In this dissertation, methods for the calibration of optical coherence tomography(OCT) systems and for the simulation of optoacoustic signals are presented.The key question here is whether a multimodal system consisting of OCT andoptoacoustics is suitable for noninvasive, preoperative thickness determinationof skin lesions suspected of melanoma and what conditions, if any, must bemet for this purpose. Given the current state of the art, such a modality formelanoma diagnosis would be very enriching for dermatology.In addition to the definition of malignant melanoma, the most commondiagnostic procedures in dermatology will be explained. The current approachto melanoma diagnostics shows that there is a lot of potential for improvementin order to be able to make diagnoses preoperatively in the future and to preventunnecessary surgical interventions.The project in which this work was developed is briefly presented. It alsodiscusses the physical principles needed to simulate and calibrate the multimodalsystem. The methods presented in chapters 6 and 7 for calibrating the OCTand for simulating the optoacoustic signals then build on these fundamentals.The general setup of OCT systems as well as of two specific OCT devices isexplained. The methods then presented for geometric calibration and refractiveindex correction are essential for the thickness determination of structures inOCT images.In chapter 7 different methods are presented which are suitable for thesimulation of optoacoustic signals. On the one hand, the solution of the directproblem, i.e. the creation of optoacoustic signals, is shown as well as the solutionof the indirect problem, in which conclusions can be drawn about the initialpressure profile if optoacoustic signals are available. Furthermore, optoacousticsignals of simulated melanomas are generated and evaluated, which is alsoimportant for answering the key question.The results of this dissertation are discussed in detail at the end and anoutlook is given on how the work on the multimodal system will continue.
In der vorliegenden Dissertation werden Methoden zur Kalibrierung vonOptischen Kohärenztomographie (OCT)-Systemen und zur Simulation vonOptoakustiksignalen präsentiert. Die Kernfrage hierbei ist, ob ein multimodalesSystem aus OCT und Optoakustik für eine nichtinvasive, präoperative Dickenbestimmungvon melanomverdächtigen Hautläsionen geeignet ist und welcheBedingungen hierfür gegebenenfalls erfüllt werden müssen. Beim derzeitigenStand der Technik wäre solch eine Modalität für die Melanomdiagnostik sehrbereichernd f ¨ ur die Dermatologie.Neben der Definition eines malignen Melanoms werden die geläufigsten diagnostischenVerfahren in der Dermatologie erläutert. Das momentane Vorgehenbei der Melanomdiagnostik zeigt, dass hier sehr viel Potenzial für Verbesserungenist, um zukünftig Diagnosen präoperativ vornehmen und unnötigeoperative Eingriffe verhindern zu können.Es wird kurz das Projekt vorgestellt, in dem diese Arbeit entstanden ist.Außerdem werden die physikalischen Grundlagen erörtert, die für die Simulationund Kalibrierung des multimodalen Systems benötigt werden. Auf diesenGrundlagen bauen dann die in Kapitel 6 und 7 vorgestellten Methoden zurKalibrierung des OCT sowie zur Simulation der optoakustischen Signale auf.Es wird der allgemeine Aufbau von OCT-Systemen sowie von zwei speziellenOCT-Geräten erklärt. Die dann vorgestellten Methoden zur geometrischenKalibrierung und zur Brechungsindexkorrektur sind unerlässlich für eine Dickenbestimmungvon Strukturen in OCT-Bildern.In Kapitel 7 werden verschiedene Verfahren vorgestellt, die sich zur Simulationvon optoakustischen Signalen eignen. Hier wird zum einen die Lösungdes direkten Problems, also das Erzeugen von Optoakustiksignalen gezeigtsowie die Lösung des indirekten Problems, bei der Rückschluss auf das initialeDruckprofil geschlossen werden kann, wenn Optoakustiksignale vorliegen.Weiterhin werden Optoakustiksignale von simulierten Melanomen erzeugt undausgewertet, was ebenfalls wichtig für die Beantwortung der Kernfrage ist.Die Ergebnisse dieser Dissertation werden zum Schluss ausführlich erörtertund es wird ein Ausblick darauf gegeben, wie die Arbeit am multimodalenSystem weitergeht.