Titelaufnahme

Titel
Dual-beam bidirectional doppler fourier-domain optical coherence tomography / submitted by René Marcel Werkmeister
Verfasser / VerfasserinWerkmeister, René Marcel
Begutachter / BegutachterinSchmetterer, Leopold
Erschienen2010
UmfangIX, 130 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2010
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Optische Kohärenztomographie / Doppler / Blutflussgeschwindigkeit / Blutfluss / Auge / Retina
Schlagwörter (EN)Optical coherence tomography / Doppler OCT / bloodflow / bloodflow velocity / retina
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-6738 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Dual-beam bidirectional doppler fourier-domain optical coherence tomography [3.08 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein nichtinvasives bildgebendes Verfahren, das die Aufnahme zweidimensionaler Tomogramme sowie dreidimensionaler Volumina biologischer Strukturen mit einer Auflösung im Mikrometerbereich ermöglicht. Bei der Fourier Domain OCT (FD-OCT) werden die durch die Interferenz von Referenz- und Objektstrahl verursachten Veränderungen im Spektrum des am Interferometerausgang detektierten Lichts zur Rekonstruktion des Tiefenprofils herangezogen.

Aufgrunddessen ist kein Verschieben des Referenzarmes wie bei der Time Domain OCT (TD-OCT) nötig. Doppler FD-OCT, als softwarebasierte Erweiterung der FD-OCT, zieht die Phaseninformation aufeinanderfolgender Tiefenprofile zur zusätzlichen Berechnung der Geschwindigkeit bewegter Streuquellen (z.B. Erythrozyten) im untersuchten Gewebe heran. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde ein zweistrahliges bidirektionales Doppler FD-OCT System entwickelt, welches die Bestimmung absoluter Blutflussgeschwindigkeite in retinalen Gefässen ermöglicht. Zu diesem Zweck wird das zu untersuchende Objekt mit zwei Meßstrahlen beleuchtet, welche durch ihre Polarisationseigenschaften getrennt werden. Durch das gewählte optische System treffen die beiden Strahlen in bekannten vordefinierten Winkeln auf die Probe und werden auch aus diesen wieder detektiert.

Konventionelle einstrahlige Doppler FD-OCT Systeme ermöglichen nur die Messung relativer Geschwindigkeiten oder aber erfordern die genaue Kenntnis des Dopplerwinkels und damit der Lage des Gefässes im Gewebe.

Eine solche Lagebestimmung kann sich im Auge aufgrund von Bewegungen jedoch sehr schwierig gestalten.

Der neue - in dieser Arbeit vorgestellte - Ansatz zur Blutflussmessung ermöglicht die Extraktion des Geschwindigkeitsvektors unabhängig vom Dopplerwinkel und aus zwei gleichzeitig aufgenommenen Tomogrammen. Die einzige benötigte Zusatzinformation ist die Lage des Gefässes in Relation zur Detektionsebene, die durch die beiden Meßstrahlen aufgespannt wird.

Zur Evaluierung der neuen Methode wurden die Rotationsgeschwindigkeit einer sich drehenden Papierscheibe und der Fluss von verdünnter Milch durch eine Glaskapillare untersucht. Bei diesen Experimenten wurde eine hohe Korrelation zwischen voreingestellter und gemessener Geschwindigkeit festgestellt. Die sowohl an Einzelgefässen als auch an Gefäßverzweigungen durchgeführten in vivo Messungen zeigen eine gute Übereinstimmung mit physiologischen Daten aus der Literatur und demonstrieren die Eignung des Gerätes, absolute Blutflussgeschwindigkeiten und absoluten Blutfluss zu bestimmen.

Zusammenfassung (Englisch)

Fourier-domain optical coherence tomography (FD-OCT) is a non-invasive imaging technique providing cross-sectional images of biological tissue structures with resolution in the micrometer range. Doppler FD-OCT, an extension of FD-OCT on the postprocessing level, enables the simultaneous imaging of blood flow velocities in the probed tissue region.

In this work, a Doppler FD-OCT system, allowing for measurement of absolute velocities in human retinal vessels, is presented. For this purpose the sample is illuminated by two probe beams, separated by their polarization properties, from two defined angles. Conventional single beam systems require exact knowledge of the orientation of the investigated blood vessel. However, this orientation can hardly be assessed with sufficient accuracy. The novel approach presented in this thesis enables extraction of the velocity vector independent of the Doppler angle. The only additional information required for velocity calculation is the angle between the blood vessel and the plane spanned by the two incident beams. For evaluation of the new method in vitro measurements on a rotating disk and on glass capillaries were performed and showed a high correlation between preset and measured velocities. In vivo measurements on single retinal vessels as well as vessel bifurcations show good agreement with existing physiological data and demonstrate the ability of the device to quantify both blood velocity and blood flow in humans.