Optische technieken voor real-time meting van trommelvlies morfologie

Datum: 28 mei 2015

Locatie: UAntwerpen, Campus Middelheim, A.143 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen

Tijdstip: 13 uur

Promovendus: Sam Van der Jeught

Promotor: Joris Dirckx & Jan Sijbers

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Sam Van der Jeught - Faculteit Wetenschappen, Departement Fysica



Abstract

Het trommelvlies is de eerste schakel in het mechanische systeem van het middenoor. Om de werking van het menselijk gehoor volledig te begrijpen en om het ontwerp van middenoorimplantaten te verbeteren, worden uiterst gedetailleerde computermodellen van het middenoor geconstrueerd. Een belangrijke parameter die ontbreekt in zulke modellen is de volvelds-dikteverdeling van het trommelvlies.

Langs de andere kant is het belangrijk de output van deze modellen te valideren aan de hand van kwantitatieve experimentele metingen. Aangezien het gehoororgaan geluidsenergie transporteert onder grote quasi-statische drukveranderingen, dienen de modellen gevalideerd te worden in dit lage-frequentie, hoge-druk regime.

Er is reeds veel onderzoek gedaan naar trommelvliesvervormingen onder invloed van statische drukverschillen op in-vitro samples, maar tot op heden ontbreekt een techniek om volvelds-metingen in-vivo uit te voeren.

Naast het verzamelen van gegevens als invoer voor middenoormodellen opent de meting van driedimensionale oppervlakteveranderingen van het trommelvlies de mogelijkheid voor nieuwe diagnostische technieken. Zo kunnen lokale zwakke plekken op het trommelvlies gedetecteerd worden voordat ze zich manifesteren in chronische middenooraandoeningen en kan de drukregeling van de middenoorcaviteit geëvalueerd worden aan de hand van de uitzetting van het membraan.

Dit werk levert een bijdrage aan het genereren van inputdata voor middenoormodellen in de vorm van volvelds-diktemetingen van het menselijk trommelvlies. Optische coherentie tomografie wordt gebruikt om hoge-resolutie dikteverdelingen van enkele menselijke trommelvliezen te construeren, en voor dit doel wordt een zeer snelle techniek om geometrische scanningsartefacten te corrigeren ontwikkeld.

Vervolgens wordt een nieuwe methode voorgesteld om trommelvliesvervormingen te kwantificeren in real-time door een optische meettechniek te combineren met de stereoscopische configuratie van een chirurgische microscoop. Parallelle programmeertechnieken worden gebruikt om de nodige dataverwerking te versnellen van de meettechniek, inclusief een nieuwe methode om het algemene fase-unwrappingsprobleem te behandelen.

Tot slot wordt een nieuwe techniek gepresenteerd die toelaat geometrische lensdistorties te corrigeren in real-time, wat een belangrijke stap is in de toekomstige implementatie van de profilometrie-setup in een klinische otoscoop.