Glaukomdiagnostik mit dem OCT

Bei den Glaukomerkrankungen kommt es zu einem progressiven Untergang der retinalen Ganglienzellen (RGC). Die Somata der RGC befinden sich in der Ganglienzellschicht, die Dendriten sind in der inneren plexiformen Schicht mit den Bipolarzellen und den Amakrinzellen verschaltet und die Axone der RGC verlaufen in der Nervenfaserschicht (englisch: „retinal nerve fiber layer“; RNFL) zum Sehnervenkopf, um von dort über die lamina cribrosa das Augeninnere zu verlassen und dann weiter als Sehnerv zum corpus geniculatum laterale zu gelangen.

Moderne SD-OCT-Techniken erlauben die Aufnahme von Schnittbildern der Netzhaut mit quasihistologischer Auflösung in vivo und mit guter Reproduzierbarkeit (Mwanza et al. 2010; Langenegger et al. 2011). Darüber hinaus lässt sich mittels SD-OCT und automatischen Segmentationsalgorithmen nicht nur die Netzhaut mit allen Schichten darstellen, sondern es können auch die darunterliegenden Strukturen wie die Choroidea und lamina cribrosa detailliert abgebildet werden. Durch den Einsatz von Eye-Tracking, Messwiederholung und Mittelung der einzelnen Scans konnte die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der SD-OCT-Messungen weiter verbessert werden. Des Weiteren kann auch die Bewegung intravasal befindlicher Erythrozyten im zeitlichen Verlauf sichtbar gemacht werden, was eine OCT-gestützte Angiografie ohne die Applikation von Farbstoffen möglich macht. Daraus ergibt sich für die OCT-basierte Glaukomdiagnostik und die Progressionsanalyse bei Glaukom eine Vielzahl verschiedener Möglichkeiten.

Der Untergang von RGC kann mittels OCT indirekt durch eine Abnahme der RNFL-Dicke am Sehnervenkopf sichtbar gemacht, ausgemessen und im zeitlichen Verlauf dargestellt und beurteilt werden. Verschiedene Analysemethoden können hierzu eingesetzt werden. Im klinischen Alltag hat sich der Einsatz des peripapillär-orientierten Ringscans durchgesetzt. Hierbei wird die RNFL-Dicke über 360° im Bereich eines auf den Sehnervenkopf zentrierten Ringscans gemessen. Zur Auswertung kann die mittlere RNFL-Dicke über die 360°-Zirkumferenz herangezogen werden oder der Dickenverlauf der RNFL in diesem Bereich direkt mit dem einer gesunden Normalpopulation über die volle Zirkumferenz verglichen werden (Abb. 1). Darüber hinaus kann die gemittelte RNFL-Dicke auch innerhalb verschiedener Sektoren gemessen und mit einer Normalpopulation verglichen werden. Dabei kann die 360° umfassende Zirkumferenz beispielsweise in vier gleich große 90° messende Sektoren (temporal, inferior, nasal und superior) aufgeteilt werden. Hier hat sich die Analyse in den von David Garway-Heath vorgeschlagenen sechs Sektoren (temporal superior, temporal, temporal inferior, nasal inferior, nasal und nasal superior) im klinischen Alltag bewährt (Abb. 2). Allerdings besteht bisher noch kein Konsens darüber, ab wann eine Dickenabnahme der RNFL als tatsächlich und klinisch relevant angesehen werden sollte. Allerdings kann die OCT-Diagnostik nicht die klassische Beurteilung des Sehnervenkopfes mittels Funduskopie an der Spaltlampe oder Fundusfoto ersetzen, da glaukomtypische Veränderungen wie Papillenrandblutungen, Papillenblässe und Papillenexcavation mittels OCT schwer oder gar nicht erkannt werden können.

Eine gute Korrelation zwischen einer Ausdünnung der inneren Netzhautschichten, welche mittels OCT-Ringscan um die Papille gemessen wurden, und in der Perimetrie bestehenden Gesichtsfelddefekten konnte bereits nachgewiesen werden. Diese Korrelation zeigte sich nicht nur für die gemittelten Ergebnisse des 360°-Ringscans um den Sehnervenkopf, sondern auch für die Ergebnisse in den einzelnen Garway-Heath-Sektoren und dem mittleren Defekt der Perimetrie. Diese Korrelation besteht allerdings nur, wenn die mittlere RNFL-Dicke oberhalb von 40–60 μm liegt. Unterhalb dieser Grenze kann die RNFL-Dicke nicht mehr mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden (durch den sogenannten „floor-effect“), weshalb dann auch der mittlere Defekt der Perimetrie nicht mehr mit der RNFL-Dicke korrelieren kann (Hood et al. 2022; Wu et al. 2015). Auch die Größe der physiologischen altersbedingten RNFL-Abnahme wird bisher von verschiedenen Studien als unterschiedlich hoch angegeben (Leung et al. 2013; Leung et al. 2012; Sung et al. 2009; Zhang et al. 2016; Grewal et al. 2012). Bisher konnte allerdings bereits gezeigt werden, dass eine schnellere Abnahme der peripapillär gemessenen RNFL-Dicke häufiger mit einer späteren Entstehung von Gesichtsfelddefekten assoziiert war (Miki et al. 2014; Yu et al. 2016). In einer groß angelegten OCT-Studie, in welche die Ergebnisse von mehr als 12.000 Augen mit Glaukom oder bestehendem Glaukomverdacht eingeschlossen wurden, konnte eine mittlere RNFL-Abnahme von 0,4 μm/Jahr gemessen werden. Eine moderate oder rapide RNFL-Abnahme wurde definiert als eine RNFL-Abnahme, bei der die Ausdünnung oberhalb der 75. (entspricht RNFL-Verlust von ≥ 1,1 μm/Jahr) oder oberhalb der 90. Perzentile lag (entspricht RNFL-Verlust von ≥ 2,4 μm/Jahr) (Bradley et al. 2023). Mithilfe dieser Daten wurde errechnet, dass theoretisch eine Zahl von 7 RNFL-Scans über 2 Jahre notwendig sind, um einen moderaten oder rapiden RNFL-Verlust mit einer Genauigkeit von 60 % nachzuweisen. Dies ist allerdings im klinischen Alltag nur schwer implementierbar, sodass die Autoren dieser Studie schlussfolgerten, dass der RNFL-Scan mittels OCT zwar zur Diagnosestellung eines Glaukoms, aktuell aber nicht für eine sichere Progressionsanalyse empfohlen wird.

Des Weiteren lässt die Untersuchung mittels SD-OCT auch weitere an der spezifischen Anatomie des Sehnervenkopfs orientierte Untersuchungsmodalitäten zu. Eine solche Möglichkeit zur Analyse ergibt sich durch die Einbeziehung des Endes der Bruch-Membran am Sehnervenkopf. Das Ende der Bruch-Membran am Sehnervenkopf („Bruch’s membrane opening“; BMO) stellt die Grenze des retinalen Pigmentepithels am Sehnervenkopf dar und ist der histologisch definierte Beginn des neuronalen Kanals bzw. der Rand des Sehnervenkopfes. Es konnte gezeigt werden, dass die Position der BMO im Verlauf der Glaukomerkrankung stabil ist (Chauhan et al. 2013; Belghith et al. 2016). Die BMO und die bei der Ophthalmoskopie sichtbare (scheinbare) Grenze der Papille sind oftmals und insbesondere bei myopen Patienten nicht identisch. Die RGC-Axone/Nervenfasern verlaufen über die BMO und biegen hier in Richtung neuronalen Kanal bzw. Sehnerv ab. Der minimale Abstand zwischen BMO und Oberfläche der membrana limitans interna, also der Oberfläche der RNFL auf der Papille, stellt einen weiteren Messparameter dar, mithilfe dessen indirekt auf die RGC geschlossen werden kann („Bruch’s membrane opening minimum rim width“: BMO-MRW) (Abb. 3). Auch für die Bestimmung der BMO-MRW konnte bereits für die peripapillär gemessene RNFL-Dicke eine hohe Reproduzierbarkeit der Messergebnisse nachgewiesen werden (Hood et al. 2022; Tatham und Medeiros 2017).

Auch die OCT-Aufnahme der Makula ist heute bereits eine wichtige Stütze bei der klinischen Beurteilung von Glaukomen. Die meisten aktuell zur perimetrischen Untersuchung eingesetzten Methoden bilden diesen für die visuelle Funktion äußerst wichtigen Bereich bisher nicht adäquat ab. Auch wenn die Entstehung des Glaukoms häufig mit der Entwicklung von bogenförmigen Skotomen außerhalb des Gesichtsfeldzentrums einhergeht, wurde von mehreren Arbeitsgruppen beschrieben, dass auch bereits in frühen Stadien der Erkrankungen pathologische Veränderungen im Bereich der zentralen 10° des Gesichtsfelds nachgewiesen werden können (Nicholas und Werner 1980; Anctil und Anderson 1984; Heijl und Lundqvist 1984; Traynis et al. 2014; Hood et al. 2011).

Die Makula hat gegenüber der Papille als Messort für die OCT-Untersuchung von RNFL, GCL und IPL den Vorteil, dass hier keine größeren retinalen Gefäße vorhanden sind, welche die Messungen behindern können. Darüber hinaus lässt sich die Messung bei gesunden Augen einfach auf das Zentrum der Makula oder die foveale Senke zentrieren. Anatomische Besonderheiten wie vorhandene peripapilläre Atrophieareale (wie z. B. bei höherer Myopie) fallen hier, anders als bei der peripapillären OCT-Messung (siehe oben) nicht so sehr ins Gewicht. Allerdings können andere häufig vorliegende Erkrankungen der Makula wie z. B. die diabetische Makulopathie, die trockene oder feuchte Form der altersbedingten Makuladegeneration oder eine epiretinale Gliose diese Messungen verkomplizieren und zu wenig brauchbaren Ergebnissen führen. Die OCT-Untersuchung von RNFL, GCL und IPL im Bereich der Makula alleine oder in Kombination mit der peripapillären Messung haben das Potenzial, die klinische Beurteilung beim Glaukom zu verbessern (Tatham und Medeiros 2017). Im Falle des Makula-OCTs konnte eine gute Korrelation der Dicken von RNFL, GCL und IPL mit den mittleren Defekten für die zentralen 10° des Gesichtsfeldes bei Glaukompatienten nachgewiesen werden (Ohkubo et al. 2014).

Da moderne OCT-Geräte über robuste Segmentierungsalgorithmen verfügen und sich ca. 30–50 % der Somata der RGC in den zentralen 8° der Makula befinden, ist es sinnvoll, die Dicke der Ganglienzellschicht und der angrenzenden Schichten, in denen sich die Axone (RNFL) und Dendriten (IPL) der RGC befinden, zu untersuchen. Das Glaukom geht mit einem spezifischen Verlust der RGC einher, was sich mittels OCT ausgesprochen gut und reproduzierbar als Ausdünnung der RGC-enthaltenden retinalen Schichten nachweisen lässt. Die übrigen Schichten ohne RGC bleiben scheinbar unverändert, was ihre Dicke betrifft (Curcio und Allen 1990; Unterlauft et al. 2018; Harwerth et al. 1999; Quigley et al. 1989; Ishikawa et al. 2005; Tan et al. 2008). Oft wird in diesem Zusammenhang vom „macular ganglion cell complex“ (mGCC) und vom „macular ganglion cell-inner plexiform layer“ (mGCIPL) berichtet. Der mGCC umfasst RNFL, GCL und IPL. Der mGCIPL beinhaltet nur GCL und IPL. Dabei ermöglicht die Bestimmung des mGCIPL eine vergleichbar gute Unterscheidung zwischen Glaukomen und Gesunden, wie die Messung der peripapillären RFNL-Dicke (Mwanza et al. 2012).

Ein einheitlicher Untersuchungsstandard wie beim peripapillären OCT-Scan hat sich bisher allerdings noch nicht durchgesetzt. Die Makula wird wie bei der AMD-Diagnostik mittels einer Vielzahl parallel orientierter Linienscans untersucht. Mithilfe interner Segmentierungsalgorithmen werden die Grenzen zwischen den einzelnen Netzhautschichten bestimmt (Abb. 4a). Daraufhin kann die Dicke der einzelnen Schichten für eine große Zahl von einzelnen Lokalisationen auf der Netzhaut bestimmt werden. Aus diesen Messwerten können dann farbkodierte Dickenkarten generiert werden, welche abhängig von der betrachteten Netzhautschicht typische Strukturen aufweisen können oder bei Unvollständigkeit oder Fehlen dieser Strukturen auf das Vorliegen eines Glaukoms hinweisen können (Abb. 4b). So zeigt die RNFL-Schicht beim Gesunden typische von der Papille ausgehende nach superior und inferior abgehende Verdickungen auf, die sich im weiteren Verlauf der Glaukomerkrankung weiter ausdünnen. In der GCL zeigt sich typischerweise beim Gesunden eine Ringstruktur mit dickerer GCL-Schicht um die Fovea herum, welche auch oft als „Donut“ bezeichnet wird (Abb. 4c). Eine weitere Analyse stellt der Dickenvergleich von RNFL, GCL und IPL zwischen superiorer und inferiorer Hälfte der Makula dar. Allerdings ist dieser Halbfeldvergleich nur bei Vorhandensein von fokalen Defekten sinnvoll, welche zudem nur auf eine Hälfte der Makula begrenzt sind. Mittels der SD-OCT-Untersuchung der Makula und Analyse der Dicke der inneren Netzhaut können Glaukomerkrankte gut von Gesunden unterschieden werden (mit einer AUC von 0,955 in der ROC-Analyse). Darüber hinaus können auch unterschiedliche Glaukomstadien (früh, moderat, vorangeschritten) teilweise mit hoher Sicherheit voneinander unterschieden werden (Unterlauft et al. 2018; Shang et al. 2023). Allerdings bleibt es fraglich, ob sich diese Analyse in der täglichen klinischen Diagnostik durchsetzen kann, da eine große Menge, teils schwer einzuordnender Befunde generiert werden und mit dem peripapillär-orientierten Ringscan bereits ein ausgesprochen gutes klinisches Werkzeug vorhanden ist.

Die Untersuchung von Sehnervenkopf und Makula mithilfe der OCT haben die Diagnostik beim Glaukom bereichert und vereinfacht. Die OCT hat heute einen wichtigen Stellenwert bei der klinischen Beurteilung der Glaukompatienten. Im Folgenden gibt es ein paar weitere Praxistipps bei der Beurteilung der OCT-Untersuchungsergebnisse, welche das klinische Vorgehen unterstützen sollen: