Die optische Bildgebung nutzt Licht und die besonderen Eigenschaften von Photonen, um detaillierte Bilder von Organen, Geweben, Zellen und sogar Molekülen zu erhalten. Die Techniken bieten minimale oder nicht-invasive Methoden für den Blick ins Innere des Körpers.
Was sind die Vorteile der optischen Bildgebung?
Die optische Bildgebung reduziert die Belastung des Patienten durch schädliche Strahlung erheblich, da sie mit nicht-ionisierender Strahlung arbeitet, die sichtbares, ultraviolettes und infrarotes Licht umfasst. Da sie viel sicherer ist als Techniken, die ionisierende Strahlung wie Röntgenstrahlen erfordern, kann die optische Bildgebung bei wiederholten Verfahren eingesetzt werden, um das Fortschreiten der Krankheit oder die Ergebnisse der Behandlung zu überwachen.
Die optische Bildgebung ist besonders nützlich für die Messung verschiedener Eigenschaften von Weichgewebe. Aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten, wie verschiedene Weichgewebe Licht absorbieren und streuen, kann die optische Bildgebung Stoffwechselveränderungen messen, die frühe Marker für eine abnorme Funktion von Organen und Geweben sind.
Die optische Bildgebung kann mit anderen bildgebenden Verfahren wie MRT oder Röntgenstrahlen kombiniert werden, um Ärzten, die komplexe Krankheiten überwachen, oder Forschern, die an komplizierten Experimenten arbeiten, bessere Informationen zu liefern.
Welche Arten der optischen Bildgebung gibt es und wofür werden sie verwendet?
Bei der Endoskopie wird ein Endoskop verwendet, ein flexibler Schlauch mit einer Lichtquelle, die ein Organ oder Gewebe beleuchtet. Ein Endoskop kann durch den Mund eines Patienten in die Verdauungshöhle eingeführt werden, um die Ursache von Symptomen wie Schmerzen, Schluckbeschwerden oder gastrointestinalen Blutungen zu finden.
Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein Verfahren zur Gewinnung von Bildern von der Oberfläche, z. B. von krankem Gewebe direkt unter der Haut. Augenärzte verwenden OCT, um detaillierte Bilder aus dem Inneren der Netzhaut zu erhalten. Kardiologen nutzen sie auch zur Diagnose von Erkrankungen der Herzkranzgefäße.
Bei der photoakustischen Bildgebung werden Laserpulse in das Gewebe eines Patienten eingespeist; die Pulse erzeugen Wärme, wodurch sich das Gewebe ausdehnt und seine Struktur abgebildet werden kann. Das Verfahren kann helfen, das Wachstum von Blutgefäßen in Tumoren zu überwachen, Hautmelanome zu erkennen und die Blutsauerstoffversorgung in Geweben zu verfolgen.
Diffuse optische Tomographie (DOT) und Bildgebung (DOI) sind nicht-invasive Techniken, die Licht im nahen Infrarotbereich zur Messung von Gewebeeigenschaften wie der Gesamthämoglobinkonzentration und der Sauerstoffsättigung des Blutes verwenden. Da DOT und DOI auch in weichem Gewebe gut funktionieren, werden diese Verfahren häufig für die Bildgebung bei Brustkrebs, die funktionelle Bildgebung des Gehirns, die Erkennung von Schlaganfällen, die photodynamische Therapie und die Überwachung der Strahlentherapie eingesetzt.
Die Raman-Spektroskopie beruht auf der Raman-Streuung von sichtbarem, nah-infrarotem oder nah-ultraviolettem Licht. Das Laserlicht interagiert mit molekularen Schwingungen im Material, wobei Energieverschiebungen die chemischen Eigenschaften des Materials offenbaren. Zu den Anwendungen gehören die Identifizierung von chemischen Verbindungen und die Struktur von Materialien und Kristallen. Bei Operationen werden Raman-Gasanalysatoren eingesetzt, um das für die Anästhesie verwendete Gasgemisch zu überwachen.
Die Super-Resolution-Mikroskopie umfasst eine Reihe von Techniken zur Gewinnung von Bildern mit sehr hoher Auflösung von einzelnen Zellen. Ein Beispiel ist die photoaktivierte Lokalisierungsmikroskopie (PALM), bei der einzelne fluoreszierend markierte Moleküle verwendet werden, um ein hochauflösendes Bild zu erstellen, das aus einer Zusammenstellung einzelner Moleküle in einer Zelle oder einem Gewebe besteht.
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