Adaptive Optik (AO) ist eine Technologie, die die Auflösung der Netzhautbildgebung drastisch verbessert, indem sie Aberrationen des optischen Systems des Auges mit einem Wellenfrontsensor erfasst und in Echtzeit mit einem verformbaren Spiegel korrigiert.
Ursprünglich in der Astronomie entwickelt, um durch die Erdatmosphäre verursachte optische Aberrationen zu reduzieren, wurde diese Technologie für die Visualisierung der lebenden Netzhaut verbessert und optimiert. Das optische System des Auges enthält Aberrationen von Hornhaut, Linse und Glaskörper, die bei der herkömmlichen Fundusfotografie die Auflösungsobergrenze bestimmen. AO überwindet diese Grenze.
Durch die Kombination von AO wird die Visualisierung auf zellulärer Ebene von Zapfen, Stäbchen, retinalen Pigmentepithelzellen (RPE), retinalen Ganglienzellen (RGC), Kapillaren und Sehnerv möglich, was mit herkömmlichen Fundusuntersuchungen unmöglich war. Die multimodale Bildgebung wird durch Kombination mit bestehender Fundusfotografie (FIO), OCT und SLO erreicht.
Wird verwendet, um die zelluläre Struktur der Netzhaut direkt in vivo zu beobachten. Zu den Hauptanwendungen gehören die Überwachung von Photorezeptor-Verlustmustern bei erblichen Netzhauterkrankungen, die Erkennung feiner Veränderungen bei altersbedingter Makuladegeneration und diabetischer Retinopathie, die Identifizierung von Ursachen visueller Symptome, die durch OCT nicht erklärt werden können, sowie die Nutzung als struktureller Endpunkt in klinischen Studien1).
Bildgebungsgeräte mit AO werden derzeit in drei Modalitäten unterteilt. Die Auflösung, Anwendungen und der Zulassungsstatus jeder Modalität sind unten aufgeführt.
| Modalität | Laterale Auflösung | Hauptanwendungen | Zulassungsstatus |
|---|---|---|---|
| AO-FIO | Mittel | Schnelle Weitfeld-Bildgebung | Klinisch zugelassen |
| AO-SLO | Ca. 2,5 μm | Visualisierung von Photorezeptoren und RGCs | Forschungszwecke |
| AO-OCT | Etwa 5-mal so viel wie SD-OCT | Tiefenabhängige Schichtstrukturvisualisierung | Forschungszwecke |
AO-FIO
Klinische Zulassung : Das rtx-1 von Imagine Eyes ist das einzige klinisch zugelassene Gerät.
Aufnahmemodus : Wiederholung des Zyklus Wellenfrontaberration bewerten → AO-Korrektur → Bildaufnahme. Der Patient wird mit Kinn- und Stirnstütze fixiert und startet das System durch Fixieren und Knopfdruck.
Vorteile : Schnellere Aufnahme von Bildern großer Bereiche.
Nachteile : Geringer Kontrast durch Streulicht von Netzhaut und Aderhaut.
AO-SLO
Aufnahmemodus : AO und Bildgebungssystem sind integriert und korrigieren Aberrationen in Echtzeit. Durch Defokuskontrolle wird die Fokusebene in der Netzhaut angepasst, was optische Schnittbildgebung ermöglicht.
Auflösung : lateral ca. 2,5 μm, axial ca. 100 μm1).
Erkennungsmodus: Unterstützt mehrere Modi: konfokal (äußeres Segment der Zapfen), Dunkelfeld (RPE), Off-Apertur (RGC usw.) und Split-Detektor (vorderes Ende des inneren Segments der Zapfen)1).
Nachteil : Der Scanbereich ist eng, die Bildaufnahme dauert mehrere Stunden und eine gute Fixation muss aufrechterhalten werden1).
AO-OCT
Aufnahmemodus: Einige Geräte kombinieren SLO und OCT in einer integrierten Konfiguration.
Vorteile: Etwa 5-fache horizontale Auflösung im Vergleich zur herkömmlichen SD-OCT. Ermöglicht die tiefenabhängige Visualisierung von RGC, RPE und der Aderhautkapillarschicht.
Nachteile: Die Bildqualität ist durch Bewegungsartefakte und schlechte Fixation eingeschränkt. Bei pseudophaken Augen oder Augen mit langer Achsenlänge ist die Bildgebung schwierig1).
OCT visualisiert tomografische Schnitte (Längsschnitte) der Netzhaut, aber die Identifizierung einzelner Zellen ist schwierig. AOSLO kann einzelne Photorezeptoren mit einer lateralen Auflösung von etwa 2,5 μm visualisieren und ermöglicht so die Erkennung subtiler Photorezeptorschäden, die mit OCT schwer nachweisbar sind1). Beide sind komplementäre Techniken und werden häufig in Kombination als multimodale Bildgebung eingesetzt.
AO-Bildgebung wird zur Beurteilung verschiedener Netzhauterkrankungen eingesetzt. Die sichtbaren Strukturen und die wichtigsten krankheitsspezifischen Befunde sind unten aufgeführt.
Hereditäre Netzhauterkrankungen
Retinitis pigmentosa (RP) : Nachweis eines signifikanten Zapfenverlusts in der zentralen Netzhaut, selbst wenn diese im OCT normal erscheint. Gekennzeichnet durch ein unregelmäßiges Zapfenmosaik, verringerte Zapfendichte und verminderte Hexagonalität.
Stargardt-Krankheit: Der Abstand zwischen Zapfen und Stäbchen ist signifikant vergrößert. In der Peripherie zeigt sich ein „Sternenhimmel“-Muster.
Choroideremie: Das Zapfenmosaik bleibt bis zur Atrophiegrenze erhalten. Charakteristisch sind bläschenförmige hyperreflektive Flecken.
Netzhautgefäßerkrankungen
Diabetische Retinopathie: Nachweis von Veränderungen der Zapfenpackungsdichte und Gefäßanomalien wie Mikroaneurysmen auf zellulärer Ebene.
Netzhautgefäßdynamik: Echtzeitverfolgung der Bewegung weißer Blutkörperchen in den Netzhautgefäßen.
CSCR: Visualisierung von Zapfenmosaikanomalien bei zentraler seröser Chorioretinopathie.
Anwendung in klinischen Studien
Struktureller Endpunkt : Quantitative Bewertung von Veränderungen auf zellulärer Ebene, nutzbar als struktureller Endpunkt für die Behandlungswirksamkeit.
Früherkennung der altersbedingten Makuladegeneration : Früherkennung von Drusen bei altersbedingter Makuladegeneration.
RGC-Bildgebung : Visualisierung retinaler Ganglienzellen bei Glaukompatienten.
Die Merkmale der AO-Befunde bei den wichtigsten hereditären Netzhauterkrankungen sind im Folgenden dargestellt.
| Erkrankung | Wichtigste AO-Befunde | Charakteristisches Muster |
|---|---|---|
| Retinitis pigmentosa | Verminderte Zapfendichte | Verminderte Hexagonalität |
| Stargardt-Krankheit | Vergrößerung des Zapfen-Stäbchen-Abstands | Sternenhimmel-Muster |
| Choroideremie | Zapfenerhalt bis zur Atrophiegrenze | Blasige hyperreflektive Flecken |
Vitelliforme Makuladystrophie führt zu einer Abnahme der Zapfen- und RPE-Dichte im Läsionsbereich, während sie außerhalb normal bleibt. Es werden auch bewegliche scheibenförmige Strukturen beobachtet, die auf subretinale Makrophagen hindeuten.
X-chromosomale Retinoschisis zeigt unregelmäßige und vergrößerte Zapfenabstände innerhalb der fovealen Schisis. Bei der Offenblenden-Bildgebung sind charakteristisch große speichenradförmige Zapfen zu sehen.
Usher-Syndrom Typ II weist eine geringere foveale Zapfendichte auf als nicht-syndromale RP, selbst bei normalem OCT-Befund. Bei Typ III bleibt die foveale Zapfendichte erhalten, aber in Bereichen mit Empfindlichkeitsverlust verschwindet die Zapfenstruktur.
Ein Beispiel für die Erkennung subtiler Läsionen, die im OCT schwer zu erkennen sind, ist ein Fall nach Rückbildung eines zystoiden Makulaödems (CME) nach Kataraktoperation.
Khoussine et al. (2025) berichteten über eine 68-jährige Frau, bei der sich ein zystoides Makulaödem nach Kataraktoperation zurückbildete1). Das OCT zeigte nur einen kleinen EZ-Defekt, aber das AOSLO entdeckte eine rissartige Läsion, die das Makula-Photorezeptor-Mosaik durchzog. Die Position und Ausrichtung der Läsion stimmten mit dem Metamorphopsie-Muster auf dem Amsler-Gitter überein, was belegt, dass nach Rückbildung des CME persistierende Photorezeptorschäden zu anhaltender Metamorphopsie führen können.
Ebenso gibt es Berichte, dass AOSLO bei solarer Retinopathie und nach Netzhautablösung Zellschäden erkannt hat, die im OCT unklar waren 1).
Typische Anwendungen sind die Identifizierung der Ursache von visuellen Symptomen, die durch OCT nicht erklärt werden können (z. B. Metamorphopsie nach Rückgang eines zystoiden Makulaödems), die quantitative Überwachung von Photorezeptorverlustmustern bei erblichen Netzhauterkrankungen, die Früherkennung subtiler Veränderungen bei altersbedingter Makuladegeneration und diabetischer Retinopathie sowie die Verwendung als struktureller Endpunkt in klinischen Studien 1).
Das AO-Fundusbildgebungssystem besteht aus den folgenden drei Hauptkomponenten.
Im AO-SLO können je nach Detektionsverfahren unterschiedliche Gewebekontraste erzielt werden.
Das kundenspezifische AOSLO-System nach Dubra-Design verwendet eine nicht-konfokale Vierquadranten-Detektionsmethode mit einem maximalen Sichtfeld von 2,5 Grad1). Bei der Bildaufnahme werden kurze Videos aufgezeichnet und mit einer benutzerdefinierten Software einer Bewegungsstabilisierung unterzogen1).
Diese Technologie wurde ursprünglich in der Astronomie entwickelt, um Aberrationen durch atmosphärische Turbulenzen zu korrigieren, und dann für den ophthalmologischen Bereich angepasst und verbessert.
AOSLO trägt zur Aufklärung der Pathophysiologie visueller Symptome bei, indem es zelluläre Veränderungen erfasst, die mit OCT nicht nachweisbar sind.
Khoussine et al. (2025) zeigten, dass bei Patienten mit anhaltender Metamorphopsie nach Rückbildung eines zystoiden Makulaödems rissartige Photorezeptorläsionen räumlich mit den Metamorphopsiemustern auf dem Amsler-Gitter übereinstimmten1). Ob sich geschädigte Photorezeptoren im Laufe der Zeit erholen, ist unbekannt, und es sind Längsschnittstudien erforderlich.
In dem Bericht wird darauf hingewiesen, dass es eine Herausforderung darstellt, zu unterscheiden, ob der scheinbare Verlust von Photorezeptoren im Rissbereich auf einen tatsächlichen Verlust oder eine Anomalie der Anordnung zurückzuführen ist 1). Darüber hinaus kann das Innensegment auch bei Verlust des Außensegments der Zapfen erhalten bleiben, und es wird untersucht, ob die Erhaltung des Innensegments ein prognostischer Faktor für die Wiederherstellung der Sehfunktion ist 1).
Die Fähigkeit der AO-Technologie, Veränderungen auf zellulärer Ebene zu erkennen, soll als struktureller Endpunkt in klinischen Studien zur Gen- und Zelltherapie bei erblichen Netzhauterkrankungen genutzt werden. Ihre Stärke liegt in der quantitativen Bewertung früher Photorezeptorveränderungen, die mit herkömmlicher OCT oder Gesichtsfeldtests nicht nachweisbar sind.
Die derzeitigen Hindernisse für die klinische Einführung sind wie folgt.
Der Nutzen struktureller Endpunkte in klinischen Studien und der detaillierten Bewertung von Photorezeptorschäden wurde nachgewiesen, und mit der Verbreitung der Gentherapie wird ein Anstieg der Nachfrage erwartet. Allerdings stellen Kosten, Komplexität der Durchführung, Bildgebungszeit und das Fehlen standardisierter Datenbanken Hindernisse für die Verbreitung dar, sodass die Anwendung in der allgemeinen Augenheilkunde derzeit begrenzt ist1).
Das einzige klinisch zugelassene Gerät ist das rtx-1 (AO-FIO), das in einigen spezialisierten Einrichtungen verfügbar ist. AO-SLO und AO-OCT sind derzeit auf Forschungseinrichtungen beschränkt und in der allgemeinen Augenheilkunde schwer einzusetzen. Aufgrund von Kosten und technischem Fachwissen ist ihre Verbreitung in der allgemeinen Augenheilkunde noch begrenzt.
