weiterentwicklung der optischen Kohärenztomographie (OCT) eine Plattform zur funktionalen biomedizinischen Bildgebung zur Verfügung gestellt werden. Ein zentraler Bestandteil ist dabei die Integration von Fourier Domain modengekoppelten (FDML) Lasern in bestehende klinische OCT-Systeme, wodurch eine Steigerung der Abbildungsgeschwindigkeit um einen Faktor 100-1000 möglich wird und Informationen über Funktion der Probe als Bildkontrast besser dargestellt werden können. Die Emmy Noether Nachwuchsgruppe um Robert Huber am Lehrstuhl für BioMolekulare Optik der Fakultät für Physik übernimmt dabei die Erforschung, Implementierung und Integration der FDML-Laserquellen in klinische OCT-Systeme.

Die OCT selbst stellt ein vergleichsweise junges Verfahren der biomedizinischen Bildgebung in streuenden Medien dar. In der OCT wird, analog der Bildgebung mit akustischen Signalen in der Ultraschall-Technologie, die Laufzeit eines gestreuten optischen Signals gemessen, um die Streuintensität in verschiedenen Schichttiefen zu registrieren. Mit einer sukzessiven transversalen Abtastung ist es möglich, aus der gemessenen Streuintensität ein zweidimensionales Schnittbild, ähnlich einer histologischen Schnittbildaufnahme, zu erzeugen. Die OCT ist jedoch nicht-invasiv und wird daher oft als „optische Biopsie“ bezeichnet. Die Anwendungsbereiche der OCT decken viele Gebiete der biomedizinischen Bildgebung ab. Bekanntestes Beispiel ist der Einsatz in der Ophthalmologie, wo OCT-Geräte zur Netzhautuntersuchung bereits Einzug in die klinische Routine finden. Darüber hinaus erlauben ultrahochauflösende OCT-Geräte Untersuchungen an entwicklungsbiologisch relevanten Proben mit sub-zellularer Auflösung. Die Entwicklung spezieller, optischer Katheter für OCT erweiterte das Einsatzfeld darüber hinaus unter anderem auf Untersuchungen in den Bereichen der Gastroenterologie und der intravaskulären Bildgebung. Die OCT wird derzeit als eine der zukunftsträchtigsten Technologien in der biomedizinischen Optik gesehen. Die geringe Belastung des Untersuchungsobjekts sowie die hohe Ortsauflösung und Geschwindigkeit lassen dieses Verfahren sehr vielversprechend für weitere Anwendungen erscheinen.

Der von Robert Huber 2006 entwickelte Mechanismus des „Fourier Domain Mode Lockings“ (FDML) ist ein neuartiger stationärer Operations-Modus von Lasern. Komplementär zu Standard-modengekoppelten Lasern wird nicht die Phase oder Amplitude, sondern das Spektrum moduliert. Dadurch wird eine Sequenz spektral sehr reiner optischer Frequenzdurchläufe (Sweeps) erzeugt. Der Wellenzug eines kompletten Frequenzdurchlaufs wird in einem, typischerweise mehrere Kilometer langen, Glasfaser-Resonator optisch gespeichert. Beim Einsatz von FDML-Lasern für die OCT erfolgt pro Frequenzdurchlauf eine komplette Tiefenabtastung, also eine Bildlinie (A-Scan). Da bei FDML-Lasern keine fundamentale Begrenzung der Abstimmgeschwindigkeit vorliegt, können vorher nicht erreichte Abbildungsgeschwindigkeiten bei guter OCT-Bildqualität realisiert werden.

Während FDML-Laser in kommerziellen OCT-Prototypen bereits in ersten klinischen Tests Anwendung in der Kardiologie zur intravaskulären Bildgebung finden, soll im Rahmen des geförderten EU-Projekts FUN-OCT unter anderem eine Erweiterung FDML basierter OCT Systeme auf funktionellen Bildkontrast angestrebt werden. Neben der volumetrischen Erfassung von Streuintensität wie bei Standard-OCT sollen funktionale Eigenschaften wie Doppelbrechung und Flussdynamik mit Hilfe von Doppler-OCT und Polarisations-sensitivem OCT abgebildet werden. Damit könnte die Sensitivität der Früherkennung verschiedener Krankheitsbilder erhöht werden.

weitere Informationen auf der CORDIS-Internetseite

Ansprechpartner:

Dr. Robert Huber
Lehrstuhl für BioMolekulare Optik
Fakultät für Physik
Tel.: + 49 89 / 2180 – 9235
E-Mail: Robert.Huber@physik.uni-muenchen.de
WWW: http://www.bmo.physik.uni-muenchen.de/~z19/