Die spektrale Domänen-Optische Kohärenztomographie (SD-OCT) ist eine Bildgebungstechnik, die die Schichten der Netzhaut durch Analyse der Interferenzmuster reflektierten Laserlichts visualisiert. Erstmals 1991 beschrieben, wurde die Zeitdomänen-OCT (TD-OCT) 2002 kommerziell eingeführt und weit verbreitet. Die SD-OCT ist eine ab 2006 verfügbare Technologie der nächsten Generation, die die TD-OCT erheblich verbessert.
Parameter
SD-OCT
TD-OCT
Axiale Auflösung
ca. 5 µm
ca. 10 µm
Scangeschwindigkeit
≥ 26.000 A-Scans/s
ca. 400 A-Scans/s
Das SD-OCT hat die Tiefenauflösung verbessert und die Scangeschwindigkeit drastisch erhöht. Es ermöglicht die Formanalyse nicht nur im Querschnitt, sondern auch in der Fläche und im Volumen. Ein automatischer Segmentierungsalgorithmus stellt die retinale Nervenfaserschicht (RNFL) präzise dar1).
Zu den repräsentativen kommerziellen SD-OCT-Geräten gehören:
Cirrus HD-OCT (Carl Zeiss Meditec)
RTVue XR Avanti (Optovue)
Spectralis OCT (Heidelberg Engineering)
3D-OCT / Maestro (Topcon)
RS-3000 Advance (Nidek)
In den letzten Jahren wurde auch die Swept-Source-OCT (SS-OCT) mit größerer Eindringtiefe entwickelt und für die Analyse der Lamina cribrosa des Sehnervenkopfes und der Aderhaut eingesetzt1).
Bei der Glaukomdiagnose wird der hohe Nutzen der Beurteilungsmethode mittels SD-OCT anerkannt1). Allerdings hat die Messgenauigkeit Grenzen, und es gibt Überschneidungen der Werte zwischen Glaukomaugen und normalen Augen, sodass die endgültige Entscheidung auf der Grundlage einer Gesamtbewertung der klinischen Befunde getroffen werden muss1)2).
QWas ist der Unterschied zwischen SD-OCT und TD-OCT?
A
Das TD-OCT ist ein Verfahren, bei dem A-Scans in einer axialen Richtung überlagert werden, um ein Querschnittsbild der Netzhaut zu erhalten, was zeitaufwändig ist. Das SD-OCT verwendet das Fourier-Domain-Verfahren, bei dem die Scangeschwindigkeit auf 26.000 A-Scans pro Sekunde oder mehr erhöht wurde. Die axiale Auflösung wurde ebenfalls auf etwa 5 µm verbessert, was eine schnelle Analyse der RNFL-Dicke, des Sehnervenkopfes und des Makula-Ganglienzellkomplexes ermöglicht. Auch die Formanalyse in Fläche und Volumen wird realisiert1).
Das SD-OCT bewertet glaukomatöse Veränderungen anhand der folgenden drei Parameter. Alle Werte werden mit einer Normaldatenbank verglichen und in den Farben Weiß, Grün, Gelb und Rot dargestellt2). Gelb zeigt eine Wahrscheinlichkeit von weniger als 5 %, Rot von weniger als 1 % an.
RNFL-Dicke
Messprinzip : Quantifiziert die Dicke zwischen der inneren Grenzmembran (ILM) und der RNFL-Grenze
TSNIT-Karte : Zeigt die RNFL-Dicke auf einem 3,4-mm-Kreis um den Sehnerv in der Reihenfolge T (temporal) → S (superior) → N (nasal) → I (inferior) → T (temporal) an
Normales Muster : Zeigt zwei Gipfel in der oberen und unteren Richtung (spiegelt die anatomische Verteilung der bogenförmigen Nervenfaserbündel wider) 1)
Quadranten- und Uhrzeigerachsenanzeige : Zeigt die RNFL-Dicke nach Quadranten und Uhrzeigersektoren an
ONH-Parameter
Sehnervenkopfanalyse : Zeichnet automatisch den Sehnervenkopf, die Exkavation und den Papillenrand
Bruch-Membran-Referenz : Definiert den Papillenrand am Endpunkt der Bruch-Membran und berechnet den kürzesten Abstand zur ILM
Indikatoren mit hoher diagnostischer Aussagekraft : Vertikale Randdicke, Randfläche und vertikales C/D-Verhältnis haben die höchste diagnostische Aussagekraft 2)
BMO-MRW : Bewertung der Randbreite basierend auf der Bruch-Membran-Öffnung mit hervorragender Reproduzierbarkeit 1)
Ganglienzellanalyse (GCA) : Misst die kombinierte Dicke der Ganglienzellschicht (GCL) und der inneren plexiformen Schicht (IPL) um die Makula. Bei Cirrus wird GCL+IPL (GCIPL) bewertet; bei Optovue wird der Ganglienzellkomplex (GCC) einschließlich der RNFL bewertet 1)2). Der Minimalwert, der inferotemporale Sektor und der Mittelwert sind die diagnostisch nützlichsten Parameter.
Die wichtigsten Erkenntnisse zur Glaukomerkennungsfähigkeit der SD-OCT sind wie folgt:
Erkennung durch mittlere RNFL-Dicke: SD-OCT-Sensitivität 83 %, Spezifität 88 % (5 %-Niveau). Auf dem 1 %-Niveau Spezifität 100 %, Sensitivität 65 %
ONH-Parameter haben eine ähnliche diagnostische Aussagekraft wie RNFL-Dickenparameter 2)
GCA-Parameter haben ebenfalls eine mit ONH- und RNFL-Parametern vergleichbare diagnostische Aussagekraft
Bei präperimetrischem Glaukom ist die RNFL-Messung mittels SD-OCT besonders nützlich, um strukturelle Veränderungen vor dem Auftreten von Gesichtsfeldausfällen zu erkennen 1)3). Die Zahl der erstmals mittels OCT diagnostizierten Glaukome nimmt ebenfalls zu 1).
Myopes Auge: Bei starker Myopie wird die RNFL-Dicke unterschätzt, was leicht zu falsch positiven Ergebnissen führt. Aufgrund der temporalen Verschiebung des RNFL-Bündels kann selbst ein normales Auge als „ausgedünnt“ beurteilt werden 1).
Trübungen der brechenden Medien: Katarakt führt zu einer Unterschätzung der RNFL-Dicke. Es gibt Berichte über einen Anstieg der RNFL-Messwerte um 4,8–9,3 % nach Kataraktoperation.
Axiale Länge: Je länger die Achse, desto dünner ist die RNFL und desto kleiner werden Papillenfläche und Randfläche gemessen. Cirrus führt keine Korrektur der axialen Länge durch.
Messfaktoren
Segmentierungsfehler: Treten leicht bei schräger Papille, Skleralstaphylom, peripapillärer Atrophie oder epiretinaler Membran auf. Bei SD-OCT ist die Häufigkeit geringer als bei TD-OCT.
Augenbewegungen und Lidschlag: Stören die Ausrichtung der A-Scans und führen zu Fehlmessungen der RNFL-Dicke. Die Eye-Tracking-Funktion verbessert dies.
Signalstärke: Scans mit einer Stärke unter 6 sollten wiederholt werden. Defokussierung führt zu einer fälschlich geringen RNFL-Messung.
Auch die Grenzen der Normaldatenbank müssen beachtet werden 2). Die Normaldatenbank von Cirrus umfasst 284 Personen (18–84 Jahre) mit Refraktionsfehlern von −12,00 D bis +8,00 D. Bei Patienten mit Merkmalen, die nicht in der Datenbank enthalten sind, ist auf „Red Disease“ (rote Anzeige, obwohl keine Krankheit vorliegt) zu achten.
QWie ist die SD-OCT-Beurteilung bei starker Myopie durchzuführen?
A
Bei starker Myopie stößt der Vergleich mit der Normaldatenbank an Grenzen. Aufgrund der temporalen Verschiebung des RNFL-Bündels kann selbst ein normales Auge als „ausgedünnt“ beurteilt werden. In solchen Fällen ist ein zeitlicher Vergleich mit dem eigenen Ausgangswert des Patienten wirksam. Bewerten Sie die fortschreitende Ausdünnung anhand einer Serie von SD-OCT-Scans. Allerdings nimmt die RNFL-Dicke auch bei Gesunden altersbedingt um etwa 0,52 µm pro Jahr ab; dieser natürliche Rückgang muss berücksichtigt werden.
6. Pathophysiologie und detaillierter Krankheitsmechanismus
Beim Glaukom führt die Schädigung der retinalen Ganglienzellen (RGC) zum Verlust ihrer Axone, der RNFL1). Etwa 50 % aller RGC sind im zentralen 20°-Bereich der Makula konzentriert. Selbst bei einem frühen Glaukom können etwa 50 % der RGC verloren gegangen sein1).
Der Zellkörper der RGC und das Axon am Sehnervenkopf (ONH) sind unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt4). Der durch den Augeninnendruck (IOP) verursachte Stress ist am ONH deutlich größer als an der Netzhaut. Die mechanische Belastung an der Lamina cribrosa setzt sich aus der Umfangsspannung der peripapillären Sklera und dem trans-LC-Druckunterschied zwischen IOP und dem Druck des myelinisierten Sehnervengewebes zusammen4).
Die vorgeschalteten Mechanismen des RGC-Todes sind multifaktoriell und umfassen Folgendes4):
Neuroinflammation
Astrozytenaktivierung
Mitochondriale Dysfunktion
Vaskuläre Dysregulation
Eigenschaften der RGC
Beurteilung mittels SD-OCT
RNFL (Axon)
Peripapilläre RNFL-Dicke
GCL+IPL (Zellkörper)
Makuläre GCIPL-Dicke
Die SD-OCT bewertet den Verlust von RGC-Axonen anhand der RNFL-Dicke und die Ausdünnung der inneren Schichten einschließlich der Zellkörper mittels GCA (GCIPL)1)2). Makuläre Parameter sind für die Beurteilung fortgeschrittener Stadien nützlich, da sie später einen Bodeneffekt zeigen als die RNFL-Dicke1).
Zur Bestimmung der Glaukomprogression gibt es zwei Ansätze: Ereignisanalyse und Trendanalyse.
Ereignisanalyse: Eine Progression wird festgestellt, wenn die Folgemessungen einen Schwellenwert gegenüber dem Ausgangswert überschreiten.
Trendanalyse: Die Änderungsrate im Laufe der Zeit (µm/Jahr) wird mittels Regressionsanalyse berechnet, um die Progression zu bestimmen.
Der GPA (Guided Progression Analysis) von Cirrus integriert beide Ansätze2). Er vergleicht pixelweise die RNFL-Dickenkarten von Ausgangs- und Folgeuntersuchungen und erkennt Veränderungen, die über die Test-Retest-Variabilität hinausgehen. Für die Erstellung eines Gesamttrenddiagramms sind zwei Ausgangsscans und drei Folgescans erforderlich.
Die Intervisit-Toleranzgrenze für die mittlere RNFL-Dicke beträgt 3,89 µm; eine reproduzierbare Abnahme von 4 µm oder mehr deutet auf eine statistisch signifikante Veränderung hin.
Bei fortgeschrittenem Glaukom erreicht die RNFL-Dicke ein Plateau und sinkt aufgrund des Vorhandenseins von nicht-neuronalem Gewebe wie Gliazellen und Blutgefäßen selten unter 50 µm1)2). Dieser „Bodeneffekt“ verringert den klinischen Nutzen der SD-OCT in fortgeschrittenen Stadien, sodass die Progressionsbeurteilung hauptsächlich durch Gesichtsfelduntersuchungen erfolgt. Makuläre Parameter zeigen einen späteren Bodeneffekt als die RNFL-Dicke1).
Detaillierte Analyse der Lamina cribrosa und der Aderhaut mittels SS-OCT (Swept-Source-OCT)1)
Klinische Anwendung von Ultrahochauflösungs-OCT, polarisationsempfindlichem OCT und adaptiver Optik-OCT
Entwicklung KI-basierter Algorithmen zur automatischen Diagnose und Progressionserkennung
Standardisierung von Messwerten zwischen verschiedenen OCT-Geräten1)2)
Gleichzeitige Beurteilung von Struktur und Blutfluss durch Integration mit OCT-A
QWas ist der Bodeneffekt der SD-OCT?
A
Der Bodeneffekt ist ein Phänomen, bei dem die RNFL-Dicke bei fortgeschrittenem Glaukom nicht weiter abnimmt. Selbst bei starkem Verlust von Nervenfasern verhindert das Vorhandensein von nicht-neuronalem Gewebe wie Gliazellen und Blutgefäßen, dass die RNFL-Dicke normalerweise unter 50 µm fällt. In diesem Stadium wird die Progressionserkennung mittels SD-OCT schwierig, und die Beurteilung durch Gesichtsfelduntersuchungen wird vorherrschend1)2). Makuläre Parameter (GCIPL) zeigen einen späteren Bodeneffekt als die RNFL-Dicke und behalten daher auch in fortgeschrittenen Stadien eine gewisse Nützlichkeit.
