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Bibliographic Metadata

Title
Development and improvement of parallel Optical Coherence Tomography modalities for biomedical imaging
Additional Titles
Development and improvement of parallel Optical Coherence Tomography modalities for biomedical imaging
AuthorFechtig, Daniel Josef
CensorLeitgeb, Rainer Andreas
Published2015
Description66 Bl. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Med. Univ., Diss., 2015
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Optische Kohärenztomographie / Netzhautdiagnose / Aufnahmegeschwindigkeit / Parallelele Aufnahmeverfahren / Sensitivität / Linienbeleuchtung
Keywords (EN)Optical Coherence Tomography / Retinal Imaging / Acquisition Speed / Parallel Imaging / Sensitivity / Line Field Illumination
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-1306 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
Files
Development and improvement of parallel Optical Coherence Tomography modalities for biomedical imaging [13.87 mb]
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Reference
Classification
Abstract (German)

Das Ziel dieser Arbeit war es zu zeigen, mit einer alternativen, parallelen Beleuchtungs- und Aufnahmemethode die Aufnahmegeschwindigkeit zu erhöhen ohne an Sensitivität, Auflösung und Kontrast einzubüßen und den technologischen Aufwand auf einem Minimum zu halten. Zu diesem Zwecke wurde ein neuartiges medizinisches Diagnosegerät (LPSI) entwickelt und in vivo getestet, welches auf paralleler Beleuchtung des Auges mit einer fokussierten Linie anstatt eines einzelnen Punktes basiert. Das vom Auge rückgestreute Licht der gesamten Linienbeleuchtung wird in paralleler Weise mit einer Linienkamera aufgenommen und erlaubt daher sehr schnelle Aufnahmegeschwindigkeit ohne dass man auf komplexe durchstimmbare Laser mit ultraschneller Wiederholrate, teure Datenerfassung und resonante mechanische Scanner zurückgreifen muss.

Zusätzliche erlaubt die Linienbeleuchtung mehr Lichtleistung pro Zeiteinheit in das Auge einzustrahlen, was bei Erhöhung der Aufnahmegeschwindigkeit zu einer höheren Sensitivität im Vergleich zu Geräten mit Punktfokus führt. Im Vergleich zu viel langsameren Geräten basierend auf Punktfokusbeleuchtung zeigen die in vivo Resultate eine vergleichbare oder bessere Performance hinsichtlich Kontrast, Auflösung und Sensitivität. Die Ergebnisse dieser Arbeit untermauern das große diagnostische, wissenschaftliche und wirtschaftliche Potential, das in Geräten mit paralleler Linienbeleuchtung steckt und könnten sogar zu einem Paradigmenwechsel in der Augendiagnose führen.

Abstract (English)

Despite the advances in imaging speed of Optical Coherence Tomography (OCT) modalities it is necessary to further increase the 3D imaging speed especially for applications requiring large field of view and increased sampling rate. The central objective of the presented thesis was to manifest the theoretical advantages of parallel OCT paradigm for in vivo retinal diagnosis. For this purpose, a novel high-speed medical imaging modality based on the parallel OCT paradigm was developed and demonstrated for in vivo imaging. The presented method uses line-field swept source illumination at a central wavelength of 840 nm and parallel detection of the spectral signal with a fast linear array detector. Line-field parallel swept source interferometric imaging (LPSI) permits higher retinal exposure and therefore enables high-speed imaging at higher sensitivity. LPSI utilizes an off-axis alignment of the reference arm to create a spatial modulation of the interferometric signal for full range imaging. This enables doubling the imaging speed as compared to conventional swept source OCT approaches with cost-effective and commercially available technology. The in vivo results obtained in human nailfold and the retina demonstrate competitive sensitivity, speed, image contrast and penetration depth when compared to much slower point scanning OCT modalities. Based on a theoretical prelude explaining the optical imaging properties and the interferometric signal of the LPSI system, the schematic of the bench-top setup, image acquisition and the post-processing routines for structural imaging, optical angiography and digital refocusing are described. The presented results appreciate the potential of LPSI for retinal diagnosis and might even lead to a change in paradigm in ophthalmic OCT imaging.

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