Ein neues Konzept zur automatischen Erstellung von Mosaikbildern der Kornea für die Diagnose neuropathischer Erkrankungen

Die hochauflösende Abbildung der Nervenstrukturen im sub-basalen Nervenplexus der Kornea mittels der in-vivo-Konfokalmikroskopie birgt ein immenses Potential für die Diagnostik bei unterschiedlichsten Erkrankungen mit Beteiligung des peripheren Nervensystems. Bislang fehlt es jedoch an Verfahren zur zuverlässigen automatischen Erfassung eines ausreichend großen Bereichs des Nervenplexus als Grundlage einer belastbaren Diagnose. In der vorliegenden Dissertation wird hierfür ein neues Konzept zur automatischen Erstellung einer großflächigen Abbildung des sub-basalen Nervenplexus in der zentralen Kornea entwickelt. Wesentliche Anforderungen sind dabei ein möglichst hoher Automatisierungsgrad, die Abbildung einer kompakten zusammenhängenden Fläche und die Minimierung der dazu erforderlichen Aufnahmedauer.
Das erarbeitete Konzept wird durch einen zweigeteilten Ablauf realisiert, mit einem Prozess zur Bilddatengewinnung einerseits und einem Prozess zur Erstellung einer großflächigen Darstellung andererseits. Beide Prozesse stellen in wesentlichen Teilen Neuentwicklungen dar, die ausführlich hergeleitet und beschrieben werden.
Die Kernidee bei der Aufnahme der Bilddaten ist die kontinuierliche Führung der Blickrichtung des Patienten durch eine bewegte Fixationsmarke vor dem nicht untersuchten Auge während des Aufnahmeprozesses. ... mehrDa die Augenbewegungen synchron erfolgen, überträgt sich die Bewegung auf das untersuchte Auge. Durch eine angepasste Bahnführung der Fixationsmarke wird eine kontinuierliche Erweiterung des aufgenommenen Areals der Kornea erreicht. Damit die Führung der Blickrichtung hinsichtlich der oben genannten Randbedingungen zielgerichtet geschieht, beinhaltet das Konzept ein Verfahren zur Analyse der akquirierten Bilddaten und zur Rückkopplung auf die Bahn der Fixationsmarke.
Die zur Verarbeitung der Bilddaten zu großflächigen Mosaikbildern aufgebaute Prozesskette wird detailliert hergeleitet. Die Aufgabe der Mosaikbilderzeugung aus den akquirierten Aufnahmesequenzen kann in die Registrierung der Bilddaten und die anschließende Bildfusion unterteilt werden. Eine zentrale Herausforderung bei der vorliegenden Aufgabenstellung besteht in der Korrektur der Bewegungsartefakte, die durch die Bewegung des Auges während der Bildgebung verursacht werden. Die Bewegungsartefakte manifestieren sich in den Aufnahmen als für die Aufnahmetechnik charakteristische horizontale und vertikale Verzerrungen, die im Rahmen der Registrierung bestimmt und korrigiert werden.
Die Beschreibung eines Labormusters zur experimentellen Erprobung der entwickelten Prozesse komplettiert die Darstellung des neuen Gesamtkonzepts zur Erzeugung großflächigen konfokalmikroskopischen in-vivo-Bildgebung des sub-basalen Nervenplexus der Kornea.