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Nationales Forschungs Netzwerk - Photo Acoustic Imaging

Das vom FWF genehmigte und gemeinsam von den Universitäten Graz und Innsbruck, der Universitätsklinik Innsbruck und der RECNDT GmbH eingereichte Nationale Forschungsnetzwerk „Photoacoustic Imaging in medicine and biomedicine” verfolgt den wissenschaftlichen Ansatz der, verkürzt, einfacher nicht sein könnte: Mach das Licht an, damit Du etwas hörst!

Die Photoakustik ist eine nichtinvasive Bildgebung, bei der das Gewebe mittels kurzen Laserpulsen (Nanosekunden) angeregt wird. Verschiedene Gewebetypen oder Pathologien (Tumor, krebsartige Veränderungen) absorbieren die elektromagnetischen Wellen in unterschiedlichem Maße. Aufgrund der absorbierten Energie kommt es zu einer schlagartigen Ausdehnung der absorbierenden Gewebeanteile - eine Druckwelle mit Frequenzen im Ultraschallbereich (thermoakustischer Effekt) entsteht. Die enthaltenen Frequenzen und deren Phasenverschiebungen sind abhängig von Gewebeart oder Volumen, wodurch eine Zuordnung der Welle zum Entstehungsort möglich ist.

Die photoakustische Bildgebung vereint die Vorteile der klassischen Ultraschalldiagnostik (hohe räumliche Auflösung) mit der von optischen Verfahren (hoher Kontrast) und bietet somit neue Möglichkeiten in der nichtinvasiven, medizinischen Diagnostik. In laufenden Projekten wurden die Potentiale der Photoakustik aufgezeigt. Klinische Applikationen und vorklinische Versuche werden im Zuge des genehmigten Projekts entwickelt und durchgeführt. Mögliche vielversprechende Anwendungen: Mammographie, Diagnostik der Sentinal-Lymphknoten bzw. Hautdiagnostik. Die enge Einbindung der Mediziner (Universitätsklinik Innsbruck) ermöglicht sowohl die medizintechnische Optimierung der Einzelkomponenten als auch die Einführung der photoakustischen Bildgebung in (vor)klinische Studien.
Die  RECENDT übernimmt dabei die Entwicklung faserbasierender optischer Detektoren, die für den Einsatz in der Medizin optimiert werden. Optische Detektoren eignen sich gut für die Detektion des breitbandigen, photoakustischen Signals. Das Integrieren der Interferometer in dünne Fasern bietet einige Vorteile: sehr geringer Justieraufwand, einfaches Bewegen des Detektors um das Objekt und somit einfaches Durchführen der Tomographie. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten bei der RECENDT ist die Kompensation von akustischen Inhomogenitäten (z.B.: Knochen im oder um das Gewebe), welche die Bildqualität und das Auflösungsvermögen beeinflussen und somit eine bessere Diagnosemöglichkeit bieten.

Abbildungen: Smiley-Phantom (links) für erste Testmessungen und Rekonstruktionsergebnis (rechts)

Mehr Informationen zu diesem Projekt auch unter http://csc.mat.univie.ac.at/pai/

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