Bildverarbeitung in der Medizintechnik Raytrix vermisst Tumor-Organoide in Echtzeit mit Plattform von Teledyne

Anbieter zum Thema

Teledyne GmbH

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

MicroConsult Academy GmbH

Beta LAYOUT GmbH

Organoide bilden Tumore realistischer ab als 2D-Zellkulturen. Doch Auswertung und Durchsatz haken. Raytrix koppelt 4D-Lichtfeldkameras mit GPU-Rekonstruktion und ermöglicht Messungen lebender 3D-Zellkulturen in Echtzeit – ein Baustein für präzisere Therapien.

Die personalisierte Onkologie braucht Tests, die der Situation im Körper nahekommen. 2D-Kulturen liefern nur begrenzt belastbare Aussagen. Organoide kommen der Realität näher, verlangen aber Verfahren, die Volumen schnell und schonend erfassen. Konfokalmikroskopie und Laserlichtschnitt liefern zwar Details, skalieren im Routinetest jedoch schlecht. Raytrix setzt deshalb auf monokulare 4D-Lichtfeldkameras: Eine Aufnahme liefert ein 2D-Bild samt Tiefeninformation; die Software rekonstruiert metrische 3D-Daten ohne mechanisches Nachfokussieren und mit deutlich erhöhter Schärfentiefe.

Organoide brauchen Tempo

Den Anstoß gab das Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik (iba) in Heilbad Heiligenstadt. Gemeinsam entstand ein System, das Lichtfeld-Tomographie in die Praxis überführt. Raytrix-Geschäftsführer Dr. Lennart Wietzke beschreibt das Dilemma so: „Neun von zehn Arzneimittelkandidaten, die in Zellkulturen wirksam getestet wurden, scheitern in klinischen Versuchen. Die personalisierte Medizin mit ihrem Anspruch, das richtige Medikament für den richtigen Patienten zu finden, verschärft dieses Problem zusätzlich. Ohne geeignete Analysemethoden bleibt ein großer Teil der Forschungsinvestitionen wirkungslos für den Patienten – bis zu 85 Prozent, wenn man einer Auswertung der weltweit führenden medizinischen Fachzeitschrift The Lancet glauben mag.“ Organoide seien ein Weg, die bestehende 3D-Mikroskopie dafür aber „schlicht nicht geeignet“. „Unsere 4D-Lichtfeldkameras ermöglichen die volumetrische Erfassung von Organoiden in Echtzeit, mit hohem Durchsatz und bis zu 36-facher Schärfentiefe, ohne bewegliche Teile.“

Bildergalerie

Bildergalerie mit 5 Bildern

One-Shot und GPU-Rekonstruktion

Ein Mikrolinsen-Array auf dem Sensor teilt das Licht in Tausende Teilbilder mit leicht versetzten Blickwinkeln. Aus der vierdimensionalen Information entstehen variabel fokussierte 2D-Bilder und metrische 3D-Datensätze. Wietzke: „Die gesamte Verarbeitung erfolgt auf einem Grafikprozessor. In dieser Anwendung verarbeiten wir 150 Rohbilder mit jeweils 26 MegaRay Auflösung pro Sekunde und erzielen damit 150 vollständige 2D- und 3D-Bilder mit je 6 Megapixeln pro Sekunde. Für die Lichtfeldrekonstruktion nutzen wir ausschließlich Fließkommaoperationen auf den allgemeinen Recheneinheiten der GPU. Spezialisierte Recheneinheiten, wie sie häufig für Künstliche Intelligenz verwendet werden, bleiben dabei vollständig verfügbar.“ Das erlaubt parallele KI-Analysen ohne Flaschenhals.

Teledyne liefert Kameras von UV bis SWIR

Bei der Kamerahardware arbeitet Raytrix mit Teledyne. „Wir haben bereits vor 15 Jahren unsere erste 4D-Lichtfeld-Zeilenkamera mit drei Zeilen für die schnelle 3D-Inline-Inspektion von speziellen Display Glass Panels auf Basis einer Teledyne-Zeilenkamera entwickelt und auf den Markt gebracht“, so Wietzke. Ausschlaggebend ist das breite Portfolio von Flächen- bis Zeilenkameras, vom UV- bis zum SWIR-Bereich sowie unterschiedliche Sensorformate. Die Technik wandert über die Onkologie hinaus in weitere Felder: 3D-Strömungsmessungen, Life-Science-Phänotypisierung, automatisierte optische Inspektion in der Halbleiterfertigung. In der Krebsforschung nutzt Raytrix häufig kompakte Kamer3as mit 1-Zoll-Sensor; bei Bedarf stehen Varianten bis 67 Megapixel bereit. (mc)

(ID:50554376)