Optische Kohärenztomographie: Einführung und Geschichte

Die Optische Kohärenztomografie hat sich in den letzten Jahren zu einer entscheidenden Technologie in der medizinischen Bildgebung entwickelt. Sie ermöglicht hochauflösende, nicht-invasive Bilder von biologischen Geweben, was Ärzten und Forschern ein tiefes Verständnis von anatomischen und pathologischen Strukturen ermöglicht. In diesem Text werden wir die Grundlagen und Funktionsweise der OCT-Technologie erläutern und uns anschliessend auf das Angio-OCT konzentrieren, das eine innovative Variante der herkömmlichen OCT darstellt. Darüber hinaus werden wir die Rolle von OCT bei der Diagnose von Augenkrankheiten beleuchten.

Die Entwicklung des OCT geht auf die 1960er Jahre zurück, als die Grundlagen der Kohärenzinterferometrie durch den Physiker Emil Wolf und den Ingenieur Denis Gabor gelegt wurden. In den 1990er Jahren wurde die OCT-Technologie speziell für die medizinische Bildgebung weiterentwickelt, und seitdem hat sie in der Ophthalmologie, Kardiologie und anderen medizinischen Fachbereichen grosse Anwendung gefunden.

Was ist eine optische Kohärenztomographie?

Die Optische Kohärenztomografie, kurz OCT, ist ein nicht-invasives bildgebendes Verfahren, das es ermöglicht, Querschnittsbilder von der biologischen Gewebestruktur zu erstellen. Es basiert auf dem Prinzip der interferometrischen Messung der Kohärenz von Licht. Ein OCT-System erzeugt Schnittbilder, ähnlich wie bei einer Ultraschalluntersuchung, jedoch mit viel höherer Auflösung und ohne die Verwendung von ionisierender Strahlung.

Funktionsweise von OCT

Ein typisches OCT-System besteht aus einer Lichtquelle, einem Kollimator, einem Interferometer und einem Detektor. Das Licht wird von der Lichtquelle emittiert und durch den Kollimator in parallele Strahlen umgewandelt. Ein Teil des Lichts wird zur Probe geschickt und der andere Teil zum Referenzspiegel im Interferometer. Die reflektierten Lichtstrahlen aus der Probe und dem Referenzspiegel werden dann wieder zusammengeführt und erzeugen ein Interferenz Muster.

Mit dieser Methode ist es möglich, hochauflösende Schnittbilder des Augenhintergrundes zu erstellen. Dabei wird ein Laserlicht verwendet, der von der Netzhaut unterschiedlich reflektiert wird. Die Reflexionen werden gemessen und von einem Computer in detailreiche Bilder umgewandelt. Diese Aufnahmen liefern genaue Informationen über die feinsten Strukturen und Veränderungen der Netzhautschichten.

Eine OCT-Untersuchung ähnelt der Bildgebung mittels Ultraschall (Sonografie), hat jedoch den Unterschied, dass statt Schall Licht verwendet wird.

Hierbei wird breitbandiges Licht mit einer geringen Kohärenzlänge ausgesendet, meist im Infrarotbereich mit einer Wellenlänge von etwa 800 bis 1400 nm. Dieses Licht wird mithilfe eines Strahlteilers in zwei Strahlen aufgeteilt. Der erste Strahl wird auf die Netzhaut des Patienten gerichtet, während der zweite Strahl eine vordefinierte Referenzstrecke innerhalb des Gerätes trifft. Das reflektierte Licht von der Netzhaut des Patienten und von der Referenzstrecke wird in einem Interferometer zusammengeführt und überlagert, wodurch Interferenzen entstehen. Diese Interferenzen liefern Informationen über die optische Achse und somit die Eindringtiefe des Lichtstrahls in die Netzhaut.

Ein Teil des Lichts wird auf die Probe gerichtet, während der andere Teil eine Referenzstrecke durchläuft. Das reflektierte Licht von der Probe wird mit dem Referenzlicht in einem Interferometer zusammengeführt und somit zur Interferenz gebracht. Aus dem resultierenden Interferenzsignal können verschiedene Strukturen entlang der optischen Achse (Tiefe) unterschieden werden. Durch laterales Scannen über die Probe werden dreidimensionale Bilder erzeugt.

Anwendungen von OCT bei Augenkrankheiten

Wann ist eine Optische Kohärenztomographie notwendig? Die OCT-Untersuchung findet in der Ophthalmologie vielfältige Anwendung zur Diagnostik. Die Untersuchungsmethode ermöglicht die Diagnose und Verlaufskontrolle von Augenerkrankungen wie der feuchten altersbedingten Makuladegeneration (AMD), bei der abnormale Gefässneubildungen unter der Netzhaut zu Sehverlust führen können. Durch die optische Kohärenz-Tomographie können auch Makulaödeme im Rahmen der diabetischen Retinopathie, Makulaödeme bei Venenverschlüssen, Glaukomerkrankungen, Sehnerverkrankungen, zystoide Makulaödeme bei Uveitis, das Irvine-Gass-Syndrom, epiretinale Membranen, Makulalöcher und das vitreomakuläre Traktionssyndrom detailliert untersucht werden. Dank der hochauflösenden Bildgebung kann der Augenarzt die Veränderungen im Auge genau analysieren und gezielte Behandlungsstrategien entwickeln.

Das OCT ist bei der Verlaufskontrolle der Wirksamkeit intravitrealer Injektionen wie Ranibizumab, Aflibercept, Brolucizumab und Faricimab unentbehrlich, da es eine präzise Beobachtung der Abnahme der intra- und subretinalen Flüssigkeitsansammlung sowie der Veränderung der Makulaschichten ermöglicht.

Die OCT Untersuchung sollte vor Augenoperationen wie der Katarakt-Operation unbedingt durchgeführt werden, um den Istzustand der Augen vor dem Eingriff präzise zu erfassen.

Durchführung einer OCT Untersuchung in der Augenheilkunde

• Vorbereitung: Der Patient wird gebeten, das Kinn auf eine Stütze und die Stirn gegen eine Halterung zu legen.
• Fixation: Der Patient fixiert mit weit geöffneten Augen einen vorgegebenen Punkt, ohne zu blinzeln.
• Laserabtastung: Ein Laserstrahl tastet den Augenhintergrund ab und erstellt Bilder.
• Berührungsfrei und schnell: Die OCT-Untersuchung ist berührungsfrei und dauert nur wenige Momente.

Fundusautoflureszenz

Fundusautofluoreszenzaufnahmen mit der Optischen Kohärenztomografie sind ein innovatives diagnostisches Verfahren in der Augenheilkunde. Sie ermöglichen die nicht-invasive Erfassung und Darstellung von fluoreszierendem Licht, das von intraretinalen Lipofuszingranula emittiert wird, und liefern wertvolle Informationen über den Zustand der retinalen Pigmentepithelzellen und deren Stoffwechselaktivitäten. Durch die Kombination von Fundusautofluoreszenzaufnahmen mit OCT-Bildgebung erhalten Augenärzte detaillierte Einblicke in die Pathophysiologie verschiedener retinaler Krankheiten wie altersbedingte Makuladegeneration und Retinitis pigmentosa, was zu einer verbesserten Diagnose und Behandlungsüberwachung führt.

Was ist Angio-OCT?

Angio OCT ist eine Weiterentwicklung der herkömmlichen OCT-Technologie, die zusätzlich Informationen über die Durchblutung der untersuchten Gewebestruktur liefert. Diese Erweiterung ermöglicht eine hochauflösende Darstellung von Blutgefässen und deren Netzwerken im Gewebe, ohne dass Kontrastmittel injiziert werden müssen.

Funktionsweise von Angio-OCT

Die Funktionsweise von Angio-OCT basiert auf der Erfassung von Bewegungen des Blutes in der Gewebestruktur. In den aufgenommenen OCT-Bildern werden Veränderungen der Phasenlage des Lichts erfasst, die durch die Fliessbewegung der roten Blutkörperchen im Gewebe verursacht werden. Diese Informationen werden analysiert und als farbkodierte Darstellungen von Gefässstrukturen interpretiert.

Anwendungen von Angio-OCT bei Augenkrankheiten

Angio-OCT ermöglicht die Erkennung der makulären Neovaskularisation (MNV), früher als choroidale Neovaskularisation (CNV) bezeichnet, die bei Augenerkrankungen wie der feuchten AMD und anderen Erkrankungen der Netzhaut auftreten kann. Die hochauflösende Darstellung der Blutgefässe hilft dabei, die Aktivität und das Fortschreiten dieser Erkrankungen zu überwachen und geeignete Behandlungsstrategien zu entwickeln. Insbesondere bei der AMD ist die Identifizierung und Quantifizierung von MNV (CNV) entscheidend für die Auswahl der bestmöglichen Therapie, wie z. B. die anti-VEGF-Therapie, um das Fortschreiten der Erkrankung zu verlangsamen und das Sehvermögen zu erhalten.

Vorderabschnitts-OCT

Das Vorderabschnitts-OCT, auch bekannt als Anterior Segment OCT (AS-OCT), ist eine spezielle Variante der OCT, die sich auf die Untersuchung des vorderen Augenabschnitts konzentriert. Es ermöglicht hochauflösende Querschnittsbilder der vorderen Augenstrukturen wie Hornhaut, Vorderkammer, Iris und Linse zu erstellen. Das Vorderabschnitts-OCT wird in der Ophthalmologie häufig eingesetzt, um verschiedene Augenerkrankungen, wie Keratokonus, Glaukom, Katarakte und Hornhautdystrophien, zu diagnostizieren und zu überwachen. Durch die nicht-invasive und schnelle Untersuchung bietet das Vorderabschnitts-OCT wertvolle Informationen für die Planung und Überwachung von Augenoperationen und anderen therapeutischen Maßnahmen im vorderen Augenabschnitt.

Fazit

Die OCT und Angio-OCT haben sich als bahnbrechende Technologien in der medizinischen Bildgebung etabliert und ermöglichen die hochauflösende Darstellung von Gewebestrukturen und Blutgefässen. Mit ihrer Anwendung bei Augenkrankheiten wie der feuchten altersbedingten Makuladegeneration, diabetischem Makulaödem, Makulaödem bei Venenverschlüssen, zystoidem Makulaödem bei Uveitis, Irvine-Gass-Syndrom, epiretinale Membran, Makulalöchern und vitreomakulärem Traktionssyndrom tragen sie massgeblich zur Diagnose und Überwachung dieser Erkrankungen bei.

Die Angio-OCT ermöglicht darüber hinaus die Erkennung und Verfolgung der makulären Neovaskularisation (MNV, früher choroidale Neovaskularisation, CNV) bei verschiedenen Netzhauterkrankungen, was eine gezielte Behandlung und eine verbesserte Patientenversorgung ermöglicht. Die kontinuierliche Weiterentwicklung und Anwendung dieser Technologien werden dazu beitragen, die Früherkennung und Behandlung von Augenerkrankungen weiter zu verbessern und die Lebensqualität der Patienten zu erhöhen.

Das Vorderabschnitts-OCT ist eine wertvolle und nicht-invasive Technologie in der Augenheilkunde, die hochauflösende Bilder der vorderen Augenstrukturen liefert und eine präzise Diagnose sowie eine effektive Behandlungsplanung ermöglicht.