Mediziner und biomedizinische Forscher, die sich mit dem Nachweis und Verlauf von Krankheiten oder der Überwachung einer therapeutischen Intervention beschäftigen, wünschen sich nach Möglichkeit ein wiederholt anwendbares Verfahren, um physiologische und pathologische Prozesse im lebenden Objekt nicht-invasiv, also ohne Schädigung, sichtbar machen zu können. Mit der Verwendung von Licht erfüllen mikroskopische Techniken diesen Wunsch bereits, solange es sich um die Abbildung von μm-dünnen

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... schichten handelt. Liegt der für die Untersuchung interessante Bereich in mehr als 1 mm Tiefe, so werden Streuung und Absorption von Licht im Gewebe zu großen Hindernissen. Meine Forschung hatte zum Ziel, nicht-invasiv Informationen aus mehren Millimetern bis Zentimetern Gewebetiefe zu gewinnen und zu visualisieren, um somit die optische in vivo Bildgebung zu verbessern. Im Zuge dieser Arbeit wurden drei physikalische Ansätze untersucht, um dieses Ziel zu erreichen: (i) die Verwendung mehrerer Anregungswellenlängen mit unterschiedlichen Eindringtiefen, (ii) die Nutzung zeitaufgelöster Messsysteme, die es durch die Detektion der Flugzeit der Lichtteilchen im Gewebe erlauben, die Tiefe der Fluoreszenzquelle zu bestimmen, sowie (iii) die optische Tomographie, die durch die Verwendung von mehreren Beleuchtungs- und Detektionswinkeln eine dreidimensionale Bildrekonstruktion ermöglicht. Mit dem ersten Ansatz verschiedener Anregungswellenlängen (i) wurde ein Surface-Stripping-Algorithmus entwickelt, der die Visualisierung von 4-8 mm tief im Gewebe liegenden, fokalen Fluoreszenzquellen ermöglicht, die der herkömmlichen Fluoreszenz- Reflexions-Bildgebung entgehen würden. Das Verfahren wurde durch Computersimulationen, Phantomexperimente sowie in vivo Messungen verifiziert. Dabei gelang es, das Infarktareal im lebenden Kleintier-Schlaganfall-Modell nicht-invasiv, durch die intakte Schädeldecke und Kopfhaut, sichtbar zu machen, obwohl dieses durch das Fluoreszenzsignal der darüber liegenden gut durchbluteten Hirnhaut überdeckt wurde. [...]