Netzhautbildgebung ist ein Oberbegriff für Techniken, die dreidimensionales (3D) Netzhautgewebe als zweidimensionales Bild erfassen. Sie bildet eine unverzichtbare Untersuchungsgrundlage für die Diagnose und Behandlung von Augenkrankheiten.
Weitwinkelbildgebung (WFI) ist definiert als eine Technik, die ein Sichtfeld von 50 Grad oder mehr erfasst. Die Ultraweitwinkelbildgebung (UWFI) mit einem noch größeren Sichtfeld kann wie beim Optos® bis zu 200 Grad erfassen und deckt über 80 % der Netzhautoberfläche ab.
Der Bildwinkel herkömmlicher Funduskameras beträgt maximal etwa 60 Grad, sodass bei direktem Blick nur knapp außerhalb der Makulaarkade und mit Augenbewegungen gerade noch der Äquator fotografiert werden kann. Daher war die Fotografie der Netzhautperipherie stark eingeschränkt.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren Augenärzte auf die Fundusfotografie mit Filmrollen und die Fluoreszenzangiographie angewiesen. Ab der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts verbreitete sich die digitale Bildgebung, und alle Funduskameras wechselten zu digitalen Systemen.
Die größte Veränderung war die Einführung der optischen Kohärenztomographie (OCT). Seit ihrer Einführung in den 1990er Jahren hat sich das Verständnis, die Behandlung und die Therapiebewertung vieler chorioretinaler Erkrankungen erheblich verändert. In den letzten Jahren hat sich auch die Weitwinkel- und Ultraweitwinkel-Bildgebung rasant verbreitet und die Beurteilung der Netzhautperipherie erheblich verbessert.
QWas ist der Unterschied zwischen Weitwinkel-Bildgebung und Ultraweitwinkel-Bildgebung?
A
Per Definition wird ein Blickwinkel von 50 Grad oder mehr als Weitwinkel (WFI) eingestuft. Ultraweitwinkel-Bildgebung (UWFI) bezieht sich speziell auf Systeme wie Optos®, die ein Sichtfeld von bis zu 200 Grad bieten und mehr als 80 % der Netzhautoberfläche in einem einzigen Bild erfassen können.
QIst eine Weitwinkel-Bildgebung ohne Pupillenerweiterung möglich?
A
Kontaktlose UWFI-Systeme wie Optos® und CLARUS® ermöglichen eine Bildgebung ohne Pupillenerweiterung. Ein großer Vorteil ist die Möglichkeit, die Netzhautperipherie auch bei Patienten mit schlechter Pupillenerweiterung oder bei Kindern, die eine Erweiterung ablehnen, abzubilden.
Moderne Weitwinkel- und Ultraweitwinkel-Bildgebungssysteme werden in Kontakt- und kontaktlose Typen unterteilt. Ein Vergleich der wichtigsten Geräte ist unten dargestellt.
Gerätename
Kontakt/Kontaktlos
Blickwinkel
Hauptlichtquelle/Prinzip
RetCam®
Kontakttyp
Bis zu 130°
CMOS + Lichtwellenleiter
HRA2® + Staurenghi-Linse
Kontakttyp
Maximal 150°
SD-OCT + CSLO
Optos®
Kontaktlos
Maximal 200° (vom Augenzentrum)
CSLO-basiert (roter und grüner Laser)
CLARUS® 500
Kontaktlos
133° (einzeln) / 200° (zwei Bilder kombiniert)
Spalt-Scan (rote, grüne, blaue LED)
Heidelberg Spectralis
Kontaktlos
55° bis 102° (mit Aufsatz)
SD-OCT + CSLO
Kontakttyp
RetCam® (Clarity Medical Systems) : bis zu 130°. Hauptsächlich für die Fundusfotografie bei Kindern und Neugeborenen verwendet. Durchführung unter Vollnarkose oder topischer Anästhesie. Fundusfotografie und Fluoreszenzangiographie möglich (nur RetCam® 3 unterstützt FA). In Japan das einzige zugelassene Kontakt-Weitwinkel-Funduskamera im Jahr 2019.
HRA2® + Staurenghi-Linse : bis zu 150° bei Kontakt. Unterstützt Fluoreszenz- und Autofluoreszenzaufnahmen. Modelle mit OCT ermöglichen die gleichzeitige Erfassung angiographischer Befunde und entsprechender tomographischer Schnittbilder.
Hinweise : Vermeiden Sie die Anwendung nach Verletzungen oder in der frühen postoperativen Phase. Bei Verdacht auf infektiöse Läsionen ist auf die Prävention nosokomialer Infektionen zu achten.
Kontaktloser Typ
Optos® (Optos PLC, UK) : Verwendet einen elliptischen Hohlspiegel, um bis zu 200° (vom Augenmittelpunkt) aufzunehmen. Bietet ein pseudofarbiges Bild durch Kombination von grünem (532 nm) Laser für den vorderen Bereich des retinalen Pigmentepithels und rotem (633 nm) Laser für die tiefen Fundusschichten. Unterstützt FA, Fundus-Autofluoreszenz (grün/infrarot) und ICGA. Aufnahmen ohne Pupillenerweiterung möglich.
CLARUS® 500 (Carl Zeiss Meditec) : 133° in einem Bild, 200° durch Kombination zweier Bilder. Verwendet ein Schlitz-Scan-Verfahren (teilweise konfokal) mit roten, grünen und blauen LED-Lichtquellen. Ausgestattet mit einem echten Farbmodus sowie blauen, grünen und infraroten Autofluoreszenzmodi. Aufnahmen ohne Pupillenerweiterung möglich.
Verwendung des RetCam® (Hinweise für den Kontakttyp)
Die Aufnahme erfolgt nach ausreichender Pupillenerweiterung mit Mydrin®P. Hydroxyethylcellulose (Scopisol®) auf die Hornhaut tropfen, die 130°-Linse direkt auf die Hornhaut aufsetzen und mit dem Fußschalter bedienen. Bei Kindern die Augenlider mit einem Lidhalter oder den Fingern des Untersuchers sicher öffnen. Kleben Sie ein Pflaster auf die temporale Seite des Augenlids, um ein Scopisol®-Reservoir zu schaffen, was eine stabile Aufnahme ermöglicht.
QWann sollte man zwischen Kontakt- und kontaktlosem Typ wählen?
A
Kontaktgeräte (wie RetCam®) werden hauptsächlich bei Neugeborenen, Säuglingen und Patienten mit Bewegungsbeschränkung eingesetzt. Kontaktlose Geräte (Optos®, CLARUS®) sind für ein breites Altersspektrum einschließlich Erwachsener geeignet und ermöglichen eine periphere Bildgebung ohne Pupillenerweiterung. In der frühen postoperativen Phase oder nach einem Trauma wird ein kontaktloses Gerät gewählt.
Ein großer Vorteil moderner WFI- und UWFI-Systeme ist die Möglichkeit, mehrere Bildgebungsmodi mit demselben Gerät zu erfassen. Die wichtigsten Aufnahmemodi sind unten aufgeführt.
Farbfundusfotografie : zeichnet Farbinformationen und morphologische Veränderungen wie Blutungen und harte Exsudate auf.
Fluoreszenzangiographie (FA) : Beurteilung der Gefäßpermeabilität und des Blutflusses mit Fluorescein (488 nm). Die Ultraweitwinkel-FA ermöglicht die Erfassung von Gefäßläsionen der peripheren Netzhaut in einem einzigen Bild.
Indocyaningrün-Angiographie (ICGA) : Beurteilung der Aderhautgefäße. Die Modelle Optos® California und neuere unterstützen die Ultraweitwinkel-ICGA.
Fundusautofluoreszenz (FAF) : Beurteilung autofluoreszierender Substanzen wie Lipofuszin. Die verschiedenen Wellenlängen (blau BAF, grün GAF, infrarot IRAF) liefern unterschiedliche Informationen.
Rotfreie Fotografie : nützlich zur Beobachtung der Nervenfaserschicht.
OCT und OCT-A : nicht-invasive Erfassung von Netzhautschnitten und Blutflussinformationen.
Die Fundusautofluoreszenz des Optos® 200Tx verwendet einen grünen Laser (532 nm), und es ist zu beachten, dass der Farbton von dem herkömmlicher Funduskameras abweicht. Diese Wellenlängeneigenschaft sollte bei der Beurteilung der Fundusautofluoreszenz berücksichtigt werden. Mit dem HRA ist eine simultane Angiographie (FA/ICG) möglich, die gleichzeitige angiographische Befunde im gleichen Bildwinkel und eine Markierung der korrespondierenden Stellen liefert, was den Vergleich von Regionen erleichtert.
Diabetische Retinopathie (DR): Die Ultraweitwinkel-Bildgebung erleichtert die Erfassung des Gesamtbildes peripherer Gefäßläsionen und proliferativer Gewebe. Die Weitwinkel-Bildgebung ist besonders nützlich für die Dokumentation der gesamten Läsionslast der DR3)
Retinopathia praematurorum (ROP): Die pädiatrische Anwendung mit RetCam® ist etabliert
Netzhautgefäßverschlüsse und Netzhautvaskulitis: Erkennung und Verlaufskontrolle peripherer Läsionen
Posteriore Uveitis (infektiös und nicht-infektiös)
Periphere Netzhautablösung und Netzhautforamen: Früherkennung von Vorläuferläsionen
Mukopolysaccharidose (MPS)-Retinopathie: Die Kombination von UWF-Fundusfotografie, Fundus-Autofluoreszenz und OCT ermöglicht den Nachweis einer Retinopathie, die mit der klinischen Fundusuntersuchung allein schwer zu erkennen ist. Von 75 Fällen wurde bei 65 eine UWF-Fundusfotografie durchgeführt, und bei 31 wurden mit einer Retinopathie übereinstimmende Befunde festgestellt2)
Situationen, in denen eine Skleraeindellung kontraindiziert ist (z. B. frühe postoperative Phase)
Die pädiatrische Fundusfotografie mit RetCam® ermöglicht: ① objektiven Vergleich des zeitlichen Verlaufs der Erkrankung, ② detailliertes Verständnis der Pathologie durch Fluoreszenzangiographie, ③ Ausbildung junger Ärzte, ④ Informationsaustausch auf Kongressen und in Publikationen, ⑤ Informationsaustausch mit Kinderärzten und medizinischem Fachpersonal, ⑥ Erklärung des Krankheitszustands gegenüber der Familie. Die Aufnahme erfolgt unter Vollnarkose im Operationssaal (EUA) oder unter topischer Anästhesie in der Ambulanz. Bei Kindern unter 1 Jahr ist die Aufnahme durch Ruhigstellung mit einem Badetuch möglich; bei älteren Kindern, wenn die Ruhigstellung schwierig ist, erfolgt die Beobachtung und Aufnahme unter Sedierung mit Trichlorphos-Natrium (Trichloryl®-Sirup) oder Chloralhydrat (Escre®-Zäpfchen).
Anwendung beim Screening der diabetischen Retinopathie
Die Ultraweitwinkel-Bildgebung sammelt zunehmend Evidenz, die den Übergang von der konventionellen 7-Feld (7F)-Fotografie zur Beurteilung des Schweregrads der diabetischen Retinopathie unterstützt.
Die Übereinstimmung zwischen UWF-F7-Grading und der ETDRS-Methode (7F) bei der Schweregradbeurteilung ist hoch, mit hohen Kappa-Werten für schwerwiegende Befunde: nicht-proliferative DR (κ=0,73; Übereinstimmung 96%), proliferative DR (κ=0,74; Übereinstimmung 97%), panretinale Photokoagulation (κ=0,97; Übereinstimmung 99%) und fokale Photokoagulation (κ=0,71; Übereinstimmung 98%)4). Der Hauptvorteil der UWF-Bildgebung ist die Fähigkeit, einen großen Bereich der Netzhaut (mindestens 80%) zu visualisieren, was die Identifizierung von Läsionen ermöglicht, die mit der 7-Feld-Fotografie allein nicht erkannt werden können4).
WFI- und UWFI-Systeme haben die folgenden technischen Einschränkungen.
Schwierigkeit der quantitativen Bewertung: Bei der Umwandlung einer Kugel (Netzhaut) in eine Ebene (Bild) wird die Peripherie im Vergleich zum Zentrum erheblich vergrößert dargestellt. Daher ist für die quantitative Bewertung der Größe und Fläche von Netzhautläsionen eine spezielle Korrekturmethode erforderlich.
Artefakte: Bei peripheren Aufnahmen werden leicht Augenlider und Wimpern abgebildet, die den Lichtweg stören. Beim Optos® mit seiner großen Tiefenschärfe kann dies die periphere Beurteilung relativ häufig beeinträchtigen.
Farbtonunterschiede: Optos® und CSLO-basierte Systeme verwenden einen Laser oder eine LED mit einer bestimmten Wellenlänge als Lichtquelle, und die Bildfarbe unterscheidet sich von herkömmlichen Funduskameras, die das Licht an der Netzhautoberfläche reflektieren. Durch Anpassen der Farbbalance kann das Bild dem ophthalmoskopischen Befund angenähert werden.
Herausforderung der 3D→2D-Konvertierung: Die Darstellung der dreidimensionalen Netzhautoberfläche in einem zweidimensionalen Bild bleibt eine Herausforderung.
Das CSLO verwendet anstelle eines hellen Blitzlichts einen schnell scannenden monochromatischen Laserstrahl, um den Augenhintergrund zu beleuchten. Eine konfokale Blende blockiert reflektiertes und gestreutes Licht außerhalb des Fokus und ermöglicht so Bilder mit hohem Kontrast und hoher Auflösung. CSLO-basierte Systeme zeichnen sich durch eine große Tiefenschärfe aus.
Prinzip des Optos®
Elliptischer Hohlspiegel: Nutzt die Eigenschaft, dass Licht, das von einem Brennpunkt einer Ellipse ausgeht, zwangsläufig durch den anderen Brennpunkt verläuft. Der Mittelpunkt des Fundusscans (virtueller Scanpunkt) wird auf die Pupillenebene gelegt, und ein Bereich von 200 Grad des Augenhintergrunds wird gescannt.
Zwei-Wellenlängen-Synthese: Ein Pseudofarbbild wird erzeugt, indem ein Bild bei 532 nm (grün), das hauptsächlich den Bereich vor dem retinalen Pigmentepithel erfasst, und ein Bild bei 633 nm (rot), das die tiefen Schichten des Augenhintergrunds erfasst, kombiniert werden.
Konfokale Methode: Da aufgrund der unterschiedlichen Eindringtiefe in das Gewebe wellenlängenabhängig Informationen aus verschiedenen Tiefen gewonnen werden, unterscheidet sich der Farbton von dem herkömmlicher Funduskameras.
Prinzip des CLARUS®
Schlitzscan-Verfahren (teilkonfokal): BLFI-Technologie (Balanced Light Fundus Imaging) mit roten, grünen und blauen LED-Lichtquellen. Der zentrale Bereich wird im konfokalen Modus abgebildet, während die Peripherie im teilkonfokalen Modus abgebildet wird.
Echtes Farbbild: Kombiniert die bei den Wellenlängen Rot, Grün und Blau gewonnenen Informationen und liefert ein natürliches Farbbild, das dem einer Funduskamera mit weißer Lichtquelle nahekommt.
Ohne Pupillenerweiterung: Einzelbild 133°, Kombination von zwei Bildern bis zu 200°, Montage bis zu 267°.
Der Heidelberg Retina Angiograph (HRA) hat einen Standardbildwinkel von 30°, mit Aufsätzen sind jedoch auch Aufnahmen mit 55° oder 102° möglich. Er ist mit drei Lasern (488 nm, 785 nm, 817 nm) ausgestattet, die eine Beobachtung unter Nutzung der jeweiligen Wellenlängeneigenschaften ermöglichen. Das Multicolor-System nimmt gleichzeitig mit blauem, grünem und nahinfrarotem Licht auf und liefert in Echtzeit ein Pseudo-Farbfundusbild. Durch Mittelwertbildung können auch bei Trübungen der brechenden Medien klare Bilder gewonnen werden.
7. Aktuelle Forschung und zukünftige Perspektiven (Berichte aus der Forschungsphase)
Die Forschung an tragbaren Fundusfotografiegeräten, die mit einem Smartphone verbunden werden können, schreitet voran.
Kim et al. (2024) führten mit dem EYELIKE-Gerät eine smartphone-basierte Fundusfotografie (SBFI) in Vietnam (Provinzen Quảng Trị und Thái Nguyên) durch und analysierten 7.023 Personen und 13.615 Augen1). Die mit dem Telediagnosesystem ermittelte Prävalenz stimmte weitgehend mit Daten aus anderen asiatischen Ländern überein. SBFI erwies sich hinsichtlich Ressourceneffizienz und Diagnosegenauigkeit als dem RAAB überlegen und hat den Vorteil, dass es auch von einem Screening-Team ohne Augenarzt durchgeführt werden kann1).
Auch die Entwicklung automatisierter Diagnosesysteme in Kombination mit KI schreitet voran, und eine Anwendung für kosteneffizientes Augenkrankheits-Screening wird erwartet.
Als Forschungsprototyp wurde ein Swept-Source-OCT (Multi-MHz-FDML-OCT) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 6.700.000 A-Scans/Sekunde berichtet. Eine Frequenzsweep-Quelle mit einem Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) erreicht einen Bildgebungsbereich von bis zu 50 mm und zeigt die Möglichkeit, das gesamte Auge (Vorderabschnitt, Linse, Glaskörper, Netzhaut, Aderhaut, Lederhaut) mit einem einzigen OCT abzubilden. Die Realisierung eines 4D-Operations-OCT ist ebenfalls ein zukünftiges Ziel.
Dies ist eine Methode zur Quantifizierung der vom RPE emittierten Autofluoreszenz. Bei der Stargardt-Krankheit wird selbst bei normal erscheinendem Augenhintergrund eine massive Ansammlung von autofluoreszierenden Substanzen nachgewiesen, was neue Einblicke in die Krankheit und Mittel zur Prognosevorhersage bietet.
Die Ultraweitwinkel-Indocyaningrün-Angiographie (UWF-ICGA) wird voraussichtlich zum Verständnis der Pathogenese der zentralen serösen Chorioretinopathie (CSC) und der polypoidalen choroidalen Vaskulopathie (PCV) beitragen. Ein Gerät, das ein Scanning-Laser-Ophthalmoskop mit adaptiver Optik (AO-SLO) mit einem Fluorescein-Angiographie-Filter kombiniert, befindet sich ebenfalls in Entwicklung und ermöglicht die Visualisierung der makulären Gefäßstruktur in histopathologischer Auflösung, was das Management der makulären Ischämie verändern könnte.
QIst eine Fundusfotografie mit dem Smartphone möglich?
A
Smartphone-verbundene Funduskamera-Geräte wie EYELIKE wurden praktisch eingesetzt und werden für das Fernscreening in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen genutzt 1). Allerdings ist der Bildwinkel derzeit begrenzt und erreicht nicht den von speziellen Ultraweitwinkelgeräten. Eine Verbesserung der Diagnosegenauigkeit durch KI wird erwartet.
Kim J, Yoon S, Kim HYS. Prevalence of Selected Ophthalmic Diseases Using a Smartphone-Based Fundus Imaging System in Quang Tri and Thai Nguyen, Vietnam. Healthc Inform Res. 2024;30(2):162-167.
Noor A, et al. Retinopathy in Mucopolysaccharidoses: Patterns, Variance, Progression. Ophthalmology. 2024.
American Academy of Ophthalmology. Diabetic Retinopathy Preferred Practice Pattern. 2024.
December 2024 Journal Highlights. Ophthalmology. 2024. [UWF-F7 grading concordance study]
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