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In-vivo Messung der Blutgeschwindigkeit in oberflächlichen Kapillaren mittels digitaler Bildverarbeitung

Florian Langeder

Ergebnisse aus der Diplomarbeit wurden in 2 Publikationen veröffentlicht:
1) "Transdermal Measurement of Red Blood Cell Motion in Superficial Capillaries, Tagungsband der Konferenz "The Eighth IASTED International Conference on Visualization, Imaging and Image Processing, VIIP 2008".
2) "Image Processing Strategies to Accurately Measure Red Blood Cell Motion in Superficial Capillaries, Tagungsband der Konferenz "The Sixth International Multi-Conference on System, Signal and Devices, SSD 09".
Um die Heilung von Körperzellen voran zu treiben, wird unter anderem der Ansatz verfolgt, diese Bereiche stärker zu durchbluten.
Dadurch werden die für die Regeneration nötigen Stoffe verstärkt zu den betreffenden Stellen transportiert. Für diese Therapie existieren Medikamente sowie technische Geräte die diese Aufgabe erfüllen.

Im Auftrag der Firma LEOMED Medical Systems GmbH sollte ein Versuchsapparat entwickelt werden, der die Auswirkung von Behandlungen auf die Strömungseigenschaften des Blutes in oberflächlichen Kapillaren sichtbar macht. Dabei wird die Eigenschaft genutzt, dass sich im Bereich des Nagelfalzes Kapillaren parallel zur Hautoberfläche ausbilden.
Das, und die geringe Fließgeschwindigkeit, ermöglicht ein Beobachten der Blutkörperchen durch die Haut hindurch.
Das eingesetzte optische System (Abbildung 1) besteht prinzipiell aus einer digitalen CCD-Kamera, einem Mikroskopobjektiv und einer Fokussiereinheit.

Abbildung 1: Aufbau des Messsystems Abbildung 2: Geschwindigkeitsverlauf einer oberflächlichen Kapillare

Die Auswertung der Bilder und die Visualisierung der Ergebnisse werden mittels MATLAB durchgeführt und sind über eine grafische Benutzeroberfläche zu steuern. Um die Bewegungen der Kapillaren, sowie der Blutkörperchen zu schätzen, wird auf korrelative Verfahren zurückgegriffen.
Diese sind sowohl in Bild- als auch Frequenzbereich implementiert.

Abschließend werden einige Messergebnisse (Abbildung 2) von verschiedenen Blutgefäßen ohne äußerliche Einwirkung gezeigt und verglichen.
Weiters wird als exemplarische Therapie die Variation der Temperatur des Gewebes behandelt und den zuvor gewonnen Ergebnissen gegenüber gestellt.

Arbeit gesperrt ab 05. Dezember 2008 auf 5 Jahre.

24. November 2008