Hybrid-Imaging mit Ultraschall: Optoakustische Bildgebung auf dem Weg vom Labor zur Klinischen Anwendung

Kurzfassung:

Die optoakustische Bildgebung stellt ein neues hybrides Verfahren dar, das die Vorteile von optischen Bildgebungsmodalitäten mit denen des Ultraschalls kombiniert. Bei der Bestrahlung von Gewebe mit gepulstem Laserlicht wird dieses gemäß den lokalen Absorptionskoeffizienten absorbiert und in Wärme und Druck umgewandelt. Bei diesem sogenannten Thermoelastischen Effekt entstehen breitbandige Ultraschallsignale, die mit geeigneten Wandlern auf der Gewebeoberfläche aufgenommen werden können. Mit entsprechenden Rekonstruktionsalgorithmen können die gemessenen Signale in räumliche Verteilungen der absorbierten Energie umgewandelt werden. Somit können zwei- oder dreidimensionale Bilder des Gewebes erzeugt werden, in denen Strukturen mit optischem Kontrast aber akustischer Auflösung dargestellt werden. Da sich die optischen Eigenschaften unterschiedlicher Gewebebestandteile wesentlich stärker als die akustischen unterscheiden, bietet das Verfahren einen sehr hohen Kontrast. Im Gegensatz zu herkömmlichen optischen Verfahren ist die Bildgebung darüber hinaus nicht auf ballistische Photonen angewiesen, so dass wesentlich höhere Eindringtiefen erzielt werden können. Die Möglichkeit funktionelle und molekulare Bildgebung zu betreiben stellt einen weiteren Vorteil des Verfahrens dar. Durch die Nutzung mehrerer Anregungswellenlängen können gemessene Signalamplituden mit den Spektren bekannter Gewebechromophore korreliert werden. Somit kann zB. die räumliche Verteilung einzelner Moleküle wie Hämoglobin oder Melanin dargestellt werden. Durch die intrinsische Skalierbarkeit des Verfahrens ist es in einem weitem Frequenz- und Auflösungsbereich einsetzbar. Verschiedene technische Umsetzungen von der Mikroskopie bis hin zu Systemen für die makroskopische Bildgebung sollen ebenso vorgestellt werden wie Anwendungsfälle aus dem präklinischen und klinischen Bereich.

Lernziele:

neue Bildgebungsmodalitäten, Optoakustik, funktionelle Bildgebung