Holographische optische Kohärenztomographie (OCT) zur funktionalen Retinabildgebung

Die Aufzeichnung und Rekonstruktion der Phase des optischen Lichtwellenfeldes ist die Basis der Holographie. Sie erlaubt nicht nur eine numerische Bildrekonstruktion, welche nicht durch die Qualität der optischen Komponenten limitiert ist, sondern auch neue Kontrastierungsverfahren. Basierend auf der Full-Field Swept-Source optische Kohärenztomographie (FF-SS-OCT) konnten wir eine volumetrische Bildgebung der lebenden Netzhaut im Menschen realisieren, welche trotz der kontinuierlichen Augenbewegungen Zugriff auf die volle Phase des gestreuten Lichtes bietet. Damit konnten wir drei neue Bildgebungsmodalitäten mit hohem wissenschaftlichem und klinischem Potenzial demonstrieren. Als erstes konnten Bildfehler des Auges rein numerisch korrigiert und damit einzelne Photorezeptoren sichtbar gemacht werden. Als zweites gelang erstmals die Messung der Pulswellengeschwindigkeit retinaler Arterien. Und schließlich gelang es uns, erstmals zuverlässig die Funktion von menschlichen Photorezeptoren darzustellen.Heute eingesetzte rasternde OCT-Geräte sind für eine holographische OCT-Bildgebung nicht geeignet. Bewegungen des Gewebes zerstören die laterale Phasenbeziehung. Die holographische Bildgebung mit FF-SS-OCT bewahrt diese Phasenbeziehung und hat daher großes noch nicht absehbares Potenzial in der Bildgebung. In diesem Forschungsprojekt wollen wir demonstrieren, dass holographische Tomographie zusätzliche Informationen bei der Retinaabbildung liefert. Dies benötigt Untersuchungen zur Phasenstabilität, Bewegungskorrektur, der optimierten Rekonstruktion unter Nutzung der Phaseninformation, sowie technische Verbesserungen der FF-SS-OCT. In drei Arbeitspaketen sollen folgende wissenschaftliche Fragen beantwortet werden:Wie beeinflussen Netzhaut-Bewegungen und Diffusion die Phasenstabilität? Was sind die physikalischen Grenzen der Phasenstabilität?Wie kann der Einfluss von lokalen und globalen Bewegungen auf die Phasen kompensiert werden?Kann durch numerische Filterung in den aufgenommenen Daten der Kontrast verbessert werden? Können Rekonstruktionsverfahren die jetzt mögliche Phasenstabilität nutzen?Können wir axiale und laterale Auflösung der FF-SS-OCT erhöhen und liefert dies zusätzliche Informationen?Was ist die Ursache der beobachteten Zunahme des optischen Weges in den Außensegmenten der Photorezeptoren nach Lichtstimulierung?Können auch neuronale Funktionen im Sehprozess über Phasenänderungen sichtbar gemacht werden?Können biomechanische Eigenschaften der Netzhaut über die Phaseninformation gemessen werden?Eine Beantwortung dieser Fragen läßt ein tieferes Verständnis des Potenzials und der Grenzen der holographischen OCT erwarten. Ergebnisse der technischen Arbeitspakete werden auf die Messung hämodynamischer Prozesse und intrinsischer optischer Signale (IOS) angewandt. Darüber hinaus legt dieses Forschungsprojekt die Basis für eine phasenbasierte Retinabildgebung, die über die bisher gezeigten Möglichkeiten hinaus geht.