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Prof. Dr. Jens Haueisen

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INHALTE

17.09.2020 - Neue Publikation zum Vergleich von Algorithmen

zur Unterdrückung von Artefakten verursacht durch die natürliche Linse in fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy (FLIO)

Fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy (FLIO) entwickelt sich als ein neues Diagnosewerkzeug in der Augenheilkunde. Aufgrund der Schichtstruktur des Auges ist das in FLIO detektierte Signal eine Überlagerung des Fluoreszenzsignals vom vorderen Teil des Auges und vom Augenhintergrund. Zur Diagnose von Netzhauterkrankungen muss das Fluoreszenzsignal des Fundus bzw. der Netzhaut möglichst isoliert betrachtet werden. Der Großteil des Fluoreszenzsignals vom vorderen Augenabschnitt wird durch die Augenlinse verursacht, insbesondere bei zunehmendem Alter. Durch den Vergleich von FLIO-Messungen vor und nach einer Kataraktoperation (Ersatz der natürlichen Augenlinse durch eine nichtfluoreszierende künstliche Linse) wurde der Einfluss der natürlichen Augenlinse nachgewiesen und verschiedene Algorithmen zur Unterdrückung des Fluoreszenzsignals der natürlichen Augenlinse untersucht. Ziel dieser Arbeit war es, die Beste algorithmische Lösung zur Isolierung der Fluoreszenzlebensdauer des Fundus aus den gemessenen FLIO Daten zu finden. Die artefaktfreien FLIO Daten nach der Kataraktoperation dienten dabei als die zu erreichende Referenz. Drei algorithmische Ansätze basierend auf einem 3- bzw. 4-exponentiellen Modell wurden untersucht: ein Tailfit, ein schichtbasierter Ansatz mit einer zeitlich verschobenen exponentiellen Komponente und die Einbeziehung eines separat gemessenen Fluoreszenzsignals der natürlichen Linse. Aus den Ergebnissen wurde neben der mittleren Fluoreszenzlebensdauer tm,all, in welche alle berechneten Fluoreszenzlebensdauern eingehen, auch die Fluoreszenzlebensdauer tm,12 betrachtet, in welche nur die kurze und die mittlere Fluoreszenzlebensdauer eingehen (jeweils inklusive der dazugehörigen Amplituden). Das FLIO-Gerät detektiert Fluoreszenzsignale in 2 spektralen Kanälen. Im kurzwelligen Kanal (500 nm – 550 nm) kam Fluoreszenzlebensdauer tm,12 eines 3-exponentiellen Tailfits den Referenzwerten, basierend auf tm,all nach der Kataraktoperation, sehr nahe. Im langwelligen Kanal lieferte ein 4-exponentielles Modell mit einer zeitlich verschobenen exponentiellen Komponente ebenfalls eine gute Näherung an die Referenz.


Dietrich Schweitzer, Jens Haueisen, Jakob L. Brauer, Martin Hammer, Matthias Klemm:
Comparison of algorithms to suppress artifacts from the natural lens in fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy (FLIO)

Biomedical Optics Express Vol. 11, Issue 10, pp. 5586-5602 (2020)

https://doi.org/10.1364/BOE.400059

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Matthias Klemm

Fluoreszenzintensität (A und B) und Fluoreszenzlebensdauern (C, D und E) vor Kataraktoperation (A, C und D) und nach Kataraktoperation (B und E). C und E (Referenz) zeigen die mittlere Fluoreszenzlebensdauer tm,all eines Tailfits mit 3 e-Funktionen, während in (D) tm,12 unter Verwendung der ersten beiden exponentiellen Komponenten des selben Tailfits wie in (C) zeigt. Es gibt eine gute Übereinstimmung zwischen tm,all nach einer Kataraktoperation mit tm,12 vor einer Kataraktoperation. Die Farbskalierung ist identisch für alle Fluoreszenzlebensdauern.