Die Ultraschallbiomikroskopie (Ultrasound Biomicroscopy; UBM) ist ein diagnostisches Bildgebungsgerät für den vorderen Augenabschnitt (Anterior Segment). Sie wurde Anfang der 1990er Jahre von Foster und Pavlin als Methode eingeführt, um Querschnittsbilder des Auges mit mikroskopischer Auflösung zu erhalten.
Durch die Verwendung von hochfrequentem Ultraschall mit 30–50 MHz werden Strukturen des vorderen Augenabschnitts (Ziliarkörper, Irisrückfläche, Kammerwinkelboden) mit hoher Auflösung dargestellt, die mit der Spaltlampe nicht sichtbar sind. Die Gewebeauflösung erreicht 50–100 μm und ist optimiert für die Beurteilung der Tiefe von 5–10 mm des vorderen Augenabschnitts.
Im Vergleich zum herkömmlichen B-Bild-Ultraschall (5–10 MHz) ist die Eindringtiefe begrenzt (5–10 mm), aber die Auflösung ist deutlich verbessert. Da hochfrequenter Ultraschall eine stärkere Gewebedämpfung aufweist, ist für die Beurteilung von Strukturen tiefer als die Aderhaut ein separater niederfrequenter B-Bild-Ultraschall erforderlich.
Die klinischen Situationen, in denen die UBM besonders nützlich ist, sind im Folgenden aufgeführt.
Der konventionelle B-Bild-Ultraschall verwendet 5–10 MHz, um das gesamte Auge (anteroposteriorer Durchmesser, Netzhaut, Aderhaut usw.) zu beobachten. Die Ultraschallbiomikroskopie verwendet hochfrequenten Ultraschall von 30–50 MHz, um hochauflösende Bilder mit einer Gewebeauflösung von 50–100 μm speziell für den vorderen Augenabschnitt zu erhalten. Aufgrund der hohen Frequenz ist die Eindringtiefe jedoch auf 5–10 mm begrenzt, und für die Beobachtung des hinteren Glaskörpers und der Netzhaut ist konventioneller Ultraschall erforderlich.
Das grundlegende Verfahren der UBM-Untersuchung ist unten aufgeführt.
Es gibt auch eine Methode, bei der eine Sondenkappe aufgesetzt und Wasser injiziert wird (kein Augenbecher erforderlich). Da die Untersuchung in jeder Position möglich ist, kann sie auch bei Patienten angewendet werden, die die übliche Rückenlage nicht einnehmen können.
Ultraschall-Biomikroskope mit Membran (z. B. UD-8060, Tomey Corporation) benötigen keinen Augenbecher; Scopisol® wird auf die Membranspitze aufgetragen und auf die Untersuchungsstelle aufgesetzt. Die Untersuchung im Sitzen ist jetzt möglich.
Die Ultraschallbiomikroskopie ermöglicht quantitative Messungen des Kammerwinkels, wobei die folgenden Parameter standardmäßig verwendet werden.
| Parameter | Definition |
|---|---|
| AOD500 (Winkelöffnungsdistanz) | Vertikaler Abstand zwischen Trabekelwerk und Iris 500 μm vor dem Skleralsporn |
| ARA (Winkeleinbuchtungsfläche) | Fläche des Dreiecks, das von der AOD-Linie und der Winkeleinbuchtung begrenzt wird |
| ACD (Vorderkammertiefe) | Abstand zwischen zentralem Hornhautendothel und Linsenvorderfläche |
| Lens Vault | Abstand der Linse, die vor der vertikalen Linie liegt, die die rechten und linken Skleralsporne verbindet |
Die detaillierte Definition von AOD500 ist „der vertikale Abstand zwischen Trabekelwerk und Iris 500 μm vor dem Skleralsporn“, und die genaue Identifizierung des Skleralsporns beeinflusst die Messgenauigkeit. Beim primären Winkelverschlussglaukom (PACG) sind AOD500 und Vorderkammertiefe signifikant verringert, was bei der Diagnose hilft.
Die vordere und hintere Oberfläche der Hornhaut, die Oberfläche der Sklera und die vordere und hintere Oberfläche der Iris werden als hyperechogen dargestellt. Das Hornhautstroma, das Irisstroma und der Ziliarkörper sind hypoechogen. Im normalen Auge ist die Iris leicht konvex oder flach, und der Ziliarsulcus ist zwischen der Iris und den Ziliarfortsätzen sichtbar.
Bei der Beobachtung des Kammerwinkels ist die Identifizierung des Skleralsporns und der Schwalbe-Linie unerlässlich. Der Skleralsporn ist ein Teil der Sklera, der in die Vorderkammer hineinragt, vorne am Trabekelwerk ansetzt und ein wichtiger, stets identifizierbarer Indikator ist.
Pupillarblock-Winkelblock
Irisvorwölbung nach vorne: Form, bei der der Druck in der Hinterkammer steigt und die Iris nach vorne drückt.
Allgemeine Winkelverengung: Die Iris wird von der Schwalbe-Linie aus gegen die Hornhaut gedrückt.
Verstärkung des Winkelverschlusses im Dunkeln: Die Verschlechterung durch Pupillenerweiterung kann erfasst werden.
Plateau-Iris
Keine Iriswölbung: Die zentrale Iris ist flach und es liegt kein Pupillarblock vor.
Vorverlagerung des Ziliarkörpers und Verschwinden des Ziliarsulcus: Charakteristische Befunde. Der Ziliarkörper ist nach vorne verlagert und drückt die Iriswurzel mechanisch nach oben.
Verschluss des Winkels durch die Iriswurzel bei Pupillenerweiterung: Der Verschluss kann unter Mydriasis im Dunkeln bestätigt werden.
Bei der Plateau-Iris ist die Mitte der Vorderkammer relativ tief, die zentrale Iris flach, die Iriswurzel dick und zur Vorderkammer hin abgeknickt, und der Boden des Winkels ist spaltförmig verengt. Die Vorverlagerung des Ziliarkörpers und das Verschwinden des Ziliarsulcus sind charakteristische Befunde.
Die Beobachtung mittels Ultraschallbiomikroskopie ist für die definitive Diagnose einer Plateau-Iris, die auch nach einer Laser-Iridotomie nicht behoben wird, äußerst nützlich. Wenn der Augeninnendruck nach einer Laser-Iridotomie nicht sinkt oder bei Mydriasis ein ähnlicher Winkelverschluss wie vor dem Eingriff bestätigt wird, ist die Diagnose einer Plateau-Iris gesichert. Eine Laser-Iridotomie allein zu Diagnosezwecken sollte aufgrund des Risikos einer bullösen Keratopathie vermieden werden, und die Ultraschallbiomikroskopie wird empfohlen.
Etwa 33 % der Patienten, die sich einer Laser-Iridotomie zur Behandlung des primären Winkelblockglaukoms unterzogen haben, weisen eine Plateau-Iris auf, und diese Gruppe hat ein hohes Risiko für die Bildung peripherer vorderer Synechien und weiteren Winkelverschluss. 2)
Das maligne Glaukom ist ein Verschlusswinkel, der durch eine Vorwärtsverlagerung des Glaskörpers aufgrund einer anterioren Rotation des Ziliarkörpers oder eines abnormalen Kammerwasserflusses in die Glaskörperhöhle verursacht wird. Obwohl idiopathische Fälle vorkommen, ist die Bestätigung der UBM-Befunde zusammen mit der Operationsanamnese für die Diagnose unerlässlich.
Im UBM werden folgende Befunde beobachtet:
Der Vault (Abstand zwischen ICL und Linsenvorderfläche) nach Implantation einer ICL (Implantable Collamer Lens) wird mittels UBM quantitativ gemessen. Der angemessene Vault-Bereich variiert je nach Modell und Achsenlänge, aber ein unzureichender Vault (<250 μm) erhöht das Risiko einer Kataraktprogression, während ein übermäßiger Vault (>1000 μm) das Risiko von Hornhautendothelschäden und einer Abflachung der Vorderkammer erhöht. UBM wird auch zur Überwachung von Vault-Veränderungen im Langzeitverlauf (1-2 Mal pro Jahr) eingesetzt. 3)
Ein plötzlicher Anstieg des Vorderkammerdrucks durch äußere Gewalt kann zu einer Winkeldissoziation, Iridodialyse, Schädigung des Trabekelwerks oder Ziliarkörperdissoziation führen. Bei einer Ziliarkörperdissoziation wird die Ansammlung von Kammerwasser im suprachoroidalen Raum mittels Ultraschallbiomikroskopie deutlich dargestellt.
Yeilta et al. berichteten über einen Fall eines 5×3×2 mm großen Irido-Ziliar-Melanozytoms, das mittels Ultraschallbiomikroskopie (als relativ gut abgegrenzte Läsion) dargestellt und für die klinische Diagnose und Behandlung genutzt wurde. 1) Selbst bei stark pigmentierten Tumoren oder Vorderkammertumoren mit Hornhauttrübung kann die hintere Grenze identifiziert werden, was die Genauigkeit der Erkennung einer Infiltration benachbarter Strukturen verbessert.
Die Plateau-Iris ist schwer von einem Pupillarblock-Winkelverschluss zu unterscheiden, da die Vorderkammer nicht flach ist (die zentrale Vorderkammertiefe ist normal) und die Iris in der Spaltlampenmikroskopie nicht nach vorne gewölbt erscheint. Der Schlüssel zur Diagnose ist die Bestätigung einer anterioren Rotation des Ziliarkörpers und eines Verlusts des Sulcus ciliaris mittels Ultraschallbiomikroskopie unter Mydriasis im Dunkeln.
Die Ultraschallbiomikroskopie selbst ist ein Untersuchungsgerät und keine Behandlung. Die Behandlungen der mit Ultraschallbiomikroskopie diagnostizierten Erkrankungen sind im Folgenden aufgeführt.
Bei einer mittels Ultraschallbiomikroskopie diagnostizierten Ziliarkörperabhebung wird in der Regel eine konservative Behandlung oder eine chirurgische Wiederannäht/Ziliarkörperfixierung gewählt.
Das Winkelblockglaukom (Pupillarblock-Typ) wird mit Laser-Iridotomie oder Kataraktoperation behandelt, das Plateau-Iris-Syndrom mit Laser-Gonioplastik (LGP). Das maligne Glaukom (Ziliarkörper-Rotationsanomalie) erfordert möglicherweise eine Ziliarkörper-Photokoagulation oder Vitrektomie. Bei Vault-Anomalien nach ICL wird ein ICL-Austausch oder eine ICL-Entfernung in Betracht gezogen. Die Behandlungsstrategie richtet sich nach dem im UBM identifizierten Verschlussmechanismus.
Die Ultraschallbiomikroskopie nutzt hochfrequenten Ultraschall (30–50 MHz). Die physikalischen Prinzipien sind wie folgt.
Ultraschallbiomikroskopie und optische Kohärenztomographie des vorderen Augenabschnitts (AS-OCT) werden komplementär als Bildgebungsgeräte für den vorderen Augenabschnitt eingesetzt.
| Parameter | UBM | AS-OCT |
|---|---|---|
| Prinzip | Ultraschall (30–50 MHz) | Licht (0,7–1,3 μm) |
| Kontakt | Kontakt (Infektionsrisiko) | Kontaktlos |
| Position | Rückenlage (Standard) | Sitzend (Standard) |
| Ziliarkörper / Irisrückfläche | Beobachtbar | Unklar |
| Netzhautperipherie | Bis zur Aderhaut beobachtbar | Schwierig |
| Kompressionstoniographie | Mit Augenschale möglich | Nicht möglich |
| Hornhautoberfläche / Tränenfilm | Ungeeignet | Nützlich |
| Direkt nach der Operation | Schwierig | Möglich |
| Gewebeauflösung (axial) | 50–100 μm | 5–10 μm |
| Erfordernis eines erfahrenen Untersuchers | Hoch | Niedrig |
Die größte Stärke der Ultraschallbiomikroskopie ist die Visualisierung von Strukturen einschließlich der Rückseite der Iris und des Ziliarkörpers. Nachteile im Vergleich zur AS-OCT sind die Notwendigkeit eines Augenkontakts durch die Wasserbad-Tauchmethode, die Zeit, die für die Bildaufnahme benötigt wird, und die Notwendigkeit eines erfahrenen Untersuchers.
Unterschiede in der Tumorbewertung: Bei okulären Oberflächenplattenepithelneoplasien (OSSN) ist die AS-OCT überlegen, um innere Details der Läsion darzustellen. Andererseits ist die Ultraschallbiomikroskopie bei nicht pigmentierten Iristumoren besser geeignet, die hintere Grenze der Läsion zu bestimmen, und weist eine höhere Reproduzierbarkeit auf.
Es gibt hauptsächlich zwei Entstehungsmechanismen des Winkelblockglaukoms.
Durch die präoperative Unterscheidung dieser beiden Mechanismen mittels Ultraschallbiomikroskopie kann die Behandlungsstrategie (alleinige Laser-Iridotomie vs. LI + LGP) optimiert werden.
Es wurde eine Software zur automatischen quantitativen Analyse von Ultraschallbiomikroskopiebildern entwickelt, die Parameter wie Kammerwinkelöffnungsdistanz, Vorderkammertiefe und Linsenvorwölbung automatisch messen kann. Eine Reduzierung der Inter- und Intra-Untersuchervariabilität und eine Verbesserung der diagnostischen Genauigkeit werden erwartet.
In einem Fallbericht von Yeilta et al. wurde bei einem pigmentären Glaukom infolge eines nekrotischen Iris-Melanozytoms die Läsionsgröße (5×3×2 mm) mittels Ultraschallbiomikroskopie beurteilt, und eine chirurgische Behandlung mit kombinierter Iridozyklektomie und Glaukom-Shunt-Operation erwies sich als wirksam. 1) Die diagnostische Rate der Feinnadelaspirationsbiopsie (FNAB) wird mit 88–95 % angegeben, und die Ultraschallbiomikroskopiebefunde spielen eine unterstützende Rolle bei der Unterscheidung zwischen Melanozytom und Melanom.
Die Forschung zur Klassifikation und automatischen Diagnose des Kammerwinkels mittels Deep Learning auf UBM-Bildern ist im Gange. Eine Anwendung für das frühe Screening des Winkelblockglaukoms wird erwartet, ist aber noch nicht klinisch implementiert. 4)
Yeilta YS, Oakey Z, Brainard J, Yeaney G, Singh AD. Necrotic iris melanocytoma with secondary glaucoma. Taiwan J Ophthalmol 2025;15:135–137.
Ritch R, Tham CC, Lam DS. Plateau iris syndrome. Ophthalmology 2004;111:1244–1246.
Gonzalez-Lopez F, Bilbao-Calabuig R, Mompean B, et al. Assessing vaulting changes after phakic collamer lens implantation by ultrasound biomicroscopy and optical coherence tomography. Eur J Ophthalmol 2016;26:36–41.
Jiang H, Wu Z, Lin Z, et al. Machine learning approaches to distinguish angle-closure from open-angle glaucoma using anterior segment features: a systematic review. Br J Ophthalmol 2022;106:1452–1458.
