Minimalinvasive 3D-Bildgebung unter Nutzung eines Diffusors und Deep Learning

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen W. Czarske
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461734474

Die Zielsetzung ist es, eine neuartige minimalinvasive Endoskopietechnik grundlegend zu untersuchen. Konventionelle faseroptische Endoskope basieren auf der Übertragung von Intensitätsmustern durch Bildwellenleiter und auf starren Abbildungsoptiken für eine 2D Bildgebung. Es soll ein Paradigmenwechsel zur minimalinvasiven Single-Shot-3D-Messung mit Mikrometer-Ortsauflösung durch die Nutzung einer Streuscheibe anstatt einer Abbildungsoptik verfolgt werden. Die diffuse Lichtstreuung wird ausgenutzt, um 3D-Objektinformationen in Speckle-Muster zu kodieren und durch faseroptische Bildwellenleiter zu übertragen. Die Signaldekodierung soll in vorteilhafter Weise mittels Deep Learning realisiert werden. Die faseroptische Endoskopie ist von großer Bedeutung für In-Vivo-Untersuchungen in tiefen Gewebeschichten in der biomedizinischen Forschung, beispielsweise in der Neurochirurgie. Zur Klassifikation von Hirntumoren wird eine Biopsie vorgenommen und anschließend mittels Autofluoreszenzmikroskopie ex vivo untersucht. Aufgrund des Zeitverzugs zwischen Biopsie und der messtechnischen Erfassung sind oft mehrere chirurgische Eingriffe notwendig. Ein in stereotaktische Nadeln integriertes Endoskop kann mit der dreidimensionalen Kartierung der Autofluoreszenz eine In-Vivo-Pathologie ermöglichen. Mit der neuartigen faseroptischen Endoskopie ohne Abbildungslinsen kann daher ein großer Fortschritt für die Wissenschaft erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Robert Kuschmierz