Maßgeschneiderte Mikroskope: schnell und unkompliziert diagnostizieren

25. Oktober 2011. — Fraunhofer FIT präsentiert auf der MEDICA 2011 TopoScan – eine modulare Hard- / Softwareplattform zur Konstruktion kundenspezifischer Scanning-Mikroskope. TopoScan weist sehr kurze Scanzeiten auf und reduziert den Zeitaufwand für das Daten-Handling. Im Fokus stehen medizinische und biologische Anwendungsbereiche, von der Diagnose erblich bedingter Krankheiten bis zur fluoreszenzmikroskopischen Gewebsanalyse. Jüngst ausgelieferte Geräte machen einzelne DNA-Moleküle für die Diagnostik genetischer Krankheiten sichtbar und untersuchen das komplexe Zusammenspiel von Proteinen bei der Entstehung von Leberkrankheiten.

Die modulare Architektur der TopoScan Hard- / Softwareplattform erlaubt den Bau kostengünstiger und auf den Kunden zugeschnittener Geräte. TopoScan-Geräte unterstützen die Etablierung von standardisierten Arbeitsabläufen, die an die Kundenwünsche angepasst werden. Durch die Automatisierung der Mikroskopkomponenten und ihrer Steuerung laufen die Scanning-Verfahren dann ohne Nutzerintervention ab. Das Proben-Handling geschieht ebenfalls automatisch.

Foto: Fraunhofer FIT

Alle Mikroskopmaschinen auf Basis der TopoScan-Plattform verfügen über kontextspezifische Autofokusalgorithmen.

Besondere Vorteile von TopoScan sind neben einer sehr einfachen Bedienung seine extrem kurzen Scanzeiten, die durch ein spezielles adaptives Scanning-Verfahren erreicht werden. Während bei herkömmlichen Verfahren Proben vollständig mit einer hochauflösenden Optik gescannt werden, führt TopoScan zunächst einen Prescan mit reduzierter Auflösung durch. Spezielle, lernfähige Bilderkennungsverfahren untersuchen dabei die Daten schon während des Prescans auf Zielmuster, den Regions of Interest. In einem weiteren Scanning-Durchgang werden dann nur diejenigen Areale detailliert analysiert, in denen eine Region of Interest lokalisiert wurde. So werden die Scanning-Zeiten und die Probenbelastung deutlich reduziert.

“Der Prescan ist bei unserem Verfahren der Schlüssel zur genauen und gleichzeitig schnellen Detektion. Der Benutzer kann das System exakt an seine Bedürfnisse anpassen, in dem er der Software Zielmuster in Form von Beispielen vorgeben und seine Regions of Interest definieren kann”, erklärt Prof. Dr. Thomas Berlage, Leiter des Forschungsbereichs Life Science Informatik des Fraunhofer FIT.

Erfolgreich gelöst wurde auch die besondere Herausforderung im Umgang mit kombinierten Datensätzen: Die generierten Daten bestehen aus einem Übersichtsbild, das aus mehreren Aufnahmen zusammengesetzt wird, sowie den hoch aufgelösten Detailscans. Dies erfordert eine exakte Positionierung der Probe unter dem Objektiv, damit der Probenausschnitt bei Prescan und Detailscan identisch ist.

Eine benutzerfreundliche Bedienoberfläche erlaubt die Auswahl vorhandener oder die Definition neuer Workflows. Zur Weiterverarbeitung großer Datenmengen stehen spezialisierte Softwaremodule zum Datenmanagement und für zahlreiche Bildverarbeitungs- und Mustererkennungsaufgaben zur Verfügung, die ebenfalls nahtlos in die Workflows integriert werden können. Damit ist es möglich, auf Knopfdruck komplexe diagnostische Auswertungen durchzuführen.

Besuchen Sie uns auf der MEDICA 2011 vom 16. – 19. November 2011 in Düsseldorf. Sie finden uns auf dem Fraunhofer Gemeinschaftstand, Halle 10, F05.

Kontakt
Alex Deeg
Telefon: +49 2241 14-2208
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Quelle: Fraunhofer FIT

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