Das Glaukom ist eine Optikusneuropathie, die durch einen fortschreitenden Verlust von retinalen Ganglienzellen (RGC) und ihren Axonen gekennzeichnet ist. Bildgebungstechniken, die strukturelle Veränderungen des Sehnervenkopfes (ONH), der peripapillären RNFL und der Makula objektiv aufzeichnen und quantifizieren, sind wichtige Werkzeuge, die die klinische Untersuchung und die Perimetrie ergänzen2)3).
Strukturelle Veränderungen gehen funktionellen Veränderungen (Gesichtsfeldausfällen) oft voraus3). Es wurde berichtet, dass die Erkennung struktureller Veränderungen mittels OCT etwa 2 Jahre vor dem Auftreten von Gesichtsfeldausfällen erfolgt1). Es gibt drei Arten von Bildgebungstechniken2).
In systematischen Übersichtsarbeiten war die Fähigkeit, glaukomatöse von normalen Augen zu unterscheiden, für diese Techniken vergleichbar2). Ein abnormales Ergebnis (außerhalb des Normalbereichs) bedeutet jedoch nicht zwangsläufig eine Erkrankung2)3). Die Kriterien der Normaldatenbanken unterscheiden sich zwischen den Geräten, und auch andere Gründe als das Glaukom können zu einem außerhalb des Normalbereichs liegenden Ergebnis führen.
QKann ein Glaukom allein durch Bildgebung diagnostiziert werden?
A
Nein. Die Bildgebung ist ein Hilfsmittel für die klinische Diagnose und sollte nicht allein zur Diagnose eines Glaukoms verwendet werden4)5). Ein „außerhalb des Normalbereichs“ liegendes OCT-Ergebnis kann falsch-positiv sein; es ist notwendig, alle Informationen einschließlich klinischer Befunde und Perimetrie zu integrieren. Die Sensitivität und Spezifität automatischer Diagnoseprogramme werden mit etwa 80 % angegeben.
Die stereoskopische Farbfundusfotografie ist eine etablierte Methode zur qualitativen Aufzeichnung des Erscheinungsbildes des Sehnervenkopfes 2)3). Die rotfreie Beleuchtung ist nützlich zur Beurteilung von RNFL-Defekten. Serienaufnahmen können verwendet werden, um zeitliche Veränderungen des Sehnervenkopfes zu erkennen 5).
Bei fortgeschrittener glaukomatöser Exkavation bleibt jedoch nur wenig Nervengewebe zur Beurteilung übrig, was die Identifizierung fortschreitender Veränderungen mittels Stereofotografie erschwert 2). Wenn die Papillenform schalenförmig ist und die Gefäße spärlich sind, ist die Topographie auf dem Foto schwer zu erkennen, und eine Skizze mit der Spaltlampe ist als zusätzliche Aufzeichnung erforderlich.
Das HRT (Heidelberg Retina Tomograph, Heidelberg Engineering) ist ein Gerät, das einen Diodenlaser (670 nm) scannt, um die dreidimensionale Topographie des Sehnervenkopfes zu messen 1). Es quantifiziert die Topographie der Papillenoberfläche und wird auch zur Erkennung zeitlicher Veränderungen verwendet 4).
Die Moorfields-Regressionsanalyse (MRA) führt eine statistische Beurteilung der Randfläche basierend auf der Papillenfläche durch 1). Der Glaucoma Probability Score (GPS) benötigt keine Referenzebene oder manuelle Einstellung des Papillenrandes durch den Bediener; es handelt sich um eine automatische Klassifikation basierend auf maschinellem Lernen 1).
Eine Einschränkung des HRT ist, dass die Definition des Papillenrandes auf der Fundusebene nicht auf anatomischen Referenzpunkten basiert. Dieses Problem wurde durch den Ansatz gelöst, die Öffnung der Bruch-Membran (BMO) im OCT als Referenzpunkt zu verwenden 1). Die Herstellung des HRT wurde in den 2020er Jahren eingestellt, und die OCT ist in der klinischen Praxis vorherrschend geworden 1).
Das GDx (Carl Zeiss Meditec) ist ein Gerät, das die Phasenverzögerung unter Ausnutzung der Doppelbrechungseigenschaften der RNFL misst 1). Die Mikrotubuli in den Axonen der RNFL sind die Hauptursache für die Doppelbrechung, und diese korreliert mit der RNFL-Dicke 1). Die Enhanced Corneal Compensation (ECC)-Technologie korrigiert die Doppelbrechung der Hornhaut.
Es wurde jedoch gezeigt, dass es der SD-OCT bei der longitudinalen Erkennung des Glaukoms unterlegen ist 1), und mit der Verbreitung der OCT wurde seine Verwendung eingestellt.
OCT (Optische Kohärenztomographie)
Prinzip : Bildgebung der Schnittstruktur der Netzhaut mittels Niedrigkohärenzinterferometrie 4)5)
TD-OCT : Frühe OCT. Verfahren, bei dem A-Scans in einer axialen Richtung überlagert werden, um ein Schnittbild zu erhalten, mit langer Untersuchungszeit und geringer Auflösung. Wird heute kaum noch verwendet.
SD-OCT: Ermöglicht durch Spektralanalyse hohe Geschwindigkeit und hohe Auflösung. Ermöglicht schnelle Analyse von Papille, RNFL und Makula mit über 26.000 A-Scans/Sekunde. Es gibt mehrere Modelle wie Cirrus OCT und Spectralis OCT.
SS-OCT: Verwendet eine wellenlängenge扫gte Lichtquelle. Aufgrund der hohen Eindringtiefe wird es auch zur Analyse der Lamina cribrosa und der Aderhaut eingesetzt. Es gibt Modelle wie das DRI OCT Triton (Topcon).
Wichtige OCT-Analyseparameter
RNFL-Dicke: Misst die Dicke der retinalen Nervenfaserschicht in einem 3,46-mm-Kreis um die Papille 1). Dies ist der am weitesten verbreitete Parameter.
BMO-MRW: Misst dreidimensional die minimale Randbreite von der Bruch-Membran-Öffnung aus 1). Verwendet einen anatomisch präzisen Referenzpunkt und zeigt eine bessere diagnostische Leistung als die herkömmliche Randflächenmessung.
GCC/GC-IPL: Misst die Dicke des Ganglienzellkomplexes (GCC) oder der Ganglienzell-Inneren Plexiformen Schicht (GC-IPL) in der Makula6). Der Bodeneffekt tritt auch in fortgeschrittenen Stadien später auf als bei der RNFL5).
Abweichungskarte: Zeigt die Abweichung jedes Parameters von der normalen Datenbank farbcodiert an. Es wird empfohlen, sowohl quantitative Werte als auch die Abweichungskarte zu bewerten 5).
Bedeutung der Bildqualität: Ein hochwertiges Ausgangsbild ist unerlässlich 4). Segmentierungsfehler und Artefakte treten besonders häufig bei hoher Myopie und schräger Papille auf 5).
Kompatibilität zwischen Geräten: Messwerte sind zwischen verschiedenen OCT-Geräten nicht austauschbar 4)5). Für die Verlaufskontrolle ist die Verwendung desselben Geräts zwingend erforderlich.
Einschränkungen der normalen Datenbank: Die Zusammensetzung der Datenbank variiert je nach Gerät. Es muss beurteilt werden, ob die Verteilung von Alter, Ethnie und Refraktion zum Patienten passt 1).
Interpretation in besonderen Situationen
Myopes Auge: Die RNFL-Dicke wird durch den Myopiegrad beeinflusst 1). Bei Myopie beeinträchtigen peripapilläre Atrophie und Veränderungen der BMO-Position die OCT-Messung. Eine Korrektur durch die Achsenlänge (Littmann-Formel usw.) ist wünschenswert.
Papillengröße: Bei großen Papillen kann ein hohes C/D-Verhältnis normal sein. BMO-MRW wird weniger von der Papillengröße beeinflusst und zeigt sowohl bei großen als auch bei kleinen Papillen eine bessere diagnostische Leistung als herkömmliche Methoden 1).
Ethnische Unterschiede: Die meisten Normaldatenbanken bestehen aus einer bestimmten Ethnie (hauptsächlich Kaukasier), und bei anderen Ethnien können falsch-positive und falsch-negative Ergebnisse auftreten 1)
Parameter
Messort
Vorteil
Einschränkung
RNFL-Dicke
Peripapillär
Weitgehend validiert
Früher Bodeneffekt
BMO-MRW
Papillenrand
Wenig beeinflusst von Papillengröße
Begrenzte Geräte
GCC/GC-IPL
Makula
Später Bodeneffekt
Beeinflusst durch Makulaerkrankungen
QSind OCT-Messungen zwischen verschiedenen Geräten austauschbar?
A
Nein, sie sind nicht austauschbar. Die technischen Spezifikationen, Software und Normaldatenbanken unterscheiden sich zwischen OCT-Geräten, sodass ein direkter Vergleich der Messwerte nicht möglich ist 4)5). Für die Verlaufskontrolle ist die Verwendung desselben Geräts und desselben Protokolls zwingend erforderlich.
QWie interpretiert man OCT-Ergebnisse bei kurzsichtigen Augen?
A
Bei kurzsichtigen Augen ist die RNFL-Dicke beeinträchtigt, daher ist Vorsicht geboten 1). Peripapilläre Atrophie, schräge Papille und Abweichung der BMO-Position können zu Segmentierungsfehlern und Artefakten führen. Die Anwendung einer Achslängenkorrektur und die Überprüfung der Segmentierung in B-Scan-Bildern werden empfohlen.
Die Erkennung struktureller Veränderungen mittels OCT kann dem Auftreten von Gesichtsfeldausfällen vorausgehen 3). Studien zeigen, dass OCT eine Vorlaufzeit von etwa 2 Jahren bei der Erkennung von Gesichtsfeldausfällen hat 1). Es gibt jedoch auch Gesichtsfeldveränderungen ohne strukturelle Progression und strukturelle Veränderungen ohne Gesichtsfeldprogression; die Übereinstimmung zwischen beiden ist teilweise und moderat 4).
Sowohl die strukturelle als auch die funktionelle Bewertung sind für das Patientenmanagement unerlässlich und sollten komplementär eingesetzt werden 2)3).
Die meisten kommerziellen OCT-Geräte sind mit Progressionsanalysesoftware ausgestattet, die eine Quantifizierung der Progressionsrate ermöglicht 4)5). Aufgrund von Messvariabilität und nicht-glaukomatösen Veränderungen (wie Alterung) ist jedoch eine sorgfältige Interpretation erforderlich 4). Viele kommerzielle Software führt keine Alterskorrektur durch, daher bedeutet eine statistisch signifikante Steigung nicht unbedingt eine glaukomatöse Progression 4).
Bei fortgeschrittenem Glaukom erreicht die RNFL-Dicke einen „Bodenwert“ und weitere Progression spiegelt sich nicht mehr in Dickenänderungen wider 5). Makuläre Parameter (GCC/GC-IPL) zeigen einen späteren Bodeneffekt als die RNFL-Dicke und sind daher für die Beurteilung fortgeschrittener Stadien nützlich 1)5). Auch die Gefäßdichte in der OCT-A könnte in fortgeschrittenen Stadien einen späteren Bodeneffekt als die RNFL aufweisen 1).
Green Disease: Zustand, bei dem der OCT im Vergleich zur Normaldatenbank als „innerhalb der Norm (grün)“ eingestuft wird, aber tatsächlich glaukomatöse Veränderungen vorliegen. Dies tritt häufig außerhalb des Abdeckungsbereichs der Normaldatenbank auf (große Papille, hohe Myopie, bestimmte Ethnien usw.) 1).
Red Disease: Zustand, bei dem der OCT als „außerhalb der Norm (rot)“ eingestuft wird, aber tatsächlich kein Glaukom vorliegt. Ursachen können physiologische individuelle Unterschiede oder Merkmale sein, die nicht in der Normaldatenbank enthalten sind (kleine Papille, bestimmte ethnische Unterschiede usw.) 1).
Diese Phänomene zeigen die Grenzen der statistischen Beurteilung des OCT und machen eine integrierte Beurteilung mit klinischen Befunden und Gesichtsfeld unerlässlich4)5).
QWas sind Green Disease und Red Disease?
A
Es handelt sich um Konzepte, die die Grenzen der Farbcode-Beurteilung auf Basis der Normaldatenbank des OCT aufzeigen. Green Disease bezeichnet einen Zustand, bei dem das OCT „normal (grün)“ beurteilt, aber tatsächlich ein Glaukom vorliegt, während Red Disease einen Zustand bezeichnet, bei dem das OCT „anormal (rot)“ beurteilt, aber tatsächlich normal ist1). Beide zeigen die Notwendigkeit, die OCT-Ergebnisse in Integration mit klinischen Befunden und Gesichtsfelduntersuchung zu interpretieren.
OCT-A ist eine Technik zur Bildgebung der Mikrogefäße der Netzhaut und des Sehnervenkopfes ohne Kontrastmittel1). Bei Glaukomaugen wurde eine Abnahme der peripapillären und makulären Gefäßdichte berichtet. Die Reproduzierbarkeit ist gut1), aber die klinische Rolle ist noch nicht etabliert4).
Der choroidale Mikrogefäßausfall (MvD) ist mit einer fortschreitenden RNFL-Verdünnung bei Glaukom mit Papillenblutung assoziiert1) und könnte ein Prädiktor für das Auftreten eines Normaldruckglaukoms sein1). Allerdings sind Veränderungen der Gefäßdichte nicht spezifisch für Glaukom und wurden auch bei Bluthochdruck, Diabetes, Alzheimer-Krankheit und Multipler Sklerose berichtet1).
PS-OCT ist eine Technik zur dreidimensionalen Messung der Doppelbrechungseigenschaften der RNFL1). Die Anordnung der Mikrotubuli in den Axonen ist die Hauptursache der Doppelbrechung, und die Zerstörung von Mikrotubuli oder ein geringer Axonverlust könnte als Abnahme der Doppelbrechung vor der Abnahme der RNFL-Dicke nachweisbar sein1).
Es kann sowohl zu SD-OCT als auch zu SS-OCT hinzugefügt werden und ermöglicht die dreidimensionale Erfassung von Polarisationsparametern parallel zu den Reflektivitätsdaten des konventionellen OCT1). Die diagnostische Fähigkeit bei frühem Glaukom ist der RNFL-Dicke gleichwertig, aber eine Überlegenheit im sehr frühen Stadium wurde bisher nur in Tierversuchen gezeigt1).
Sichtbares Licht-OCT (VL-OCT) : verwendet sichtbares Licht anstelle des herkömmlichen Nahinfrarotlichts. Es könnte wellenlängenabhängige Veränderungen der RNFL-Reflektivität vor Veränderungen der RNFL-Dicke nachweisen. Allerdings gibt es Herausforderungen für die klinische Anwendung, wie Patientenunbehagen und Einfluss von Katarakt1).
RNFL optische Texturanalyse (ROTA) : eine neue Methode, die statt der RNFL-Dicke die Mikrostrukturmuster der RNFL analysiert. Sie zeigt eine hervorragende Genauigkeit bei der Erkennung früher Schäden des papillomakulären Bündels. Reale klinische Daten sind derzeit unzureichend1).
Lamina-cribrosa-Bildgebung : SS-OCT und EDI (Tiefenverstärkte Bildgebung) ermöglichen die Beurteilung der Morphologie der Lamina cribrosa (Tiefe, Krümmung, Dicke, Defekte). Die hintere Krümmung der Lamina cribrosa ist mit der Geschwindigkeit der Gesichtsfeldverschlechterung verbunden 1). Lamina-cribrosa-Defekte treten häufig bei Normaldruckglaukom auf 1).
Adaptive Optik (AO) : Dies ist eine Technologie, die optische Aberrationen korrigiert, um einzelne RGCs und die Morphologie der Lamina-cribrosa-Poren in vivo mit hoher Auflösung zu beobachten 1). Ihre Anwendung zur Früherkennung des Glaukoms wird erwartet.
Deep Learning (CNN) zeigt eine hohe Genauigkeit bei der Erkennung von Glaukom aus Fundusfotografien und OCT-Bildern 1). Die Entwicklung von Progressionsvorhersagemodellen, die mehrere Datenmodalitäten (Gesichtsfeld, OCT-Volumenscan, OCT-A) integrieren, schreitet voran 1).
KI trägt auch zur Verbesserung der Segmentierungsgenauigkeit bei, was eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Messungen erwarten lässt. Es bleiben jedoch Herausforderungen in Bezug auf Datenschutz, Standardisierung und Algorithmenvalidierung 1). Als Maßnahme gegen die Black-Box-Eigenschaft wird die Entwicklung erklärbarer KI-Modelle gefordert.
