Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein bildgebendes Diagnosegerät, das das Interferenzphänomen von Nahinfrarotlicht nutzt, um nicht-invasiv tomographische Schnittbilder des Augenhintergrunds und des vorderen Augenabschnitts zu erfassen. Die Auflösung beträgt etwa 2–5 μm und ist damit etwa 100-mal höher als bei der ophthalmologischen Ultraschalluntersuchung. Sie ermöglicht die hochauflösende Beurteilung der Mikrostruktur von Netzhaut und Sehnerv und trägt zur Früherkennung und Überwachung verschiedener Augenkrankheiten bei.
Nach ihrer Einführung durch Huang et al. im Jahr 1991 verbreitete sie sich schnell im ophthalmologischen Bereich. Heute gilt sie als Standarduntersuchung in einem breiten Spektrum von Bereichen, darunter Netzhauterkrankungen, Glaukom, Erkrankungen des vorderen Augenabschnitts und Neuroophthalmologie. Die Bewertungspunkte für die dreidimensionale Bildanalyse des Augenhintergrunds betragen 187 Punkte.
Es gibt hauptsächlich drei Generationen von OCT. Die Eigenschaften der einzelnen Verfahren sind unten aufgeführt.
TD-OCT (1. Generation)
Wellenlänge: 810 nm
Geschwindigkeit: 400 A-Scans/Sekunde
Axiale Auflösung: ca. 10 μm
Erste Generation, die Schnittbilder durch Änderung der optischen Weglänge mit einem beweglichen Referenzspiegel erfasst. Heute ist sie weitgehend durch SD-OCT ersetzt.
SD-OCT (2. Generation)
Wellenlänge: 840 nm
Geschwindigkeit: 40.000–100.000 A-Scans/Sekunde
Axiale Auflösung: 3–7 μm
Zweite Generation, die Tiefeninformationen mit einem Spektrometer und einer Fourier-Transformation auf einmal erfasst. Dies ist der aktuelle klinische Standard. Sie ermöglicht die präzise Beurteilung von Makula und Sehnervenkopf. Repräsentative Modelle: Cirrus (Carl Zeiss), Spectralis (Heidelberg), RS-3000 (Nidek), 3D-OCT (Topcon).
SS-OCT (3. Generation)
Wellenlänge: 1050 nm
Geschwindigkeit: 100.000 bis 400.000 A-Scans/Sekunde
Axiale Auflösung: ca. 5 μm
Dritte Generation mit wellenlängenabstimmbarem Laser und Dual-Balance-Detektor. Die längere Wellenlänge ermöglicht eine bessere Visualisierung tiefer Strukturen wie der Aderhaut. Vorteil: EDI-OCT ist nicht erforderlich.
OCT ist eine nicht-invasive, kontaktlose Untersuchung und völlig schmerzfrei. Gelegentlich sind pupillenerweiternde Augentropfen nötig, aber es wird nur Licht eingestrahlt, ohne die Hornhaut oder Netzhaut zu berühren. Die Untersuchung dauert in der Regel nur wenige Minuten.
| Aufnahmemodus | Merkmale/Anwendungen |
|---|---|
| Cross-Scan | Basisscan durch die Fovea. Wird zuerst durchgeführt. |
| 5 Linien | Dünne Schnitte zur Beurteilung feiner Strukturen (z. B. Bestätigung eines Makulaforamens) |
| Radialscan | Bestätigung von Polypen bei PCV, Beurteilung extrafovealer Läsionen |
| Makulakarte | Netzhautdickenkarte. Beurteilung des Behandlungserfolgs bei diabetischem Makulaödem und RVO |
| Glaukomanalyse (cpRNFL/GCA) | RNFL-Dicke und GCL+IPL-Dicke. Diagnose und Verlaufsbeurteilung des Glaukoms |
Die Beobachtungsbereiche werden unterteilt in hinteres Segment-OCT (Makula, peripapillär, Peripherie) und vorderes Segment-OCT (AS-OCT; Hornhaut, Vorderkammer, Kammerwinkel).
Die grundlegende Bildgebungsprozedur ist wie folgt:
Beim fovealen Scan ist die Darstellung eines Schnitts mit fovealer Einbuchtung, bei dem die inneren Netzhautschichten nicht erkennbar sind, wichtig. Bei Makulaerkrankungen kann das Zentrum aufgrund schlechter Fixation verschoben sein, und das Verständnis der normalen Netzhautstruktur verbessert die Untersuchungs- und Diagnosefähigkeiten.
Die normale Schichtstruktur im fovealen Scan (von innen nach außen) besteht aus den folgenden 13 Schichten:
Glaskörper → Innere Grenzmembran (ILM) → Nervenfaserschicht (RNFL) → Ganglienzellschicht (GCL) → Innere plexiforme Schicht (IPL) → Innere Körnerschicht (INL) → Äußere plexiforme Schicht (OPL) → Äußere Körnerschicht (ONL) → Äußere Grenzmembran (ELM) → Ellipsoidzone (EZ) → Interdigitationszone (IZ) → Retinales Pigmentepithel (RPE) → Aderhaut
Die Reflexionseigenschaften jeder Schicht spiegeln den Krankheitszustand wider, daher ist die genaue Schichtidentifikation die Grundlage der Interpretation.
| Erkrankung | Repräsentative OCT-Befunde |
|---|---|
| Makulaforamen | Vollschichtiger Netzhautdefekt ± VMT |
| Epiretinale Membran (ERM) | Hyperreflektive Schicht auf der Membrana limitans interna |
| Vitreomakuläre Traktion (VMT) | Partielle hintere Glaskörperabhebung und makuläre Traktion |
| Diabetisches Makulaödem | Netzhautverdickung, CME, DRIL, SRF |
| Netzhautvenenverschluss (RVO) | Zystoides Makulaödem, subretinale Flüssigkeit |
| Altersbedingte Makuladegeneration (AMD) | CNV (Typ 1/2/3), Pigmentepithelabhebung |
| Zentrale seröse Chorioretinopathie (CSC) | Neurosensorielle Netzhautablösung, Aderhautverdickung im EDI-OCT |
| RPE-Riss | Plötzliches Verschwinden von RPE und äußeren Schichten |
Das Makulaforamen wird als vollschichtiger Defekt der Netzhaut dargestellt. Die SD-OCT ist die sensitivste und spezifischste Untersuchung zur Diagnose eines Makulaforamens1).
Epiretinale Membran (ERM) wird als hyperreflektive Schicht auf der inneren Grenzmembran erkannt 2). Bezüglich des postoperativen Visus wird berichtet, dass 80 % der Fälle nach Vitrektomie eine Verbesserung um zwei oder mehr Zeilen erreichen 2).
Diabetisches Makulaödem: Die quantitative Messung der Netzhautdicke mittels OCT ist ein Indikator für den Beginn und die Wiederaufnahme einer Anti-VEGF-Therapie 3). DRIL (Desorganisation der inneren Netzhautschichten) ist ein wichtiger Marker für eine schlechte Sehprognose.
RVO (Netzhautvenenverschluss): Die OCT ermöglicht die quantitative Beurteilung des Makulaödems und die Erkennung von Veränderungen der vitreoretinalen Grenzfläche 4).
AMD (altersbedingte Makuladegeneration): Die RPE-Ablösung wird in seröse, fibrovaskuläre und drusenoide Pigmentepithelabhebung eingeteilt, und die CNVM kann in Typ 1 (unter dem RPE), Typ 2 (über dem RPE) und Typ 3 (intraretinale Neovaskularisation) eingeteilt werden 5).
Aufnahmebedingungen
Spiegelartefakt: Aufgrund eines Fehlers in der Scanbereichseinstellung wird das reale Bild invertiert und überlappend dargestellt.
Vignettierung: Signalabschwächung in der Peripherie, abhängig vom Einfallswinkel des Beleuchtungslichts.
Außerhalb des Bereichs Fehler: Strukturen außerhalb des eingestellten Tiefenbereichs werden gefaltet und dargestellt.
Patientenfaktoren
Lidschlagartefakt: Blinzeln während der Aufnahme verursacht horizontale Ausfälle.
Augenbewegungen: Schlechte Fixation führt zu Bildverschiebung oder Verzerrung.
Positionsverschiebung: Aufgrund von Kopfbewegungen während des Scans.
Softwarefaktoren
Segmentierungsfehler: Der automatische Schichttrennungsalgorithmus erkennt die Netzhautschichten falsch. Dies tritt häufig bei Läsionen, starkem Katarakt oder hoher Myopie auf.
Dies wird durch manuelle Korrektur oder erneuten Scan behoben. Wenn der Signalstärkeindex (SS) unter 6 liegt, sollte eine erneute Untersuchung in Betracht gezogen werden.
OCT hat eine hervorragende diagnostische Genauigkeit für Erkrankungen der Makula und des hinteren Pols, ist jedoch nicht geeignet für die Erkennung von peripheren Netzhautläsionen (Netzhautgitterdegeneration, Netzhautrisse usw.). Bei starker Katarakt oder Glaskörpertrübung verschlechtert sich die Bildqualität und die Zuverlässigkeit der Diagnose sinkt. Für periphere Läsionen werden Weitwinkel-Fundusfotografie oder indirekte Ophthalmoskopie verwendet.
SD-OCT ist eine nicht-invasive, berührungslose bildgebende Diagnosetechnik zur objektiven Beurteilung struktureller Schäden beim Glaukom und wird als hoch nützlich für die Glaukomdiagnose anerkannt6). Es ist besonders nützlich für die Diagnose des präperimetrischen Glaukoms, da es strukturelle Veränderungen vor dem Auftreten von Gesichtsfeldausfällen erfassen kann6)7).
RNFL-Dicke
Messprinzip : Quantifizierung der Dicke zwischen der inneren Grenzmembran (ILM) und der RNFL-Grenze
TSNIT-Karte : Darstellung der RNFL-Dicke auf einem 3,4-mm-Kreis um den Sehnervenkopf in der Reihenfolge T (temporal) → S (superior) → N (nasal) → I (inferior) → T (temporal)
Normales Muster : Zeigt zwei Gipfel in den oberen und unteren Richtungen (spiegelt die anatomische Verteilung der bogenförmigen Faserbündel wider)6)
Glaukomerkennungsfähigkeit : Sensitivität 83 % und Spezifität 88 % für die durchschnittliche RNFL-Dicke (5 %-Niveau). Auf dem 1 %-Niveau Spezifität 100 % und Sensitivität 65 %
ONH-Parameter
Sehnervenkopfanalyse : Automatische Erkennung von Papille, Exkavation und Rand
Bruch-Membran-Referenz : Definition des Papillenrandes durch den Endpunkt der Bruch-Membran, Berechnung des minimalen Abstands zur ILM
Indikatoren mit hoher diagnostischer Leistung : Vertikale Randdicke, Randfläche und vertikales C/D-Verhältnis haben die höchste diagnostische Leistung7)
BMO-MRW: Beurteilung der Randbreite basierend auf der Öffnung der Bruch-Membran mit hervorragender Reproduzierbarkeit6)
Ganglienzellanalyse (GCA)
Messobjekt: Dicke des Komplexes aus Ganglienzellschicht (GCL) und innerer plexiformer Schicht (IPL) um die Makula
Gerätespezifische Bezeichnungen: Cirrus verwendet GCIPL (GCL+IPL), Optovue verwendet GCC (RNFL+GCL+IPL)
Nützliche Parameter: Minimalwert, inferotemporaler Sektor und Mittelwert sind für die Diagnose am nützlichsten6)7)
Beziehung zum Bodeneffekt: Makuläre Parameter zeigen einen späteren Bodeneffekt als die RNFL-Dicke und sind daher für die Beurteilung fortgeschrittener Stadien nützlich6)
Der Vergleich mit der Normaldatenbank ist nützlich, aber es ist auf falsch-positive und falsch-negative Ergebnisse aufgrund der folgenden Faktoren zu achten.
Zur Bestimmung des Fortschreitens des Glaukoms gibt es zwei Ansätze: Ereignisanalyse und Trendanalyse.
Der GPA von Cirrus integriert beide Ansätze7). Die Toleranzgrenze zwischen den Besuchen für die mittlere RNFL-Dicke beträgt 3,89 μm, und eine reproduzierbare Abnahme von 4 μm oder mehr deutet auf eine statistisch signifikante Veränderung hin.
Bei fortgeschrittenem Glaukom stabilisiert sich die RNFL-Dicke und fällt selten unter 50 μm, da nicht-neuronales Gewebe wie Gliazellen und Blutgefäße erhalten bleiben6)7). Dieser „Bodeneffekt“ verringert den klinischen Nutzen der SD-OCT in fortgeschrittenen Stadien, und die Gesichtsfelduntersuchung wird zur Bestimmung des Fortschreitens vorherrschend. Der makuläre Parameter (GCIPL) zeigt einen späteren Beginn des Bodeneffekts als die RNFL-Dicke und behält daher auch in fortgeschrittenen Stadien eine gewisse Nützlichkeit6).
Bei hochmyopen Augen ist der Vergleich mit der Normaldatenbank eingeschränkt. Das RNFL-Bündel verschiebt sich zur temporalen Seite, sodass es auch bei Normalen als „Ausdünnung“ eingestuft werden kann. In solchen Fällen ist ein Längsvergleich mit der eigenen Ausgangsbasis des Patienten wirksam. Bewerten Sie die fortschreitende Ausdünnung anhand einer Reihe von SD-OCT-Scans. Beachten Sie, dass auch bei gesunden Personen die RNFL-Dicke mit dem Alter um etwa 0,52 μm pro Jahr abnimmt, sodass diese natürliche Abnahme berücksichtigt werden muss.
Die OCT findet zunehmend Anwendung in der Neuroophthalmologie9). Die peripapilläre RNFL-Dicke (cpRNFL) und das makuläre GCIPL (Ganglienzellschicht + innere plexiforme Schicht) sind die wichtigsten Bewertungsparameter und können Veränderungen vor dem Auftreten offensichtlicher klinischer Zeichen oder funktioneller Sehstörungen erkennen9).
| Erkrankung | Akutbefunde | Chronische Befunde |
|---|---|---|
| Optikusneuritis | RNFL-Verdickung (axonales Ödem) oder normal | RNFL- und GCIPL-Ausdünnung (6 Monate nach Beginn) |
| Multiple Sklerose (MS) | Abnahme des cpRNFL auch asymptomatisch | Progressive Form: erhöhte RNFL- und GCIPL-Atrophierate |
| NMOSD | Papillenödem | Schwere RNFL-Ausdünnung (<30 μm), mikrozystisches Makulaödem (bei AQP4-Positiven 40%) 9) |
| Kompressive Optikusneuropathie (Hypophysenadenom etc.) | Nasale doppelte Ausdünnung des GCIPL | Fliegenkrawattenförmige RNFL-Atrophie (entsprechend bitemporaler Hemianopsie) |
| NAION | Papillenödem erschwert RNFL-Beurteilung, GCIPL-Ausdünnung tritt zuerst auf | Horizontale inferonasale Ausdünnung |
| Optikusscheiden-Drusen (ODD) | EDI-OCT ist der Goldstandard für die Erkennung | Großes ODD-Volumen → korreliert mit RNFL-Ausdünnung und Gesichtsfeldausfällen |
| Stauungspapille | cpRNFL-Erhöhung | GCIPL-Verdünnung >10 μm → schlechte Sehfunktion nach 1 Jahr 9) |
Optikusneuritis und Multiple Sklerose (MS): Die Verdünnung von RNFL und GCIPL ist ein etablierter Biomarker 9). Auch bei MS-Patienten ohne Augensymptome zeigt sich eine Abnahme des cpRNFL, und postmortale Untersuchungen bestätigen bei 99 % der MS-Patienten demyelinisierende Läsionen des Sehnervs. Die cpRNFL-Dicke korreliert mit dem bestkorrigierten Visus, Kontrastempfindlichkeit, Farbsehen und Hirnatrophie.
NMOSD ist durch eine schwere Optikusatrophie gekennzeichnet, mit einer signifikant höheren Häufigkeit von mikrozystischem Makulaödem (ca. 40 % bei AQP4-Positiven) im Vergleich zu MS (5 %) 9). Bei MOG-IgG-assoziierter Optikusneuritis bleibt das GCIPL relativ erhalten, während es bei AQP4-IgG-assoziierter deutlich verloren geht 9).
Optikusdrusen (ODD): Die EDI-OCT ist der Goldstandard für deren Nachweis 9). ODD sind hyporeflektive Strukturen oberhalb der Lamina cribrosa mit hyperreflektivem Rand und haben eine bessere Erkennungsrate für buried Drusen als B-Scan-Ultraschall, Autofluoreszenz und CT. PHOMS (peripapilläre hyperreflektive ovale massenartige Strukturen) sollten als separates Phänomen von ODD unterschieden werden 9).
Kompressionsoptikusneuropathie: Eine präoperativ normale RNFL-Dicke (≥70 μm) ist ein signifikanter Prädiktor für eine postoperative Verbesserung von Visus und Gesichtsfeld 9), und die präoperative OCT-Beurteilung wird für die Prognose genutzt.
Da sich Segmentierungsalgorithmen und Normaldatenbanken zwischen verschiedenen Geräten unterscheiden, ist ein numerischer Vergleich zwischen verschiedenen Geräten nicht möglich. Für Verlaufsbeurteilungen wird die Verwendung desselben Geräts empfohlen 9).
Die OCT basiert auf dem Prinzip des Michelson-Interferometers. Nahes Infrarotlicht (Wellenlänge 840–1050 nm) wird in einen Messstrahl und einen Referenzstrahl aufgeteilt, die jeweils auf die Probe (Augenhintergrund) und einen Referenzspiegel gerichtet werden. Aus den Interferenzstreifen (Interferogramm), die bei der Rekombination der beiden reflektierten Strahlen entstehen, wird die Reflexionsintensität in jeder Tiefe berechnet. Das so in Tiefenrichtung erhaltene Reflexionsintensitätsprofil ist ein A-Scan, und die seitliche Aneinanderreihung von A-Scans ergibt einen B-Scan (tomografisches Bild).
Bei Glaukom und Sehnervenerkrankungen werden vorrangig die folgenden drei Schichten beurteilt 9).
Bei RGC-Schädigung kommt es zum Verlust der RNFL. Etwa 50 % aller RGC sind im zentralen 20°-Bereich der Makula konzentriert, und selbst bei frühem Glaukom können etwa 50 % der RGC verschwunden sein 6). Die SD-OCT bewertet den Verlust von RGC-Axonen anhand der RNFL-Dicke und die Ausdünnung der inneren Schichten einschließlich der Zellkörper mittels GCA.
Der Hauptunterschied liegt in der verwendeten Wellenlänge und der Fähigkeit zur Visualisierung tiefer Strukturen. SD-OCT verwendet das 840-nm-Band, SS-OCT das 1050-nm-Band. 1050 nm wird weniger durch Melanin gestreut und durchdringt das RPE leichter, daher ist SS-OCT der Beobachtung von Aderhaut und Sklera überlegen. Auch die Aufnahmegeschwindigkeit von SS-OCT übertrifft die von SD-OCT, was Weitwinkelscans erleichtert. Die axiale Auflösung ist mit etwa 5–7 μm bei beiden ähnlich und weist keine großen Unterschiede auf.
Durch die schnelle Weitwinkel-Scanfähigkeit der SS-OCT bei 1050 nm schreitet die Bewertung des Pachychoroid-Krankheitsspektrums voran. Die Bewertungsgenauigkeit der zentralen serösen Chorioretinopathie, der polypoidalen Aderhautvaskulopathie (PCV) und der parafovealen Teleangiektasie, einschließlich der Aderhautverdickung (Pachydysm), hat sich verbessert und trägt zum Verständnis der Pathologie bei. Darüber hinaus laufen Versuche, weite Bereiche einschließlich der peripheren Netzhaut in derselben Aufnahme wie die Makula tomographisch zu beurteilen.
Es wurden KI-Systeme zur automatischen Diagnose von Glaukom, AMD und DME entwickelt, und es wird über eine verbesserte Diagnosegenauigkeit berichtet. Durch tiefenlernbasierte OCT-Bildanalyse werden eine verbesserte Segmentierungsgenauigkeit und automatische Berichterstellung praktisch eingesetzt 6)7).
Längsschnittstudien sind erforderlich, um den Nutzen der OCT als Screening- und Überwachungsinstrument bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson zu etablieren 9). Die Ausdünnung von RNFL und GCIPL bei Patienten mit REM-Schlaf-Verhaltensstörung (RBD) wird als Surrogatmarker für das prodromale Parkinson-Syndrom diskutiert 9).
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