Schnappschusskamera für AMD

Eine bildgebende Modalität, die eine schnelle, simultane, nicht-invasive Sondierung sowohl der 3D-Zellauflösungsmorphologie der Netzhaut durch optische Kohärenztomographie (OCT) als auch molekularspezifischer Funktionen durch Autofluoreszenz (AF) ermöglicht, könnte sowohl das grundlegende Verständnis als auch die Früherkennung von Alterserkrankungen erheblich verbessern Makuladegeneration (AMD), die Hauptursache für Erblindung in den Industrieländern. Die Bewertung und Behandlung von AMD nutzen mehrere Untersuchungsmodalitäten, aber Fortschritte in der OCT-Technologie haben erheblich zu einem besseren Verständnis der Krankheit beigetragen und bei der Überwachung des Fortschreitens und der therapeutischen Wirksamkeit geholfen. Aufgrund optischer Aberrationen des Auges ist die Querauflösung herkömmlicher OCT jedoch im Allgemeinen auf 10-15 µm begrenzt, was ihre Verwendung zur Visualisierung einzelner Netzhautzellen in vivo einschränkt. Die Integration von adaptiver Optik (AO) in OCT hat einen immensen Erfolg bei der Minderung dieser Aberrationen gezeigt. Unter den verschiedenen AO-OCT-Techniken rückt die rechnerbasierte AO (CAO) in den Mittelpunkt der Forschung, da sie einzigartige Vorteile in der Flexibilität der Datennachverarbeitung und reduzierten Systemkosten aufweist. CAO ist jedoch äußerst empfindlich gegenüber Phasenstabilität. Die schnelle Bewegung des Auges kann die Phase der reflektierten Photonen leicht durcheinander bringen, wodurch die Bildgebung auf eine einzige En-Face-Schicht beschränkt wird.

Um dieses Problem zu lösen, wird das Studienteam eine hyperspektrale Schnappschuss-Bildgebungsmethode, Image Mapping Spectrometry (IMS), mit Vollfeld-OCT im Spektralbereich integrieren. Das integrierte System wird zunächst eine 3D-CAO-Bildgebung der Netzhaut ermöglichen, da die Einzelkamerabelichtung (4 s) zu schnell ist, als dass die Augenbewegung die Phase zwischen den Schichten durcheinander bringen könnte. Als Nächstes wird das Studienteam zur Verbesserung der Auflösung in 3D einen etablierten CAO-Algorithmus anpassen, um Wellenfrontaberrationen zu korrigieren. Die daraus resultierende Methode, die das Studienteam als ultrahochauflösende Schnappschuss-OCT bezeichnet, wird die Aufnahme von einer Viertelmillion A-Bildern gleichzeitig ermöglichen. Bei einer typischen Blitzbeleuchtungsdauer (4 us) beträgt die äquivalente A-Scan-Rate 62,5 GHz, was ungefähr drei Größenordnungen schneller ist als die Verfahren nach dem Stand der Technik. Um die Funktionalität des Systems auf die molekulare Bildgebung zu erweitern, wird das Studienteam außerdem einen zweiten IMS-Bildgebungskanal für die simultane hyperspektrale Bildgebung des retinalen Pigmentepithels (RPE) AF hinzufügen, wodurch eine spektrale Biopsie von RPE- und subRPE-Läsionen wie Drusen, der typischen Läsion von, ermöglicht wird frühe AMD. Das resultierende zweikanalige AO-OCT/AF-System wird die erste Bildgebungsmodalität sein, die sowohl strukturelle als auch molekulare Informationen über die Netzhaut in vivo und in 3D liefern kann. Das Studienteam stellt sich vor, dass ein solches System die Landschaft der AMD-Evaluierung und -Verwaltung verändern würde. Die so gewonnenen Erkenntnisse werden für die klinische Diagnose und Behandlung von hohem Wert sein. Darüber hinaus wird ein solches System die translationale Forschung mit sensiblen und frühen Ergebnistests von potenziellen Therapeutika beschleunigen, Augenlicht retten und dadurch der Gesellschaft einen enormen Nutzen bringen.