< Terug naar vorige pagina

Project

Remote temperatuurdetectie door optische sondering

Vanuit fysisch oogpunt is het op afstand en nauwkeurig meten van de temperatuur in een materiaal op een interessante locatie, zonder overspreken van andere variabelen (chemische samenstelling, fysieke samenstelling, druk) een spannende uitdaging. Dit is een gevolg van het feit dat temperatuur een statistische hoeveelheid is die alleen indirect kan worden bepaald, door gebruik te maken van de doorgaans vrij zwakke temperatuurafhankelijkheid van andere meetbare hoeveelheden. De daadwerkelijke mogelijkheid om op afstand de temperatuurverdeling langs het oppervlak van objecten te bepalen door middel van infrarood (IR) beeldvorming heeft de deur geopend voor een breed scala aan mogelijkheden voor onderzoek en technologische toepassingen, maar, in tegenstelling tot andere fysieke grootheden, die gerelateerd zijn aan de materiaalsamenstelling, technologie voor het uitvoeren van tomografie van 3D-temperatuurverdelingen is nauwelijks beschikbaar. Vanuit het biomedisch oogpunt zou de mogelijkheid van 3D-thermotomografie opwindende nieuwe mogelijkheden openen. Veel processen in het menselijk lichaam, die het mogelijk maken om diagnostische conclusies te trekken en te beslissen over therapeutische benaderingen, gaan gepaard met een gemodificeerd metabolisme, wat vaak leidt tot een aangepaste warmteproductie en temperatuur. 3D-tomografie van de passieve of doelgericht geïnduceerde absolute temperatuursverdeling in het weefsel zou daarom een zeer innovatief diagnostisch / therapeutisch geleidingsinstrument zijn dat complementair is aan klassieke tomografische methoden, zoals magnetische resonantie beeldvorming [1] (MRI), echografie van ultrageluid [2], positron emissietomografie (PET), röntgenradiografie, optische coherentietomografie, IR-tomografie [3] en fotoakoestische beeldvormingstomografie [4-27]. Passieve temperatuurstijging kan het gevolg zijn van ontstekingsactiviteit of als gevolg van toegenomen tumor-geïnduceerd metabolisme [28-30]. Geïnduceerde temperatuurstijging kan ook worden opgeroepen door de verbeterde metabole activiteit van gelabelde enzymen, vectoren, (neuro) transmitters, van therapeutische geneesmiddelen die selectief rond doelgerichte receptor met weefsel [31-33] zitten of naar middelen die hyperthermie met behulp van nanodeeltjes induceren. Een acute behoefte aan 3D-thermotomografie in de klinische praktijk komt tot uiting in hyperthermietherapie, waarbij kwaadaardig weefsel (met name primaire tumoren en metastasen) wordt vernietigd als gevolg van verwarming door microgolven [41] of ultrageluid met hoge intensiteit [41-44]. Tijdens de behandeling proberen chirurgen in 3D waar de verwarming is gelokaliseerd, en ze proberen gebruik te maken van klassieke tomografische technieken om een beeld te krijgen van de weefselmodificatie die door de verwarming wordt geïnduceerd. Het is duidelijk dat een real time-in-diepbeeld van de temperatuurverdeling in en rond het doelgebied zeer gunstig zou zijn voor het afstemmen van de intensiteit, duur en generatieapparatuuroriëntatie en -locatie, zodat de verwarming in het doelweefsel gelokaliseerd is, met minimale impact op de rond gezond weefsel [38,39]. Onderzoekers proberen nu al de bestaande temperatuurafhankelijkheid van eigenschappen te benutten die worden afgebeeld met standaardtechnieken, zoals de snelheid of verzwakking van geluid en de verhouding tussen verschillend opgewekte akoestische signalen, in ultrageluid

Datum:16 okt 2017  →  Heden
Trefwoorden:all-optical technique, fluoscence thermometry, fluorescence spectra
Disciplines:Fysica en nanofysica van gecondenseerde materie, Biofysica
Project type:PhD project