[Zurück]

C. Kolbitsch:
"Doppler Optische Kohärenztomographie";
Betreuer/in(nen): G. Badurek, R. Leitgeb; Atominstitut, 2009.

Die Optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein bildgebendes Verfahren, dass auf der Interferenz von teilkohärentem Licht beruht.
Ihre hohe zeitliche und räumliche Auflösung machen sie zu einem wichtigen Hilfsmittel in der Medizin, sei es in der Ophthalmologie, der Dermatologie oder der Gastroenterologie. OCT liefert sowohl Intensitätsdaten über die Struktur des untersuchten Gewebes als auch Phaseninformationen. Letzteres kann dazu verwendet werden, einen, durch sich bewegende Teilchen erzeugten, Doppler-Effekt zu messen und daraus die Geschwindigkeit der Partikel zu bestimmen. Diese Methode lässt sich z.B. auf die Blutgefäße der Retina anwenden, um die Flussgeschwindigkeit der roten Blutkörperchen zu berechnen.
Diese Diplomarbeit soll zeigen, wie man OCT Doppler Tomogramme aufnehmen und daraus die Blutflussgeschwindigkeit extrahieren und analysieren kann. Dabei werden zuerst sowohl die physikalischen als auch die medizinischen Grundlagen der OCT und des Auges behandelt. Weiters werden die notwendigen Algorithmen für die Korrektur der Bewegungsartefakte sowie die grafische Darstellung der Doppler Daten besprochen. Ein Kapitel widmet sich dem verwendeten Systemaufbau sowie den daraus resultierenden Messgrenzen. Das Hauptaugenmerk liegt auf der qualitativen und quantitativen Analyse der Geschwindigkeitsdaten. Dabei werden zwei verschiedene Methoden vorgestellt. Die erste verwendet Histogramme von Doppler B-Scans um die Doppler-Information von der störenden statischen Struktur zu trennen. Man erhält damit eine dreidimensionale Darstellung des retinalen Bluflusses. Die zweite Methode beruht auf einer zeitlichen Messung des Blutflusses und liefert Pulskurven für die untersuchten Gefäße. Weiters wird analysiert welche Parameter zur Charakterisierung der Pulskurven sinnvoll sind und welche störenden Einflüsse die größten Fehler verursachen. Mit Hilfe von zirkularen B-Scans um die Papilla erhält man einen Überblick über die Perfusion in der Retina und anhand von drei gesunden Probanden wird untersucht, wie man mit Hilfe des Pulsatilitäts und des Widerstandsindexes ein gesundes Gefäß definieren könnte.

In optical coherence tomography (OCT), low time-coherent light is used to record images. Due to its high time and spatial resolution it is an important imaging tool in medicine and widely used in fields such as ophthalmology, dermatology or gastroenterology. OCT provides a variety of information including intensity data about tissue structure and phase changes. The latter can be used to measure the Doppler shift caused by moving particles and from this data, we can calculate the velocity of the investigated particles. This method can be used for example to determine the velocity of red blood cells in the vessels of the retina.
This diploma thesis attempts to explain how OCT Doppler tomograms can be recorded and how blood flow information can be extracted and analyzed.
Firstly the physical and medical principles of OCT and the human eye will be looked at. Secondly the algorithms necessary for bulk motion correction and visual representation will be discussed. One chapter deals with the OCT setup and the limits of measurable velocity.
The main focus of this thesis is on the qualitative and quantitative analysis of velocity data. The first method separates blood flow information from unnecessary static tissue using histogram based filtering. The result is a 3D image of the retinal vasculature without the need for additional tools like external phase shifting. The second method analyses blood flow in cross sections of vessels in terms of time. The first part shows how pulse curves can be extracted from the data and how these curves can be analyzed. Furthermore, parameters to characterize pulse curves and main sources of error are discussed. Using circular scans around the optic nerve head, an overview of the perfusion of the retina is obtained. The data from three healthy volunteers is used to try to define a healthy vessel using the pulsatility and the resistance index.