Multimodale chemisch-sensitive Bildgebung : Implementierung und Evaluierung neuer mikrospektroskopischer Ansätze
Grüner, Roman Sirko - Friedrich-Schiller-Universität Jena (2016)
Inhalt dieser Arbeit ist die Entwicklung und der Test einer Analyseplattform für schwingungsspektroskopische Untersuchungen. Mit dem erhaltenen Werkzeug sollen die Grundlagen für eine Überführung und Etablierung von nicht-linearen optischen Kontrastmethoden in die klinische Anwendung gelegt werden. Zu diesem Zweck wurde ein experimenteller Aufbau mit einem Pikosekunden-Laser und einem OPO konstruiert und verwirklicht. Mit Augenmerk auf Flexibilität, Dokumentation und Reproduzierbarkeit sowie Stabilität ist dabei eine offene Plattform entstanden, die Stimulation und Aufzeichnung mehrerer Modalitäten erlaubt. Sie wurde für die Aufzeichnung und den Vergleich vorwärts und rückwärts gestreuter Signalanteile um einen Faserschalter erweitert. Eine Leistungsregelung sorgt für einen deutlich stabileren Betrieb. Als Detektoren stehen ausgewählte Varianten von APD, PMT und Spektrometer zur Verfügung. Zum Betrieb der integrierten Hardware und zur Erfüllung höherer Funktionen wurde eine neue Software entwickelt, die im Hinblick auf die Aufgabenstellung die Nachteile von bekannten freien oder kommerziellen Produkten beseitigt. Sie ist offen und modular konstruiert. Alle Rohdaten sind selbstbeschreibend und werden vollständig gespeichert.
Die ersten Funktionstests mit dem Mikroskop sind ebenfalls Bestandteil dieser Arbeit. Sie dokumentieren die Verwendungsmöglichkeit für hyperspektrales CARS insbesondere im Fingerprint-Bereich und darauf basierende Bildgebung. Hyperspektrales CARS wurde an einer Einzelbande von Toluol (1004 cm-1) zusammen mit einem Bandenfit zur Bestimmung der Signalanteile demonstriert, ferner an der Doppelbande von Xeloda bei 1634 cm-1 sowie in Form einer Konzentrationsreihe an Beta-Carotin (1514 cm-1). Mit Hilfe der hyperspektralen Bildgebung wird an PMMA die Funktion eines Faserschalters zur quasi-parallelen Aufzeichnung sowie an menschlicher Haut die Stabilisierung der Stimulationsleistung gezeigt.