Improvement of high speed swept source optical coherence tomography for optical angiography

Abstract

Zsfassung in dt. SpracheOptische Kohärenz Tomografie ist eine weit verbreitete Technik zur optischen Bilderfassung. Es gibt viele verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für OCT im medizinischen Bereich. Eine der wichtigsten funktionellen Erweiterungen von OCT ist retinale Angiographie, weil sie sehr schnell und nicht invasiv im Vergleich zu den weit verbreiteten Fluoreszenz Verfahren ist. Diese Arbeit behandelt retinale Angiographie mit einem bereits existierendem OCT Gerät. Das verwendete System in dieser Arbeit ist ein Zweistrahl-OCT Gerät, welches die Bestimmung des Blutflusses und der Angiographie gleichzeitig ermöglicht. Die Lichtquelle ist ein Swept Source Laser mit einer zentralen Wellenlänge von 1050 nm. Für Mediziner ist es von besonderem Interesse die retinale microvaskuläre Struktur zu studieren um etwaige Krankheiten zu erkennen und zu beobachten. Die optische Angiographie wird verwendet um diese microvaskulären Strukturen zu erfassen. Wichtig ist dabei die Erfassung eines großen Bereichs der Retina ohne dabei die Auflösung der kleinen Strukturen durch zu grobes sampeln oder durch Bewegungsartefakte zu verlieren. Konventionelle OCT Systeme haben eine durchschnittliche Bereichserfassung von 8 Grad, welche limitiert ist durch die Geschwindigkeit der Messung. Um die Geschwindigkeit der Datenerfassung zu erhöhen werden in dieser Arbeit verschiedene Techniken vorgestellt. Höhere Geschwindigkeit ermöglicht das Vermessen eines größeren retinalen Bereichs. Ziel ist es den Erfassungsbereich auf 16 Grad zu verdoppeln und experimentell zu verifizieren, dass dabei die mikrovaskuläre Struktur nicht verloren geht.Optical Coherence Tomography (OCT) is an established optical imaging technique for non-invasive medical diagnosis with many different medical applications. One of the most important functional extensions of OCT is lable-free retinal angiography based on speckle variance, because it is noninvasive and very fast compared to the common fluorescence angiography techniques. In ophthalmology it is of interest to analyze the retinal microvascular structure, because there are a number of diseases accociated with it. This thesis aims to improve angiography of the human retina based on an existing dual beam swept source OCT device operating at 1050nm central wavelength. In optical angiography it is of importance to enlarge the field of view (FOV) without degrading the microvascular resolution by motion artifacts and insufficient sampling of the object. Common OCT systems are limited by their imaging speed to small regions of around 8 grade FOV. To increase the imaging speed a number of hardware and software techniques are proposed. The increased imaging speed enables faster scanning and therefore a bigger FOV, which is verified experimentally in this thesis.6