Übersicht der apparativen Entwicklungen in der optischen Kohärenztomografie: von der Darstellung der Retina zur Unterstützung therapeutischer Eingriffe

Zusammenfassung

Hintergrund: Die optische Kohärenztomografie (OCT) ist ein relativ junges diagnostisches Verfahren, das in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung durchlaufen hat. Die neue Technik des Spektral-Domain-OCT (SD-OCT) erlaubte es, die Messgeschwindigkeit hundertfach zu steigern. Es wird dadurch eine dreidimensionale Gewebsdarstellung und eine Echtzeitabbildung sich bewegender Strukturen möglich. Die dreidimensionale Darstellung des Gewebes verbessert quantitative morphologische Messungen, erlaubt die Verfolgung von morphologischen Veränderungen über längere Zeit und verbessert die Korrelation von OCT-Befunden mit den Ergebnissen anderer bildgebender Verfahren. Die Echtzeitfähigkeit des SD-OCT ermöglicht hierbei auch den direkten Einsatz während einer Spaltlampenuntersuchung und eine Unterstützung chirurgischer Eingriffe. Methodik: Ein SD-OCT wurde an eine Spaltlampe adaptiert und an 70 Patienten (91 Augen) während der Untersuchung des vorderen und des hinteren Augenabschnitts eingesetzt. Zur Demonstration der Möglichkeit eines intraoperativen Einsatzes der OCT wurden SD-OCT-Geräte über eine spezielle Optik an den Kameraport eines Operationsmikroskops gekoppelt. Die SD-OCT-Bildgebung wurde an verschiedenen Testobjekten und enukleierten Schweineaugen mit Bildgebungsgeschwindigkeiten von 20 000 und 210 000 Zeilen pro Sekunde durchgeführt. Ergebnisse und Diskussion: Das SD-OCT erlaubt an einer Spaltlampe die Darstellung des hinteren Augenabschnitts mit einer dem Stratus 3 vergleichbaren Qualität. Aufgrund von Einschränkungen bei der Auslegung der Optik des Spaltlampenadapters und bedingt durch die Verwendung einer Wellenlänge von 830 nm waren bei dem Spaltlampen-OCT jedoch der Messbereich und die Darstellung des Kammerwinkels verglichen mit kommerziellen Geräten eingeschränkt. Durch das OP-Mikroskop war eine dreidimensionale Darstellung der Vorderkammer mit einigen 100 mm Arbeitsabstand möglich. Epithel, Bowman-, Descemet-Membran, Limbus, Iris, Linse, Bindehaut und Sklera waren darstellbar. Instrumente und operative Schnitte in der Kornea konnten in ihrer Lage mit 20 µm Genauigkeit dargestellt werden. Eine Echtzeit-Aufnahme und Darstellung von Volumina mit OCT wurde demonstriert. Die bisher einem klinischen Einsatz eines SD-OCT-Operationsmikroskops entgegenstehenden technischen Probleme konnten gelöst werden, sodass eine klinische Erprobung sich in Vorbereitung befindet. Die intraoperative OCT hat das Potenzial, die Genauigkeit bisheriger Eingriffe zu verbessern und neue chirurgische Verfahren zu ermöglichen.

Abstract

Background: Optical coherence tomography (OCT) is new diagnostic procedure that has rapidly evolved in the last years. The recently developed spectral domain OCT allows one to increase the imaging speed by a hundred times compared to the first generation time domain OCT and enables three-dimensional imaging as well as real-time imaging of fast moving structures. Volumetric imaging improves the quantitative measurement of morphology and the evaluation of temporal changes. In addition, an exact correlation with images acquired with other imaging modalities is possible. Real-time imaging enables also the use of OCT during examinations with the slit-lamp and during ophthalmological surgery. Methods: A spectral domain OCT was adapted to a slit lamp. 70 patients (91 eyes) were examined at the anterior or posterior segment of the eye. Images of healthy structures and different pathologies were compared to OCT images obtained with Stratus 3, Spectralis, and the SL-OCT. To demonstrate the feasibility of OCT during surgery, spectral domain OCT devices working with 20 000 and 210 000 A scans per second were coupled by specially developed optics to the camera port of a surgical microscope. The device was tested with phantoms and enucleated pig eyes. Results and Conclusions: A 5 kHz spectral domain OCT can image the retina during slit lamp-based indirect ophthalmoscopy with a quality similar to that of the Stratus 3. In addition, relevant structures of the anterior segment were imaged. Here, compared to commercially available devices, the imaged field was smaller and the angle of the anterior chamber was not directly visible due to the 830 nm wavelength, which had to be used for retinal imaging. Through the surgical microscope, a volumetric imaging of epithelium, Bowman’s, Descemet’s membranes, limbus, iris, lens, conjunctiva and sclera was demonstrated with several tens of centimetre working distance. Instruments and incisions in the cornea were visualised with 20 µm precision. Real-time imaging and visualisation of volumetric OCT data were also demonstrated. In principle, all technical problems of an intraoperative use of OCT have been solved and a clinical trial will start in the near future. OCT has the potential to improve the precision of surgical interventions and may even enable new interventions.

Schlüsselwörter

physiologische Optik - Kornea - Anatomie

Key words

physiological Optics - cornea - anatomy

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