eprintid: 17100
rev_number: 18
eprint_status: archive
userid: 1250
dir: disk0/00/01/71/00
datestamp: 2014-07-07 07:50:58
lastmod: 2015-01-27 16:40:58
status_changed: 2014-07-07 07:50:58
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Best, Gerrit
title: Entwicklung eines hochauflösenden Ophthalmoskops mit strukturierter Beleuchtung und Beiträge zur Verbesserung der zugrundeliegenden Mikroskopiemethode
title_en: Development of a Structured Illumination Ophthalmoscope for High Resolution Imaging of the Human Eyeground and Improvements to Structured Illumination Microscopy
subjects: 000
subjects: 530
subjects: 600
divisions: 130700
divisions: 910900
adv_faculty: af-13
keywords: structured illumination microscopy
cterms_swd: Mikroskopie
cterms_swd: Fluoreszenzmikroskopie
cterms_swd: Bildverarbeitung
cterms_swd: Medizintechnik
cterms_swd: Augenheilkunde
abstract: Die strukturierte Beleuchtung stellt eine die ganze Bildfläche simultan betrachtende Fluoreszenzmikroskopietechnik dar. Durch computergestützte Nachbearbeitung, die sogenannte Rekonstruktion, der mit einem periodischen Muster beleuchteten Aufnahmen lassen sich superauflösende Bilder erzeugen. Die konventionelle Rekonstruktion strukturiert beleuchteter Daten benötigt ein geringes relatives Rauschniveau, also ein starkes Signal, um gute Ergebnisse zu erreichen, was in der Praxis insbesondere bei lebenden Objekten oftmals nicht realisierbar ist. Daher wurde eine entfaltungsbasierte Methode, die auf einer Sortierung der Bildpunkte beruht, zur Rekonstruktion strukturiert beleuchteter Daten entwickelt, welche einen deutlich geringeren Einfluss des Rauschens auf das Ergebnis aufweist. Eine weitere bisherige Einschränkung der strukturierten Beleuchtung liegt in der geringen Größe des aufnehmbaren Bereichs. Um dennoch die superauflösende Untersuchung großer Volumina zu ermöglichen, wurde ein Verfahren zur Bildzusammenführung erarbeitet, das das Bleichen der Fluoreszenz berücksichtigt. Die altersbedingte Makuladegeneration ist die häufigste Erblindungsursache in der westlichen Welt. Zur Aufzeichnung mit dieser Erkrankung einhergehender, autofluoreszenter Veränderungen im Augenhintergrund mit hoher Auflösung, wurde ein Ophthalmoskop mit strukturierter Beleuchtung entwickelt und seine Leistungsfähigkeit im Rahmen einer klinischen Studie überprüft. Die Gegenüberstellung mit einem leistungsfähigen konventionellen Vergleichsprodukt zeigt eine deutlich verbesserte Auflösung des erhaltenen Bildes. Dadurch kann die entwickelte Technik einen entscheidenden Beitrag zur besseren Untersuchung und Diagnose der Makuladegeneration liefern.
abstract_translated_text: Structured Illumination Microscopy is a technique based on patterned illumination, which illuminates the whole sample with spatially modulated light, followed by complex data postprocessing (reconstruction) in order to extract super-resolution information. The conventional reconstruction methods are very noise sensitive and therefore require strong signal in the data acquired. However, this is difficult to achieve in many cases such as imaging of living specimen. To overcome this drawback, an iterative deconvolution-based reconstruction method relying on a pixel-sorting scheme was developed. Simulation as well as real-world microscopic data provide proof of the alternative method's superiority. Another limitation of SIM has been posed by the restriction to small observable areas. Therefore an image stitching method was devised to nevertheless be able to analyse large volumes. Furthermore, a structured illumination ophthalmoscope (SIO) was developed to study age-related
macular degeneration (AMD). Accompanied by the accumulation of auto-fluorescent particles in the retina, AMD is the main cause of blindness in the Western world. A clinical trial shows that the new method is able to generate images at higher resolution and quality than previously obtainable. As a result, the developed SIO contributes to improved diagnosis and research on AMD.
abstract_translated_lang: eng
date: 2014
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00017100
ppn_swb: 1654678147
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-171002
date_accepted: 2014-06-25
advisor: HASH(0x55611cd16fe8)
language: ger
bibsort: BESTGERRITENTWICKLUN2014
full_text_status: public
citation:   Best, Gerrit  (2014) Entwicklung eines hochauflösenden Ophthalmoskops mit strukturierter Beleuchtung und Beiträge zur Verbesserung der zugrundeliegenden Mikroskopiemethode.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/17100/1/Dissertation%20Gerrit%20Best.pdf