Optische Kurzkohärenztomographie: Modellierung der Licht-Gewebe-Wechselwirkung

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Die optische Kurzkohärenztomographie (OCT) ist ein nicht-invasives optisches Verfahren zur mikroskopischen 3D-Darstellung von biologischem Gewebe mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung, das mittlerweile in vielen medizinischen Fachbereichen insbesondere für die Frühdiagnose von Krankheiten erfolgreich eingesetzt wird. Ziel des Projektes ist das erstmalige quantitative Verständnis der Wechselwirkung von Licht mit mikrostrukturiertem biologischem Gewebe zur Klärung der Bildentstehung bei der OCT. Die Lichtausbreitung in biologischem Gewebe soll sowohl durch analytische und numerische Lösungen der Maxwellgleichungen als auch durch Monte Carlo Simulationen für verschiedene Einstrahl- und Detetektionsparameter beschrieben und die Ergebnisse beider Ansätze verglichen werden. Dazu sollen in beiden Modellen erstmals komplexe Mikrostrukturen des biologischen Gewebes untersucht werden. Die theoretischen Ergebnisse werden mit OCT-Messungen an neu konzipierten Phantomgeweben sowie biologischen Geweben mit bekannter Mikrostruktur verglichen. Die projektierten Arbeiten versprechen sowohl eine wesentliche Verbesserung der Interpretation der OCT-Bilder als auch eine Optimierung von OCT-Geräten. Außerdem werden die Untersuchungen zur Aufklärung der Bildentstehung einer Reihe anderer Mikroskope, z.B. Mehrphotonenoder Nahfeldmikroskope, führen.