Bildgebung und Spectral Imaging an der Netzhaut
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- Markus Waldfogel
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1 Bildgebung und Spectral Imaging an der Netzhaut Teil 1: Fluoreszenz Lifetime Imaging an der Netzhaut Teil 2: Universelles Retina-Koordinatensystem 26. August 2009 Matthias Klemm Seite 1
2 1. Motivation gesund Makula Seite 2 trockene AMD Papille
3 S 0 S V = 3 V = 2 V = 1 V = 0 2. Grundlagen Fluoreszenz S internal conversion Intersystem crossing radiationless conversion Absorption Fluoreszenz Phosphoreszenz T 2 T 1 Lifetime [modifiziert nach Schweitzer] Seite 3
4 Human Eye 3. Time-Correlated Single Photon Counting /1 Excitation pulse laser 70 ps FWHM 80 MHz 445 nm Scanning Laser Ophthalmoscope Image Registration IR reflection image CW IR laser DM 1 Frame grabber Detection Images of time - resolved auto - fluorescence TCSPC nm nm Image Generation BF DM 2 Intensity t Seite 4 Photons [modifiziert nach Schweitzer] t
5 3. Time-Correlated Single Photon Counting /2 N Modell I ( t I 1 ) 0 = i Ai e + i t T b Parameter: Amplitude A i Lifetime T i Offset b, Messdaten Modell Exp 1 Exp 2 Exp t in ps Seite 5
6 4. Beispiel: trockene AMD /1 Geographische Atrophie in AMD Kanal K1 ( nm) Papille Amplitude A1 Lifetime T2 Makula [modifiziert nach Schweitzer] Fluoreszenz Angiogramm Seite 6
7 Beispiel: trockene AMD /2 Lifetime-Histogramme T2 in Kanal K1 ( nm) AMD T2 K1 Häufigkeit gesund T2 K1 Diabetes T2 K [modifiziert nach Schweitzer] Lifetime T2 in ps Seite 7
8 5. Arterieller Verschluss /1 Kanal 1 ( nm) Intensität Fundus Farbbild 150 ps 300 ps Intensität Kanal 2 ( nm) T mean ( nm) [modifiziert nach Schweitzer] T mean ( nm) Seite 8
9 Vergleich versorgter und unterversorgter Fundusbereich 5. Arterieller Verschluss /2 Histogramm T2 in K2 ( nm) versorgt unterversorgt [modifiziert nach Schweitzer] Seite 9
10 Vergleich versorgter und unterversorgter Fundusbereich 5. Arterieller Verschluss /3 Histogramm T2 in K1 ( nm) versorgt unterversorgt [modifiziert nach Schweitzer] Seite 10
11 6. Zusammenfassung + Ausblick Zusammenfassung Etablierung von FLIM als neue Diagnose-Methode am Auge Kombination von spektralen und Lifetime Informationen: Unterscheidung gesund frühe AMD möglich Ausblick umfangreiche Studie mit Diabetes-Patienten in naher Zukunft empfindlichere Detektoren 16 statt 2 spektrale Kanäle sequentielle Anregung mit verschiedenen Wellenlängen Seite 11
12 Bildgebung und Spectral Imaging an der Netzhaut Teil 1: Fluoreszenz Lifetime Imaging an der Netzhaut Teil 2: Universelles Retina-Koordinatensystem 26. August 2009 Alexander Dietzel Seite 12
13 1. Motivation OCT FK GDx VCC FLIM HRT3 Seite 13
14 Linse geometrische Achse optische Achse 2. Grundlagen Retina Sklera Macula Papille Cornea top-down-sicht des rechten Auges Achsenlänge: ~ 24 mm (20,5 mm bis 28,5 mm) Vertikaler Durchmesser: ~ 23,5 mm Seite 14
15 1. Gekrümmte Flächen werden planar abgebildet! FK 2D FLIM 2D OCT 2D/3D HRT3 2D/3D 2. Unterschiedliche Aufnahmeparameter Auflösung Flächenabdeckung Aufnahmewinkel 3. Herausforderung KP1 KP2 top-down-sicht Auge (KP Kammeraposition) 3. interindividuelle Unterschiede in der Geometrie 4. divergente Anforderungen zwischen Arzt und System Seite 15
16 Basisdaten 3. Umsetzung Daten weiterer Modalitäten Basisaufnahme Fundus-Map Merkmalsdetektion (Gefäßbaum) Gefäßverzweigungen segmentieren Merkmalsextraktion (Papille, Gefäßbaum, Makula) Positionssuche in Basisdaten Gefäßverzweigungen parametrisieren Gefäßverzweigungen segmentieren Gefäßverzweigungen parametrisieren Basisdaten um 3D-Informationen Konkretisieren UND/ODER Daten registrieren Seite 16
17 3. Parametrisierung Gefäßverzweigung Nr. Winkel Entfernung/Winkel 1 180º, 85º (2) 37 Pixel/ º, 80º (3) 33 Pixel/ º, 100º, 80º (5) 26 Pixel/ º, 85º (4) 41 Pixel/ º, 90º (6) 79 Pixel/ º, 100º (7) 15 Pixel/ Seite 17
18 Seite Ergebnis - Überlagerung
19 Seite Ergebnis - Krümmung
20 5. Zusammenfassung/Ausblick Zusammenfassung Integration verschiedener Diagnosedaten möglich Annäherung an reale Augengeometrie (Achslänge, 3D-Daten) Ausblick Erhebung weiterer Komplettdatensätze Umsetzung einer vollständig automatisierten Verarbeitung geeignete Präsentationsarten entwickeln robuste Gefäßsegmentierung für weitere Modalitäten Einsatzmöglichkeiten im Bereich Therapie Seite 20
21 Danksagung Danken möchten wir den Mitgliedern des MIntEye-Teams, unseren Kooperationspartnern Carl Zeiss Meditec AG, neuroconn GmbH, Universitätsaugenklinik Jena, Augenarztpraxis Dr. Nagel und dem Projektträger. BMBF-Projekt: 03IP605 Seite 21
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