Uni-Forschungsgruppe Huber auf dem Weg zu einer multimodalen Bildgebung

Lübeck gehört zu den deutschlandweit führenden Zentren für biomedizinische Optik. Das Technologie-Blog Lübeck konnte bereits mehrfach über Forschungs- und Gründungsprojekte aus diesem Bereich berichten. An der Universität arbeitet eine neue Forschungsgruppe an der Weiterentwicklung der „OCT“-Bildgebung mit dem langfristigen Ziel, zu einer „multimodalen“ Technologie zu kommen.

Robert Huber ist seit 2013 Professor am Institut für Biomedizinische Optik der Uni und arbeitet eng mit dem Medizinischen Laserzentrum Lübeck zusammen. Der heute 42-jährige Physiker hat in den vergangenen zehn Jahren die optische Kohärenztomografie (OCT, gern auch als „Ultraschall mit Licht“ bezeichnet) als Bildgebungsverfahren in der Medizin mit der Erfindung und Fortentwicklung einer besonderen Laser-Technologie deutlich schneller und aussagekräftiger gemacht. Sein „Fourier-Domain-Mode-Locked Laser“ (FDML) sendet Licht aus, das bis zu fünf Millionen mal pro Sekunde seine Farbe (Wellenlänge) über einen weiten Bereich verändert. Dabei nutzt er die aus der Telekommunikation bekannte Glasfaser-Technologie, um das Licht auf einer Glasfaserspule „zwischenzuspeichern“, sodass es jederzeit abgerufen werden kann. Mit dem FDML-Laser kann die Gruppe Huber nun OCT-Geräte bauen, die eine 100-mal höhere Aufnahmegeschwindigkeit erlauben als derzeitige kommerzielle Systeme in der Klinik. Am Rechner können dann mit der vom Huber-Team entwickelten Software vollständige 3D-Rekonstruktionen des gescannten Gewebes dargestellt werden. Beispielsweise in der Ophthalmologie kann so der untersuchende Augenarzt mit dieser Technologie die gesamte Netzhaut des Patienten über einen Winkel von mehr als 100 Grad auch in der Tiefe und nicht nur an der Oberfläche sehen und beurteilen. Zwei von Hubers Doktoranden haben zur Kommerzialisierung des FDML-Lasers bereits ein Unternehmen gegründet, die Optores GmbH.

Gegenwärtig arbeitet die Forscher-Gruppe Huber in ihren Laborräumen im Multifunktionscenter auf dem Campus auch daran, die intravaskuläre OCT voranzubringen. Mittels der extrem dünnen Glasfasern können neuartige OCT-Endoskope für die Katheteruntersuchung am Herzen eingesetzt werden. Auch hier ist dann eine vollständige 3D-Rekonstruktion der Ader oder des Gefäßes möglich. „Dabei können bei entsprechender Katheterbauweise mit neuesten Mini-Elektromotoren Abtastgeschwindigkeiten erreicht werden, die auch die unerwünschten Bild-Artefakte etwa durch das Schlagen des Herzens verhindern“, erklärt der Forscher, der für die Entwicklung der Endoskope mit dem Erasmus Medical Centre Rotterdam in den Niederlanden zusammenarbeitet.

Die Lübecker Arbeitsgruppe Hubers mit drei Doktoranden hat sich für die kommenden Forschungsjahre vor allem zwei Ziele gesetzt: Erstens soll die funktionierende FDML-Laser-Technologie mit ihren im Ergebnis vollständigen 3D-Rekonstruktionen hard-und softwaretechnisch so weiter verbessert werden, dass auch Echtzeit- oder „Live“-Anwendungen und eben nicht nur nachträgliche Auswertungen am Rechner möglich werden. Dazu werden hochleistungsfähige Grafik-Chips aus dem Gaming-Bereich eingesetzt und als Miniaturausführung eines Supercomputers verwendet. Zweitens will Huber langfristig über die „nur“ Strukturen abbildende OCT hinaus zu einer Bildgebung kommen, die auch molekulare Kontraste darstellen kann. „Für die Diagnostik ist es immer wünschenswert, so viel Information wie möglich zu gewinnen. Mit unserer Hochgeschwindigkeits-Lasertechnologie können wir im Prinzip bereits jetzt neben dem Struktur-Bild der OCT gleichzeitig auch die molekulare Zusammensetzung des abgebildeten Gewebes darstellen. Dies erfolgt ebenfalls mit unseren FDML-Lasern durch die sogenannte Raman-Mikroskopie. Im zukünftigen klinischen Einsatz wäre so eine multimodale Bildgebung am Patienten möglich, da hier die Zellen weder präpariert noch gefärbt werden müssen“, so Huber. Bis zum Einsatz in der Praxis seien aber noch einige Schritte zu gehen, wobei zukünftige Ausgründungsaktivitäten nicht ausgeschlossen seien.

Info: https://www.bmo.uni-luebeck.de/index.php?id=479&no_cache=1

(rwe)