DE4015988A1 - Infrarot-tomograph - Google Patents

Description

1. Die Erfindung betrifft ein optisches System, daß es ermöglicht Strukturen z. B. im menschlichen Körper ohne jegliche Strahlenbelastung darzustellen. Es nutzt hierbei die Eigenschaft von Infrarotstrahlung aus, im Gegensatz zu sichtbarem Licht erhebliche Gewebedicken durchdringen zu können. So war zum Beispiel gezeigt worden, daß es möglich ist, transkraniell mit einem empfindlichen Photomultiplier noch nahes Infrarot zu detektieren. Auftretende Streustrahlung kann durch Ausnützung des Prinzips der konfokalen Mikroskopie eleminiert werden: Bei der konfokalen Mikroskopie wird durch sehr enge Blenden in den Zwischenbildebenen von Kondensor und Objektiv die Streustrahlung von lateral oder axial außerhalb des Fokus liegenden Strukturen eleminiert. Diese Blenden müssen nun genau parallel über das gesamte Bildfeld gescannt werde. Um dies zu erreichen, sollen in dem vor geschlagenen System zwei axial verbundene Nipkowscheiben verwendet werden (Zeichnung 1a). Um die Lichtausbeute zu erhöhen, können die in archimedischen Spiralen angeordneten Löcher der Nipkowscheibe durch spiral förmige Längsschlitze ersetzt werden (Zeichnung 1b). Dies ist möglich, da aus der konfokalen Mikroskopie bekannt ist, daß mit geringen Auflösungsverlusten Loch- durch Schlitzblenden ersetzt werden können. Da Kondensor und Objektiv große Arbeitsabstände besitzen müssen, sollen Spiegelobjektive verwendet werden. Mit dem beschriebenen Gerät sollte es möglich sein, ohne Strahlenbelastung Vorsorgeuntersuchungen durchzuführen. Da bekannt ist, daß einige tumoröse Gewebe andere Absorptionseigenschaften für nahes Infrarot besitzen, als das Normalgewebe, dürfte durch geeignete Wahl der Wellenlänge auch noch eine gewisse Differenzierung der pathologischen Veränderungen möglich sein.

2. Eine weitere Möglichkeit zur diagnostischen Anwendung von Infrarotstrahlung besteht darin, statt dem konfokalen- das Prinzip der Computertomographie zu verwenden. Hierbei könnte man auf der einen Seite als kollimierte Strahlungsquelle einen leistungsmäßig angepaßten Infrarotlaser und auf der anderen Seite einen Photomultiplier verwenden, dem zur Eliminierung von Streustrahlung eine Röhre mit Ringblenden vorgeschaltet ist.

Diese Anordnung müßte wie beim herkömmlichen Computertomographen um das Objekt gescannt werden. Die vom Photomultiplier registrierte Photonenflüsse wären die Meßwerte, aus denen mit den bekannten Algorithmen der Computertomographie die Bilder berechnet würden.

3. Im dritten Patentanspruch wird ein mikroskopisches Verfahren zur Biolumineszensmessung in dickeren Gewebeschnitten beschrieben. Biochemische Reaktionen sind mit der Abstrahlung von Photonen spezifischer Wellenlänge im Infrarotbereich verbunden. Wenn es nun gelänge, diese Infrarotemissionen selektiv durch Bandpaßfilter mit dem Mikroskop darzustellen, wäre es möglich, biochemische Vorgänge in Zellen direkt zu verfolgen. Als Detektoren können hierbei z. B. Infrarot CCDs (auf der Basis von mit Platin dotiertem Silizium) verwendet werden. Um in dickeren Gewebeschnitten beobachten zu können, muß in einer Zwischenbildebene des Mikroskops eine Nipkowsscheibe (evtl. mit Spiralschlitzen) zur Eliminierung von Streustrahlung eingesetzt werden. Eine mögliche Ausführung ist in Abb. 2 für ein Invertoskop skizziert, Kondensor und Fluoreszenslampe in der Abbildung sind für die hier beschriebene Anwendung entbehrlich. Die Nipkowschiebe kann mit entsprechender Optik auch in andere Ebenen eingesetzt werden, in denen ein Zwischenbild entworfen wird, z. B. im nach hinten oder seitlich ausgespiegelten Strahlengang der Fluoreszenslampe. Da der ganze Schnitt Selbststrahler ist, genügt eine Nipkowscheibe. Mit einer gekühlten CCD-Kamera kann minutenlang integriert werden, so daß auch schwächste Photonenemissionen gemessen werden können. Bei Verwendung einer herkömmlichen CCD auf Siliziumbasis könnten auch mögliche Photonenemissionen im sichtbaren Bereich gemessen werden. Sollen schnellere Vorgängen untersucht werden, wäre die Vorschaltung eines Bildverstärkers möglich. Bei Verwendung von langbrennweitigen Spiegelobjektiven, könnte das Mikroskop bei geringer Vergrößerung als Thermokamera verwendet werden.

Claims (3)

1. Optisches System zur Darstellung von Strukturen in biologischem Gewebe, dadurch gekennzeichnet, daß der Tomograph mit Infrarotstrahlung und dem Prinzip der konfokalen Abbildung arbeitet.

2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Infrarotstrahlung und dem Prinzip der Computertomographie arbeitet.

3. Optisches System, das in Kombination mit dem System der konfokalen Abbildung die Infraroteigenstrahlung von biologischen Gewebe sichtbar macht. Es kann makroskopische als konfokale Thermokamera oder mikroskopisch als konfokales Biolumineszensmikroskop ausgeführt sein.