Retinale Lasertherapie

Die Grundidee einer Fixierung der Netzhaut durch eine Narbe entstand durch Prof. Meyer-Schwickerath 1946/1947, der beobachten konnte, dass sich die Netzhaut an Narben nicht weiter ablöste. Erste Versuche zur Erzeugung einer solchen Narbe erfolgten durch den Einsatz eines Sonnenlichtkoagulators auf dem Dach der Uniklinik in Hamburg-Eppendorf. Nachbeobachtungen zeigen hierzu sehr große retinale Narben, da sowohl Größe als auch Energie nicht steuerbar waren und somit großflächige retinale Verbrennungen verursacht wurden. Ebenso war der Einsatz abhängig vom Sonnenstand (Meyer-Schwickerath 1954).

Die Weiterentwicklung war ein Lichtkoagulator mit einer Xenon-Hochdrucklampe. Anders als bei der Sonnenlichtkoagulation wird hierbei ein Gas zwischen Kathode und Anode angeregt, sodass ein Lichtbogen entsteht. Die emittierten Wellenlängen der so erzeugten Ionen hängen dabei von der Atomart, der Temperatur und dem Gasdruck ab. Es entsteht ein charakteristisches Wellenlängenprofil, welches gegenüber dem Vollspektrum deutlich eingeschränkt ist. Mit diesem Verfahren konnten erstmals die Behandlungsparameter wie z. B. auch die Bestrahlungsdauer gezielter gesteuert werden. Die Vernarbung der Netzhaut nach der Koagulation war allerdings ebenso wie beim Sonnenlichtkoagulator sehr ausgeprägt (Meyer-Schwickerath 1956).

Die Entwicklung moderner Gas- und Feststofflaser ermöglichten den Einsatz hochkohärenter Strahlung einer definierten Wellenlänge. Typische Medien in der Augenheilkunde sind z. B. Rubin, Argon, Krypton und Nd:YAG (Fankhauser et al. 1982; Freeman et al. 1965). Diese Medien können dabei sowohl Gase als auch Flüssigkeiten oder Feststoffe sein. Durch das Prinzip der Anregung und selektiven Verstärkung innerhalb des Lasers können Laserleistung und Pulsdauer präzise gesteuert werden. Zusammen mit der hohen Kohärenz und somit auch der Fokussierbarkeit der Spotgröße kann die Behandlung angepasst und der gewünschte thermische Effekt gezielt erreicht werden. Die selektive Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen ermöglichen darüber hinaus prinzipiell eine Behandlung von Gewebe im jeweiligen Absorptionsmaximum der Strahlung (Kapany et al. 1963; L’Esperance 1968), wobei die klinische Bedeutung für die retinale Behandlung fraglich ist (Framme et al. 2008).

Entscheidend für das Verständnis der verschiedenen Behandlungsmodalitäten bei der Netzhautkoagulation ist, dass der therapeutisch gewünschte Effekt immer erst durch die biologische Reaktion auf die primäre thermische Schädigung zustande kommt. So bewirkt z. B. bei der Retinopexie erst die der Mikroverbrennung folgende Narbenbildung die Anheftung der Netzhaut auf ihrer Unterlage. Im Falle der panretinalen Photokoagulation führt die großflächige Zerstörung des retinalen Gewebes – und hier insbesondere der hochgradig sauerstoffverbrauchenden Fotorezeptoren – erst über reaktive, biologische Prozesse zu einer verbesserten Stoffwechselsituation im nichtkoagulierten, zentralen Bereich des Augenhintergrundes. Bei der Behandlung makulärer Erkrankungen ist das Ziel der Lasertherapie primär auf das RPE hin ausgerichtet. Hier ist eine thermische Koagulation aller Netzhautschichten – insbesondere der Fotorezeptoren – nicht gewünscht, sondern es soll durch die Destruktion des RPE die Migration und Proliferation benachbarter RPE-Zellen induziert werden, die dann zu einer Defektdeckung und einer idealerweise verbesserten Pumpfunktion des RPEs führen, wodurch Ödeme wie z. B. beim diabetischen Makulaödem reduziert werden können.

Die Absorption des einfallenden Lichts erfolgt bei Verwendung eines heute üblichen 532-nm-Netzhautlaser, wie oben bereits angemerkt, vorrangig im Bereich des RPEs und der Choroidea über das Melanin (Abb. 1). Binnen Sekundenbruchteilen kommt es zu einer Erwärmung des Gewebes, wodurch eine konzentrische Gewebedenaturierung entsteht (Ausbreitung des Temperaturfeldes, s. Abb. 2), gefolgt von einem Gewebeödem (weißlich, binnen Minuten bis Stunden), einer Gewebenekrose (1–2 Tage) mit Resorption des Zelldetritus (mehrere Tage) (Birngruber 1980). Durch Einsprossung von Fibroblasten entsteht eine Narbenbildung im Sinne einer Defektheilung mit Ausbildung einer pigmentierten Narbe. Der gesamte Vorgang der Narbenbildung und -verfestigung dauert mehrere Wochen (Paulus et al. 2008). Insbesondere in den ersten Tagen nach der Behandlung ist noch keine ausreichende Gewebefestigkeit gegeben (Rassow 1980). Dieses ist insbesondere bei der Aufklärung von Patienten mit Laserpexie und dem trotz Therapie weiterhin erhöhtem Risiko für eine Netzhautablösung wichtig. Der Grad der Gewebezerstörung lässt sich durch die Parameter der Energie, Pulsdauer und Spotgröße beeinflussen. Zudem kann durch die Wahl unterschiedlicher Wellenlängen der Effekt auf die Tiefenwirkung im Gewebe beeinflusst werden (Marshall und Bird 1979) (Abb. 2). Auch bei der Makulakoagulation benötigt die Defektdeckung des RPE mindestens eine Woche.

Grunderkrankung und Begleitumstände bestimmen die Wahl der richtigen Wellenlänge, Energie (p), Bestrahlungsdauer (t) und Spotgröße (d). Dabei stehen Eindringtiefe und Ausmaß der Koagulation in direktem Zusammenhang mit Bestrahlungsdauer und Leistung (Jain et al. 2008). Die biologische Wirkung der emittierten Laserstrahlung hängt zudem von der Klarheit der optischen Medien und der Resorptionsfähigkeit (Pigmentierung) des Zielgewebes ab (Framme et al. 2008).

Mod. nach (Meschede 2008)

In Tab. 2 sind empfehlenswerte Einstellungen von Laserparametern für die Behandlung verschiedener Netzhauterkrankungen dargestellt (Tab. 2). Bei der klassischen Laserpexie von Foramina werden in der Regel 2–3 Reihen klare und deutliche Laserläsionen benötigt, da das Ziel die Induktion einer chorioretinalen Narbe ist, die eine Verbindung zwischen neuraler Netzhaut, RPE und möglicherweise Choroidea herstellt. Bei zu schwachen Koagulationen werden die Schichten ggf. unzureichend mit einbezogen, sodass keine ausreichend feste Vernarbung entsteht. Auch zu starke Läsionen dürfen nicht entstehen, da Blutungen auftreten können und darüber hinaus das Risiko für die Induktion unerwünschter vitreoretinaler Membranen und Traktionen besteht. Nicht zuletzt kann dadurch die Nervenfaserschicht geschädigt werden, was für den klinischen Erfolg der Pexie unnötig ist und unerwünschte Skotome zur Folge hätte. Bei Gefäßaneurysmen und Erkrankungen wie z. B. dem Morbus Coats sind im Gegensatz dazu sehr starke Koagulationen nötig, da die retinalen Gefäße in der oberflächlichen Netzhaut liegen. Da Gefäße in der Regel – auch mit Lasern, die mit Wellenlängen im Bereich des Absorptionsspektrums des Hämoglobins arbeiten – nicht dauerhaft verschlossen werden können, muss auch hier für die erfolgreiche Behandlung, nämlich der Verödung der Gefäßpathologien, über den RPE-vermittelten Effekt gearbeitet werden. Durch lange Bestrahlungszeiten und hohe Laserleistungen im Umfeld des Aneurysmas entsteht ein bis in die inneren Netzhautschichten reichendes Koagulationsareal, welches großflächige Vernarbung der Netzhaut induziert und die Gefäße sekundär in diesem Gebiet zeitlich versetzt schließlich ebenfalls zur Atrophie bringt. Bei der panretinalen Laserkoagulation müssen die sauerstoffverbrauchenden Fotorezeptoren zur Vernarbung gebracht werden. Die Laserparameter werden so gewählt, dass die inneren Netzhautschichten und insbesondere die Nervenfaserschicht unberührt bleiben, um sektorförmige Skotome zu vermeiden. Schließlich geht es bei der Makulakoagulation lediglich darum, eine Destruktion des RPE zu erreichen, um so eine Migration und Proliferation der Zellen zu induzieren (s. oben). Idealerweise sollte dabei die Fotorezeptorschicht intakt gelassen werden. Aufgrund der bereits beschriebenen Pigmentheterogenität und der genutzten zu langen Pulsdauern ist dieses mittels konventioneller Laserphotokoagulation nicht reproduzierbar möglich. Somit entstehen hier immer laserbedingte Skotome und es verbietet sich eine zu zentrale Behandlung. Um diese Narben allerdings so klein wie möglich zu halten, sollten hier nur schemenhaft zu erkennende Koagulationen (milde Hellfärbung als Dosimetriekriterium) erfolgen. Nur mit Pulsdauern unter 5 μs ist eine selektive Behandlung möglich, wie es aktuell die (Selektive Retinatherapie) SRT- und die (Retinal Rejuvenation Therapy) 2RT-Technik als Mikropulstechnik erreichen können. Dabei kommt es statt einer klassischen Koagulation lediglich zu einer Hitzeentwicklung im Bereich der Melanosomen des RPEs, einer mechanischen Destruktion der RPE-Zelle und eine so geringe Hitzeentwicklung außerhalb der Zellen, sodass die anliegenden Fotorezeptorkerne intakt bleiben. Lasersysteme, die mit Pulsdauern über 50 μs agieren, koagulieren klassischerweise das Gewebe und erreichen keine Selektivität. Sollte mit letztgenannten Systemen allerdings unterhalb der Schwelle von Koagulationen gearbeitet werden, kommt es innerhalb des Gewebes lediglich zu einer Erwärmung, nicht aber zu einem destruierenden Effekt (s. Abschn. 3). Diese Erwärmung kann mit marktüblichen Systemen aktuell nicht gemessen werden, sodass hier kein reeller Endpunkt als Dosimetriekriterium besteht, für den konstatiert werde könnte, dass die Laserbehandlung erfolgreich durchgeführt wurde.

Grundsätzlich bedeutet die Entstehung einer retinalen Narbe die Einwanderung von Fibroblasten. Dieser Prozess ist an der Netzhaut nicht mit der initialen Narbenentstehung abgeschlossen, sondern es entsteht im Verlauf eine Vergrößerung der durch die Koagulation entstandenen Narben, der „atrophic creep“ genannt wird. Von diesem Effekt sind sowohl zentrale als auch periphere Narben betroffen (Morgan und Schatz 1989). Entsprechend dürfen retinale Laserspots nicht zu nah aneinander platziert werden, weil ansonsten die Gefahr größerer Gesichtsfeldeinschränkungen besteht. Insbesondere bei der Makulakoagulation muss man sich des Atrophic Creeps bewusst sein und eine zu zentrale Laserkoagulation vermeiden. Abb. 4 zeigt das Beispiel einer zu zentralen Behandlung bei diabetischem Makulaödem und die Signifikanz des Atrophic Creep (Morgan und Schatz 1989) über die Zeit (Abb. 4).

Wie bei jeder Behandlung können auch im Rahmen der retinalen Lasertherapie Fehler passieren. Die oben beschriebene zentrale Behandlung ist ein solcher Fehler, den es zu vermeiden gilt. Insbesondere bei der Laserkoagulation mit dem Kopfophthalmoskop am liegenden Patienten muss man sich als Behandler der Seitenorientierung sehr sicher sein. Hier ist eine initiale Koagulation um die großen Gefäßbögen herum sinnvoll, um das Gebiet der Makula zweifelsfrei bereits zu Beginn zu markieren. Auch bei der Behandlung an der Spaltlampe kann dieses ein sinnvolles Vorgehen bei vorher noch nicht gelasertem Fundus sein. Die Ergänzungsbehandlungen sind diesbezüglich in der Regel einfacher.

Die Laserpexie bei rhegmatogenen Foramina funktioniert nur, wenn die Netzhaut um das Foramen herum noch weitestgehend anliegend ist. Eine Koagulation in Bereichen auseinanderliegender Schichten verbietet sich. Aber auch ein bereits bestehendes Ablatioareal kann nicht mehr mit dem Laser umstellt, sondern muss chirurgisch versorgt werden. Da frische Netzhautkoagulationen 3–4 Tage lang weniger fest mit ihrer Unterlage verbunden sind als die unbehandelte Netzhaut, würde ein solcher Riegel das Fortschreiten der Netzhautablösung eher begünstigen (Abb. 5). Die Laserriegel haben somit keinen therapeutischen Effekt, insbesondere initial ist durch den Lasereffekt die Netzhaut im Laserbereich aufgelockert (Rassow 1980).

Weitere Probleme können bei dem Umgang mit verschiedenen Kontaktgläsern (s. oben) bestehen. Beispielsweise hat das klassische Goldmann-Kontaktglas 3 Spiegel, mit denen man nur schwierig die Gesamtübersicht behalten kann. Fehlerhaft kann hier bei der Foramenpexie in der Peripherie auch durch das zentrale Glas behandelt werden, was zu einer akzidentellen unerwünschten Makulakoagulation führen kann (Abb. 6).

Auch sieht man heutzutage noch immer, dass Makulaforamina – obwohl sie eine klare Vitrektomieindikation darstellen – mittels Laserkoagulation abgeriegelt werden. Dieses stellt einen klaren Laserfehler dar und vergrößert in der Regel nochmals das ohnehin schon vorhandene Zentralskotom.

Bezüglich ischämischer Bereiche bei diabetischer Retinopathie oder nach Venenverschlüssen wird die nötige areoläre Laserbehandlung häufig unzureichend durchgeführt. Die Läsionen werden zum Teil mit zu großen Abständen gesetzt und es wird übersehen, dass das Areal in die Peripherie hinziehend – also dort, wo man mit dem Laser immer schlechter hinkommt – größer wird. Bleibt dieser Anteil unversorgt, ist auch die Regression von Neovaskularisationen natürlich unzureichend und das Risiko eines Neovaskularisationsglaukom bleibt erhöht. Hier darf und muss regelhaft eine Fluoreszenzangiografie genutzt werden, um sich des Therapieerfolges sicher zu sein.

Schließlich sei im Fall von gar nicht so selten vorkommenden subhyaloidalen Blutungen insbesondere bei jüngeren Patienten und Z. n. Valsalva-Manövern darauf hingewiesen, dass die Glaskörpergrenzmembran in solchen Fällen mit sehr kurzen Expositionszeiten mittels Laser am unteren Blutungsrand häufig erfolgreich geöffnet werden kann, und das in dieser Lakune zuvor gefangene Blut danach in den Glaskörperraum entweichen kann. Dadurch wird die Makula freigelegt und der Visus steigt an. Eine Verwechslung einer subhyaloidalen Blutung allerdings mit einer subretinalen Blutung (häufiger bei altersabhängiger Makuladegeneration (AMD); Netzhautgefäße laufen oberhalb der Blutung) kann fatale Folgen haben, wenn hier der Versuch einer entsprechenden Laserbehandlung unternommen wird (Abb. 7.). Eine genaue Diagnostik ist vor jeder Therapie unabdingbar.

Durch geeignete Wahl der Laserparameter bei der konventionellen Lasertherapie der Netzhaut können verschiedene Erkrankungen in adäquater Weise behandelt werden. Ziele der Therapie sind zum einen die durch starke Läsionen induzierbare Vernarbung der Netzhautschichten wie bei der Laserpexie, zum anderen aber auch die möglichst selektive Therapie des RPE ohne unnötigen Fotorezeptorschaden oder zumindest Nervenfaserschaden wie bei der Makulakoagulation. Die panretinale Laserkoagulation bei proliferierenden Gefäßerkrankungen wie bei der diabetischen Retinopathie oder nach Gefäßverschlüssen hat das Ziel, die sauerstoffkonsumierenden Fotorezeptoren auszuschalten, um dadurch die Sauerstoffkonzentration für die Makula zu erhöhen. Das Verständnis der grundlegenden Prozesse der Laser-Gewebe-Interaktion und die Beeinflussung durch die Laserparameter sind von grundlegender Bedeutung, gezielt mit dem Laser umgehen zu können. Darüber hinaus muss auch das Verständnis über die korrekten Behandlungsschritte vorhanden sein, um unnötige Fehler bei der Lasertherapie zu vermeiden.

Wir danken dem Georg Thieme KG Verlag sowie den Redaktionen der Zeitschriften „Die Ophthalmologie“ und „Klinische Monatsblätter für Augenheilkunde“ für die Erlaubnis zur partiellen Nutzung der Veröffentlichungen „Grundlagen und Anwendung der klinischen Lasertherapie an der Netzhaut“ (Framme et al. 2008) und „Retinale Lasertherapie – Fehler vermeiden“ (Framme et al. 2020) für dieses Kapitel.

Regenerative retinale Laser- und Lichttherapien (RELITE) (Tode et al. 2023) sind ein therapeutischer Ansatz für mehrere visusbedrohende makuläre Erkrankungen. Insbesondere das diabetische Makulaödem (DMÖ), retinale Venenverschlüsse (RVO), die Chorioretinopathia centralis serosa (CSCR) und die altersabhängige Makuladegeneration (AMD) stehen hierbei im Fokus. Die klassische koagulierende Lasertherapie, die zur Behandlung von Netzhauterkrankungen der Peripherie oder von retinalen Makroaneurysmata etabliert ist, induziert gezielte thermische Verbrennungsherde des RPE, der Choriokapillaris und der Neuroretina. Die Lichtenergie wird hierbei vom retinalen Pigmentepithel (RPE) absorbiert und in thermische Energie umgewandelt, die sich von dem RPE in die darum liegenden Gewebe ausbreitet und eine thermische Nekrose erzeugt. In der Folge entsteht ein Funktionsverlust der Retina mit einhergehendem Skotom (Gross et al. 2018). In der Peripherie angewandt, kommt es unter anderem zu Gesichtsfeldeinschränkungen und eingeschränkter Dämmerungs- und Nachtsicht (Gross et al. 2018). Dieses wird akzeptiert, um die übrige, vor allem die zentrale Netzhaut zu schützen. Im Bereich der Makula führt eine thermische Verbrennung zu deutlichen Einschränkungen bis hin zur Minderung der Lesefähigkeit und der zentralen Sehschärfe (Pearce et al. 2014; Vujosevic et al. 2010). Außerdem ist beschrieben, dass die Koagulationsherde wachsen, die Einschränkung also im Verlauf zunimmt (Schatz et al. 1991). Bis zur Entwicklung der intravitrealen Anti-vascular-endothelial-growth-factor(VEGF)-Therapie wurde dennoch die zentrale Grid-Laserkoagulation insbesondere beim DMÖ mit zumindest kurzfristigem Erfolg angewandt (Early Treatment Diabetic Retinopathy Study Research Group 1985).

Aufgrund der damaligen Erkenntnisse zur zentralen Laserkoagulation lag es nahe, Lasertechnologien zu entwickeln, die nicht zu einer Zerstörung der Neuroretina führen und dennoch die positiven Effekte der Behandlung auslösen würden. In dieser Zeit entstanden die Oberbegriffe „subthreshold“ oder „subletale“ Lasertherapien. Diese Begriffe zielen darauf ab, dass die Netzhaut durch diese Lasertherapien nicht geschädigt wird. Sie sind irreführend, da eine gezielte Schädigung des Pigmentepithels oder der Choriokapillaris durchaus gewollt ist. Man könnte also von neuroretinaschonenden Laserverfahren sprechen oder eben das Ziel dieser Therapien als Oberbegriff verwenden. Allen aktuellen, neuroretinaschonenden Laserverfahren ist gemein, dass sie regenerative Prozesse induzieren. Der Begriff der regenerativen Laser- und Lichttherapien (RELITE) subsumiert diese besonders treffend. RELITE haben derzeit nur eine Bedeutung in der Behandlung makulärer Erkrankungen, bei denen die intravitreale Anti-VEGF-Injektionstherapie nicht hilft. Sie könnten zur Behandlung der intermediären AMD noch eine wichtige Rolle spielen (Richert et al. 2021; Tode et al. 2018, 2019), das ist aber weiterhin unklar und Bestandteil klinischer Studien (Guymer et al. 2018).

RELITE lassen sich in 4 Hauptgruppen unterteilen:

Die 4 Hauptgruppen beschreiben den gewünschten Effekt, der mittels zahlreicher Laserverfahren erreicht wird. Im Folgenden werden die einzelnen Verfahren gegliedert, technisch erklärt und ihre Hauptanwendungsgebiete dargelegt.

Dr. med. Claus von der Burchard für die Ideen und unsere RELITE-Klassifikation.