Abschlussbericht zum Teilvorhaben "Phasentreue Korrektur von Bewegungen und Rekonstruktion von Daten für die computergestützte holographische optische Kohärenztomographie (OCT)" im Verbundprojekt: Computergestützte holographische OCT (Holo-OCT)

Abstract

Die optische Kohärenztomographie (OCT) ermöglicht - ähnlich wie die digitale Holographie - den Zugang zur Phase des gestreuten Lichts und damit eine numerische Korrektur von Abbildungsfehlern sowie interferometrische Messungen kleinster Gewebeveränderungen im Nanometerbereich. Dadurch können funktionelle Prozesse einzelner Netzhautzellen untersucht werden. Bei heutigen OCT-Systemen mit begrenzter A-Scanrate führen jedoch unvermeidbare Augenbewegungen zu Phasenfehlern, sodass hauptsächlich Gewebestruktur und Blutfluss erfasst werden. Da die Phaseninformation subtilerer Prozesse weiterhin in den OCT-Daten enthalten ist, kann sie durch eine präzise Erfassung und Kompensation von Bewegungsinduzierten Phasenänderungen zurückgewonnen werden. Voraussetzung dafür ist eine ausreichend schnelle Bildaufnahme sowie ein geeignetes Abtastmuster, da dieses die räumliche Verteilung der Bewegungsartefakte und damit die nutzbare Phaseninformation entscheidend beeinflusst.

Ziele diese Teilprojektes waren, die Bewegungen des Patientenauges zu korrigieren, die Phase mit nicht KI-basierten Algorithmen zu rekonstruieren und eine zellulär aufgelöste funktionelle Bildgebung der Netzhaut zu ermöglichen. Der Einfluss von Bewegungen des Patientenauges auf die Phase und auf die Rekonstruktion volumetrischer OCT-Aufnahmen sollte für verschiedenen Abtastmuster simuliert und experimentell evaluiert werden.

Das wesentliche Projektziel, holographische OCT mit scannenden, kliniktauglichen Geräten zu demonstrieren, wurde erreicht. Eine Aberrationskorrektur durch digitale adaptive Optik (DAO) und eine funktionelle Retinabildgebung, die Optoretinographie (ORG), wurden realisiert. Holographische OCT gelang sogar mit einer Bildgebungsgeschwindigkeit von nur 250 kHz, die von heutigen klinischen OCT-Geräte erreicht werden, wenn die Augenbewegungen aktiv mit einem Eyetracker korrigiert werden. Der MHz-Demonstrator wurde erfolgreich in Betrieb genommen und charakterisiert. Es zeigte sich allerdings, dass die Aufnahmegeschwindigkeit von 1 MHz und die Präzision der Scanner bei den notwendigen Volumenraten für eine datengetriebene Korrektur der Bewegungen noch nicht ausreichend waren. Deshalb konnte ohne aktives Eyetracking ORG nur mit B-Scans und sehr eingeschränkter Qualität realisiert werden. Die klinische Erprobung des Demonstrators durch das MLL steht noch aus und soll bis Ende 2026 abgeschlossen werden.