Remote photoacoustic sensing using speckle-analysis for biomedical imaging

Beschreibung

In dieser Arbeit wird die kontaktfreie Speckleanalyse, für ihre Anwendung zur photoakustischen Detektion untersucht. Zuerst wird ein Simulationsmodell erstellt, das die Erfassbarkeit von photoakustischen Oberflächendeformationen durch die Speckleanalyse theoretisch bestätigt. Im Anschluss wird die Machbarkeit der kontaktfreien Detektion anhand von Experimenten an Phantomen und ex-vivo Gewebe mit einem Kamerasystem demonstriert. Für diese Messungen werden mehrere Speckles analysiert und im Rahmen dieser Experimente wird die endoskopische Anwendbarkeit der Technik anhand eines Faserbündels gezeigt. Um die Aufnahme der Speckles zu beschleunigen, wird das Kamerasystem durch einen diodenbasierten Sensor niedrigerer Auflösung ersetzt. Mit diesem schnelleren System wird die Machbarkeit der kontaktfreien
photoakustischen Detektion und deren Automatisierbarkeit durch die Einzelspeckleanalyse experimentell nachgewiesen. Beide verwendeten Analysetechniken werden auf Basis ihrer Eigenschaften wie Empfindlichkeit, Messbereich, Linearität und Messtiefe verglichen. Weiterhin wird anhand von Untersuchungen an ex-vivo-Gewebe gezeigt, dass die Wellenlänge ein entscheidender Parameter für die Qualität eines Specklemusters und der Speckleanalyse ist. Schließlich wird die Möglichkeit der photoakustischen Bildgebung für die Speckleanalyse demonstriert, indem ein Rekonstruktionsansatz anhand von Simulationen und durch ein erstes Experiment getestet wird.