Untersuchungen zur Implementierung der Raman-Spektroskopie für die Diagnostik am Innenohr

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Anwendung von Raman-Spektroskopie als Hilfsmittel in der klinischen Diagnostik von Hörbeeinträchtigungen. Erst seit kurzem ist bekannt, dass die pathophysiologischen Parameter, die den verschiedenen Krankheitsbildern zugeordnet werden können, mit Konzentrationsänderungen bestimmter Innenohrproteine korrelieren. Untersuchungen dieser Proteine sind bisher nur invasiv (durch Probenentnahme) möglich. Das Ziel war die experimentelle Etablierung einer nichtinvasiven Spektroskopie zur Identifizierung dieser Moleküle durch die Rundfenstermembran hindurch, die das Innenohr nach außen abschließt. Zunächst wurden die optischen Eigenschaften dieser Membran bestimmt, um die für die Raman-Spektroskopie optimale Anregungswellenlänge von Proteinen durch die Membran zu ermitteln. Die technische Umsetzung der Spektroskopie im Innenohr wurde aufgrund des geringen Platzes im Ohr über ein maßgeschneidertes Glasfaserbündel realisiert. Die Spitze des Bündels besteht aus verschiedenen Optiken, die die Anregung und Einsammlung von Raman-gestreutem Licht optimieren. Neben den experimentellen Aspekten wurde zum einen ein Algorithmus zur Datennachbearbeitung entwickelt, der die Raman-Spektren unter anderem von Stör-einflüssen befreit hat, zum anderen ist mittels multivariater Datenanalyse eine Methode etabliert worden, mit der Raman-Spektren ausgewertet werden können, um die chemische Zusammensetzung der dem Spektrum zugrundeliegenden Probe zu bestimmen. Anhand der Messung und multivariaten Analyse der Raman-Spektren von Hitzeschockproteinen wurde die prinzipielle Funktionsweise der nichtinvasiven Diagnostik von Hörbeeinträchtigungen mithilfe von Raman-Spektroskopie demonstriert.