Die Raman-Spektroskopie hat großes Potenzial für die klinische In-vivoDiagnostik aufgezeigt, da sie den molekularen Fingerabdruck einer Probe ohne Kontakt oder Zerstörung liefert. Die derzeitigen Raman-Systeme auf der Grundlage von Glasfasersonden sind jedoch technologisch begrenzt. In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Light Science & Application veröffentlichten Studie entwickelte ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unter der Leitung von Professor Dr. Iwan Schie in Zusammenarbeit mit Professor Dr. Gunther Hofmann vom Universitätsklinikum Jena ein molekulares Echtzeit-Bildgebungssystem unter Verwendung der Raman-Spektroskopie. 

Das von ihnen vorgeschlagene System liefert molekularsensitive Informationen, um Krebs von gesundem Gewebe zu unterscheiden. Die Bildgebungsplattform kombiniert molekulare Messungen, Positionsverfolgung, Datenverarbeitung in Echtzeit und Bilder der molekularen virtuellen Realität (MVR) mit einer räumlichen Auflösung von 0,5 mm in der Transversalebene und einer Topologieauflösung von 0,6 mm. Die MVR-Bilder können als erweiterte chemische Realität (AR) auf dem Computerbildschirm wahrgenommen oder direkt mit dem Gewebe überlagert werden, wodurch Mixed-Reality-Informationen (MR) entstehen, die in Echtzeit zu sehen sind.

Die Forschenden implementierten auch ein photometrisches Stereomesssystem, um die molekularen Informationen auf einer 3D-Probenoberfläche abzubilden. Dieses System ermöglicht einen einfachen Zugang zu Patientinnen und Patienten und liefert biochemische Verteilungen aus der Region von Interesse für die Differenzierung von Krankheitsgewebe während der chirurgischen Resektion. Darüber hinaus ist der vorgeschlagene Ansatz universell und kann auch in nicht-medizinischen Anwendungen wie der Fertigung, Qualitätskontrolle oder in Verbindung mit anderen optischen und nicht-optischen Modalitäten eingesetzt werden.

Der Ansatz ermöglicht die handgehaltene Bildaufnahme, Echtzeitverarbeitung und Rekonstruktion molekularer Informationen und erlaubt eine intelligente und intuitive Visualisierung der Daten mittels AR und MR. Die Lösung bietet neue Möglichkeiten und kann ein potenzielles Werkzeug für die molekularspezifische klinische Echtzeitdiagnostik und die molekulare Grenzziehung sein.

Diese Arbeit umreißt eine neue zukünftige Richtung für Ramanbasierte Anwendungen und bringt das Leibniz-IPHT an die Spitze der technischen Entwicklungen in der Schwingungsspektroskopie und der klinischen Umsetzung.