S. Dithmar

F.G. Holz

Fluoreszenzangiographie in der Augenheilkunde

• Fluoreszein-Angiographie

• Indozyaningrün-Angiographie

• Fundus-Autofluoreszenz

S. DithmarF.G. Holz

Fluoreszenz-angiographie in der Augenheilkunde• Fluoreszein-Angiographie• Indozyaningrün-Angiographie• Fundus-Autofluoreszenz

Mit 541 Abbildungen

123

Prof. Dr. med. Stefan DithmarLeiter Schwerpunkt RetinologieUniversitäts-Augenklinik HeidelbergIm Neuenheimer Feld 400D-69120 Heidelberg

Prof. Dr. med. Frank G. HolzDirektor der Universitäts-Augenklinik und Poliklinik BonnErnst-Abbe-Str. 2D-53127 Bonn

ISBN 978-3-540-35223-5 Springer Medizin Verlag Heidelberg

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Planung: Hanna Hensler-Fritton, HeidelbergProjektmanagement: Barbara Knüchel, HeidelbergLayout und Einbandgestaltung: deblik BerlinSatz: TypoStudio Tobias Schaedla, Heidelberg

SPIN: 11430926

Gedruckt auf säurefreiem Papier 5135 – 5 4 3 2 1 0

V

Die Fluoreszein- und Indozyaningrün-Angiographie einschließlich der Auto-fluoreszenz-Bestimmung sind in den letzten Jahren technisch in besonderer Weise weiterentwickelt worden. Speziell die konfokale Lasertechnologie ist dafür von wesentlicher Bedeutung: die Technik ist digital, Fluoreszein- und Indozy-aningrün-Angiographie erfolgen in Echtzeit und sind simultan möglich. Die Befunde werden ergänzt durch Infrarot-, Rotfrei- und Autofluoreszenzaufnah-men. Grundlage für den neuen Fluoreszenzangiographie-Atlas von Herrn Prof. S. Dithmar, Heidelberg und Herrn Prof. F. Holz, Bonn (ehemals Heidelberg) sind Befunde, die an der Universitäts-Augenklinik Heidelberg mit dem Heidelberg Retina Angiograph 2 (HRA 2, Heidelberg Engineering) erhoben wurden. Somit wird in erfolgreicher Weise die Zusammenarbeit mit der Firma Heidelberg Engi-neering dokumentiert.

Der Atlas erläutert in anschaulicher Weise die technischen Grundlagen der Fluoreszenz-Angiographie und stellt die normale Fluoreszenz-Angiographie all-gemeinen pathologischen Fluoreszenzphänomenen gegenüber. Ein besonderes Kapitel ist der Fundusautofluoreszenz gewidmet, besonders im Hinblick auf die Pathologie des retinalen Pigmentepithels.

Naturgemäß kommt in dem Atlas den Erkrankungen der Makula, insbesondere der altersabhängigen Makuladegeneration einschließlich der Anti-VEGF-Thera-pie, die größte Bedeutung zu. Das große Spektrum der Makulaerkrankungen wird ergänzt durch die Befunde bei retinalen Gefäßerkrankungen, entzündlichen Netzhaut-/Aderhauterkrankungen, Erkrankungen des Sehnerven und typischen Befunden bei intraokularen Tumoren, wie dem Aderhautmelanom, den Ader-hautmetastasen und dem Aderhauthämangiom. Der Atlas »Fluoreszenzangiogra-phie in der Augenheilkunde« von Dithmar und Holz vermittelt einen sehr guten Überblick über die angiographischen Charakteristika aller wichtigen und vor allem praxisrelevanten Krankheitsbilder und in anschaulicher wie eindrucksvoller Weise darüberhinaus Wissen über pathophysiologische Charakteristika von Ma-kula-, Netzhaut- und Aderhauterkrankungen, was für die Diagnose, Differenzial-diagnose und Beurteilung klinischer Verläufe von großer Bedeutung ist.

Somit ist der Atlas eine wertvolle Hilfe für Kollegen in der Ausbildung, der Praxis und der Klinik im Hinblick auf eine adäquate Diagnostik und Behandlung. Dies sind gute Gründe, den Autoren in besonderer Weise Anerkennung zu zollen und dem Buch eine hohe Akzeptanz und weite Verbreitung zu wünschen.

Heidelberg, im Oktober 2007

Prof. Dr. Hans E. Völcker Ärztlicher Direktor der Universitäts-Augenklinik Heidelberg

Geleitwort

Die Entwicklung der bildgebenden Diagnostik in der Augenheilkunde hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht. Durch die technische Weiterent-wicklung von Angiographiesystemen konnte die Bildqualität bei der Fluoreszein- und Indozyaningrün-Angiographie erheblich verbessert werden. Des Weiteren stehen nun wesentlich genauere Möglichkeiten der Autofluoreszenz-Bestimmung zur Verfügung. Durch diese Verbesserung der diagnostischen Verfahren können ganz neue Einblicke in die Pathogenese von Makula- und Netzhauterkrankungen gewonnen werden, welche zum Verständnis dieser Erkrankungen beitragen.

Das Konzept dieses Atlanten ist es, neben den Grundlagen der Fluoreszein- und Indozyaningrün-Angiographie sowie der Fundus-Autofluoreszenz die ver-schiedenen Merkmale klinischer Krankheitsbilder anhand praxisrelevanter Fall-beispiele herauszuarbeiten. Dabei wurde bei der Bildauswahl besonderes Augen-merk auf die Qualität sowie auf klar erkennbare, typische Veränderungen gelegt. Der Atlas bietet so einen Überblick über die facettenreichen angiographischen Befunde retinologischer Krankheitsentitäten und Differenzialdiagnosen. Auch der nicht selbst angiographierende Augenarzt soll durch diesen Atlas in seinem pathophysiologischen und klinischen Verständnis gefördert werden.

Besonderer Dank gilt den Entwicklern und Physikern der Firma Heidelberg Engineering, die die digitale Angiographie mittels konfokalem Scanning Laser Ophthalmoskop wesentlich auf den Weg gebracht haben.

Den Mitarbeitern des Springer Verlages danken wir für ihre professionelle und zeitnahe Realisierung des Buches in dem rasch voranschreitenden und ex-pandierenden Feld der retinologischen Bildgebung.

Heidelberg, Bonn, 2007

Stefan DithmarFrank G. Holz

Vorwort

VII

IX

Inhaltsverzeichnis

1 Physikalische und chemische Grund-lagen der Fluoreszenzangiographie . . . .1

1.1 Fluoreszenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 Fluoreszein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Indozyaningrün . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Technische Grundlagen der Fluoreszenzangiographie . . . . . . . . . . . . . .5

2.1 Grundlegender Aufbau eines Scanning Laser Ophthalmoskops . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2 Lichtquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2.1 Laser für die Fluoreszein-Angiographie . . 72.2.2 Laser zur Aufnahme »rotfreier«

Reflektionsbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.2.3 Laser für die Indozyaningrün (ICG)

Angiographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.2.4 Laser für die Aufnahme von Infrarot-

Reflektionsbildern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3 Grundlegendes zur optischen

Abbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3.1 Das konfokale Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3.2 Tiefenauflösung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3.3 Laterale Auflösung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.4 Der Heidelberg Retina Angiograph 2 . . . 102.4.1 HRA2-Parameter im Grundmodus . . . . . . 112.4.2 Simultanmodus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.4.3 Composite-Modus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.4.4 Fixationshilfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.4.5 Weitwinkelobjektiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.4.6 ART-Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.4.7 Untersuchung des vorderen

Augenabschnitts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.4.8 Stereo-Bilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.4.9 Elemente der Auswertesoftware . . . . . . . 13

3 Normale Fluoreszenzangiographie und allgemeine pathologische Fluoreszenzphänomene . . . . . . . . . . . . . .15

3.1 Normale Fluoreszein-Angiographie . . . . . 163.1.1 Aderhaut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.1.2 Zilioretinales Gefäß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.1.3 Papille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1.4 Retinale Gefäße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.1.5 Makula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.1.6 Sklera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.1.7 Iris . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.2 Normale ICG-Angiographie . . . . . . . . . . . . 173.3 Pathologische Fluoreszenz-

phänomene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.3.1 Hyperfluoreszenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.3.2 Hypofluoreszenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4 Fundusautofluoreszenz . . . . . . . . . . . . . .314.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.2 Scanning Laser Ophthalmoskopie

und modifizierte Funduskamera . . . . . . . 324.3 Durchführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.3.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.3.2 Ablauf der Untersuchung mit dem

cSLO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.3.3 Lipofuszin im retinalen Pigment-

epithel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.3.4 Normale Fundusautofluoreszenz . . . . . . 334.4 Typische Fundusautofluoreszenz-

Befunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5 Makulaerkrankungen . . . . . . . . . . . . . . . .575.1 Altersabhängige Makuladegeneration

(AMD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.1.1 Drusen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.1.2 Irreguläre Pigmentierungen des

retinalen Pigmentepithels . . . . . . . . . . . . . 645.1.3 Geographische Atrophie des

retinalen Pigmentepithels . . . . . . . . . . . . . 645.1.4 Choroidale Neovaskularisation . . . . . . . . 665.1.4.1 Klassische choroidale

Neovaskularisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 665.1.4.2 Okkulte choroidale

Neovaskularisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715.1.4.3 Mischformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 765.1.4.4 Lokalisation choroidaler

Neovaskularisationen . . . . . . . . . . . . . . . . . 765.1.5 Seröse Abhebung des retinalen

Pigmentepithels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

X Inhaltsverzeichnis

5.1.6 Riss des retinalen Pigmentepithels . . . . . 845.1.7 Idiopathische polypoidale choroidale

Vaskulopathie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.1.8 Retinale angiomatöse Proliferation

(RAP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 885.1.9 Disziforme Narbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 905.1.10 Fluoreszenzangiographische

Phänomene nach Therapie . . . . . . . . . . . . 925.1.10.1 Laserkoagulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 925.1.10.2 Photodynamische Therapie (PDT) . . . . . 925.1.10.3 Anti-VEGF-Therapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 925.2 Zystoides Makulaödem . . . . . . . . . . . . . . . 1045.3 Hereditäre Makulaerkrankungen . . . . . 1065.3.1 Morbus Stargardt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1065.3.2 Fundus flavimaculatus . . . . . . . . . . . . . . . 1065.3.3 Morbus Best (vitelliforme

Makuladystrophie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1085.3.4 Musterdystrophien des retinalen

Pigmentepithels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1105.3.5 Kongenitale X-chromosomale

Retinoschisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1125.4 Adulte vitelliforme

Makuladegeneration . . . . . . . . . . . . . . . . 1145.5 Makuladegeneration bei Myopie . . . . . 1165.6 Angioide Streifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1185.7 Chorioretinopathia centralis serosa . . . 1205.8 Chronische idiopathische

Chorioretinopathia centralis serosa . . . 1225.9 Idiopathische juxtafoveale

Teleangiektasien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1245.10 Epiretinale Gliose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1265.11 Makulaforamen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1285.12 Chloroquin-Makulopathie . . . . . . . . . . . . 130

6 Retinale Gefäßerkrankungen . . . . . . . 1336.1 Diabetische Retinopathie . . . . . . . . . . . . . 1346.1.1 Nichtproliferative diabetische

Retinopathie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1346.1.2 Proliferative diabetische

Retinopathie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1366.2 Fundus hypertonicus . . . . . . . . . . . . . . . . . 1386.3 Retinale Arterienverschlüsse . . . . . . . . . . 1406.3.1 Retinaler Zentralarterienverschluss . . . 1406.3.2 Retinaler Arterienastverschluss . . . . . . . 1406.4 Retinale Venenverschlüsse . . . . . . . . . . . 1426.4.1 Retinaler Zentralvenenverschluss . . . . . 142

6.4.2 Retinaler Venenastverschluss . . . . . . . . . 1466.5 Retinales Makroaneurysma . . . . . . . . . . . 1486.6 Morbus Coats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1506.7 Retinales kapilläres Hämangiom . . . . . . 1526.8 Retinales kavernöses Hämangiom . . . . 1546.9 Tortuositas vasorum . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

7 Entzündliche Netzhaut-/Aderhauterkrankungen . . . . . . . . . . . . 159

7.1 Toxoplasmose-Retinochorioiditis . . . . . 1607.2 Multifokale Chorioiditis . . . . . . . . . . . . . . . 1627.3 Akute posteriore multifokale plakoide

Pigmentepitheliopathie (APMPPE) . . . . 1647.4 Punctate inner Choroidopathy . . . . . . . 1687.5 Presumed Ocular Histoplasmosis

Syndrom (POHS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1707.6 Birdshot-Chorioretinopathie . . . . . . . . . . 1727.7 Perivaskulitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1757.7.1 Okklusive retinale Vaskulitis . . . . . . . . . . 1757.8 Inflammatorisches Makulaödem . . . . . . 1807.9 Serpiginöse Chorioiditis . . . . . . . . . . . . . . 182

8 Erkrankungen des Sehnerven . . . . . . 1858.1 Kongenitale Papillenanomalien . . . . . . . 1868.1.1 Schräger Sehnerveneintritt . . . . . . . . . . . 1868.1.2 Markhaltige Nervenfasern . . . . . . . . . . . . 1868.1.3 Drusenpapille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1888.1.4 Papillenkolobom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1928.1.5 Grubenpapille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1948.1.6 Juxtapapilläres retinales kapilläres

Hämangiom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1968.1.6.1 Endophytisches Wachstum . . . . . . . . . . . 1968.1.6.2 Sessiles Wachstum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1968.1.6.3 Exophytisches Wachstum . . . . . . . . . . . . . 2008.1.7 Pigmentierte Papillenanomalien . . . . . . 2028.2 Anteriore ischämische

Optikusneuropathie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2048.3 Papillitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2068.4 Stauungspapille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2088.5 Parapapilläre choroidale

Neovaskularisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

9 Intraokulare Tumoren . . . . . . . . . . . . . . 2139.1 Aderhautmelanom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2149.2 Aderhautmetastasen . . . . . . . . . . . . . . . . . 2169.3 Aderhauthämangiom . . . . . . . . . . . . . . . . 220

1

Physikalische und chemische Grundlagen der Fluoreszenzangiographie

1.1 Fluoreszenz – 2

1.2 Fluoreszein – 2

1.3 Indozyaningrün – 3

2 Kapitel 1 · Physikalische und chemische Grundlagen der Fluoreszenzangiographie

11.1 Fluoreszenz

Bestimmte chemische Stoffe können durch elek-tromagnetische Strahlung angeregt werden, d.h. sie können die Energie der Strahlung aufneh-men. Durch die Absorption der Strahlungsener-gie werden freie Elektronen der Substanz in einen höheren Energiezustand versetzt. Dieser höhere Energiezustand ist instabil, die Elektronen fal-len wieder auf einen niedrigeren Energiezustand zurück und geben dabei die absorbierte Energie wieder ab. Dies geschieht durch Aussendung von elektromagnetischer Strahlung. Die ausgesendete (emittierte) Strahlung hat weniger Energie als die ursprünglich absorbierte Energie. Da bei elektro-magnetischer Strahlung Energie und Wellenlänge miteinander zusammenhängen, bedeutet dass, das die emittierte elektromagnetische Strahlung immer eine längere Wellenlänge hat als die zuvor absorbierte Strahlung. Die emittierte Strahlung wird Fluoreszenz genannt. Die Wellenlänge der emittierten Strahlung liegt innerhalb eines für die einzelne chemische Substanz charakteristischen Bereiches (= Emissionsspektrum).

Je nach chemischer Substanz muss auch die anregende elektromagnetische Strahlung (= Ex-zitationslicht) in einem bestimmten Wellenlän-genbereich liegen, da sonst die freien Elektronen nicht auf ein höheres Energieniveau angehoben werden können (= Absorptionsspektrum).

Das Fluoreszenzphänomen erlischt sofort, wenn das anregende Licht aufhört, d.h. die Emis-sion erfolgt umgehend nach der Absorption.

Erfolgt die Emission der Energie deutlich zeit-verzögert zu der Energie-Absorption, spricht man nicht von Fluoreszenz, sondern von Phosphores-zenz.

1.2 Fluoreszein

Fluoreszein ist eine kristalline Substanz, die gut wasserlöslich ist (⊡ Abb. 1.1). Das Absorptions-spektrum liegt zwischen 465–490 nm und somit am Ende des blauen Bereiches des sichtbaren Lichts. Das Emissionsspektrum liegt zwischen 520 und 530 nm, d.h. Fluoreszein hat eine grün-

gelbliche Fluoreszenz. Die Fluoreszenzintensität ist pH-abhängig und erreicht bei mittlerem pH des Blutes ihr Maximum. Auch bei starker Ver-dünnung lässt sich die Fluoreszein-Fluoreszenz noch gut nachweisen.

Für die Fluoreszein-Angiographie werden bis zu 500 mg Natrium-Fluoreszein (5 ml einer 10%igen Lösung) intravenös appliziert. Bei Ver-wendung moderner Angiographiegeräte (s.u.) kann die benötigte Fluoreszeinmenge deutlich re-duziert werden.

Nach der Injektion wird Fluoreszein zu 70–80% an Plasmaproteine gebunden. Der übrige Anteil des Fluoreszeins liegt ungebunden vor und kann durch alle Gefäßwände perfundieren mit Ausnahme der großen Aderhautgefäße, der Netzhautgefäße (in-nere Blut-Retina-Schranke) und der zerebralen Gefäße. Das retinale Pigmentepithel stellt eine Bar-riere für Fluoreszein dar, da die einzelnen RPE-Zel-len durch Zonulae occludentes miteinander ver-bunden sind (äußere Blut-Retina-Schranke).

Aufgrund der Perfusion des freien Fluoreszein-Anteils durch die Gefäßwände können sich nach der Fluoreszein-Injektion Haut und Schleimhäute gelblich verfärben, was insbesondere im Bereich der Bindehaut auffällt. Die Verfärbung beginnt ei-nige Minuten nach der Injektion und kann meh-rere Stunden anhalten. Fluoreszein wird über die Leber und die Niere ausgeschieden und führt zu einer gelblich-braunen Verfärbung des Urins. Nach 24 Stunden ist der Farbstoff im allgemei-nen komplett ausgeschieden, sofern keine Nieren-funktionsstörung vorliegt.

⊡ Abb. 1.1. Fluoreszein

NaO O O

COONa

1.3 · Indozyaningrün13

Bei einigen Patienten kann es nach der intrave-nösen Injektion von Fluoreszein zu Übelkeit, Erbre-chen und Schwindel kommen, typischerweise ca. 5 Minuten nach Injektion. Diese Beschwerden sind im allgemeinen sehr schnell reversibel. Schwerwie-gende Komplikationen im Sinne eines allergischen Schocks wurden nur sehr selten berichtet. In der älteren Literatur wird die Inzidenz von Todesfällen nach Fluoreszein-Injektion auf 1:222.000 geschätzt. Da heutzutage aufgrund neuer Gerätetechnik die Fluoreszeindosis deutlich reduziert werden kann, ist möglicherweise auch das Risiko schwerer Kom-plikationen noch geringer. Dennoch müssen bei der Angiographie zwingend entsprechende Not-fallmedikamente vorrätig sein und das Personal für einen möglichen Notfall instruiert sein.

Als Kontraindikationen für die intravenöse Applikation von Fluoreszein gelten: Schwanger-schaft, schwere frühere Reaktion gegen Fluores-zein und nicht abgeklärte schwere allergische Re-aktionen in der Anamnese.

1.3 Indozyaningrün

Indozyaningrün (ICG) ist ein Tricarbocyaninfar-stoff, bei dem das Absorptionsspektrum und das Emissionspekturm im Infrarotbereich liegen (Ab-sorptionsspektrum: 790–805 nm, Emissionspekt-rum: 825–835 nm) (⊡ Abb. 1.2). Infrarotstrahlung hat eine höhere Transmission als sichtbares Licht, kann also besser durch Pigment (Melanin des retinalen Pigmentepithels), Blutungen oder Ex-sudationszonen hindurchdringen. ICG wird zu 98% an Plasmaproteine gebunden und hat somit

eine viel höhere Proteinbindung als Fluoreszein. Daher verbleibt ICG im Gegensatz zu Fluoreszein fast vollständig intravasal. Die Fluoreszenzinten-sität von ICG ist schwächer als die von Fluores-zein. Bei der ICG-Angiographie werden bis zu 25 mg ICG intravenös appliziert, wobei analog zur Fluroreszein-Angiographie durch Verwen-dung moderner Angiographiegeräte die benötigte ICG-Menge deutlich reduziert werden kann. ICG wird über die Leber abgebaut. ICG ist im all-gemeinen gut verträglich und Nebenwirkungen treten seltener auf als bei der Injektion von Fluo-reszein. In der älteren Literatur wird die Inzidenz von Todesfällen nach ICG-Injektion auf 1:333.333 geschätzt. Zur Stabilisierung des Farbstoffes ent-halten ICG-Injektionslösungen 5% Jod. Hierbei handelt es sich um anorganisches Jod und Risiken bei Patienten mit Allergien gegen organisches Jod sind nicht bekannt. Bei bekannter Jod-Allergie und klinischer Notwendigkeit für eine ICG-Angi-ographie kann aber statt Indocyaningrün das Jod-freie Infrazyaningrün verwendet werden. Auch bei Patienten mit Schilddrüsenüberfunktion, Al-lergie gegen Schalentiere oder fortgeschrittener Leberinsuffizienz sollte eine ICG-Angiographie nicht durchgeführt werden. ICG kann die Plazen-taschranke nicht passieren, es liegen aber keine Untersuchungen zur Verwendung während der Schwangerschaft vor.

Die ICG-Angiographie ist insbesondere auch für die Darstellung der Aderhautzirkulation geeig-net, da die Infrarotstrahlung eine höhere Transmis-sion durch das retinale Pigmentepithel im Vgl. zur Fluoreszein-Angiographie hat und ICG im Ggs. zu Fluoreszein nicht aus der Choriocapillaris austritt.

⊡ Abb. 1.2. Indozyaningrün

CH3

CH3CH = CHCH = CHCH = CHCH

CH3CH3N+(CH2)4SO2O- NaO3S(CH2)4N

2

Technische Grundlagen der Fluoreszenzangiographie

2.1 Grundlegender Aufbau eines Scanning Laser Ophthalmoskops – 6

2.2 Lichtquellen – 72.2.1 Laser für die Fluoreszein-Angiographie – 72.2.2 Laser zur Aufnahme »rotfreier« Reflektionsbilder – 82.2.3 Laser für die Indozyaningrün (ICG) Angiographie – 92.2.4 Laser für die Aufnahme von Infrarot-Reflektionsbildern – 9

2.3 Grundlegendes zur optischen Abbildung – 92.3.1 Das konfokale Prinzip – 92.3.2 Tiefenauflösung – 92.3.3 Laterale Auflösung – 10

2.4 Der Heidelberg Retina Angiograph 2 – 102.4.1 HRA2-Parameter im Grundmodus – 112.4.2 Simultanmodus – 112.4.3 Composite-Modus – 122.4.4 Fixationshilfen – 122.4.5 Weitwinkelobjektiv – 122.4.6 ART-Modul – 122.4.7 Untersuchung des vorderen Augenabschnitts – 122.4.8 Stereo-Bilder – 132.4.9 Elemente der Auswertesoftware – 13

6 Kapitel 2 · Technische Grundlagen der Fluoreszenzangiographie

2

Gegenwärtige bildgebende Verfahren für die Flu-oreszein-/ICG-Angiographie und die Autofluo-reszenzuntersuchung umfassen im wesentlichen modifizierte Funduskameras und Scanning-Laser-Ophthalmoskope. Die Entwicklung der Scanning Laser Angiographie hat zu einer wesentlichen Verbesserung der Fluoreszenzangiographie ge-führt. In diesem Kapitel wird auf die Grundlagen der Scanning Laser Angiographie eingegangen.

2.1 Grundlegender Aufbau eines Scanning Laser Ophthalmoskops

Der prinzipielle optische Aufbau eines Scanning Laser Ophthalmoskops ist in ⊡ Abb. 2.1 schema-tisch dargestellt. Der Laserstrahl tritt, nachdem er den Strahlteiler (BSP) passiert hat, in die Scanner-einheit ein. Die Scannereinheit besteht im Wesent-lichen aus 2 synchronisierten, oszillierenden Spie-geln, die den Laserstrahl in 2 Dimensionen ablen-ken. Gewöhnlich erfolgt in horizontaler Richtung (X-Achse) die sehr viel schnellere Ablenkung in-nerhalb einer Zeile, während in vertikaler Rich-tung (Y-Achse) der Vorschub zwischen 2 Zeilen realisiert wird (⊡ Abb. 2.2).

Zusätzlich zur Ablenkung in lateraler Rich-tung kann der Fokuspunkt des Laserstrahls axial verändert werden, d.h. die Fokalebene im Objekt wird verschoben, so dass die Aufnahme von Serien zweidimensionaler Schnittbilder eines dreidimen-sionalen Objekts möglich ist. Hierfür ist zusätzlich

zu den Scanspiegeln noch ein Teleskop notwendig, mit dem z.B. durch präzises Verschieben einer Linse die Divergenz des Laserstrahls verändert und damit die Fokalebene im Objekt variiert wird.

Befinden sich Fluoreszeinmoleküle im Laserfo-kus, so können diese durch Absorption von Pho-tonen in einen höheren elektronischen Zustand gebracht werden. Beim Rückgang in den elektro-nischen Grundzustand werden dann Lichtquan-ten emittiert. Die Wellenlänge dieses emittierten Photons ist rotverschoben, d.h. die Wellenlänge ist größer und die Frequenz bzw. Energie geringer im Vergleich zum anregenden Lichtquant. Das emit-tierte Fluoreszenzlicht, was durch die Pupille nach

⊡ Abb. 2.1. Schematischer Auf-bau eines konfokalen Scanning Laser Ophthalmoskops

⊡ Abb. 2.2. Abtastprozedur bei der Bildaufnahme

2.2 · Lichtquellen27

außen gelangt, wird an dem Strahlteiler (BSP) in den Detektionsarm gelenkt. Um zu gewährleis-ten, dass kein Laserlicht das Fluoreszenzsignal ver-fälscht, ist ein Filter eingebaut, der die anregende Wellenlänge effizient unterdrückt und gleichzeitig eine möglichst hohe Transmission im Wellenlän-genbereich der emittierten Strahlung aufweist. Das parallele Fluoreszenz-Lichtbündel wird mit einer Fokussierlinse auf eine kleine Pinhole fokussiert (Durchmesser ca. 100 µm) (⊡ Abb. 2.3), wodurch Fluoreszenzlicht aus Schichten ober- oder unterhalb der eigentlichen Objektebene, d.h. der Netzhaut, ausgeblendet wird. Dieses sogenannte konfokale Abbildungsprinzip ermöglicht eine sehr effiziente Unterdrückung von Streulicht, was insbesondere bei Kataraktpatienten zu einer erheblichen Kon-trastverbesserung der Angiographiebilder führt.

2.2 Lichtquellen

In konventionellen Funduskameras werden helle Blitzlampen zur großflächigen Beleuchtung des Augenhintergrunds eingesetzt, so dass der gesamte Fotofilm bzw. der gesamte Chip einer CCD Ka-mera für mehrere Millisekunden belichtet wird. Im Gegensatz hierzu wird beim Scanning Laser Ophthalmoskop jeder Bildpunkt seriell (d.h. zeit-lich nacheinander) aufgenommen. Die typische

Belichtungszeit pro Bildpunkt liegt jedoch im Na-nosekundenbereich und ist damit um einen Faktor von ca. 1.000.000 geringer. Daher muss die gesamte Lichtmenge exakt auf den momentan abgebildeten Punkt fokussiert werden. Hierfür sind punktför-mige Lichtquellen mit hoher räumlicher Kohärenz notwendig, deshalb kommen in einem SLO aus-schließlich Laser als Lichtquellen zum Einsatz.

2.2.1 Laser für die Fluoreszein-Angiographie

Das bei den meisten Angiographieuntersuchun-gen verabreichte Kontrastmittel Fluoreszein hat sein Absorptionsmaximum bei ca. 490 nm. Hier ist jahrelang der Argon-Ionen-Laser zum Einsatz gekommen, u. a. auch in der ersten Version des Heidelberg Retina Angiographen (HRA, Heidel-berg Engineering), da dieser Laser neben anderen Wellenlängen eine stark ausgeprägte Laserlinie bei 488 nm aufweist (⊡ Abb. 2.4). Gaslaser, wie der Argon-Ionen-Laser, haben neben einigen Vor-teilen – wie z.B. geringes Rauschen und sehr gutes Strahlprofil – leider auch zahlreiche Nachteile, die diese Systeme relativ aufwendig und unhandlich machen: zum Betrieb der Laserröhren sind auf-wendige Netzteile notwendig, die sowohl Hoch-spannungs-Pulse zur Zündung der Gasentladung,

⊡ Abb. 2.3. Schematische Darstellung der Fluoreszenz-detektion

8 Kapitel 2 · Technische Grundlagen der Fluoreszenzangiographie

2

als auch hohe Ströme zur Aufrechterhaltung des Plasmastroms bereitstellen müssen. Hinzu kommt der extrem niedrige Wirkungsgrad des Lasers: um einige Milliwatt an Laserleistung zu generieren, werden Leistungsaufnahmen im Kilowattbereich benötigt, so dass Laserkopf und Netzteil mit gro-ßen Lüftern gekühlt werden müssen. Die mittlere Lebensdauer der Laserröhren ist auf etwa 5 Jahre begrenzt und häufig wird schon nach kürzerer Zeit aufgrund einer Degradierung des Strahlpro-fils ein Austausch der Laserröhre notwendig.

Erst seit dem Jahr 2002 ist für den benö-tigten Wellenlängenbereich eine Alternative zum Argon-Ionen-Laser kommerziell erhältlich: die Strahlung eines optisch gepumpten Halbleiterla-sers bei 976 nm wird mittels eines nichtlinearen Kristalls im Laserresonator frequenzverdoppelt, so dass nach Herausfilterung der Grundwellen-länge Laserstrahlung bei 488 nm generiert wird (⊡ Abb. 2.4). Um eine mit dem Argon-Ionen-La-ser vergleichbare oder noch bessere Stabilität der Laserstrahlung zu erreichen, ist jedoch eine sehr aufwendige Temperaturregelung des Laserresona-tors notwendig. Diese wird mit einem mehrstufi-gen Peltierelement (thermoelektrische Kühlung) auf einem mechanischen Kühlkörper realisiert.

Die Wärmeabfuhr kann mit einem kleinen kom-pakten Lüfter bewerkstelligt werden, da die ge-samte elektrische Leistungsaufnahme wesentlich geringer ist (ca. 50 W).

2.2.2 Laser zur Aufnahme »rotfreier« Reflektionsbilder

In Ergänzung zur Angiographieuntersuchung können mit einem Scanning Laser Ophthalmo-skop auch sogenannte rotfreie Reflektionsbilder, d.h Aufnahmen mit Laserquellen im grünen oder nahen blauen Spektralbereich durchgeführt wer-den. Diese sind von besonderem Interesse, da manche pathologische Strukturen, wie z.B. Mi-kroaneurysmen, bei der Bildaufnahme mit ro-tem Licht aufgrund der Kontrastschwäche kaum sichtbar sind. Außerdem zeigen insbesondere die Nervenfaserbündel eine erhöhte Reflektivität im kurzwelligen Spektralbereich, so dass lokalisierte Defekte im »rotfrei«-Modus relativ gut dargestellt werden können.

Der im Heidelberg Retina Angiograph 2 (HRA 2, Heidelberg Engineering) ohnehin integrierte Halbleiterlaser für die Fluoreszein-Angiographie

⊡ Abb. 2.4a–c. Bei der Fluoreszenzangiographie eingesetzte Laserquellen: a Argon-Ionen-Laser (488 nm und 514 nm, HRA), b frequenzverdoppelter Halbleiterlaser (488 nm, HRA2), c Halbleiter-Laserdioden im roten bzw. infraroten Spektralbereich (z.B. ICG-Laser in HRA und HRA2)

a c

b

2.3 · Grundlegendes zur optischen Abbildung29

(s.o.) kann auch für die »rotfrei«-Aufnahmen ein-gesetzt werden. Hierzu muss lediglich der Angi-ographie-Sperrfilter herausgeklappt werden, wel-cher ja das blaue Licht bei 488 nm absorbieren würde.

2.2.3 Laser für die Indozyaningrün (ICG) Angiographie

Indozyaningrün wird im nahen infraroten Spek-tralbereich angeregt; das Absorptionsmaximum liegt bei ca. 800 nm. In diesem Spektralbereich sind einfache Laserdioden verfügbar, wie sie auch z.B. in der Unterhaltungsindustrie eingesetzt wer-den. Allerdings muss hier sorgsam auf die Strahl-qualität und das Spektrum der Bauteile geachtet werden, um eine optimale Qualität der ICG-Bilder zu gewährleisten. Aufgrund der großen Streuung der Lasereigenschaften müssen die Laserdioden speziell selektiert und getestet werden.

2.2.4 Laser für die Aufnahme von Infrarot-Reflektionsbildern

Für die Aufnahme von Infrarot (IR)-Reflektions-bildern können ebenfalls relativ einfache IR-Laser-dioden (Wellenlängenbereich 810 nm – 830 nm) eingesetzt werden. Die große Streuung der Laser-wellenlänge bei der Chipherstellung ist hier nicht so kritisch wie bei der ICG-Angiographie, so dass auf eine spezielle Selektion verzichtet werden kann.

2.3 Grundlegendes zur optischen Abbildung

2.3.1 Das konfokale Prinzip

In ⊡ Abb. 2.5 ist das konfokale Messprinzip sche-matisch dargestellt. Eine Punktlichtquelle – ein paralleler Laserstrahl stellt eine Punktlichtquelle im Unendlichen dar – wird mittels eines op-tischen Abbildungssystems auf die Objektebene fokussiert. Das zurückkommende Licht (reflek-tiert oder gestreut) wird auf einer Lochblende

abgebildet, die in einer Bildebene zur Objekt-ebene positioniert ist. Die Lochblende unter-drückt sehr effektiv Licht aus tiefer oder höher gelegenen Schichten des dreidimensionalen Ob-jekts. Wird der Fokuspunkt in lateraler Richtung periodisch verschoben, ist somit die Aufnahme eines zweidimensionalen optischen Schnittbildes möglich. Verschiebt man die Fokalebene nach der Aufnahme eines Bildes sukzessive tiefer in das Objekt hinein, so können Serien von zweidi-mensionalen Schnitten mit äquidistanten Abstän-den aufgenommen werden, d.h. das Objekt wird durch einen dreidimensionalen Datenwürfel be-schrieben. Der HRA2 ermöglicht die Aufnahme solcher Datensätze, die dazu dienen können, z.B. die Durchblutung von Tumoren zu erfassen.

2.3.2 Tiefenauflösung

Die theoretische Tiefenauflösung, d.h. der mini-male axiale Abstand, den zwei Objekte voneinan-der haben müssen, um separat sichtbar zu sein,

⊡ Abb. 2.5. Prinzip der konfokalen Abbildung

10 Kapitel 2 · Technische Grundlagen der Fluoreszenzangiographie

2

ist durch die numerische Apertur des Objektivs, also das Verhältnis aus Pupillendurchmesser und Brennweite begrenzt. Die numerische Apertur des auf 6 mm geweiteten Auges ist ca. 0,23, da-mit wäre eine Tiefenauflösung von ca. 80 µm möglich. In der Praxis ist die Tiefenauflösung schlechter, da bei geweiteten Pupillen die opti-schen Abbildungsfehler zunehmen. Studien ha-ben gezeigt, dass die Optik von menschlichen Augen ohne größere Aberrationen bis zu einem Pupillendurchmesser von ca. 3 mm beugungsbe-grenzt ist, damit ergibt sich eine Tiefenauflösung von ca. 300 µm.

Im HRA ist jedoch bewusst eine größere Loch-blende eingesetzt worden. Dadurch wird zwar die Tiefenauflösung weiter reduziert, dafür gelangt jedoch wesentlich mehr Licht zum Detektor, was eine Verbesserung der Bildqualität insbesondere von signalschwachen Aufnahmen, wie etwa Auto-fluoreszenz oder Spätphasen-Angiographien, zur Folge hat. Zudem ist auch gewünscht, dass insbe-sondere bei ICG-Angiographien Fluoreszenzlicht aus dem retinalen und choroidalen Gefäßsystem in einem Bild überlagert dargestellt werden, d.h. das optische Volumen eines Schnittbildes muss eine Tiefe von ca. 500 µm haben.

Die konfokale Apertur im HRA2 ist hilfreich zur Unterdrückung von Streulicht, welches aus anderen Schichten als der Netzhaut (z.B. der Linse) herrührt. So können aufgrund der kon-fokalen Optik auch Untersuchungen an Pati-enten mit Katarakt durchgeführt werden, was in konventionellen Systemen mit Bildsensoren (Fotofilm oder CCD-Chip) nur sehr begrenzt möglich ist. Hier verursacht die Fluoreszenz der Peroxidationsprodukte innerhalb der Linse einen kontinuierlichen Grauschleier, der mehr oder weniger über das gesamte Bild verteilt ist und eine erhebliche Kontrastverminderung zur Folge hat. Bei HRA-Aufnahmen ist der Bildkontrast der Netzhaut nahezu unverändert hoch, da die durch die Katarakt verursachte Fluoreszenz an der konfokalen Apertur vollständig abgeblockt wird. Eine Beeinträchtigung der Bildqualität re-sultiert lediglich aus der unvermeidbar gerin-geren Signalstärke, da aufgrund der Streuung innerhalb der Katarakt sowohl weniger Laserlicht

die Netzhaut als auch weniger Fluoreszenzlicht den Detektor erreicht.

2.3.3 Laterale Auflösung

Die Auflösung innerhalb eines zweidimensiona-len Bildes wird durch die Größe des Fokuspunkts bestimmt (optische Auflösung). Diese ist theore-tisch wiederum abhängig von der numerischen Apertur. In der Praxis ist diese beugungsbegrenzte Auflösung jedoch auch bei nicht fehlsichtigen Au-gen nur bis Pupillendurchmesser von ca. 3 mm erreichbar. Für weitgetropfte Augen wird die Ab-bildungsqualität durch die in der Peripherie im-mer stärker werdenden optischen Aberrationen (Astigmatismus, Koma und höhere Ordnungen) des menschlichen Auges limitiert, so dass trotz des höheren Öffnungswinkels die Auflösung ver-schlechtert wird.

Daher wird beim HRA der Durchmesser des auf die Pupille auftreffenden Laserstrahls auf 3 mm gesetzt. Die dann für optisch einwandfreie Augen erreichbare Auflösung kann durch die For-mel für Fraunhofer’sche Beugung an einer kreis-förmigen 3 mm Blende abgeschätzt werden und beträgt ca. 5 µm für 488 nm bzw. ca. 8 µm für 800 nm. Die digitale Abtastrate (Pixelabstand) muss an diese optische Auflösung angepasst wer-den; eine deutlich höhere Abtastrate kann keine weitere Auflösungsverbesserung erbringen.

2.4 Der Heidelberg Retina Angiograph 2

Die in diesem Buch enthaltenen Fluoreszein- und Indozyaningrün-Angiographiebilder sowie die Autofluoreszenzbilder, die »rotfrei«- und IR-Aufnahmen wurden mit dem Heidelberg Retina Angiograph 2 (HRA2) des Herstellers Heidel-berg Engineering GmbH, Heidelberg, gewon-nen (⊡ Abb. 2.6). Der HRA2 ist ein wie oben beschriebenes konfokales Scanning Laser Oph-thalmoskop, das speziell für die kontraststarke und hochaufgelöste Angiographie der Netzhaut ausgelegt ist.

2.4 · Der Heidelberg Retina Angiograph 2211

2.4.1 HRA2-Parameter im Grundmodus

Der HRA2 besitzt die folgenden Grundmodi: ▬ Fluoreszein-Angiographie (FA-Modus)

488 nm▬ Indozyaningrün-Angiographie (ICGA-Modus)

790 nm▬ Rotfreie Reflektion

488 nm▬ Infrarot Reflektion

820 nm

Standard-Autofluoreszenzbilder können vor Ver-abreichung des Farbstoffs im Fluoreszein-Angio-graphie Modus aufgenommen werden.

In ⊡ Tabelle 2.1 sind die technischen Parameter für diese Grundmodi dargestellt.

In allen Grundmodi können wahlweise Einzel-bilder, Zeitsequenzen und Tiefensequenzen (sog. Z-Scans) aufgenommen werden. Insbesondere die Zeitsequenzen haben große klinische Bedeutung bei der Darstellung der Dynamik der Einström-phase erlangt (z.B. Detektion von »feeder vessel«). Sphärische Fehlsichtigkeit der Patienten kann im Bereich –12 Dioptrie bis über + 30 Dioptrie kon-tinuierlich durch Einstellung am Refraktionsrad kompensiert werden. Zusätzlich besteht die Mög-lichkeit, eine interne Myopielinse mit weiteren –6 bzw. -12 Dioptrie vorzuschalten, so dass der gesamte Refraktionsbereich von –24 Dioptrie bis über +30 Dioptrie ohne externe Vorsatzlinsen o.ä. abgedeckt werden kann.

Neben diesen Grundmodi bietet der HRA2 viele weitere Möglichkeiten, die erlauben, den Einsatzbereich des Gerätes zu erweitern, bzw. die Bildqualität zu optimieren. Die wichtigsten Eigen-schaften sollen im folgenden vorgestellt werden:

2.4.2 Simultanmodus

Im Simultanmodus werden zeitgleich Paare un-terschiedlicher Bilder aufgenommen, indem die Laserquellen zeilenweise alternierend eingeschal-tet werden. So können beispielsweise simultan FA- und ICGA-Aufnahmen jeweils von identi-schen Arealen durchgeführt und abgespeichert werden. Dies ermöglicht einen direkten und un-

⊡ Abb. 2.6. Der Heidelberg Retina Angiograph 2 hier mit Instrumentenbasis mit XYZ-Verstelleinheit. Wahlweise kann der HRA2 auch mit einer Kreuztisch Instrumentenbasis bedient werden

⊡ Tabelle 2.1

Feldgröße(quadratisch)

HR-Modus (hohe Auflösung)Pixelabstand ≈5 µm

HS-Modus (hohe Bildrate)Pixelabstand ≈10 µm

Anzahl Pixel Bildrate [1/s] Anzahl Pixel Bildrate [1/s]

30° x 30° 1536 x 1536 5 768 x 768 9

20° x 20° 1024 x 1024 7 512 x 512 13

15° x 15° 768 x 768 9 384 x 384 16

12 Kapitel 2 · Technische Grundlagen der Fluoreszenzangiographie

2

mittelbaren Vergleich der Darstellung von Patho-logien in den beiden Angiographiemodi. Ebenso sind Simultanaufnahmen mit FA / IR-Reflektion, ICGA / IR-Reflektion oder »rotfrei« Reflektion / IR-Reflektion möglich.

2.4.3 Composite-Modus

Neben der Aufnahme von Zeitserien und Tie-fensequenzen können auch sogenannte Compo-site-Bilder aufgenommen werden. Hier wird die Kamera während der Aufnahme von Einzelbil-dern vom Bediener horizontal und vertikal ge-schwenkt. Die Einzelbilder werden von der HRA2 Auswertesoftware automatisch zu einer großen Composite-Aufnahme (z.B. 100° x 80°) zusam-mengefügt, dabei werden mithilfe extrem schnel-ler Bildverarbeitungsroutinen Augenbewegungen weitestgehend erkannt und eliminiert.

2.4.4 Fixationshilfen

Um eine stabile Fixation des Patienten zu gewähr-leisten, stehen sowohl ein internes als auch ein ex-ternes Fixationslicht zur Verfügung. Das externe Fixationslicht ist mit einem »Schwanenhals« frei beweglich. Als interne Fixationshilfe steht eine Matrix von 3 x 3 Leuchtdioden zur Verfügung, die wahlweise eingeblendet werden können. So können dem Patienten neben einem zentralen Fixationslicht alternativ auch 8 weitere Fixations-lichter angeboten werden, wenn eine gezielte Un-tersuchung von Netzhautarealen in der Peripherie notwendig ist.

2.4.5 Weitwinkelobjektiv

Das Standardobjektiv ist mittels eines einfachen Bajonettverschlusses abnehmbar und kann durch ein zusätzliches Weitwinkelobjektiv ersetzt wer-den.

Mit diesem Spezialobjektiv kann die Bildfeld-größe auf bis zu 57° erweitert werden, was ins-besondere die Darstellung von Pathologien in

der Peripherie erleichtert. Das Weitwinkelobjektiv wird automatisch von der Kamera erkannt und sämtliche Grundmodi (mit gewissen Einschrän-kungen bei der »rotfreien« Reflektion) stehen bei gleichen Abtast- und Bildrateparametern bei 57°, 35° und 27° zur Verfügung. Dieses Weitwinkelob-jektiv kann auch im Composite-Modus betrieben werden, so dass eine weitere Vergrößerung des Bildfeldes möglich ist.

2.4.6 ART-Modul

Das ART (Automatic Realtime) Modul ist ein Software-Modul, welches die Augenbewegungen in Echtzeit detektiert und korrigiert. Bei Akti-vierung dieses Moduls, wird das aktuelle Live-Bild unter Korrektur von Augenbewegungen wie Translation, Rotation, Scherung etc. einem Re-ferenzbild überlagert und aufsummiert. Dieses sogenannte »Realtime Mean« Bild wird live auf dem Bildschirm dargestellt und kann jederzeit abgespeichert werden. Somit ist es möglich, durch Mittelung das Signal-zu-Rausch Verhältnis von Bildern mit schwachem Signal wesentlich zu ver-bessern, ohne Artefakte aufgrund von Augenbe-wegungen zu erhalten. Dies ist insbesondere bei der Aufnahme von Autofluoreszenzbildern und Angiographien in der Spätphase, aber auch gene-rell bei Patienten mit trüben Medien oder starkem Astigmatismus hilfreich.

Neben diesem »ART Mean«-Modus gibt es noch den »ART Composite«-Modus, bei dem das durch horizontales und vertikales Schwenken der Kamera erzeugte Composite-Bild ebenfalls live am Bildschirm aufgebaut wird. Dadurch kann der Bediener direkt bei der Aufnahme die Bildqualität des Composite-Bildes beurteilen und gezielt ver-bessern, indem z.B. etwas schwächer ausgeleuch-tete Areale noch einmal angefahren werden.

2.4.7 Untersuchung des vorderen Augenabschnitts

Mit dem HRA2 kann ohne zusätzliche Vorsatz-linse der vordere Augenabschnitt untersucht und

2.4 · Der Heidelberg Retina Angiograph 2213

beispielsweise eine Iris-Angiographie durchge-führt werden. Hierzu muss lediglich die Kamera auf ca. +40 Dioptrie gestellt und der Abstand der Kamera zum Auge für die Fokuseinstellung opti-miert werden.

2.4.8 Stereo-Bilder

Für die genaue Analyse von komplizierten Pa-thologien (z.B. Verlauf von bestimmten Gefäßen bei choroidalen Neovaskularisationen) ist es oft hilfreich, einen dreidimensionalen Eindruck der untersuchten Strukturen zu bekommen. Mit dem HRA2 können zu diesem Zweck Stereo-Bilder aufgenommen werden. Diese bestehen aus zwei aufeinanderfolgenden Einzelbildern (z.B. ICG-Angiographien) mit gleichem Bildinhalt, die aber aus etwas unterschiedlichem Blickwinkel aufge-nommen werden. Hierzu wird lediglich zwischen den beiden Aufnahmen die Kamera um ca. 1–2 mm seitlich verschoben, was die gewünschte

Veränderung des Blickwinkels auf die Netzhaut zur Folge hat. Betrachtet man diese Stereo-Bilder mit einem speziellen Stereo-Viewer, so erhält man einen häufig sehr hilfreichen dreidimensionalen Eindruck der untersuchten Struktur.

2.4.9 Elemente der Auswertesoftware

Die HRA2-Auswertesoftware umfasst neben den oben bereits angedeuteten Möglichkeiten wie der Darstellung von Stereobildern, dem Abspielen von Zeitsequenzen oder Z-Scans und der Be-rechnung von »Mean«- bzw. »Composite«-Bil-dern weitere wichtige Elemente: so können in abgespeicherten Bildern Areale markiert und beschriftet werden und diese z.B. in andere Bild-modi mit gleichem Bildinhalt transferiert werden. Eine Messfunktion zur Vermessung von linearen Distanzen, Flächeninhalten von markierten Are-alen und deren mittlerer Grauwerte steht zur Ver-fügung.

3

Normale Fluoreszenzangiographie und allgemeine pathologische Fluoreszenzphänomene

3.1 Normale Fluoreszein-Angiographie – 163.1.1 Aderhaut – 163.1.2 Zilioretinales Gefäß – 163.1.3 Papille – 163.1.4 Retinale Gefäße – 163.1.5 Makula – 173.1.6 Sklera – 173.1.7 Iris – 17

3.2 Normale ICG-Angiographie – 17

3.3 Pathologische Fluoreszenzphänomene – 173.3.1 Hyperfluoreszenz – 173.3.2 Hypofluoreszenz – 18

3.1 Normale Fluoreszein-Angiographie

Die Zeit zwischen der Injektion von Fluoreszein in die Kubitalvene bis zum Einströmen in die A. centralis retinae wird als Arm-Retina-Zeit be-zeichnet und kann sehr stark variieren (zwischen ca. 7–15 s). Sie ist von vielen Faktoren abhängig, wie Größe der Kubitalvene, Injektionsgeschwin-digkeit, Blutdruck und Herzminutenvolumen. Bei jüngeren Menschen ist sie kürzer als bei Älteren. Bei der Fluoreszein-Angiographie wird zunächst die choroidale und dann mit kurzer Verzögerung die retinale Zirkulation sichtbar. Die Nomenklatur der unterschiedlichen Phasen der Angiographie wird nicht einheitlich gehand-habt. Im allgemeinen unterscheidet man aber eine Frühphase, die bis zur Füllung der arteri-ellen retinalen Gefäße geht (»arterielle Phase«), eine mittlere Phase (»arteriovenöse Phase«), die bis zur Füllung der venösen retinalen Zirkula-tion reicht und manchmal noch weiter unterteilt wird (frühe, mittlere, späte arteriovenöse Phase) und schließlich eine Spätphase im Rahmen derer es zum Abklingen der Fluoreszenzphänomene kommt. Spätphasenbilder werden im allgemei-nen nach 5 bis 10 Minuten gemacht, in Einzel-fällen kann es aber sinnvoll sein, noch spätere Aufnahmen zu machen.

3.1.1 Aderhaut

Bei der normalen Fluoreszein-Angiographie stel-len sich als erstes die großen Aderhautgefäße und dann die Choriokapillaris dar (⊡ Abb. 3.1). Die Choriokapillaris ist aus zahlreichen Läppchen aufgebaut, die eine Größe von ca. ¼ der Papillen-fläche haben (⊡ Abb. 3.2). Die Läppchen können sich unabhängig voneinander füllen, so dass eine fleckförmige, zeitlich versetzte Füllung der Ader-haut resultiert (⊡ Abb. 3.1b). Dies ist abzugrenzen von pathologischen Füllungsdefekten der Chori-okapillaris (⊡ Abb. 3.2). Das Sichtbarwerden der Aderhautperfusion ist u.a. von dem Pigmentie-rungsgrad des retinalen Pigmentepithels abhän-gig. Durch die fenestrierten Kapillaren der Cho-

riokapillaris treten die Fluoreszeinmoleküle dann diffus in die Aderhaut aus, so dass Details der Aderhautzirkulation in der diffusen choroidalen Hintergrundfluoreszenz nicht mehr abgrenzbar sind.

3.1.2 Zilioretinales Gefäß

Evtl. vorhandene zilioretinale Gefäße speisen sich aus ziliaren Gefäßen und stellen sich daher zusammen mit der Aderhautzirkulation dar. Sie sind gut erkennbar bevor dann zeitlich verzö-gert die Füllung der retinalen Zirkulation beginnt (⊡ Abb. 3.3).

3.1.3 Papille

Der prälaminare Anteil des N.opticus wird haupt-sächlich aus den choroidalen Gefäßen gespeist. Daher stellen sich die Kapillaren der Papille zeit-gleich mit der Aderhautperfusion dar.

3.1.4 Retinale Gefäße

Ca. 1–3 Sekunden nach der Aderhautperfusion erscheint Fluoreszein in der retinalen Zentral-arterie. Die Darstellung der retinalen Zirkula-tion ist gut möglich, da die Füllung von einem einzigen zentralen Punkt ausgeht, das RPE ei-nen kontrastierenden Hintergrund bietet und die größeren retinalen Gefäße im wesentlichen in einer Ebene verlaufen. Das Fluoreszein fließt zunächst in die zentrale Netzhautzirkulation, was zur Folge hat, dass auch der venöse Rück-fluss aus der zentralen Netzhaut als erstes die großen Venen erreicht. Dieser venöse Rückfluss von der zentralen Netzhaut zeigt sich in den gro-ßen Venen als typische laminare Randströmung (⊡ Abb. 3.1). Hiermit beginnt die frühe venöse Phase. Wenig später strömt dann auch Fluores-zein aus den peripheren Netzhautbereichen in die großen Netzhautvenen, wodurch es zur kom-pletten angiograhpischen Darstellung der Venen kommt.

16 Kapitel 3 · Normale Fluoreszenzangiographie und allgemeine pathologische Fluoreszenzphänomene

3

17

3.1.5 Makula

Bei der Fluoreszein-Angiographie erscheint der zentrale Makulabereich dunkler als die umge-bende Netzhaut, da gelbes Makulapigment (Lu-tein und Zeaxanthin) das zur Anregung des Fluo-reszeins eingestrahlte blaue Licht absorbiert. Des Weiteren hat das makuläre RPE eine höhere Me-laninkonzentration als das extramakuläre RPE, wodurch zum einen ebenfalls das anregende Licht absorbiert wird und zum anderen die von der Aderhaut emittierte Fluoreszenz blockiert wird (⊡ Abb. 3.1).

3.1.6 Sklera

Als letztes färben sich schließlich die innersten Skleraschichten an. Dies ist besonders gut in Bereichen zu erkennen, wo kein RPE und keine Choriokapillaris die Sklera bedecken (⊡ Abb. 3.4, 3.5).

3.1.7 Iris

Mit Hilfe der Fluoreszein-Angiographie sind auch Prozesse im vorderen Augenabschnitt wie bei-spielsweise Irisprozesse (u.a. Tumore oder vasku-läre Veränderungen) gut darstellbar (⊡ Abb. 3.6).

3.2 Normale ICG-Angiographie

Die Frühphase der ICG-Angiographie ist cha-rakterisiert durch das Erscheinen des Farbstoffes in der Aderhautzirkulation, was normalerweise während der ersten Minute nach ICG-Injektion erkennbar ist. Es lassen sich die großen Ader-hautgefäße und dann auch die großen Netz-hautgefäße gut darstellen. In der mittleren Phase werden die Aderhautvenen weniger gut sicht-bar und es zeigt sich eine homogene choroi-dale Hyperfluoreszenz. In der Spätphase, ca. 15 Minuten nach ICG-Injektion, sind keine klaren Details der retinalen oder choroidalen Zirkula-tion mehr erkennbar. Die Papille ist dunkel und

auch die großen Aderhautgefäße werden hypo-fluoreszent.

3.3 Pathologische Fluoreszenzphänomene

Die speziellen angiographischen pathologischen Befunde werden bei den einzelnen Erkrankungen abgehandelt. Allgemein kann man die pathologi-schen Fluoreszenzphänomene in Hyper- und Hy-pofluoreszenzen unterteilen. Bei der Interpretation der Fluoreszenzphänomene sind der Ursprung der Fluoreszenz und die zeitliche Angiographiephase zu berücksichtigen. Während des Angiographiever-laufes können sich Hypo- und Hyperfluroeszenzen an der gleichen Lokalisation abwechseln. So kann ein Übergang von initialen Hypofluoreszenzen zu einer späten Hyperfluoreszenz typischerweise bei entzündlichen Veränderungen von Netzhaut und Aderhaut beobachtet werden. Es kommt zunächst zu einer Blockade der Hintergrundfluoreszenz auf-grund des Netzhautödems und später dann zu einer Hyperfluoreszenz aufgrund der entzündlich bedingten Permeabilitätssteigerung der Gefäße.

3.3.1 Hyperfluoreszenz

Unter Hyperfluoreszenz versteht man ein im Ver-gleich zu einer normalen Angiographie erhöhtes Fluoreszenzsignal. Hierfür kann es im wesentli-chen zwei verschiedene zugrundeliegende Ursa-chen geben:

Fensterdefekt

Das retinale Pigmentepithel schwächt normaler-weise die Transmission der Fluoreszein-Fluores-zenz ab. Ein Defekt innerhalb des RPE führt dazu, dass an dieser Stelle die normale Aderhautflu-oreszenz sehr gut sichtbar wird. Im Bereich des RPE-Defektes erscheint mit der Aderhautfüllung eine scharf begrenzte Hyperfluoreszenz, die ihre Größe im Angiographieverlauf nicht verändert (Fensterdefekt). Auch im Bereich eines zentra-len Netzhautdefektes (Makulaforamen) ist die Fluoreszenz erhöht, da im Foramenbereich kein

33.3 · Pathologische Fluoreszenzphänomene

luteales Makulapigment vorhanden ist, welches normalerweise die Transmission schwächt.

Vermehrte Akkumulation von Fluoreszenzfarbstoff

Unter dem Begriff »Leckage« versteht man den Austritt von Fluoreszein aus pathologisch ver-mehrt durchlässigen Gefäßen. Während der An-giographie kommt es hierdurch zu einer an Größe und Intensität zunehmenden extravasalen Hyper-fluoreszenz.

Mit »Pooling« ist die Ansammlung von Flu-oreszein in einem anatomischen Raum gemeint. Beispiel hierfür ist die seröse RPE-Abhebung (� Kap. 5.1.5), bei der sich Fluoreszein aus der Choriokapillaris im Bereich der Abhebung an-sammelt. Ein weiteres Beispiel ist die Chorioreti-nopathia centralis serosa (� Kap. 5.7), bei der es zu einem Pooling unter der umschrieben abgehobe-nen Netzhaut kommt.

Unter »Staining« versteht man eine Ablagerung von Fluoreszein innerhalb von Gewebe. Staining wird sowohl bei normalem Gewebe (⊡ Abb. 3.4, 3.5) wie auch bei krankhaft verändertem Gewebe (z.B. disziforme Narbe, � Kap. 5.1.9) beobachtet.

3.3.2 Hypofluoreszenz

Unter einer Hypofluoreszenz versteht man ein im Vergleich zur normalen Angiographie abge-schwächtes Fluoreszenzsignal. Auch für die Hy-pofluoreszenz sind wiederum zwei verschiedene zugrundeliegende Störungen möglich.

Blockade der Fluoreszenz

Medientrübungen, Glaskörperblutungen, sub-hyaloidale Hämorrhagien und auch intraretinale Blutungen können die Fluoreszenzphänomene abschwächen oder völlig blockieren (⊡ Abb. 3.7). Subretinal gelegene pathologische Prozesse blo-ckieren die Aderhautfluoreszenz, während die retinale Fluoreszenz unbeeinflusst bleibt.

Vaskuläre Füllungsdefekte

Eine reduzierte oder aufgehobene Perfusion von Gewebe führt ebenfalls zu einer Hypofluoreszenz. Dies kann insbesondere bei retinalen Gefäßver-schlüssen und auch Gefäßverschlüssen im Bereich der Papille beoabachtet werden. Aderhautgefäß-verschlüsse sind dagegen bei der Fluoreszein-An-giographie schwerer visualisierbar.

3

18 Kapitel 3 · Normale Fluoreszenzangiographie und allgemeine pathologische Fluoreszenzphänomene

⊡ Abb. 3.1a–f. Patientin mit umschriebener retinaler Gefäßanomalie temporal oberhalb der Papille (linkes Auge). a Fundusbild. b–f Abgesehen von der Ge-fäßanomalie normale Fluoreszein-Angiographie. b Zunächst fleckförmige, zeitlich versetzte Füllung der Aderhaut. c Dann zunehmende Füllung der arteriel-

len retinalen Gefäße. Der zentrale Makulabereich er-scheint deutlich dunkler. d Laminare Randströmung in den großen retinalen Venen. e Arteriovenöse Phase mit kompletter Füllung der arteriellen und venösen retinalen Zirkulation. f In der Spätphase allmähliches Abklingen der Fluoreszenzphänomene.