Röntgenblick: Mit neuer Technik durch Wände sehen

Mit Hilfe einer neuen Technik lässt sich problemlos durch Wände, Gewebe und andere feste Materialien hindurchschauen. Die Technologie kann sowohl in der Medizin als auch in anderen Wissenschaften und sogar beim Militär zum Einsatz kommen.

Blick durch Wand — Foto: Andrew Adams, Flickr, CC BY-SA 2.0

Niederländisches Forschungsteam gelingt ein Durchbruch mit Licht

Entwickelt wurde die Technik in den Niederlanden. Dem Physiker Allard Mosk gelang es 2007 erstmals, mit einem Lichtstrahl durch ein mit weißer Farbe bestrichenes Glasplättchen zu leuchten und auf der anderen Seite einen scharfen Lichtpunkt zu erhalten. Aus diesem ersten Experiment entwickelten sich zwei Forschungsarbeiten über die Möglichkeiten, durch eigentlich lichtundurchlässige Materialien hindurchblicken zu können. Die Forscher machten rasante Fortschritte. Inzwischen ist es möglich, mit der Technik durch dünne Gewebe zu dringen (Versuche mit Mäuseohren produzierten ein glasklares Bild). Die größte Herausforderung besteht nun darin, auch mit sich bewegendem und expandierendem Gewebe fertig zu werden. Falls dies gelingt, könnten invasivmedizinische Maßnahmen wie beispielsweise Biopsien zumindest teilweise durch die Technologie ersetzt werden. Mehr noch: Fokussiertes Laserlicht ließe sich als Lichtskalpell einsetzen, dass ohne einen Schnitt zu setzen in den Körper dringen und dort Tumore oder Aneurysmen entfernen kann.

“Noch vor zehn Jahren waren Aufnahmen des Körperinneren mit einer Auflösung von nur einem Zentimeter im optischen Bereich unvorstellbar. Doch nun ist genau das Realität geworden. Nennen Sie mich verrückt, aber ich glaube, dass wir irgendwann den gesamten Körper im sichtbaren Licht abbilden werden”, so Lihong Wang von der Washington University in St. Louis, Missouri.

Zwar lässt sich das Körperinnere bereits mit Ultraschall und Röntgenstrahlen abbilden, aber die neue Technologie geht viel weiter. Zum einen sich die Bilder deutlich klarer, zum anderen interagieren die Lichtwellen mit dem Gewebe und lassen so sogar Rückschlüsse über biochemische Zustände zu.

Ein langer Weg

Es gibt jedoch auch noch Probleme, die es zu lösen gilt. Das größte davon ist die Streuung. Durch die Wechselwirkung mit den Geweben werden die Photonen des Lichts von ihrer Bahn abweichen. Im Körper prallen sie so lange umher, bis sie komplett verwirbelt wurden. Sie wieder einzufangen und zu ordnen ist die Herausforderung, vor der die Forscher derzeit stehen. Ähnliche Probleme treten in der Astronomie auf. Dort wurde bereits eine Lösung gefunden, die sich jedoch nicht einfach so auf die Medizin übertragen lässt.

Das Team um Allard Mosk nutzt einen räumlichen Lichtmodulator, mit dem sich der Lichtstrahl besser regulieren lässt. In Kombination mit einem speziell entwickelten Algorhitmus gelang es den Wissenschaftlern, die Streuung zu minimieren.

“Das Experiment von Mosk war ein Aha-Erlebnis. Es änderte alle Vorstellungen darüber, was man mit sichtbarem Licht anstellen kann*”, so ein Kollege von Mosk, der Physiker Ori Katz vom Institut Langevin in Paris.

Forscher in aller Welt arbeiten an der Technik

Inspiriert durch Mosks Erfolge fingen Forscherteams rund um die Welt an, an der Technik zu forschen. Es gibt noch viel Raum für Verbesserungen. Um die Technologie zu perfektionieren, wurden verschiedene Verfahren entwickelt, die alle ihre Vor- und Nachteile haben.

*“Anstatt eine Methode zu entwickeln, die sich für alles eignet, werden wir, denke ich, eine Reihe von Techniken entwickeln, die eines Tages in einem Gerät kombiniert werden könnten. Wie schnell das passieren wird, weiß ich zwar nicht, aber es handelt sich um eine junge und dynamische Forschergemeinde – es könnte also schon in ein paar Jahren so weit sein*”, so Mosk.

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

Die Anwendungsmöglichkeiten der Technologie gehen weit über die Medizin hinaus. So ließe sie sich beispielsweise bei der Restaurierung von Kunstwerken einsetzen. Aber auch die Kommunikationsindustrie als auch das Militär kommen in Frage. Einige Anwendungsmethoden schließen die Forscher aber auch aus. „Wenn wir Leuten erzählen, was wir tun, fragt immer jemand, ob wir eine App für Smartphones entwickeln werden, mit der man durch Duschvorhänge hindurchsehen kann. Tatsächlich ließe sich das mit unserem Verfahren bewerkstelligen – aber wir haben nicht vor, das auch zu tun, berichtet Sylvain Gigan vom Kastler-Brossel-Laboratorium, der ebenfalls an dem Verfahren arbeitet.