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Optische Kohärenztomographie für die Quantifizierung funktioneller und morphologischer Eigenschaften von humanem Knorpelgewebe

Optical coherence tomography for quantification of functional and morphological characteristics of human cartilage tissue
 
: Brill, Nicolai-André
: Schmitt, R.; Loosen, P.

Aachen: Apprimus Verlag, 2020, XII, 175 pp.
Zugl.: Aachen, TH, Diss., 2020
Ergebnisse aus der Produktionstechnik, 13
ISBN: 978-3-86359-868-6
ISBN: 3-86359-868-7
German
Dissertation
Fraunhofer IPT ()
Kniegelenk; Gelenkknorpel; Kniegelenkarthrose; Knorpeldegeneration; Diagnostik; bildgebendes Verfahren; optische Kohärenztomografie; Bildverarbeitung; Medizintechnik; Medizinische Physik

Abstract
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Quantifizierung funktioneller und morphologischer Eigenschaften von humanem Knorpelgewebe mittels der optischen Kohärenztomographie. Die Arthrose ist die häufigste chronische Krankheit im menschlichen Gelenk und gekennzeichnet durch eine Degenerierung des hyalinen Gelenkknorpels. Im Moment gibt es keine Therapie, die einen arthrotischen Prozess rückgängig machen kann. Die therapeutische Behandlung früher Knorpelschädigungen hat sich in den vergangenen Jahren jedoch stetig verbessert. Kritisch für jede Behandlung ist eine zuverlässige Diagnose einer Knorpelschädigung in einem frühen Stadium. Nur so können weitere Schädigungen und irreversible Zerstörungen vermieden werden. Zu den ersten Anzeichen einer beginnenden degenerativen Knorpelerkrankung, wie der Arthrose, zählt eine Veränderung der morphologischen und funktionellen bzw. biomechanischen Eigenschaften. Klinische Verfahren wie die Magnetresonanztomographie, Röntgen und Ultraschall liefern keine zuverlässigen Daten über die ersten Anzeichen einer Gewebeveränderung. Zusätzlich ist bei der Diagnose die subjektive Einschätzung des jeweiligen Arztes wichtig. Mit der OCT ergibt sich das Potenzial, frühe Degenerationsstadien zu erkennen und diese durch geeignete Auswertealgorithmen objektiv zu quantifizieren. Die OCT ist ein minimal invasives optisches Verfahren, mit der tomographische Querschnittsbilder von Haut und anderen Gewebetypen erzeugt werden können. In Bezug auf die Knorpelbildgebung ermöglicht die hohe Auflösung der OCT Rückschlüsse auf die Morphologie, die innere Struktur sowie die Oberfläche des Knorpels. Ein Nachweis über die Möglichkeit, mittels der OCT frühe Arthrose-Stadien zu erkennen, ist bislang nicht erfolgt. Auch eine quantitative Analyse für die PS-OCT sowie weitere funktionelle Erweiterungen sind bislang ausstehend. Folglich widmet sich die Arbeit der Entwicklung und Evaluierung neuartiger Ansätze für die OCT-basierte, quantitative Beurteilung von Knorpelgewebe. Für die Arbeit werden folgende Technologien und Lösungsansätze betrachtet: Parametrisierung von Knorpelgewebe mittels konventioneller OCT (Q-OCT), Polarisationssensitiver-OCT (PS-OCT) und Funktioneller-OCT (F-OCT).

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-618888.html