Neuroendoskopische Operationsverfahren werden am Ventrikelsystem, bei der Versorgung von Aneurysmen nach Hirnblutung, der Schädelbasis und bei Hypophysentumoren und im Bereich des Hirnstammes und der Hirnnerven eingesetzt. Die heute eingesetzten Geräte haben einen Durchmesser von einem halben Millimeter bis hin zu einigen Millimetern. Nun haben US-Amerikanische Wissenschaftler ein neues Ultra-miniaturisiertes und linsenloses Endoskop entwickelt. Über diese Neuerung haben aktuell die Forscher der Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, in der Fachzeitschrift „Science Advances“ ausführlich berichtet. Das neu entwickelte Endoskop ist gerade einmal so dick wie zwei menschliche Haare, liefert aber höher aufgelöste Bilder als herkömmliche Geräte und das, obwohl es nicht einmal eine Linse hat. Das Ende des Endoskops sammelt Bildpunkte ein und leitet sie nach außen. Das so produzierte Bild wird dann mit einem speziellen Algorithmus zu einem extrem scharfen Bild bearbeitet.

Wir nehmen etwas auf, das schrecklich aussieht

"Es ging immer darum, möglichst klare Bilder zu erzeugen", sagt Mark Foster vom Department of Electrical and Computer Engineering der Johns Hopkins University. Das sei jetzt dank computerbasierter Rekonstruktion gelungen. "Wir nehmen etwas auf, das schrecklich aussieht. Doch am Ende haben wir ein scharfes Bild." Das neue Mikroendoskop muss nicht einmal auf das jeweilige Objekt fokussiert werden, um in verschiedenen Tiefen Bilder aufzunehmen. Die Fokussierung findet praktisch nachträglich im Computer statt. Das Programm ordnet die Bildpunkte in drei Dimensionen zu.

BU: Das obige Bild zeigt die Bildgebungsergebnisse der Studie. Die Bilder A bis C zeigen Perlen auf einem Objektträger, betrachtet durch ein Bulk-Mikroskop. D bis F zeigen die Kügelchen bei Betrachtung durch ein herkömmliches Mikroendoskop auf Linsenbasis. G durch I zeigen die Perlen, wie sie vom neuen linsenlosen Mikroendoskop gesehen werden. Diese Rohbilder werden gezielt gestreut, liefern jedoch wichtige Informationen zum Licht, das bei der rechnerischen Rekonstruktion verwendet werden kann, um klarere Bilder zu erzeugen, wie in J bis L gezeigt.

Text/Bild: © Mark Foster/JHU

Ziel der Forscher: Neuronen in Aktion in lebenden Gehirnen zu beobachten

Bisher ist das nur mit Magnetresonanztomographen (MRT) möglich, die allerdings keine so hohe Auflösung liefern. Um die Funktionsweise des Gehirns vollkommen zu verstehen, ist jedoch mehr nötig. Das von der Europäischen Kommission vor ein paar Jahren ins Leben gerufene Human Brain Project will das gesamte Wissen über das menschliche Gehirn zusammenfassen und mittels computerbasierter Modelle und Simulationen nachbilden. Ziel der Forscher ist es, Neuronen in Aktion in lebenden Gehirnen zu beobachten, um deren Aktivitäten zu ergründen.