OCT-Angiographie - Möglichkeiten und Grenzen

Die rasante Entwicklung apparativer diagnostischer Technik in den letzten Jahren ist beeindruckend. Mit ihr erschließen sich innerhalb der Augenoptik und der Augenheilkunde neue Möglichkeiten in der Diagnostik, Früherkennung sowie Therapiekontrolle von Augenerkrankungen. Die OCT-Angiographie als neustes Bildgebungsverfahren ermöglicht eine nicht-invasive Darstellung von Netzhaut- und Aderhautgefäßen. Doch trotz neuer toller Möglichkeiten birgt dieses Verfahren auch noch einige Tücken.

In der Zukunft möchten wir den DOZ-Lesern weitere spannende Beiträge anhand von Beispielen des klinischen Alltags präsentieren. Unter Einsatz von apparativer diagnostischer Technik lassen sich häufig schon früh pathologische Veränderungen feststellen oder sie liefern Hinweise zur Früherkennung. Wir gehen vor allem auf die Anwendungsmöglichkeiten ein und geben Interpretationshilfen und Tipps zur Nutzung. Wie im vorliegenden Fall, denn die OCT-Angiographie ist zwar in der Augenoptik in aller Munde, aber ist sie im Alltag auch von Nutzen?

Bildgebende Verfahren und ihre Funktionsweise

Zur Darstellung von Netzhautstrukturen ist die optische Kohärenztomographie (OCT) aus dem klinischen Alltag nicht mehr wegzudenken. Sie ist ein fester Bestandteil der Diagnostik und Therapieplanung sowie ein Dokumentationstool für zahlreiche krankhafte Netzhautveränderungen. Auch in der augenoptischen Praxis hält die OCT immer weiter Einzug. Diese nicht-invasive Methode zeigt räumliche Unterschiede im Reflexionsverhalten der einzelnen Netzhautschichten und stellt diese als eine En-Face-Darstellung („Draufsicht“) mit typischen OCT-Schnittbildern (B-Scans) dar. Während die En-Face-Darstellung einen Überblick über den ausgewählten Netzhautbereich erlaubt, zeigt der OCT-Schnitt detailliert ihre Struktur. (Abb. 1a)

Ergänzend bildet die Fluoreszenzangiographie (FAG) als invasive Diagnostikmethode den Goldstandard in der Beurteilung der Netzhautdurchblutung. Durch die intravenöse Injektion eines Farbstoffes, wie das selbstleuchtende Fluoreszein oder Indocyaningrün als Kontrastmittel, werden die Blutgefäße der Netzhaut unter Beleuchtung mit kurzwelligem Licht besser sichtbar. (Abb. 1b) Zur Darstellung von nicht durchbluteten (ischämischen) Arealen, neugebildeten Gefäßen (Neovaskularisationen) oder Gefäßleckagen, wie beispielsweise bei diabetischen Netzhautveränderungen, ist es eine unverzichtbare Untersuchung. Durch eine Ansammlung von Fluoreszein während der FAG-Durchführung können allerdings die darunter liegenden Gefäße oder Strukturen in der Darstellung auch verdeckt werden.

Die OCT-Angiographie (OCT-A) beruht auf der OCT-Technologie und ermöglicht nicht-invasiv eine Darstellung der normalen und pathologisch veränderten Netzhaut- und teils Aderhautgefäße. Sie stellt zeitliche Veränderungen im Reflexionsverhalten innerhalb der Netzhautschichten aufgrund des Blutflusses  in den Gefäßen dar. Durch bewegende Erythrozytenteilchen  im Blut werden die Strukturen auch ohne eine Farbstoffinjektion sichtbar. (Abb. 1c) Eine Signalveränderung wird durch einen Vergleich mehrfach an einer Stelle der Netzhaut aufgenommener OCT-Schnittbilder (B-Scans) detektiert. Die Signalstärke jedes einzelnen Pixels wird in den zeitlich versetzen Aufnahmen miteinander verglichen und verrechnet. Es werden die Punkte registriert, die über die Zeit einen Signalunterschied zeigen. Gewebsstrukturen zeigen aufgrund fehlender Bewegung keine zeitlichen Änderungen im OCT-Signal. Dies ermöglicht die Erzeugung eines Bildkontrastes zwischen den Gefäßstrukturen (Blutfluss) und dem umliegenden Gewebe und damit deren drei- dimensionale Darstellung. Dementsprechend kann ein langsamer Fluss außerhalb des Messfensters wie bei Aderhautgefäßen zu einer „Nichtdarstellung“ von Gefäßen führen. [1, 2, 3]

Segmentierung

Zur detaillierten Betrachtung der Gefäße wird das erfasste Netz in Schichten entsprechend der bekannten anatomischen Netzhautstrukturen unterteilt. Eine Segmentierungslinie im jeweils zugehörigen OCT-Schnittbild zeigt dann, in welcher Tiefe sich die dargestellten Gefäße befinden. Abhängig vom jeweiligen Gerätehersteller werden meist automatisch vier Bereiche festgelegt – vitreoretinale Grenzfläche (A), neurosensorische Netzhaut (B), Choriocapillaris (C) und Aderhaut (D). [4] (Abb. 2) Eine individuelle Anpassung der Segmentierung ist jedoch manuell möglich. Die interne Grenzfläche (ILM) bildet die äußere Grenzfläche der Vitreoretina (A). Die innere Grenze liegt 300 µm oberhalb der ILM. Die Darstellung dieses Bereiches erlaubt eine Analyse der Glaskörpergrenze, die im Normalbefund keine Gefäßstrukturen zeigt. (Abb. 3 A) In der OCT-Angiografie nachweisbare Gefäßnetze in dieser Schicht deuten auf eine krankhafte Veränderung an der Glaskörpergrenzfläche hin.

Die neurosensorische Netzhaut (B) wird nach innen von der ILM begrenzt, während die äußere Grenze 70 μm oberhalb der Bruch-Membran liegt. Hier zeigt sich ein Gesamtüberblick innerhalb der Netzhaut liegender Strukturen. (Abb. 3 B) Veränderungen, wie beispielsweise die Schädigungen von Gefäßnetzen mit ischämischen Bereichen oder Einwachsen von krankhaft veränderten Gefäßen aus der Aderhaut, werden hier sichtbar.

Aufgeteilt wird die neurosensorische Netzhaut zusätzlich in einen oberflächlichen Gefäßplexus (B1), welcher sich von der ILM bis zur inneren plexiformen Schicht erstreckt. Bei einem Normal- befund (Abb. 3 B1) zeigt es ein feines Kapillarnetzwerk mit einem starken Signal. Nur die Fovea zeigt keine Kapillarstrukturen und bildet damit die foveale avaskuläre Zone (FAZ). Der tiefe Gefäßplexus (B2) wird nach innen durch die innere plexiforme Schicht und nach außen durch die äußere plexiforme Schicht begrenzt. Es weist ein sehr dichtes und verzweigtes Kapillarnetzwerk bis in den perifovealen Bereich. (Abb. 3 B2) Zum Schluss folgt die avaskuläre Schicht (B3), welche zwischen der äußeren Plexiformen Schicht und den Photorezeptoren liegt. Dieser Bereich ist im Normalfall gefäßlos und zeigt daher keinen Flusseffekt. (Abb. 3 B3) Signalanteile im Bereich der avaskulären Zone können ein Hinweis auf krankhaft veränderte Netzhautschichten oder Gefäßstrukturen sein.

Die Choriocapillaris (C), eine nur wenige Mikrometer dünne Gefäßschicht, hat ihre innere Grenze 29 μm und die äußere Grenze 49 μm unterhalb des retinalen Pigmentepithels (RPE). Sie zeigt im Normalbefund ein regelmäßiges, homogenes und netzartiges Gefäßmuster. (Abb. 3 C) Bei krankhaften Veränderungen, wie beispielsweise beim Auftreten von Neovaskularisationen, zeigen sich deutliche Abweichungen von diesem homogenen Muster.

Die innere Grenze der Aderhaut (D) liegt 64 μm und die äußere Grenze 115 μm unterhalb der Bruch-Membran. Sie zeigt im Normalbefund in der OCT-A ebenfalls ein regelmäßiges, homogenes und aber relativ dichtes Gefäßmuster. (Abb. 3 D) Abweichungen von diesem homogenen Muster deuten auch hier auf krankhafte Netzhautveränderungen.

Eine zusätzliche farbcodierte Darstellung der neurosensorischen Netzhaut (B1-3) ermöglicht einen schnellen Überblick und eine rasche Tiefenzuordnung. Der oberflächliche Plexus wird dabei rot, tiefer Gefäßplexus grün und Strukturen, welche innerhalb avaskulärer Schicht liegen, blau dargestellt. (Abb. 3 E) Im Normalbefund sind in dieser Darstellung rote und grüne Farbanteile des oberflächlichen und tiefen Gefäßplexus zu sehen. Blaue Farbanteile weisen entsprechend auf neugebildete Gefäße innerhalb der avaskulären Schicht hin. Tiefrot dargestellte Gefäße liegen oberhalb der ILM im vitreoretinalem Raum.

Analyse und Interpretation

Mit der OCT-Angiographie wechselte eine bisher zweidimensionale Bildgebung in eine dreidimensionale Darstellung mit der Möglichkeit, Netzhaut- und Aderhautgefäße im Bereich der Makula und Papille darzustellen. Ein 3 x 3 mm Bildausschnitt mit einer Auflösung von beispielsweise 5,7 µm/px zeigt detailliert kleine Kapillare, während ein bis zu 12 x 12 mm großer Ausschnitt mit grober Auflösung einen Überblick bietet und eher zur Erfassung großflächiger Ischämien geeignet ist. Die verschiedenen Hersteller bieten hier verschiedene Ausschnitte und Auflösungen an.

Die gleichzeitige Erfassung vom gängigen OCT-Scan zur OCT-A-Aufnahme während einer Messung macht es möglich, sowohl die Durchblutung als auch strukturelle Veränderungen innerhalb der Netzhaut zeitgleich zu betrachten. Bei der Analyse und Weitergabe der Aufnahme ist es zwingend notwendig, eine Kombination aus dem OCT-A-Bild zusammen mit dem zugehörigen Segmentierungs-B-Scan zu betrachten, weil die Segmentierungslinien erst die Lage, Schichtdicke und den Verlauf zeigen, der die resultierende OCT-A-Aufnahme entscheidend beeinflusst. Ohne diese Information ist eine Interpretation der OCT-A-Auf- nahmen nicht möglich.

Eine quantitative Auswertung von „Gefäßdichte / Flussdichte“ und der Fläche der avaskulären Zone ermöglicht im Verlauf einen genaueren Vergleich zwischen einzelnen Untersuchungen sowie einen Einsatz für Forschungszwecke. Bei der Gefäßdichte wird der Blutfluss in den verschiedenen Netzhautschichten ermittelt, indem die Fläche des Blutflusses (helle Pixel) im Verhältnis zur Gesamtfläche ausgedrückt wird.

Artefakte und Fehler

Um Fehlinterpretationen zu vermeiden, ist eine genaue Betrachtung der Aufnahmen unter Berücksichtigung folgender möglicher Fehlerquellen notwendig. Das gemessene OCT-A-Signal hängt von der Menge des Lichtes ab, das auf die zu untersuchende Struktur fällt. Je stärker die absoluten Veränderungen des Reflexionssignals sind, desto stärker ist der Bildkontrast an dieser Stelle. Trotz der Herstellerangaben, dass eine Messung in Miosis möglich sei, kann es durch eine unvollständige Ausleuchtung des Fundus zur Beeinträchtigung der Bildqualität kommen.

Die Qualität der OCT-A-Darstellung ist von der korrekten Segmentierung stark abhängig. Ungenauigkeiten in der automatischen Segmentierung der Netzhautschichten können die Ursache auffällig veränderter OCT-A-Aufnahmen sein. Daher muss diese im zugehörigen OCT-Schnittbild unbedingt überprüft werden. Verformungen oder Verschiebungen der Segmentierungslinie in die äußere plexiforme Schicht – wie beispielsweise bei Pigmentepithelabhebungen, Drusenmakulophatien oder ähnlichen Erscheinungen – führen zu scheinbaren Blutgefäßen innerhalb der avaskulären Schicht. (Abb. 4) Eine manuelle Korrektur der Segmentierung zur Behebung dieser Fehlerquelle ist sehr aufwändig und nicht bei allen Geräteherstellern möglich.

Die Signalstärke oberflächlicher Gefäße ist höher, da die Flussgeschwindigkeit in den oberflächlichen Gefäßen ebenfalls höher ist. Diese können fälschlicherweise als Projektionen oder helle Schatten in den tieferen Gewebeschichten erscheinen. Unterhalb der ursprünglichen Bewegung erscheinende sogenannte „Projektionseffekte“ oder „Dekorrelationsreste“ sind deshalb ein Grund für falsche Interpretation. (Abb. 5) Besonders intensiv wirken diese Projektionen, wenn stark reflektierende Signale im vitreoretinalen Raum liegen.

Abschattungseffekte/Schatteneffekte entstehen besonders unterhalb stark reflektiver Schichten wie dem RPE, fibrotisch veränderten Netzhautstrukturen („Vernarbung“ der NH bei altersbedingten Makuladegeneration/geographischen Atrophie) oder sehr dicken Schichten aufgrund von Netzhautödemen. (Abb. 6) Bei einem RPE-Defekt kommt es dagegen zum besseren Eindringen des OCT-Strahls in die tieferen Schichten und damit zu einer besseren Unterscheidung der normalen Gefäßstrukturen im Vergleich zum umliegenden Gewebe. Es kommt zu einem Fenstereffekt. (Abb. 7) Hier zeigten sich helle Bereiche unterhalb der Bruchmembran, da das RPE fehlt.

Bewegungsartefakte erscheinen als horizontale Linien in der OCT-A-Darstellung und werden durch instabile Fixation aufgrund von makulären Veränderungen wie beispielsweise bei der altersbedingten Makuladegeneration oder Retinopathia centralis serosa, aber auch bei mangelnder Compliance hervorgerufen. (Abb. 8a) Bei Nystagmus sind die Aufnahmen zum Teil gar nicht möglich. Durch das Einsetzen von „Eye-Tracking“-Systemen versuchen die Hersteller von vorneherein, diesen Fehlern entgegenzuwirken. Auch zu Verschiebungen des gewünschten Ausschnittes insbesondere bei 3 x 3 mm Aufnahmen kann eine schlechte Fixation führen. (Abb. 8b)
Besonders bei der Beurteilung der Choriocapillaris oder der Aderhaut müssen durch die oberflächlichen Gefäß- und Gewebestrukturen hervorgerufene Bildartefakte ausgeschlossen werden. Hier existieren viele Artefaktmöglichkeiten, da die darüber liegende RPE-Schicht viele Signale reflektiert und damit die Signalstärke reduziert. Zudem liegt die optische Auflösung des OCT-A über der histologischen Größe der Choriokapillaris, wodurch die Darstellung der feinen Struktur erschwert wird. Die Darstellung der Aderhautstruktur wird insbesondere durch die geringe Flussgeschwindigkeit innerhalb der Gefäße erschwert. Die Gefäße erscheinen in der Darstellung statt in „hell“ wie in den oberflächlichen Schichten umgekehrt in „dunkel“.

Fazit

Die OCT-Angiographie ermöglicht als ein nichtinvasives Bildgebungsverfahren die Darstellung von Netzhaut- und teils Aderhautgefäßen. Sie stellt im klinischen Alltag eine neue Möglichkeit zur Beurteilung und zukünftig auch zur Therapieindikation bei einer Vielzahl pathologischer Veränderungen der Netzhaut dar. Aktuell ist sie noch eine Herausforderung, die es nur durch einen langen Lernprozess und durch gemeinsame anwenderfreundliche Verbesserungen zu einem sicheren, validierten und eigenständigen Diagnostik-Tool schaffen wird. Daher ist Anwendung von OCT-A derzeit nur als zusätzliche Darstellung zusammen mit anderen bildgebenden Verfahren wie die FAG, OCT oder Autofluoreszenz et cetera sinnvoll. Eine Befundbeurteilung allein aufgrund der OCT-A-Aufnahme ist zum jetzigen Zeitpunkt nicht zu empfehlen.

Für Augenoptiker-Betriebe liefert die OCT-A interessante Darstellungen, die aktuell jedoch keinerlei praktischen Nutzen haben. Die damit verbundenen massiven Anschaffungs- und Untersuchungskosten stehen in keinem angemessenen Verhältnis zum möglichen Einsatzgebiet. Zudem ist zur sicheren Beurteilung der Befunde eine sehr große klinische Erfahrung nötig. Daher ist die OCT-A bisher nur rein für den Klinikalltag nutzbar. Selbst für Kliniker ist diese Technik zum Teil noch Neuland und kommt daher eher rudimentär im Berufsalltag zum Einsatz. Dennoch sollten auch Augenoptiker das Verfahren kennen, da Kunden sie darauf ansprechen könnten.

In den folgenden Ausgaben möchten wir den Lesern weitere spannende Beiträge anhand von Beispielen des klinischen Alltags präsentieren. Unter Einsatz von apparativer diagnostischer Technik lassen sich häufig schon früh pathologische Veränderungen feststellen oder sie liefern Hinweise zur Früherkennung. Wir erläutern Anwendungsmöglichkeiten und geben Interpretationshilfen.

von Julia Löwen
M.Sc. in Optometrie
Charité Universitätsmedizin Berlin
Campus Benjamin Franklin – Augenklinik

Literatur
[1] Berufsverband der Augenärzte Deutschlands e. V. (2017). Stellungnahme des BVA, der DOG und der RG: OCT-Angiographie in Deutschland. Der Ophthalmologe, 114(5), 432-438.
[2] Huang, D., Jia, Y., Gao, S. S., Lumbroso, B., & Rispoli, M. (2017). Optische Kohärenztomographie-Angiographie mit dem Optovue- System. Karger Kompass Ophthalmologie, 3(2), 58-63.
[3] Lang: Lang, G. E., Enders, C., & Werner, J. U. (2016). Neue Möglichkeiten in der retinalen Diagnostik mittels OCT-Angiografie. Klinische Monatsblätter für Augenheilkunde, 233(05), 613-621.
[4] Carl Zeiss Meditec AG 2017. Zeiss HD-OCT 5000 AngioPlex. Gerätehandbuch. Basiswissen OCT-Angiografie.