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Life Science / Medizin

Mit modernen bildgebenden Verfahren entschlüsseln Wissenschaftler die letzten Geheimnisse des menschlichen Körpers. Ihre Erkenntnisse über Zellprozesse und Vorgänge auf molekularer Ebene helfen Ärzten und Medizintechnikern bei der Entwicklung neuer Diagnose- und Behandlungsmethoden. Dabei spielen Laser inzwischen eine wichtige Rolle.

Optische Kohärenz-Tomographie (OCT)

In Biowissenschaften und Medizin werden Interferometer zur hochauflösenden Untersuchung von Gewebestrukturen verwendet.

Optische Kohärenz-Tomographie

Die Optische Kohärenz-Tomographie (OCT – Optical Coherence Tomography) ist ein hochauflösendes Verfahren zur nichtinvasiven Untersuchung von Gewebe oder zur Strukturanalyse anorganischer Materialien. Mit einem Michelson-Interferometer wird das Rückstreuverhalten der Probe ermittelt. Aus den Messwerten entsteht dann eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung der inneren Mikrostruktur mit einer optischen Auflösung zwischen 1 μm und 15 μm.

Man unterscheidet zwei Verfahren:

  • TD-OCT – Zeitbereichsmessung: Bei einer breitbandigen Lichtquelle entsteht ein Interferenzmuster, wenn der optische Wegunterschied im Proben- und Referenzarm im Bereich der Kohärenzlänge der Lichtquelle liegt. Mit optischen Verzögerungsstrecken wird die Weglänge im Referenzarm wiederholt verändert und das Rückstreusignal kontinuierlich gemessen. Durch die Abtastung in x- und y-Richtung entsteht ein dreidimensionales Tiefenprofil.
  • FD-OCT – Frequenzbereichsmessung: Bei diesem einfachen und schnellen Verfahren wird mittels Fourier-Transformation aus dem Rückstreusignal und der spektralen Information das Tiefenprofil der Probe errechnet. Dabei wird entweder eine schmalbandige durchstimmbare Laserquelle verwendet (laserbasierte FD-OCT) oder eine Kombination aus einer breitbandigen Lichtquelle und einem sehr schnellen Spektrometer (spektrometerbasierte FD-OCT).

Häufig ist es bei der OCT wünschenswert, auf unterschiedliche Ebenen zu fokussieren. Beispielsweise wird in der Augenheilkunde sowohl das Tiefenprofil der Netzhaut bestimmt als auch die Struktur der Hornhaut. Motorisierte optische Verzögerungsstrecken justieren die OCT-Systeme schnell auf unterschiedliche Tiefenebenen.

IR-Detektoren

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