Der menschliche Körper: Der Einsatz haardünner Glasfaser-Optik-Kabel in der modernen Medizin

Akkurate Bilder von jeder Stelle im Körperinneren können künftig durch ein einziges, haardünnes Glasfaser-Optik-Kabel übemittelt werden.

Wissenschaftler der Universität von St. Andrews haben einen Durchbruch erzielt: Ärzte werden in der Zukunft vermutlich Einblick in jeden Winkel des menschlichen Körpers erhalten, und das mit Aufnahmegeräten, die nicht stärker sind als ein Haar.

Dr. Thomas Cizmar und Professor Kishan Dholakia von der Universität St. Andrews entwickelten eine Technik, die es erstmals erlaubt, exakte Bilder durch einen einzigen Strang eines Glasfaserkabels zu übertragen.

Bislang waren alle ähnlichen Versuche gescheitert. Die Lichtsignale der gesenden Bilder hatten sich überlagert und bis zur Unkenntlichkeit zusammengedrängt. Die beiden Forscher jedoch fanden einen Weg, die Lichtsignale zu decodieren, wodurch sich rückwirkend wieder ein reales und deutliches Abbild der jeweiligen Aufnahme rekonstruieren ließ.

Diese Technik lässt darauf hoffen, dass neue, bezahlbare und minimal invasive Aufnahmegeräte entwickelt werden können, mit deren Hilfe sich bislang auch sehr unzugängliche Regionen im Körperinneren untersuchen lassen.

Beispielsweise im Bereich der Neurowissenschaften, bei denen die Gegenstände der Untersuchung mikroskopisch klein sind, öffnet sich damit eine Tür für viele aufschlussreiche Entdeckungen. Glasfaser, die Licht übertragen können, verstreuen dieses normalerweise und produzieren bei der Wiedergabe ehr zufällige Muster als echte Bilder.

Die beiden Wissenschaftler entdecken jedoch, dass man die zufällige Anordnung des Lichts in der Faser charakterisieren und kategorisieren kann. Dadurch wird die Art und Weise, wie sich die Bilder verschieben oder überlagern, vorhersehbar, das eigentliche, reale Bild kann entsprechend rekonstruiert werden, indem man das Endergebnis modifiziert und die ursprüngliche Lichtanordnung wiederherstellt.

Nach Aussage von Dr. Cizmar ist die holographische Kontrolle der zufällig angeordneten Lichtsignale eine sehr junge, aber rapide fortschreitende Disziplin. Seit den ersten Experimenten sind nur wenige Jahre vergangen, und die seitdem erzielten Erfolge sind beachtlich.

Im Augenblick versucht die Universität von St. Andrews, die gerade eine Campagne zu ihrem 600-jährigen Bestehen vorbereitet, weitere Fördermittel für diesen Forschungszweig zu erhalten, der insbesondere auf dem Gebiet der Biomedizinischen Forschung, der analytischen Bildgebung und der Neurophotonik eingesetzt werden soll.

Durch die neuen Bildgebungsverfahren werden in der Zukunft verbesserte Diagnosemethoden und ein tieferes Verständnis für viele Zusammenhänge im menschlichen Körper möglich.