English Title: Parametrization of the retinal blood flow by analysis of motion compensated angiography image sequences

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Abstract

Seit 1961 ist die Darstellung des retinalen Gefäßsystems mithilfe von Fluoreszenz-Farbstoffen ein wichtiges Element in der Diagnostik des hinteren Augenabschnitts. Konventionelle, photographische Systeme mit Blitzbeleuchtung erlauben nur die Aufnahme einzelner Bilder. Erst die Einführung des Laser-Scanners in die Ophthalmologie ermöglichte eine schnelle und kontinuierliche Bildaufnahme. Der Anschluß dieser Systeme an leistungsfähige Rechner erlaubt die digitale Speicherung des kompletten Einströmvorgangs des Farbstoffs in das Gefäßsystem des Auges in Form einer ganzen Bildfolge. Ziel dieser Arbeit ist die Auswertung dieser Bildfolgen zur Bestimmung diagnostisch relevanter Blutflußparameter. Die Kenntnis des Blutflusses ist bei der Beurteilung krankhafter Prozesse am Augenhintergrund von großem Interesse. Während der Bildaufnahme treten allerdings willkürliche und unwillkürliche Bewegungen des Auges auf, die eine automatische Analyse der Fluoreszenzdynamik eines bestimmten retinalen Gebietes über die Zeit erschweren. Deshalb wurde in dieser Arbeit eine Methode entwickelt, die die in den Bildfolgen auftretenden Augebewegungen robust, schnell und mit hoher Genauigkeit ermittelt. Neben der Bestimmung unterschiedlicher Paramter wie der Erscheinzeit, also dem Zeitpunkt des Farbstoffeintritts an jedem Ort, konnte die Fließgeschwindigkeit auf einzelnen Blutgefäßen vermessen werden. Besonderer Augenmerk lag auf der Analyse des herzsynchronen pulsiernden Anstiegs der Fluoreszenzintensität, da hierüber erstmals in vivo ein Maß für die Elastizität der arteriellen Gefäße gewonnen werden konnte.

Translation of abstract (English)

Since 1961 the representation of the ocular vascular system using fluorescence dyes has been one of the most important methods used in the diagnosis of diseases of the human eye. Conventional, photographic systems using flash illumination are restricted to single images. However, with the recent introduction of laser scanning systems in ophthalmology, it is now possible to perform fast and continuous imaging. With the aid of a powerful computer system it is now possible to acquire and store the complete image sequence of the inflow of dye into the vascular system. The goal of this work is the analysis of these image sequences to extract diagnostic relevant blood flow parameters. The knowledge of retinal blood flow is of great interest for the opinion of pathological processes. During the image acquisition there are unavoidable eye movements which render the automatic follow up of a specific area over time more difficult. Therefore a method has been developed to robustly analyze the eye movements with very high precision. Beside the determination of the filling delay, i.e. the time of dye appearance for every point, the speed of blood flow on single vessels can be measured. A focal point was the analysis of the pulsation of the fluorescence intensity which, for the first time enabled the in vivo measurement of the elasticity of the arterial blood vessels.