Optical coherence tomography for vascular skin imaging

Abstract

Die optische Kohärenztomographie (OCT von engl. Optical Coherence Tomography) ist ein nicht-invasives, bildgebendes Verfahren und basiert auf der Weißlicht-Interferometrie. Durch die relativ hohe Eindringtiefe in biologisches Gewebe (1-3mm) und axiale Auflösung im µm-Bereich findet die Technik vor allem in der Medizin Anwendung. Es lassen sich zwei Arten von OCT-Systemen unterscheiden: Time-Domain (TD-OCT) und Spectral-Domain (SD-OCT), wobei vor allem letztgenannte immer weiter verbreitet werden. Das Ziel der präsentierten Arbeit war es, ein bestehendes SD-OCT-System zu optimieren um die Kapillaren der menschlichen Nagelfalz in-vivo darstellen zu können. Erstmals sollen dabei sowohl die Amplituden- als auch die Phaseninformation benutzt werden. Zu diesem Zweck wurde eine entsprechende Analyse-Software in LabView erstellt. Das OCT-System wurde an verschiedenen Hautstellen getestet und charakterisiert. Besonderes Augenmerk wurde auf die Reproduzierbarkeit von Messungen des Gefäßnetzwerks in der Nagelfalz gelegt.

Optical coherence tomography is a non-invasive, optical imaging technique. It is based on low-coherence interferometry. Main applications can be found in medicine, due to its relatively high penetration depth in tissue (1-3mm) and an axial resolution in the µm-range. OCT systems can be categorized into Time-Domain and Spectral-Domain systems. Especially the latter are becoming increasingly important. Goal of the presented thesis was the optimization of an existing Spectral-Domain-OCT system to enable in-vivo imaging of capillaries in the human nailfold. The novel aspect is that both, the amplitude and the phase information provided by the OCT system, is used to generate vascular maps of tissue. Corresponding evaluation software was developed in the programming language LabView. The system was characterized and tested on various skin regions. Specific focus of this work was set to the reproducibility of measurements of the vascular network in the nailfold.