Klinische Anwendungen der Multiphotonen-Tomographie humaner Haut

Abstract

Multiphotonen-Tomographie ist eine nicht-invasive, klinisch zugelassene Untersuchungsmethode basierend auf Femtosekunden-Lasern im nahen Infrarot. Hautareale werden mit subzellulärer Auflösung (<1 &#956;m) abgebildet. In der vorliegenden Arbeit werden neue Erweiterungen der Multiphotonen-Tomographie vorgestellt. Eine neue Laserquelle mit GHz-Repetitionsraten sowie Fokussieroptiken mit größerem Bildfeld (Millimeter-Bereich) erweitern den Anwendungsbereich. Risikoabschätzungen ergeben, dass beide Techniken an humaner Haut ohne Gefahr von instantanen Schädigungen anwendbar sind. Die zeitliche Charakteristik der Fluoreszenz enthält Informationen über die molekulare Umgebung eines Fluorophors. Eine neue Auswertungsmethode der zeitaufgelösten Bilder am Beispiel Malignes Melanom der Haut vorgestellt deckt diese Unterschiede auf. Ein drittes Ziel ist die Entwicklung eines miniaturisierten GRIN-Linsen-Endoskops für den Einsatz in schwer zugängliche Körperregionen. Nach der Charakterisierung wird der Einsatz der Prototypen in klinischen Wundheilungsstudien vorgestellt.

Multiphoton tomography is a non-invasive and clinically approved technique based on near-infrared (NIR) femtosecond laser pulses. Skin areas are imaged with subcellular resolution. In this thesis new extensions in the field of multipoton tomography are presented. A new laser source with GHz repetition rates as well as focussing optics for images with millimeter-size expand the imaging parameters of multiphoton tomography. Risk analyses show that both extension possibilities are applicable without instant damage to human skin. Analysis of the temporal characteristics of the fluorescence offers further information on the molecular environment of a certain fluorophore. A new analysis method for clinical fluorescence lifetime measurements of malignant melanoma unravels these differences. The third part presents the extension of multiphoton tomography to skin areas not accessible for bulky focussing optics by miniaturized GRIN-lens endoscopes. After characterization the systems are tested in clinical trials in wound healing studies.