Light propagation in anisotropic biological tissue - influence of microstructure on scattering

• Applicant: Professor Dr. Alwin Kienle
• Subject Area: Medical Physics, Biomedical Technology
• Term: from 2003 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5405693

Ziel des Projektes ist das quantitative Verständnis der Lichtausbreitung in gerichtet angeordnetem biologischem Gewebe als Grundvoraussetzung für neue diagnostische Verfahren. Diese Gewebe zeigen eine anisotrope Lichtausbreitung, die in den existierenden Modellen nicht berücksichtigt ist, obwohl der Effekt bei vielen Geweben, wie z.B. Haut, Sehne, Ligamentum, Muskel oder Zahnschmelz, stark ausgeprägt ist. Ausgehend von der Mikrostruktur der wichtigsten Streuer dieser Gewebe (Kollagenfasern, Myofibrillen, Schmelzprismen) sollen der Streukoeffizient und die Phasenfunktion (Streufunktion) und eventuelle Beugungseffekte durch analytische bzw. numerische Lösungen der Maxwellgleichungen berechnet und mit goniometrischen Messungen sowie Messungen der kollimierten Transmission an dünnen Gewebeschnitten verglichen werden. Mit den so bestimmten Streueigenschaften und dem photothermisch zu messenden Absorptionskoeffizienten wird die Lichtausbreitung in Gewebe verschiedener Dicke mit der Monte Carlo-Methode berechnet. Die Ergebnisse werden mit Messungen der ortsaufgelösten Remission und Transmission verifiziert. Darüber hinaus soll das inverse Problem, die Bestimmung der optischen Eigenschaften aus nicht-invasiven Messungen an gerichtet angeordnetem Gewebe, behandelt werden.

• DFG Programme: Research Grants