Technologie

Retina-Analyse mit dem konfokalen Scanning-Laser-Ophthalmoskop (cSLO)

Der Heidelberg Retina Tomograph (HRT) ist ein konfokales Scanning-Laser-System zur Aufnahme und Auswertung dreidimensionaler Bilddaten des vorderen und hinteren Augenabschnittes. Ein Laser tastet die Netzhaut (Retina) in 24 Millisekunden ab; dabei beginnt er über der Netzhautoberfläche und erfasst anschließend denselben Bereich in zunehmender Tiefe. Die so erzeugten Einzelbilder können zu dreidimensionalen Bildern der Retina kombiniert werden. Für die Bildanalyse stehen zwei Methoden zur Verfügung: Ödemindex und Retinadickenklarte (einschließlich Retinavolumen). Mithilfe der TruTrackTM Technologie werden die Einzelbilder ausgerichtet (aligniert) und verglichen. Die Software wertet die Einzeluntersuchungen aus und erkennt progrediente Verläufe zwischen zwei Untersuchungen. Dieselbe Technologie wird auch im HRT Glaukom Modul eingesetzt.

Ödemindex

Bei dem Ödemindex handelt es sich um eine schwarz-weiß Karte der Retina, die Bereiche mit erhöhter Flüssigkeitseinlagerung aufzeigt, noch bevor ein klinisch signifikantes Makulaödem nachgewiesen werden kann. Mit einem Lichtstrahl tastet der HRT einen 15-Grad-Bereich der Retina ab. Das von der Retina reflektierte Licht liefert ein charakteristisches Signal. Wird das Signal unterbrochen, dann wird der entsprechende Bereich der Retina hervorgehoben. Eine Unterbrechung des reflektierten Lichtsignals ist häufig die Folge einer Flüssigkeitseinlagerung. In den Bildern sind charakteristische Krankheitsmuster erkennbar, ähnlich der Muster bei einer Fluoreszein-Angiographie.

Doch die Informationen, die der Ödemindex liefert, unterscheiden sich grundlegend von denen einer Fluoreszein-Angiographie. Anstatt ein Kontrastmittel in den Blutgefäßen abzubilden, erkennt die Ödemindex-Software die Grenze zwischen Glaskörper und Netzhaut und sucht nach einer „erwarteten“ Lichtpenetration und -reflexion im Gewebe. Trifft das Licht auf eine erhöhte Menge an interstitieller Flüssigkeit, wird das Lichtsignal intensiviert. Je stärker das Signal intensiviert wird, desto höher ist der Ödemindexwert. Höhere Werte werden hell und weiß reflektiert, niedrigere Werte dunkel oder grau. Weiße Bereiche weisen auf Flüssigkeitseinlagerungen hin.

Die Ödemindexzahl ist ein relativer Wert. Der einem „normalen“ Signal zugeordnete Wert ist 1,0. Ist der Wert höher als 1,0, weist er auf eine Unterbrechung des Signals hin; bewegt er sich gegen 1,8, ist dies ein typisches Anzeichen für eine Flüssigkeitseinlagerung.

Retinadicke

Der HRT bietet eine Messung der Retinadicke in Millimetern. Im Gegensatz zum Ödemindex erkennt die Retinadickenfunktion sowohl die innere Grenzmembran (ILM) als auch das retinale Pigmentepithel (RPE).

Ein Lichtstrahl tastet die Retina ab, dabei werden zwei große Signalspitzen registriert. Die größte Signalspitze entspricht der inneren Grenzmembran (ILM), die zweitgrößte dem RPE. Der HRT berechnet die Differenz zwischen den beiden Spitzen und drückt diese in Millimetern aus.

Vermeidung von Bewegungsartefakten durch kurze Scans von 24 Millisekunden

Der HRT tastet die Retina in 24 Millisekunden ab, schneller als die meisten unwillkürlichen Augenbewegungen (Mikrosakkaden dauern 30-50 Millisekunden) und schneller als willkürliche Augenbewegungen (Makrosakkaden dauern mindestens 150 Millisekunden). Jede Aufnahme besteht aus 384 x 384 Pixeln; kombiniert ergeben sich so 147.456 Datenpunkte, die einen Bereich der Retina von 15 Grad abdecken. Andere Technologien verwenden Schnittbildverfahren, die nur „Stichproben“ des Messbereichs liefern und die Werte zwischen den gescannten Schnitten interpolieren. Die Daten des HRT werden nicht interpoliert.

Präzise Bildausrichtung von Einzeluntersuchungen mit TruTrack™

TruTrack™ ist eine proprietäre Software, die Einzelbilder einer Untersuchung sowie Bilder verschiedener Untersuchungen aufeinander ausrichtet (aligniert). Zu diesem Zweck nutzt die Software anatomische Merkmale (z. B. Blutgefäßmuster) und andere Bildmerkmale. Eine aussagekräftige Analyse der Bilder ist nur mit hochwertigen Aufnahmen (schneller Abtastung) und präziser Bildausrichtung möglich. Für eine Einzeluntersuchung richtet die Software eine Serie von Einzelbildern aus. Jedes Bild wird auf seine Qualität hin untersucht – liegt sie außerhalb der akzeptablen Toleranzen, wird das Bild verworfen. Bei jeder Untersuchung werden automatisch drei Bildserien erstellt, somit sind genügend redundante Daten vorhanden. Aus den drei Bildserien generiert die Software das Kompositbild für die Analyse. Heidelberg Engineering bietet als einziger Hersteller ein retinales Bildgebungsverfahren an, bei dem qualitativ unzureichende Scans automatisch verworfen werden.

Die TruTrack™ Bildausrichtungssoftware erkennt abweichende Bildqualität und progressive Krankheitsverläufe

Mit der TruTrack™ Software können sowohl die Bilder einer Untersuchung als auch die Bilder mehrerer Untersuchungen zueinander ausgerichtet werden. Bei dem Vergleich von Bilddaten aus mehreren Untersuchungen erfasst die Software über 500 Bildpunkte und orientiert sich an Blutgefäßmustern und Bildmerkmale, um die Bilder abzustimmen, zu vergleichen und auszurichten. Die 10 markantesten Punkte werden auf dem Bildschirm hervorgehoben; die Anzeige schaltet zwischen den Bildern hin und her, so dass der Bediener die Qualität der Ausrichtung beurteilen kann. Bei Bedarf kann der Bediener die automatische Bildausrichtung ausschalten und die 10 hervorgehobenen Punkte manuell ausrichten.

Eine Ausrichtung der Bilder ist nur möglich, wenn eine mindestens 25-prozentige Überlappung des abgebildeten Augenbereichs vorliegt. Kann die Software die Bilder nicht automatisch ausrichten (aufgrund ungenügender Überschneidung, schlechter Bildqualität usw.), wird eine Fehlermeldung angezeigt. In den meisten Fällen erfolgt die Bildausrichtung jedoch problemlos.

Nach der Ausrichtung kann die Software die Abweichungen zwischen den einzelnen Bildern messen. Bei einer Einzeluntersuchung bestimmt die Software die patientenspezifische Variabilität auf der Grundlage einer Bildserie innerhalb der Einzeluntersuchung. Ist die Variabilität innerhalb einer Untersuchung bekannt, können Unterschiede aufgrund dieser patientenspezifischen Abweichung aus der Bewertung ausgeschlossen werden. Zeigt ein Bereich eine Veränderung, die über die „normale“ Abweichung zwischen Erst- und Folgeuntersuchungen hinausgeht, dann wird dieser Bereich markiert. Dank der präzisen Ausrichtung der Bilder und des sorgfältigen Ausschlusses patientenspezifischer Abweichungen liefert der HRT fundierte Aussagen zu strukturellen Veränderungen.