DE102009007398A1 - Korrektur von Raman- oder Fluoreszenzmessungen bezüglich des Einflusses der optischen Eigenschaften des untersuchten Mediums - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur von Raman- oder Fluoreszenzmessungen in biologischem Gewebe bezüglich des Einflusses der Absorptions- und Streueigenschaften des Gewebes auf die spektrale Charakteristik und die Intensität des erhaltenen Signals. Das Verfahren basiert auf der Kombination von Raman- oder Fluoreszenzspektroskopie mit einer abstandsabhängigen Remissionsmessung. Das Verfahren ermöglicht simultane und unabhängige Änderungen von Absorptions- (µ) und reduziertem Streukoeffizient (µ') am Ort der spektroskopischen Messung zu bestimmen. Eine Korrekturfunktion wird abhängig von Proben- und Detektionsgeometrie bestimmt. Das Verfahren verbessert die Quantifizierung und erhöht somit den Informationsgehalt des Signals.

Description

  • Aufgabenstellung
  • Eine grundlegende Aufgabe vieler photometrischer Methoden in der optischen Diagnostik ist die Quantifizierung von exogenen oder endogenen Substanzen unter Ausnutzung von inelastischen Prozessen wie der Ramanstreuung oder der Fluoreszenzanregung. Da es sich bei den meisten Proben um optisch trübe Medien handelt wird das Messsignal jedoch, zusätzlich zu der Konzentration der Substanz, von den optischen Eigenschaften des Mediums bestimmt. Da das ramangestreute bzw. emittierte Photon eine andere Wellenlänge besitzt, beeinflussen Absorptionskoeffizient (μa) und (reduzierter) Streukoeffizient (μs bzw. μs') bei Anregungswellenlänge und Wellenlänge des ramangestreuten Lichts (bzw. der Emissionswellenlänge) die detektierte Intensität unabhängig voneinander. Die Aufgabe besteht nun darin ein Verfahren zu entwickeln, welches Raman- oder Fluoreszenzmessung an optisch trüben Medien bezüglich des Einflusses der optischen Eigenschaften des Medium bei allen relevanten Wellenlängen korrigiert, um somit eine exakte Konzentrationsbestimmung der ramanstreuenden oder fluoreszierenden Substanzen zu ermöglichen.
  • Stand der Technik
  • Die Korrektur von Ramanmessungen und Fluoreszenzmessungen bezüglich der optischen Eigenschaften wurde in der Fachliteratur bisher getrennt voneinander behandelt. Das hier offenbarte erfindungsgemäße Verfahren ist aber für beide Messmethoden gleichermaßen anwendbar. Im Folgenden wird daher der Stand der Technik zuerst für Ramanspektroskopie, das jüngere Forschungsgebiet, dargestellt. Anschließend wird erläutert, inwiefern das vorgeschlagene Verfahren auch für die Korrektur von Fluoreszenzmessungen besser ist, als die bisher in der Fachliteratur vorgestellten Verfahren.
  • Ramanmessungen an optisch trüben Proben wie z. B. biologischem Gewebe werden meist mit je einem Beleuchtungs- und mindestens einem Detektionskanal durchgeführt (Gellermann et al, EP 1 196 088 A4 (2000), Hanlon E B, Manoharan R, Koo T-W, Shafer K E, Motz J T, Fitzmaurice M, Kramer, J R, Itzkan I, Dasari R R, Feld M S, „Prospects for in vivo Raman spectroscopy" Phys. Med. Biol., 45, R1–R59 (2008)). Eine Konzentrationsbestimmung aus dem detektierten Ramansignal ist nur unter der Annahme konstanter optischer Eigenschaften möglich. Diese Konstanz ist eine für In-vivo-Bedingungen unrealistische Annahme. Die Absorptions- und reduzierte Streukoeffizienten können von Probe zu Probe, räumlich innerhalb einer Probe und zeitlich stark schwanken. Gründe hierfür sind beispielsweise variierende Melanin und Hämoglobinkonzentrationen, verschiedene Gewebezusammensetzung oder sich verändernde durchblutete Gewebestrukturen.
  • Eine Verbesserung der Methode stellt die Kombination mit einer diffusen Reflexions- oder Remissionsspektroskopie dar (Bechtel et al, US 2007/049,809 A1 , Vu et al, US 2006/211,926 A1 (2006), Wu et al, US 5,452,723 (1995)). Das Ramansignal wird korrigiert, indem im Wesentlichen der Quotient von Ramanspektrum und Reflexionsspektrum gebildet wird (Bechtel et al, US 2007/049,809 A1 ).
  • Alternativ wird das Remissionspektrum in Verbindung mit einem Strahlungs-Transport-Modell oder Monte-Carlo-Simulationen zur Korrektur der Ramanspektren verwendet (Wu et al, US 5,452,723 (1995)).
  • Auch wenn diese Verfahren den Einfluss der optischen Eigenschaften reduzieren können, so ermöglichen sie nicht eine vollständige Korrektur. Der Grund hierfür ist, dass das zur Korrektur genutzte Remissionspektrum von den beiden unabhängigen Parametern Absorptionskoeffizient (μa) und Streukoeffizient (μs bzw. μs') abhängt, aber nur an einem Ort das Remissionsspektrum gemessen wird. Eine vollständige Korrektur ist dann nur möglich, wenn die Abhängigkeit von μa und μs' für Remissions- und Ramanmessung dieselbe wäre. Dies ist aber im Allgemeinen nicht der Fall:
    Die Abhängigkeit eines Signals von den optischen Eigenschaften der Probe nimmt mit der mittleren optischen Weglänge zu. Die mittlere optische Weglänge der Photonen durch das Medium hängt neben den optischen Eigenschaften entscheidend von der Beleuchtungs- und Detektionsgeometrie ab. Je größer der Abstand von Detektions- zu Beleuchtungsort, und je größer die Detektionsfläche, desto tiefer dringt das Licht im Mittel in die Probe ein und desto länger wird der mittlere Weg des Lichts durch die Probe (Pfefer T J, Matchette L S, Ross A M, Ediger M N, "Selective detection of fluorophore layers in turbid media: the role of fiber-optic probe design", Opt. Lett. 28, 120–122 (2003)). Die Konsequenzen sind unterschiedliche Abhängigkeiten von den optischen Eigenschaften für kombinierte Raman-/Remissionsmessungen bei einer nicht-identischen Messgeometrie.
  • Doch selbst wenn Remissions- und Ramansignale mit exakt derselben Messgeometrie aufgenommen werden, beispielsweise durch Auswertung des Remissions- und Ramansignals aus demselben Spektrum, zeigen sich unterschiedliche Abhängigkeiten von μa und μs'. Dies liegt in der unterschiedlichen mittleren Streurichtung von elastischer Streuung und Ramanstreuung begründet. Der Anisotropiefaktor (g), welcher der den Kosinus des mittleren Streuwinkels aufgrund der Streuung an Brechungsindexsprüngen beschreibt, ist in biologischem Gewebe im Bereich von g = 0.7 bis 0.9, wobei g = 1 reiner Vorwärtsstreuung und g = 0 isotroper Streuung entspricht. Im Gegensatz dazu ist ramangestreutes Licht bei zufälliger Molekülorientierung isotrop, d. h. g = 0. Daraus folgt, dass ein nur an einem Ort aufgenommenes Remissionssignal nicht genügend Informationen für eine vollständige Korrektur des Ramansignals enthält.
  • Zu diesem Ergebnis führt auch eine aktuelle theoretische und experimentelle Untersuchung (Shih W C, Bechtel K L, Feld M S, "Intrinsic Raman spectroscopy for quantitative biological spectroscopy Part 1: Theory and Simulations", Optics Express 16 (17), 12737–12745 (2008); Bechtel K L, Shih W C, Feld M S, "Intrinsic Raman spectroscopy for quantitative biological spectroscopy Part 2: Experimental applications", Optics Express 16 (17), 12737–12745 (2008)). Der Schwerpunkt dieser Untersuchung liegt darin über eine Kalibrationsfunktion f(R), wobei R der Remission bei der Ramanwellenlänge an einem Ort gemessen entspricht, die Verbindung zwischen intrinsischem und gemessenen Ramansignal herzustellen. Die Funktion wird durch Simulationen oder Phantommessungen bestimmt und hängt aber über R noch indirekt von den optischen Eigenschaften und der Geometrie von Probe und Optik ab. Entscheidend ist die Feststellung, dass für eine Korrektur des Signals, zusätzlich zu f(R), die optischen Eigenschaften μa und μs (als μt = μa + μs) benötigt werden. Die Bestimmung von μs erfordert jedoch die Bestimmung von g, was jedoch im Gegensatz zur Bestimmung von μs (mit μs' = μs·(1 – g)) nur durch eine Präparation von dünnen Probenschichten erfolgen kann, die zudem in Transmission gemessen werden müssen. Deshalb entspricht dieser Ansatz nicht einer unter In-vivo-Bedingungen einfach zu realisierenden Methode.
  • Analog zur Ramanmessung ist für die Korrektur einer Fluoreszenzmessung eine unabhängige Bestimmung der optischen Eigenschaften nötig.
  • Die Kombination von Fluoreszenzmessungen mit abstandsabhängiger Remissionsmessung wurde bereits in der Literatur beschrieben Weersink et al. (Weersink R; Patterson M. S; Diamond K. R; Silver S; Padgett N, "Noninvasive measurement of fluorophore concentration in turbid media with a simple fluorescence/reflectance ratio technique", Appl. Opt. 2001; 40: 6389–6395) bildeten den Quotienten von gemessenem Fluoreszenz- und Remissionssignals, wobei für die Fluoreszenzmessung ein anderer Abstand als für die Remissionsmessung verwendet wurde, und bestimmten mit Hilfe einer Simulation die Abstände, für welche dieser Quotient minimal von Änderungen der optischen Eigenschaften beeinflusst wurde. Abhängig von dem zur Simulation verwendeten Parameterbereich wird der Abstand des minimalen Einflusses gewählt und während der Messung nicht verändert. Dies schränkt die Anwendbarkeit der Methode dann jedoch auf Proben in eben diesem Parameterbereich ein. Da die optischen Eigenschaften selbst aber nicht unabhängig bestimmt werden, kann nicht festgestellt werden, ob die optischen Eigenschaften der Probe die Anwendbarkeit des Verfahrens zulassen. Andere Ansätze benutzen zur Gewinnung von μa und μs' die Diffusionsnäherung (Diamond D R, Farrell T J, Patterson M S, "Measurement of fluorophore concentrations and fluorescence quantum yield in tissue-simultating phantoms using three diffusion models of steady-state spatially resolved fluorescence", Phys. Med. Biol. 48, 4135–4149 (2003)) welche aber nur für μa « μs' und zudem große Abstände geeignet ist (Bradley R S, Thorniley M S, "A review of attenuation correction techniques for tissue fluorescence", J. R. Soc. Interface, (2006)). Im Fall einer Messung an gut durchblutetem Gewebe oder pigmentierter Haut sind diese Vorraussetzungen im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich jedoch nicht erfüllt. Weber et al. (Weber C R, Schwarz R A, Atkinson E N, Cox D D, MacAulay C, Follen M, Richards-Kortum R, "Model-based analysis of reflectance and fluorescence spectra for in vivo detection of cervical dysplasia cancer", J. Biomed. Opt. 13(6) 064016 (2008)) stellten kürzlich eine Methode vor, bei welcher in einem gemeinsamen Faserapplikator Fluoreszenz und abstandsabhängige Remissionsmessung umgesetzt ist. Die Schwäche dieser Methode ist jedoch die feste Anordnung der Remissionsdetektionsfasern um die Fluoreszenzanregungs- und -detektionsfaser herum, so dass die Remissionssignale nicht am selben Ort wie die Fluoreszenzsignale aufgenommen werden können. Dies hat für optisch homogene Proben keinen Einfluss auf die Güte der Korrektur, für biologische Proben mit Inhomogenitäten im Sub-Millimeterbereich gelingt eine exakte Korrektur damit aber nicht.
  • Erfindungsgemäße Lösung
  • Die erfindungsgemäße Lösung stellt eine neuartige Kombination von Raman- oder Fluoreszenzspektroskopie mit einer abstandsabhängigen Reflexionsmessungen und ein verbessertes Verfahren zur exakten Korrektur der Raman- bzw. Fluoreszenzsignale dar.
  • Die abstandsabhängigen Reflexionsmessungen erlauben die optischen Eigenschaffen μa und μs' der Probe unabhängig von der Raman- oder der Fluoreszenzmessung zu bestimmen. Um μa und μs' zu bestimmen, sind mindestens 2 geometrisch definierte Abstände notwendig. Hierbei ist entscheidend, dass die Messung der optischen Eigenschaften und die Raman- oder Fluoreszenzmessung am gleichen Ort stattfinden.
  • Folgende Ausführungsformen der Messapparatur für die erfindungsgemäße Lösung sind möglich:
    • 1) Ein Faserbündel (1) in welchem mehrere Raman- oder Fluoreszenzdetektionsfasern (2) und mehrere Remissionsdetektionsfasern (3) nebeneinander liegen, wobei die Remissionsdetektionsfasern (3) in konzentrischen Ringen um eine Beleuchtungsfaser (4) angeordnet sind. Dieser Applikator kann direkt auf die Probe aufgesetzt werden oder das Licht mit einer vorgesetzten Optik auf die Probe abgebildet werden.
    • 2) Es wird ein Überlapp der Abbildungen eines Raman- oder Fluoreszenzmesskanals (5) und eines Remissionsfaserapplikators (6) erreicht, indem diese in verschiedenen Winkeln angeordnet sind. Der Remissionsfaserapplikator (6) muss Fasern in mindestens 2 Abständen zu einer Beleuchtungsfaser (4) enthalten. Ein Beispiel dieser Ausführungsform ist in 5 und 6 dargestellt.
    • 3) Es wird ein Überlapp eines Raman- oder Fluoreszenzmesskanals (5) und eines Remissionsfaserapplikators (6) erreicht, welche in beliebigem Winkel zueinander angeordnet sind, indem die Strahlengänge mit Hilfe eines Strahlteilers zur Probe hin vereinigt werden.
  • Die schematische Vorgehensweise des Verfahrens einer Messung mit anschließender Korrektur ist in 8 dargestellt.
  • Zur Bestimmung der optischen Eigenschaften μa und μs wird ein „lookup-table”, d. h. eine 3-dimenstionalen Tabelle mit abstandsabhängigen (Abstand ri) Remissionssignalen Rsim in Abhängigkeit von μa und μs' benutzt. Die Tabellenwerte der „lookup-table”, Rsim(μa, μs', ri), werden vor der Messung mit Hilfe einer Monte-Carlo-Simulation oder Phantommessungen erstellt.
  • Außerdem muss vor der Messung die Korrekturfunktion F(μae, μax, μs'e, μs'x) bestimmt werden, welche allein von den optischen Eigenschaften μa und μs' bei λe : und λx, der Wellenlänge des anregenden bzw. ramangestreuten oder emittierten Lichts, abhängt. Die Bestimmung von F(μae, μax, μs'e, μs'x) kann durch Monte-Carlo-Simulationen und/oder Phantommessungen erfolgen. Alternativ ist auch hier die Erstellung einer „lookup-table” möglich welche gemessene Raman- oder Fluoreszenzsignale und gemessene optische Eigenschaften einem korrigierten Signal zuordnet. Wichtig ist hierbei, dass F(μae, μax, μs'e, μs'x) für die zur Messung verwendeten Proben- und Detektionsgeometrie bestimmt wird.
  • Die Messung beinhaltet nun die Bestimmung von Rexp (ri) bei λe und λx, dem abstandsabhängigen Remissionssignal, und Sexp, dem Raman- oder Fluoreszenzsignal. Anschließend werden μae, μax, μs'e und μs'x durch den Vergleich von Rsim(μa, μs', ri) mit Rexp bestimmt. Der Korrekturfaktor F wird nun durch Einsetzen von μae, μax, μs'e und μs'x in F(μae, μax, μs'e, μs'x) bestimmt und das korrigierte Signal (Skorr) durch die Division von Sexp durch F erhalten.
  • Als ein Beispiel für eine solche Korrektur einer Messung dienen hier Messungen an Gewebephantomen aus Silikon mit variierendem μa und μs' und β-Karotin als Ramanstreuer. Ramansignal und Remission, welche aus denselben Spektren extrahiert wurden, nehmen mit zunehmendem μa verschieden schnell ab (1, 2). Die Abhängigkeit von μs' unterscheidet sich ebenfalls. Während der Einfluss von μs' auf das Ramansignal im Parameterbereich von μs' = 2 bis 8 mm–1 im Rahmen der Messgenauigkeit nicht zu unterschieden ist, ist der Einfluss auf die Remission deutlich stärker (2). Der direkte Vergleich für μa = 0,25 mm–1 zeigt, dass die Abhängigkeit des Ramansignals von μs' bei μs' ≈ 2 mm–1 ein Plateau erreicht (3).
  • In diesem Fall einer speziellen Messgeometrie in einem bestimmten Absorptionsbereich kann also die μs'-Abhängigkeit für Werte von μs' > 2 mm–1 vernachlässigt und die μa-Abhängigkeit durch Sexp(μa) ≈ 1/μa beschrieben werden. Die Messdaten für μa = 0 werden nicht berücksichtigt, da in diesem Fall die Eindringtiefe des Lichts so groß ist, dass der Einfluss der Geometrie des untersuchten Gegenstandes nicht vernachlässigt werden kann. Außerdem hat Fall μa = 0 für biologische Proben keine Relevanz.
  • Da die Korrektur zum Ziel hat Signale bei verschiedenen μa vergleichen zu können, ist es in diesem speziellen Fall sinnvoll die Werte so zu korrigieren, dass sie mit den unkorrigierten Werten für μa = 0.1 vergleichbar sind. Die korrigierten und unkorrigierten Werte sind in 4 dargestellt.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 stellt die Abhängigkeit des Ramansignals von μa für verschiedene μs' dar.
  • 2 stellt die Abhängigkeit des Remissionssignals bei 488 nm von μa für verschiedene μs' dar. Das Remissionssignal wurde aus demselben Spektrum wie das Ramansignal in 1 bestimmt.
  • 3 zeigt einen Vergleich der Abhängigkeit von μs' bei μa = 0,25 mm–1 für Ramansignal und diffuse Reflexion.
  • 4 stellt als Beispiel einer Korrektur von Ramandaten den Einfluss von μa für Werte im Bereich 0.1 < μa < 2 mm–1 dar.
  • 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kombination von Raman- oder Fluoreszenzmessung mit abstandsabhängiger Remissionsmessung durch eine Anordnung der Messkanäle in verschiedenen Winkeln.
  • 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kombination von Raman- oder Fluoreszenzmessung mit abstandsabhängiger Remissionsmessung mit Überlapp von Raman-/Fluoreszenzanregung (5) und Raman- oder Fluoreszenzdetektion (6) und abstandsabhängiger Remissionsmessung (7).
  • 7 zeigt das Bild eines Faserbündels welches eine Realisierungsmöglichkeit der abstandsabhängigen Remissionsmessung darstellt. Die zentrale Faser (4) dient der Beleuchtung, die Faserringe (3) der Detektion.
  • 8 zeigt ein Schema zum Ablauf einer Messung mit anschließender Korrektur.
    • 1
    Faserbündel mit Kombination von (2) und (3)
    2
    Raman- bzw. Fluoreszenzdetektionsfasern
    3
    Remissionsdetektionsfasern
    4
    Beleuchtungsfaser
    5
    Raman- bzw. Fluoreszenzanregung
    6
    Raman- bzw. Fluoreszenzmesskanal
    7
    Remissionsfaserapplikator bzw. abstandsabhängige Remissionsmessvorrichtung
    8
    Spektrometer
    9
    Detektor
    10
    Laser
    μa
    Absorptionskoeffizient
    μs
    Streukoeffizient
    μs'
    reduzierter Streukoeffizient mit μs' = μs·(1 – g)
    g
    Anisotropiefaktor, Kosinus des mittleren Streuwinkels
    ri
    Abstände des Detektionsorts von der Beleuchtungsstelle
    μae
    Absorptionskoeffizient bei der Wellenlänge des ramangestreuten bzw. als Fluoreszenz emittierten Lichts
    μax
    Absorptionskoeffizient bei der Anregungswellenlänge
    μs'e
    reduzierter Streukoeffizient bei der Wellenlänge des ramangestreuten bzw. als Fluoreszenz emittierten Lichts
    μs'x
    reduzierter Streukoeffizient bei der Anregungswellenlänge
    F
    Korrekturfaktor
    Rsim
    simuliertes Remissionssignal
    Rexp
    gemessenes Remissionssignal
    Skorr
    korrigiertes Raman- oder Fluoreszenzsignal
    Sexp
    gemessenes Raman- oder Fluoreszenzsignal Wellenlänge des des ramangestreuten bzw. als Fluoreszenz emittierten Lichts
    λx
    Wellenlänge des anregenden Lichts
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1196088 A4 [0003]
    • - US 2007/049809 A1 [0004, 0004]
    • - US 2006/211926 A1 [0004]
    • - US 5452723 [0004, 0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - Hanlon E B, Manoharan R, Koo T-W, Shafer K E, Motz J T, Fitzmaurice M, Kramer, J R, Itzkan I, Dasari R R, Feld M S, „Prospects for in vivo Raman spectroscopy” Phys. Med. Biol., 45, R1–R59 (2008) [0003]
    • - Pfefer T J, Matchette L S, Ross A M, Ediger M N, ”Selective detection of fluorophore layers in turbid media: the role of fiber-optic probe design”, Opt. Lett. 28, 120–122 (2003) [0006]
    • - Shih W C, Bechtel K L, Feld M S, ”Intrinsic Raman spectroscopy for quantitative biological spectroscopy Part 1: Theory and Simulations”, Optics Express 16 (17), 12737–12745 (2008) [0008]
    • - Bechtel K L, Shih W C, Feld M S, ”Intrinsic Raman spectroscopy for quantitative biological spectroscopy Part 2: Experimental applications”, Optics Express 16 (17), 12737–12745 (2008) [0008]
    • - Weersink R; Patterson M. S; Diamond K. R; Silver S; Padgett N, ”Noninvasive measurement of fluorophore concentration in turbid media with a simple fluorescence/reflectance ratio technique”, Appl. Opt. 2001; 40: 6389–6395 [0010]
    • - Diamond D R, Farrell T J, Patterson M S, ”Measurement of fluorophore concentrations and fluorescence quantum yield in tissue-simultating phantoms using three diffusion models of steady-state spatially resolved fluorescence”, Phys. Med. Biol. 48, 4135–4149 (2003) [0010]
    • - Bradley R S, Thorniley M S, ”A review of attenuation correction techniques for tissue fluorescence”, J. R. Soc. Interface, (2006) [0010]
    • - Weber C R, Schwarz R A, Atkinson E N, Cox D D, MacAulay C, Follen M, Richards-Kortum R, ”Model-based analysis of reflectance and fluorescence spectra for in vivo detection of cervical dysplasia cancer”, J. Biomed. Opt. 13(6) 064016 (2008) [0010]

Claims (9)

  1. Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur von Raman- oder Fluoreszenzsignalen bezüglich des Einflusses von trüben Medien dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Raman- oder Fluoreszenzsignal durch Anregungslicht erzeugt wird, b) das Raman- oder Fluoreszenzsignal quantitativ erfasst wird, c) bei der Anregungs- und Emissionswellenlänge Licht räumlich begrenzt eingestrahlt wird und dessen diffuse Rückstreuung in unterschiedlichen Abständen zur Einstrahlstelle quantitativ erfasst wird d) die bestrahlten Volumina des Mediums und die Volumina, von denen Signale erfasst werden, sich möglichst gut überlappen e) und aus der Information der diffusen Rückstreuung eine Korrektur für die Ramansignale oder Fluoreszenzsignale abgeleitet wird, indem aus den Rückstreusignalen die Absorption- und Streueigenschaften des Mediums ermittelt werden und mit der Kenntnis des Zusammenhangs zwischen den optischen Eigenschaften des Mediums und der Stärke des Raman- oder Fluoreszenzsignals diese korrigiert werden.
  2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserbündel, in welchem ein oder mehrere Beleuchtungsfasern, ein oder mehrere Raman- oder Fluoreszenzdetektionsfasern und mehrere Remissionsdetektionsfasern nebeneinander liegen, die jeweiligen Fasern so angeordnet sind, dass die Beleuchtungs- und Detektionsvolumina der verschiedenen Messungen sich möglichst stark überlappen und diese faseroptische Sonde für die Messung auf das untersuchte Medium aufgesetzt wird oder in es eingetaucht wird.
  3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Beleuchtungslicht und Detektionsstrahlengänge unter verschiedenen Winkeln auf das zu untersuchende Medium gerichtet sind, so dass die Beleuchtungsflächen und Detektionsflächen möglichst gut überlappen.
  4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Beleuchtungslicht und Detektionsstrahlengänge durch einen oder mehrere Strahlteiler so überlagert wird, dass auf dem untersuchten Medium die die Beleuchtungsflächen und Detektionsflächen möglichst gut überlappen.
  5. Verfahren und Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsfläche für die Remissionsmessung im Zentrum von ringförmigen Arealen für die Remissionsmessung liegt.
  6. Verfahren und Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass aus der Information der diffusen Rückstreuung in verschiedenen Abständen von der Einstrahlstelle die optischen Eigenschaften Absorptionskoeffizient und reduzierter Streukoeffizient ermittelt werden und hiermit die Raman- oder Fluoreszenzsignale korrigiert werden.
  7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Eigenschaften Absorptionskoeffizient und reduzierter Streukoeffizient des Mediums durch eine inverse Monte-Carlo-Simulation bestimmt werden.
  8. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Eigenschaften Absorptionskoeffizient und reduzierter Streukoeffizient des Mediums auf Basis einer iterativen Anpassung einer inversen Monte-Carlo-Simulation oder durch eine zuvor erstellte lookup-table bestimmt werden.
  9. Verfahren und Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur der Raman- oder Fluoreszenzsignale durch eine Monte-Carlo-Simulationen der Signale, durch eine lookup-table oder durch vorherige Eichmessungen an Phantomen erfolgt, die jeweils für unterschiedliche optische Parameter des Mediums ermittelt wurden.
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