Klinisches holographisches Doppler-Bildgebungsgerät – Holovibes

Zur Verwendung der Coaxlink-Technologie, um Grenzen von Echtzeit-Betrachtungen des Gefäßsystems im Augenhintergrund durch holographische Laser-Doppler-Bildgebung in der klinischen Augenheilkunde zu überwinden.

Mit dem Aufkommen von sehr schnellen digitalen Kameras mit dem CoaXPress-Bildübertragungsstandard ist jetzt die Erfassung digitaler Bilder möglich, die mit hochfrequenten Laser-Doppler-Messungen kompatibel sind. Dabei wird eine einzigartige Leistungsfähigkeit und Bildqualität für eine nicht-invasive Bildgebung des Blutflusses in Netzhautgefäßen erreicht.
 
In dieser Beispielimplementation erfasst eine hochauflösende moderne Highspeed-Kamera die Details des Gefäßsystems im Augenhintergrund sowie dessen Dynamik, wodurch der Herzrhythmus erkenntlich ist. 
Die morphologischen wie auch temporalen Details sind wichtig, um in Echtzeit ein präzises holographisches Bild des Gefäßsystems in situ sowie möglichen Pathologien zu rekonstruieren.
 
Dank der stets zunehmende Größe und Geschwindigkeit von optischen Sensoren ist es heutzutage möglich, Bilder mit 512 x 512 Pixeln (12 Bit) mit einer Framerate von über 20.000 Bildern pro Sekunde mit einer Phantom S710-Kamera von Vision Research, einem Geschäftsbereich von AMETEK, zu erfassen. Auch die Signalverarbeitungsfähigkeiten wurden mit dem Aufkommen von Grafikprozessoren (GPUs) entscheidend erweitert. In dieser Situation wird die Echtzeit-Übertragung von digitalen Daten mit sehr hohen Geschwindigkeiten zwischen der Kamera und dem Prozessor zu einem entscheidenden Faktor.
 
Um diese digitale Datenübertragungsfähigkeit zu erreichen, kommt es auf zwei Parameter an: Die maximale Verbindungsgeschwindigkeit und die Anzahl an parallel implementierten Verbindungen, wobei die Integrität der Daten sowie die Wahrung ihres Timings gewährleistet sein muss. Dafür wurde selbstverständlich der industrielle Vision-Standard CoaXPress aufgrund seiner Fähigkeit, Bilder mit sehr hohen Geschwindigkeiten in Echtzeit ohne Informationsverlust zu übertagen, ausgewählt.

Aufgenommenes Interferenzbild – Holovibes

Durch digitale Berechnung konstruiertes holographisches Doppler-Bild – Holovibes

Unter diesen Gesichtspunkten hat das Institut Langevin in Zusammenarbeit mit dem Krankenhaus Quinze-Vingt in Paris die Coaxlink Octo-Karte von EURESYS in Kombination mit der Phantom S710-Kamera ausgewählt. Mit ihren acht CoaXPress CXP-6-Anschlüssen ermöglichte sie das Design des neuen klinischen holographischen Doppler-Bildgebungsgeräts, dessen Bilderfassungs- und Rendering-Software Holovibes von der Digital Holography Foundation entwickelt wird.

STEMMER IMAGING ist Vertriebshändler von Euresys und bietet umfassende Systemdesignservices an. Sie unterstützten bei der Auswahl der besten Machine-Vision-Komponenten entsprechend den speziellen Nutzeranforderungen.
Anschießend begleiteten Sie das gesamte Projekt mit technischem Support und Beratung, sodass die nahtlose Implementierung und optimale Leistung des Systems gewährleistet waren.


 
Die Bilderfassungskarte Coaxlink Octo von EURESYS, die wie alle Modelle der Coaxlink-Serie von EURESYS mit dem CoaXPress-Standard kompatibel ist, ermöglicht einen synchronen Betrieb mit zwei oder mehr im selben Computer installierten Karten. Sie gewährleisten die maximale Übertragungskapazität der Phantom S710-Kamera für beliebige Bildgrößen. Sie wird hier in Paaren im selben Computer verwendet, um die Framerate zu erreichen, die von der Phantom S710-Kamera über ihre 16 CoaXPress CXP-6-Kommunikationsports zur Verfügung gestellt wird. Die zwei Coaxlink Octo-Karten von EURESYS verarbeiten die synchronisierten Erfassungsdaten und rekonstruieren in Echtzeit ein einziges globales Bild, das im Arbeitsspeicher des Computers ohne Verzögerung durch direkten Speicherzugriff (Direct Memory Access – DMA) zur Verfügung gestellt wird. Durch diesen Prozess kann die Holovibes-Anwendung die erfassten Laser-Interferenzmuster in Echtzeit verarbeiten, um holographische Laser-Doppler-Bilder von herausragender Qualität und mit minimaler Latenz zu erstellen und abzubilden.

Diese beispiellose Leistung, die heute dank der Coaxlink-Technologie möglich ist, markiert einen wichtigen Schritt in der augenmedizinischen Bildgebung für den ultraschnellen holographischen Doppler-Laser. Wie bei anderen medizinischen bildgebenden Verfahren, wie der Magnetresonanztomographie (MRT), der Computertomographie (CT) und der Ultraschallbildgebung, ist davon auszugehen, dass diese Verbesserungen auf der Grundlage sehr schneller digitaler Berechnungen für die Bildwiedergabe bedeutende diagnostische Fortschritte darstellen werden.

 

 

REFERENZEN