Simultaneous optical coherence tomography and confocal fluorescence microscopy
Optical coherence tomography (OCT) is an efficient method for the non-invasive three-dimensional and in real time two-dimensional acquisition of optical cross sections. The technique proofed its ability in numerous biomedical applications, such as in ophthalmology, dermatology or urology. As the image information is mainly caused by unspecific interactions of light with scattering media, this method lacks a specification of molecular information in the tissue.
Three-dimensional representation of a fixed rabbit lung. Tissue geometries visualized by OCT are displayed in green, elastic fiber structures, acquired by fluorescence microscopy of specific-binding sulforhodamine B, in red. (image size: 360 x 360 x 162 µm³).
Ein Ansatz, diese Lücke zu füllen, ist die Kombination mit Fluoreszenzmikroskopie. Fluoreszierende Farbstoffe können zusätzlich in die Probe gebracht werden und erlauben es, durch ihre spezifische Bindung an die zu untersuchende Molekülsubstanz, Rückschlüsse auf strukturelle Details zu ziehen. Des Weiteren werden der Zugang zu komplementären Informationen sowie erweiterter Kontrast ermöglicht, wie im Falle der Angiographie am Augenfundus durch die Nutzung von Autofluoreszenz oder Beigabe von Fluoreszein.
Ausschnitt 56 µm unterhalb der pleura visceralis (die Lunge umschließende Haut). Klar erkennbar sind hier die Wände der Lungenbläschen (grün), welche durch elastische Fasern umrandet werden (rot).
In unserer Arbeitsgruppe wurde ein System entwickelt, das schnelle 3D-Bildgebung mit hoch auflösender Fluoreszenzmikroskopie kombiniert um nicht nur Lungenstrukturen auf alveolarer Ebene zu untersuchen sondern auch Rückschlüsse auf die Verteilung elastischer Fasern im Gewebe zu ziehen (siehe Bilder unten). Diese zusätzlichen Informationen über die Lungenarchitektur sollen dazu dienen, realistische numerische Simulationen des alveolaren Gewebes in Hinblick auf dessen Geometrie und elastischen Eigenschaften zu erstellen. Das Ziel dieser theoretischen Modellierungen ist es, mehr Verständnis über die komplexen Vorgänge der Lungendynamik auf mikroskopischer Skala zu gewinnen.
Funding
German Research Foundation (DFG - KO 1814/6-1 und 6-2)
Cooperations
Prof. Dr. Wolfgang Kübler, St. Michael's Hospital Toronto
Dr. Hannah Nickles, Institute of Physiology, Charité - Universitätsmedizin Berlin
Contact
© Julia Walther, KSM
Mr Dr. rer. medic. Christian Schnabel
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Clinical Sensoring and Monitoring
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Visiting address:
Medizinisch-Theoretisches Zentrum (MTZ - Haus 91) Fiedlerstraße 42
01307 Dresden