Warum sind die Venen blau? - Von den Maxwellgleichungen zur Gewebeoptik

Montag, 01. Juli 2013, 18:30 Uhr
N 24 / Hörsaal 13, Universität, Oberer Eselsberg

Prof. Dr.  Alwin Kienle
Institut für Biophysik     

Die Lichtausbreitung in biologischem Gewebe wird dominiert durch dessen Streuung und Absorption. Durch Kenntnis der Lichtausbreitung werden viele diagnostische und therapeutische Anwendungen von (Laser-)Licht optimiert bzw. erst ermöglicht. Beispielsweise kann die Bildentstehung in den verschiedenen Arten von Lichtmikroskopen aufgrund der Wechselwirkung von Licht mit dem biologischen Gewebe verstanden werden.
Die mathematische Beschreibung der Lichtausbreitung in biologischem Gewebe erfolgt durch die Maxwellgleichungen (siehe Bild) oder mit einer ihrer Näherungen, insbesondere mit der Transportgleichung. Auf Basis dieser Gleichungen kann die Wechselwirkung von Licht mit Gewebe für mikroskopische (z.B. für die frühzeitige Diagnose der Gewebeentartung auf zellulärer Ebene), für mesoskopische (z.B. dem Studium der Hämodynamik in der Haut) bzw. für makroskopische Anwendungen (z.B. die nichtinvasive Messung von Gehirnaktivitäten) quantifiziert werden. Schließlich können die entwickelten Methoden nicht nur auf biologisches Gewebe, z.B. zur Klärung der Frage, warum die Venen blau sind, sondern auch für die Beschreibung der Lichtausbreitung in einer Vielzahl anderer streuender Medien (Lebensmittel, Tabletten, Schnee, Atmosphäre, Plastiken, Verbundfaserwerkstoffe) verwendet werden.