Passwort vergessen?  | 
 |  Passwort vergessen?  | 
Suche
  • Login
  • Login

Donnerstag, 14. Dezember 2017

Start-up

Livefilm aus der Haut – in 3-D

Von Peter Trechow | 30. März 2017 | Ausgabe 13

Die Optores GmbH entwickelt ein bildgebendes Laserverfahren, das Ärzten in Echtzeit dreidimensionale Einblicke ins Gewebe erlaubt. Auch industrielle Anwender sind interessiert.

BU Optores
Foto: Optores

Gründer Thomas Klein (re.) und sein Professor Robert Huber sehen auch abseits der Medizintechnik zahlreiche Einsatzgebiete ihres bildgebenden Echtzeitverfahrens.

Wenn Nachwuchsforscher daher kommen und ein etabliertes bildgebendes Verfahren um eine Größenordnung beschleunigen, dann merkt die gesamte Fachwelt auf. So war es auch bei Thomas Klein und Wolfgang Wieser, den Gründern der Münchener Optores GmbH.

Optores GmbH

Beide sind Physiker mit Schwerpunkt Lasertechnik. Beide arbeiteten an ihrer Promotion am Lehrstuhl für Biomolekulare Optik der LMU München. Mit ihrem Professor, Robert Huber, forschten sie an einem neuartigen Laser – dem „Fourier-Domänen modengekoppelten (FDML) Laser“. Das Besondere: Er sendet Licht in wechselnden Wellenlängen mit einer Wiederholrate von bis zu 5 MHz. Und damit 100-mal schneller als alle seinerzeit verfügbaren Lichtquellen.

Diese hohe Geschwindigkeit ließ die Fachwelt aufmerken. „Es kamen gehäuft Anfragen von Forschungsinstituten, die mit uns und unserer Technik arbeiten wollten“, berichtet Klein. Sie hatten also ein gefragtes Produkt und gefragtes Know-how. Was fehlte, war eine Struktur, um beides zu vermarkten. Die Physiker fassten Ende 2011 den Beschluss, sie zu schaffen. Beim Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) beantragten sie eine Förderung aus dem Programm Exist-Forschungstransfer, um parallel zum Abschluss ihrer Promotionen ein Unternehmen aufzubauen.

Foto: Optores

Daumenkino: Optores liefert 20 Bilder/s von inneren Gewebestrukturen. Der Betrachter sieht einen Film aus den Tiefen der Haut.

Das war der Startschuss für die Optores GmbH, die sie im September 2013 offiziell gründeten. Seit Ende 2014 liefern sie erste Systeme. Wobei es Klein und Wieser nicht bei dem FDML-Laser allein gelassen haben. Vielmehr setzen sie ihn als Lichtquelle für die sogenannte Optische Kohärenz Tomographie (OCT) ein. Das bildgebende Verfahren ist bei Augen- und Hautärzten im Einsatz, um per Laser einige Millimeter tief in Gewebestrukturen zu schauen. Die verschiedenen Typen von Gewebe reflektieren das eingebrachte Licht unterschiedlich. Photodioden zeichnen es auf – und Software verarbeitet diese Rohinformation zu auswertbaren Bildern. Soweit das Prinzip.

Allerdings krankte die Technik bisher an geringer Geschwindigkeit und schwacher Auflösung. Mit den ersten OCT-Systemen dauerte es lange, den Sensor mechanisch von Punkt zu Punkt zu bewegen, das Gewebe jeweils mit dem Licht abzutasten und die dabei gewonnene Information in Tiefenschnittbilder zu übersetzen. Folgesysteme beschleunigten die Bildgebung, indem sie neben der Intensität des reflektierten Lichts auch dessen spektrale Eigenschaften analysierten. Spektrometer ersetzen Photodioden. „Die Wiederholraten liegen hier bei 100 kHz bis 300 kHz, wobei Geschwindigkeit zulasten der Signalqualität geht“, erklärt Wieser. Deshalb werde meist im zweistelligen Kilohertzbereich gearbeitet.

Dank des FDML-Lasers konnte das Team diese Mängel der etablierten Verfahren beheben. Pro Sekunde sammelt ihr OCT-System bis zu 6 Gigabyte Daten. Um solche Datenvolumina in dreidimensionale Echtzeitbilder der untersuchten Gewebe oder Materialien übersetzen zu können, setzen sie auf parallele Datenverarbeitung. Auf Prozessoren und Kernen von Grafikkarten berechnet ihre selbst programmierte Visualisierungssoftware 20 Volumina – also räumliche Abbilder der Geweberegion pro Sekunde. Auf dem Monitor sieht es dann aus, als laufe ein Live-Video aus den Tiefen der untersuchten Haut. Auch auf andere menschliche und pflanzliche Gewebe, auf Keramiken und viele weitere Materialien ist das bildgebende Echtzeitverfahren anwendbar.

Die Gründer liefern die Systeme bisher ausschließlich an Forschungseinrichtungen. „Wir sind aber schon in Gesprächen mit Medizintechnikunternehmen, die sich sehr für eine Vermarktung unserer Technologie interessieren“, berichtet Klein. Das Team möchte diesen Weg gehen – und sich selbst auf die Technologieentwicklung und die Optimierung der Systeme für verschiedene Anwendungen in Medizin, Forschung und Industrie konzentrieren. „Es würde unsere Kapazität übersteigen, selbst die medizinische Zulassung durchzuführen, einen Vertrieb und Kontakte zu potenziellen Kunden aufzubauen“, begründet Wieser diese Strategie. Bisher hat das Team alle Entwicklungen zu dritt gestemmt. Sie können bereits von den Umsätzen leben – und weiter in ihr Verfahren investieren. Und so soll es vorerst weiter gehen. „Wenn die Zahl der verkauften Systeme steigt und das Anwendungsspektrum wächst, dann werden wir uns natürlich personell verstärken und die Wachstumschancen ergreifen“, erklären die Gründer.

Die Besonderheit des Optores-Verfahrens sind – für Experten – die schnellen, exakt kontrollierten Veränderungen der Lichtwellenlängen. Der Laser stimmt in einer 1,5-Millionenstel Sekunde über einen Wellenlängenbereich von ca. 100 nm ab. Möglich macht das ein Kunstgriff: statt die Lichtintensität bei den Wechseln der Wellenlänge allein in einem Ringresonator aufzubauen – was jedes Mal Zeit kostet – leiten sie das Licht in handelsübliche Telekomglasfasern, die hunderte Meter lang sind. Diese dienen quasi als Zwischenspeicher, in dem alle benötigten Wellenlängen eines Abstimmzyklus verfügbar sind. Die damit erwirkte Laufzeitverzögerung des Lichts erlaubt es den Gründern, den optischen Filter zur Wellenlängenmodulation und den Ringresonator zu synchronisieren. So paradox es klingt: Erst der Umweg durch die lange Glasfaser erlaubt die nahezu verzögerungsfreien Wellenlängenwechsel. Nur so war der Sprung aus dem üblicherweise zweistelligen kHz-Bereich auf 1,5 MHz möglich. Verfügbar sind FDML-Systeme von Optores mit Basiswellenlängen von 1060 nm, 1310 nm und 1550 nm.  

stellenangebote

mehr