Entwicklung einer endoskopischen Fasersonde für optische Biopsien mithilfe nichtlinearer Spektroskopie

Eine frühe Erkennung und exakte Diagnostik von Krankheiten wie beispielsweise Tumoren ist unerlässlich für eine optimale Behandlung und die Verbesserung von Prognosen betroffener Menschen. Den Goldstandard für Gewebeuntersuchungen stellt bis heute die Histopathologie dar, wobei schmerzhafte Patientenbiopsien und komplexe Nachbehandlungen der Gewebeproben notwendig sind. Von der Gewebeentnahme bis zur Diagnosestellung vergeht wertvolle Zeit, in vielen Fällen müssen Biopsien mehrfach wiederholt werden, bis krankhaftes Gewebe vollständig identifiziert und lokalisiert ist. Aus diesem Grund wurden in den letzten Jahrzehnten neuartige optische Technologien entwickelt und angewendet, um Gewebeanalysen zu optimieren und eine patientenfreundlichere Behandlung zu ermöglichen. Nichtlineare, multimodale In-vivo-Bildgebung mit CARS (coherent anti-Stokes Raman scattering), SHG (second harmonic generation) und TPEF (two-photon excited auto-fluorescence) kann hier einen attraktiven Lösungsansatz bieten, welcher nichtinvasiv ist und die Detektion von mikroskopischen Gewebeveränderungen in Echtzeit ermöglicht. Die Implementierung nichtlinearer Bildgebungsverfahren in ein endoskopisches Design für schwer zugängliche Gewebestellen stellt jedoch immer noch eine technologische Herausforderung dar. Die vorliegende Forschungsarbeit präsentiert einen faserbasierten Ansatz für eine multimodale, endoskopische Sonde, wobei eine Multikernfaser für die Führung der Anregungslaser genutzt wird und speziell angefertigte GRIN-Linsen die Strahlformung im Sondenkopf übernehmen. Das Sondendesign kommt vollständig ohne bewegliche Teile oder den Einsatz von elektrischem Strom aus, so dass eine robuste und kompakte Bauform erreicht wird. Die Funktionalität der Sonde wird mit multimodalen Aufnahmen an Dünnschnitten von menschlichem Hautgewebe sowie an frischen Gewebeproben eines Hausschweins demonstriert. Anhand der Ergebnisse kann gezeigt werden, dass multimodale Aufnahmen mit der vorgestellten Sonde qualitativ vergleichbar sind mit konventionellen LSM-Aufnahmen, darüber hinaus ist eine schnellere Bildgebung möglich. Somit hat das präsentierte Sondendesign ein hohes Potential, zukünftig bei klinischen Routineuntersuchungen eingesetzt zu werden.