Die optische Kohärenztomographie (Optical Coherence Tomography; OCT) ist ein bildgebendes Diagnosegerät, das das Interferenzphänomen von Nahinfrarotlicht nutzt, um nicht-invasiv Schnittbilder des Augenhintergrunds und des vorderen Augenabschnitts zu erfassen. Die axiale Auflösung liegt bei kommerziellen Geräten bei etwa 5–10 µm (bei Ultrahochauflösungsgeräten für die Forschung bei 2–3 µm) und ist damit um mehr als eine Größenordnung höher als bei ophthalmologischen B-Bild-Ultraschallgeräten (ca. 150 µm). Diese Auflösung ermöglicht die Beurteilung der Feinstrukturen von Netzhaut und Sehnerv und hilft bei der Diagnose und Überwachung verschiedener Augenerkrankungen.
Nachdem Huang et al. 1991 über die tomographische Bildgebung von biologischem Gewebe mittels OCT berichteten, verbreitete es sich im ophthalmologischen Bereich. 11) Heute wird es in einem breiten Spektrum von Bereichen eingesetzt, darunter Netzhauterkrankungen, Glaukom, Erkrankungen des vorderen Augenabschnitts und Neuroophthalmologie.
Es gibt hauptsächlich drei Generationen von OCT-Verfahren. Die Eigenschaften der einzelnen Verfahren sind im Folgenden aufgeführt.
TD-OCT (1. Generation)
Ein Verfahren der ersten Generation, bei dem ein beweglicher Referenzspiegel die optische Weglänge ändert, um Schnittbilder zu erfassen. Die zentrale Wellenlänge liegt im Bereich von etwa 800 nm, die A-Scan-Geschwindigkeit beträgt einige hundert Scans/Sekunde und die axiale Auflösung liegt bei etwa 10 µm; aufgrund von Geschwindigkeitsbeschränkungen wird es heutzutage weitgehend durch SD-OCT ersetzt.
SD-OCT (2. Generation)
Ein Verfahren, bei dem Tiefeninformationen mit einem Spektrometer und einer Fourier-Transformation gleichzeitig erfasst werden. Die zentrale Wellenlänge beträgt etwa 840 nm, die A-Scan-Geschwindigkeit liegt generell bei 25.000–85.000 Scans/Sekunde und die axiale Auflösung beträgt 5–7 µm. Es wird häufig zur präzisen Beurteilung der Makula und des Sehnervenkopfes eingesetzt.
SS-OCT (3. Generation)
Ein Verfahren, das einen Wellenlängen-Sweep-Laser verwendet. Die zentrale Wellenlänge beträgt 1050–1060 nm, die A-Scan-Geschwindigkeit liegt bei 100.000–400.000 Scans/Sekunde. Aufgrund der langen Wellenlänge ist die Penetration in tiefe Schichten hoch und der Empfindlichkeitsabfall (Roll-off) gering, was den allgemeinen Vorteil bietet, dass die gesamte Aderhautschicht auch ohne EDI-Modus dargestellt werden kann. Es eignet sich auch für schnelle und großflächige Aufnahmen. Die Zahlen variieren je nach Gerätetyp.
Die OCT ist eine nicht-invasive, kontaktlose Untersuchung und völlig schmerzfrei. Gelegentlich ist eine Pupillenerweiterung mit Augentropfen erforderlich, aber es wird nur Licht eingestrahlt, ohne die Hornhaut oder Netzhaut zu berühren. Die Untersuchungsdauer beträgt in der Regel nur wenige Minuten.
| Aufnahmemodus | Merkmale/Anwendung |
|---|---|
| Kreuzscan | Basisscan durch die Fovea; wird zuerst durchgeführt |
| 5-Linien | Dünne Schnitte zur Beurteilung feiner Strukturen (z. B. Makulaforamen) |
| Radialscan | Nachweis von PCV-Polypen, Beurteilung extrafovealer Läsionen |
| Makulakarte | Netzhautdickenkarte; Therapiekontrolle bei diabetischem Makulaödem und RVO |
| Glaukom-Analyse (cpRNFL/GCA) | RNFL-Dicke, GCL+IPL-Dicke. Diagnose und Verlaufsbeurteilung des Glaukoms |
Die Untersuchungsbereiche werden unterteilt in hintere Augenabschnitte (Makula, peripapilläre Region, Peripherie) und vordere Augenabschnitte (AS-OCT; Hornhaut, Vorderkammer, Kammerwinkel).
Die grundlegende Aufnahmeprozedur ist wie folgt:
Beim Fovea-Scan ist die Darstellung von Schichten mit Fovea-Einsenkung und fehlender innerer Netzhautschicht wichtig. Bei Makulaerkrankungen kann die Mitte aufgrund schlechter Fixation verschoben sein; das Verständnis der normalen Netzhautstruktur verbessert die Untersuchungs- und Diagnosefähigkeiten.
Im Fovea-Scan werden von innen nach außen folgende Gewebe, Grenzen und Reflexionsbänder identifiziert 16).
Glaskörper → Membrana limitans interna (ILM) → Nervenfaserschicht (RNFL) → Ganglienzellschicht (GCL) → innere plexiforme Schicht (IPL) → innere Körnerschicht (INL) → äußere plexiforme Schicht (OPL) → äußere Körnerschicht (ONL) → Membrana limitans externa (ELM) → Ellipsoidzone (EZ) → Interdigitationszone (IZ) → retinales Pigmentepithel (RPE) → Aderhaut
Diese Aufzählung umfasst auch den Glaskörper und die Aderhaut außerhalb der Netzhaut sowie Grenzen und Reflexionsbänder, die keine histologischen Schichten sind, und bedeutet daher nicht „13 Netzhautschichten“. Die Beurteilung der Reflexionseigenschaften und der Kontinuität der einzelnen Landmarken ist die Grundlage der Befundinterpretation 16).
| Erkrankung | Repräsentativer OCT-Befund |
|---|---|
| Makulaforamen | Vollschichtiger Netzhautdefekt ± VMT |
| Epiretinale Gliose (ERM) | Hyperreflektive Schicht auf der ILM |
| Vitreomakuläre Traktion (VMT) | Partielle hintere Glaskörperabhebung mit Makulatraktion |
| 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) | neurosenorische Netzhautablösung, Aderhautverdickung im EDI-OCT |
| RPE-Riss | plötzlicher Verlust von RPE und äußeren Schichten |
Makulaforamen wird als vollschichtiger Defekt der Netzhaut dargestellt. Die SD-OCT ist die sensitivste und spezifischste Untersuchungsmethode zur Diagnose eines Makulaforamens1).
Epiretinale Gliose (ERM) wird als hyperreflektive Schicht auf der Membrana limitans interna erkannt2). Zur postoperativen Sehschärfe wird berichtet, dass 80% der Fälle nach Vitrektomie eine Verbesserung um zwei oder mehr Stufen erreichen2).
Diabetisches Makulaödem: Die quantitative Messung der Netzhautdicke mittels OCT dient als Indikator für den Beginn und die Wiederbehandlung mit Anti-VEGF-Therapie3). Es wurde berichtet, dass DRIL (Disorganization of Retinal Inner Layers) nicht nur mit der Sehschärfe korreliert, sondern das Ausmaß seiner Veränderung auch spätere Sehschärfenveränderungen vorhersagt, weshalb es als OCT-Biomarker für Sehprognose und Therapieansprechen eingestuft wird.13)
RVO: Mittels OCT können das Makulaödem quantitativ beurteilt und Veränderungen der vitreoretinalen Grenzfläche erkannt werden4).
AMD: Die RPE-Abhebung wird in seröse, fibrovaskuläre und drusenoide Pigmentepithelabhebung unterteilt, und die CNVM kann in Typ 1 (unter dem RPE), Typ 2 (über dem RPE) und Typ 3 (intraretinale Neovaskularisation) klassifiziert werden5).
Die Reflexionsmuster im OCT-Bild spiegeln Art und Schweregrad der Erkrankung wider. Typische Muster werden im Folgenden dargestellt.
| Muster | Befund | Typische Erkrankung |
|---|---|---|
| Diffuse Hyperreflektivität | Schwellung der inneren Netzhaut | CRAO |
| HRF | Punktförmige Hyperreflektivität. Merkmale, von denen angenommen wird, dass sie Mikroglia widerspiegeln: Maximaldurchmesser <30 µm, mittlere Reflexionsfähigkeit ähnlich der Nervenfaserschicht, kein hinterer Schatten | Diabetisches Makulaödem · Netzhautvenenverschluss |
| DRIL | Zerstörung der inneren Schichten | Diabetisches Makulaödem |
| CME | Runde bis ovale hyporeflektive Hohlräume | Diabetisches Makulaödem · Netzhautvenenverschluss |
Aufnahmebedingungen
Spiegelartefakt: Durch Fehler in der Einstellung des Aufnahmebereichs wird das tatsächliche Bild gespiegelt und überlappend dargestellt.
Vignettierung: Signalabschwächung in der Peripherie. Abhängig vom Einfallswinkel des Beleuchtungslichts.
Außerhalb-des-Bereichs-Fehler: Strukturen außerhalb des eingestellten Tiefenbereichs werden gefaltet dargestellt.
Patientenfaktoren
Lidschlag-Artefakt: Durch Lidschlag während der Aufnahme entstehen horizontale Ausfälle.
Augenbewegung: Schlechte Fixation führt zu Positionsverschiebung oder Verzerrung des Bildes.
Positionsverschiebung: Durch Kopfbewegung während des Scans.
Softwarefaktoren
Segmentierungsfehler: Der automatische Schichtsegmentierungsalgorithmus erkennt Netzhautschichten falsch. Tritt häufig bei Läsionen, starkem Katarakt oder hoher Myopie auf.
Manuelle Korrektur oder erneuter Scan sind Gegenmaßnahmen. Da Name und Schwellenwert des Qualitätsindikators je nach Gerät variieren, sind die gerätespezifischen Kriterien und das Originalbild zu überprüfen.
OCT hat eine besonders hohe diagnostische Genauigkeit für Erkrankungen der Makula und des hinteren Pols, ist jedoch nicht geeignet für die Erkennung von peripheren Netzhautveränderungen (wie Netzhautgitterdegeneration, Netzhautforamina). Bei starker Katarakt oder Glaskörpertrübung sinkt die Bildqualität und die Zuverlässigkeit der Diagnose nimmt ab. Für periphere Läsionen werden Weitwinkel-Fundusfotografie oder indirekte Ophthalmoskopie eingesetzt.
SD-OCT ist eine nicht-invasive, kontaktlose bildgebende Diagnosetechnik zur objektiven Beurteilung struktureller Schäden beim Glaukom und wird als hoch nützlich in der Glaukomdiagnostik anerkannt6). Besonders nützlich ist es bei der 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 vom Gerät festgelegten peripapillären Kreis in der Reihenfolge T (temporal) → S (superior) → N (nasal) → I (inferior) → T (temporal)
Normales Muster: Biphasische Peaks in superiorer und inferiorer Richtung (spiegelt die anatomische Verteilung der bogenförmigen Nervenfaserbündel wider)6)
Interpretation: Der Vergleich mit einer Normaldatenbank ist nützlich, aber Achsenlänge, Papillenform und Segmentierung sollten überprüft und die Beurteilung zusammen mit der Gesichtsfelduntersuchung vorgenommen werden. 6)7)
ONH-Parameter
Papillenanalyse: Automatische Darstellung von Papille, Exkavation und neuroretinalem Randsaum
Bruch-Membran-Referenz: Definition des Papillenrandes am Ende der Bruch-Membran und Berechnung des kürzesten Abstands zur ILM
Indikatoren mit hoher diagnostischer Aussagekraft: Vertikale Randsaumdicke, Randsaumfläche und vertikales C/D-Verhältnis haben die höchste diagnostische Aussagekraft7)
BMO-MRW: Beurteilung der Randsaumbreite basierend auf der Bruch-Membran-Öffnung mit hervorragender Reproduzierbarkeit6)
Ganglionzellanalyse (GCA)
Messobjekt: Komplexdicke der Ganglionzellschicht (GCL) und inneren plexiformen Schicht (IPL) um die Makula
Bezeichnung nach Gerät: Cirrus: GCIPL (GCL+IPL), Optovue: GCC (RNFL+GCL+IPL)
Nützliche Parameter: Minimalwert, inferotemporaler Sektor und Mittelwert sind diagnostisch am nützlichsten6)7)
Beziehung zum Bodeneffekt: Makulaparameter zeigen einen späteren Bodeneffekt als die RNFL-Dicke und sind für die Beurteilung fortgeschrittener Stadien nützlich6)
Der Vergleich mit der Normaldatenbank ist nützlich, aber es ist auf falsch-positive und falsch-negative Ergebnisse aufgrund folgender Faktoren zu achten.
Für die Beurteilung der Glaukomprogression gibt es zwei Ansätze: Ereignisanalyse und Trendanalyse.
cpRNFL wird auch durch Alterung physiologisch dünner, wobei die Rate in Längsschnittstudien mit etwa 0,2–0,5 µm pro Jahr angegeben wird. Bei der Progressionsbeurteilung wird geprüft, ob die Veränderungsrate diese Altersveränderung überschreitet. Es ist nicht nur eine einzelne Differenz zu berücksichtigen, sondern es muss geprüft werden, ob die Veränderung unter denselben Geräte- und Aufnahmebedingungen reproduzierbar ist und ob keine Segmentierungsfehler vorliegen. Die Progressionsanalyse des Geräts ist zusammen mit Gesichtsfelduntersuchungen und klinischen Befunden zu interpretieren. 6)7)
Bei fortgeschrittenem Glaukom sinkt die RNFL-Dicke aufgrund von verbleibendem Glia- und Bindegewebe nicht mehr unter etwa 50 µm, sodass der „Bodeneffekt“ die Erkennung einer Progression erschwert. Ergänzend sollten Gesichtsfelduntersuchungen und Parameter der Ganglienzellen in der Makula bewertet werden. 6)7)
Bei hochmyopen Augen ist der Vergleich mit der Normaldatenbank eingeschränkt. Da das RNFL-Bündel temporal verschoben ist, kann es auch bei Normalbefunden als „ausgedünnt“ beurteilt werden. In solchen Fällen sollte ein intraindividueller Längsschnittvergleich mit demselben Gerät unter Berücksichtigung des Ausgangsbefunds sowie der Rohbilder, Segmentierung und Gesichtsfelduntersuchung durchgeführt werden. 6)7)
Die OCT findet zunehmend Anwendung in der Neuroophthalmologie 9). Die peripapilläre RNFL-Dicke (cpRNFL) und die makuläre GCIPL (Ganglienzellschicht + innere plexiforme Schicht) sind die wichtigsten Bewertungsparameter und können Veränderungen bereits vor dem Auftreten offensichtlicher klinischer Zeichen oder Sehfunktionsstörungen erfassen 9).
| Erkrankung | Akutbefund | Chronischer Befund |
|---|---|---|
| Optikusneuritis | RNFL-Verdickung (axonales Ödem) oder normal | Mögliche Ausdünnung von RNFL und GCIPL über mehrere Monate 9) |
| Multiple Sklerose (MS) | Auch asymptomatisch cpRNFL-Reduktion | Bei progredienter Form erhöhte RNFL- und GCIPL-Atrophierate 9) |
| NMOSD | Papillenödem | Schwere RNFL-Ausdünnung (<30μm), mikrozystoides Makulaödem (bei AQP4-positiv 40%) 9) |
| Kompressionsoptikusneuropathie (z.B. Hypophysenadenom) | Bilaterale nasale GCIPL-Ausdünnung | Fliegenkrawattenförmige RNFL-Atrophie (entsprechend bitemporaler Hemianopsie) 9) |
| NAION | RNFL-Beurteilung durch Papillenödem erschwert, GCIPL-Ausdünnung vorausgehend | Horizontale (altitudinale) GCIPL-Ausdünnung (überwiegend in einer horizontalen Hälfte oben oder unten) 9) |
| Optikusscheiden-Drusen (ODD) | EDI-OCT als Goldstandard zur Detektion | Großes ODD-Volumen korreliert mit RNFL-Ausdünnung und Gesichtsfelddefekten |
| Stauungspapille | cpRNFL-Erhöhung | Bei IIH wurde berichtet, dass eine GCIPL-Verdünnung von >10 μm innerhalb von 2–3 Wochen nach der Diagnose mit einem schlechten visuellen Outcome assoziiert ist9) |
Optikusneuritis und Multiple Sklerose (MS) zeigen eine Verdünnung von RNFL und GCIPL als wichtigen bildgebenden Befund. Auch bei MS-Patienten ohne Augensymptome kann eine Verdünnung auftreten, und es wird ein Zusammenhang mit der Sehfunktion und Läsionen des zentralen Nervensystems untersucht.9)
NMOSD ist durch eine schwere Optikusatrophie gekennzeichnet, und die Häufigkeit eines mikrozystischen Makulaödems ist signifikant höher (etwa 40 % bei AQP4-Positivität) als bei MS (5 %)9). Bei MOG-IgG-assoziierter Optikusneuritis bleibt das GCIPL relativ erhalten, während es bei AQP4-IgG-assoziierter Optikusneuritis deutlich verloren geht9).
Optikusdrusen (ODD) werden mittels EDI-OCT als Goldstandard nachgewiesen9). ODD sind hyporeflektive Strukturen oberhalb der Lamina cribrosa mit hyperreflektivem Rand und haben eine bessere Nachweisbarkeit für buried Drusen als B-Scan-Ultraschall, Autofluoreszenz und CT. PHOMS (peripapilläre hyperreflektive ovale massenartige Strukturen) sollten als separates Phänomen von ODD unterschieden werden9).
Kompressionsoptikusneuropathie: Die präoperative cpRNFL-Dicke (und die Makula-GCIPL-Dicke) wurde in mehreren Studien als prädiktiver Faktor für die postoperative Sehfunktionserholung beschrieben. In einer Metaanalyse von 4 Studien mit 202 Fällen und 395 Augen bei Chiasmakompression zeigte die Gruppe mit normaler präoperativer RNFL eine bessere Erholung als die dünnere Gruppe (gepooltes Quotenverhältnis 15,61; 95%-Konfidenzintervall 4,09–59,61). In einer Studie zu suprasellären Tumoren war eine präoperative RNFL-Dicke von ≥70 μm mit einer postoperativen Verbesserung von Sehschärfe und Gesichtsfeld assoziiert9). Da sich spezifische Schwellenwerte je nach Studie unterscheiden und eine Erholung auch bei verdünnter RNFL möglich ist, sollte die Beurteilung zusammen mit Alter, Krankheitsdauer, Tumorgröße usw. erfolgen.
Da sich Segmentierungsalgorithmen und Normaldatenbanken zwischen den Geräten unterscheiden, ist bei direkten Vergleichen von Messwerten über verschiedene Geräte hinweg Vorsicht geboten. Für Verlaufsbeurteilungen wird die Verwendung desselben Geräts und derselben Aufnahmebedingungen empfohlen17).
OCT nutzt die Niedrigkohärenzinterferometrie. Aus den reflektierten Lichtanteilen von Mess- und Referenzstrahl wird die Reflexionsintensität für jede Tiefe berechnet, und die A-Scans in der Tiefenrichtung werden nebeneinander angeordnet, um B-Scans (Tomogramme) zu erzeugen.11)
Bei Glaukom und Sehnervenerkrankungen werden vorrangig die folgenden drei Schichten beurteilt 9).
Bei RGC-Schädigung kommt es zu einer Ausdünnung der RNFL und der makulären ganglienzellbezogenen Schichten. Die SD-OCT bewertet die RGC-Axone anhand der RNFL-Dicke und die inneren Schichten einschließlich der Zellkörper mittels GCA. Neben dem Vergleich mit einer Normaldatenbank sollten auch Verlaufsänderungen und Gesichtsfeldbefunde gemeinsam interpretiert werden. 6)7)
SD-OCT verwendet ein mit einem Spektrographen erfasstes Spektrum, während SS-OCT das Spektrum einer durchstimmbaren Lichtquelle nutzt, um Tomogramme zu erstellen. SS-OCT hat im Allgemeinen Vorteile bei der Bildgebung tiefer oder großer Bereiche, aber Wellenlänge, Geschwindigkeit und Auflösung variieren je nach Gerät. Welches Verfahren geeignet ist, hängt vom Aufnahmeziel und der Geräteleistung ab.
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).
Die Bewertung von Augenkomplikationen systemischer Erkrankungen mittels OCT-Befunden ist ein wachsendes Forschungsfeld.
Dou et al. (2024) berichteten über einen Fall eines großen RPE-Risses bei einem Patienten mit membranöser Nephropathie und dokumentierten den Verlauf mittels OCT. Es handelt sich um einen Einzelfall, der keinen kausalen Zusammenhang zwischen membranöser Nephropathie und RPE-Riss belegt und keinen allgemeinen OCT-Screening-Effekt bei systemischen Erkrankungen zeigt. 10)
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