Adaptive computergestützte Endoskopiesysteme
Bestehende mikroendoskopische Systeme sind durch die Nutzung von Linsensystemen im Messkopf in ihrer minimalen Größe beschränkt und auf 2D-Abbildungen limitiert. An der MST werden neuartige linsenlose 3D-Endoskopiesysteme mit Durchmessern unter 500 µm grundlegend untersucht, mit Industriepartnern realisiert und bei Forschungspartnern beispielsweise in der Optogenetik und Hirntumordiagnostik angewandt. Hierfür werden Methoden aus der digitalen Holographie zur In-vivo-Kalibrierung, der adaptiven Optik, der Ultrakurzpulslasertechnik, der Speckle-Messtechnik und digitalen Signalverarbeitung mittels Deep Learning angewendet.
Kohärente Faserbündel weisen komplexe Phasenstörungen auf. Daher werden sie in der Endoskopie derzeit zur Intensitätsübertragung gemeinsam mit Linsensystemen für die 2D Bildgebung genutzt. Durch eine in-vivo Kalibrierung kann die komplexe Übertragungsfunktion gewonnen und berücksichtigt werden. Das kohärente Faserbündel lässt sich nun auch als Phased-Array für eine linsenlose 3D Rasterscanning Endomikroskopie einsetzen.
Alternativ kann die 3D Objektinformation mittels Diffuser Streuung in ein 2D Speckle-Muster kodiert und robust durch das Faserbündel übertrage werden. Die 3D Information kann dann mittels digitaler Signalverarbeitung, beispielsweise über Korrelationstechniken oder Neuronale Netze zurückgewonnen werden. Hierdurch werden single-shot 3D Messungen möglich.
Folgende Forschungsprojekte werden in diesem Feld bearbeitet:
-Untersuchung von Lasersystemen für die 3D-Endomikroskopie unter Nutzung von kohärenten Faserbündeln
-Minimalinvasive 3D-Bildgebung unter Nutzung eines Diffusors und Deep Learning
-Nadelförmiges linsenloses holografisches Endoskop
In vivo brain tumor diagnostics by adaptive computational lensless fiber endoscopy