Darstellung von LTK-Läsionen durch optische Kurzkohärenztomographie (OCT) und Polarisationsmikroskopie nach Sirius-Rot-Färbung

Hintergrund: Für die Kontrolle der Laserdosis und der postoperativen Entwicklung bei Laserthermokeratoplastik (LTK) sind Informationen über die Ausdehnung und das Ausmaß der thermischen Läsionen von großer Bedeutung. Wir verglichen den Informationsgehalt der Darstellung frischer LTK-Läsionen durch Optische Kurzkohärenztomographie [optical low coherence tomography (OCT)] mit der histologischen Darstellung durch Polarisationsmikroskopie.

Methode: Die Kornea von Schweineaugen wurde in vitro durch eine 400-µm-Quarzfaser mit Licht aus einer Laserdiode bestrahlt, die bis zu 300 mW bei λ=1,86 µm emittiert. Es wurden OCT-Querschnittsbilder verschieden starker Läsionen mit etwa 25 µm lateraler und 20 µm axialer Auflösung aufgenommen. Die mit OCT analysierten Bereiche wurden histologisch durch Polarisationsmikroskopie nach Sirius-Rot-Färbung untersucht und mit der Darstellung durch TEM verglichen.

Ergebnisse: Es konnten 3 Schadenszonen unterschieden werden: Übergangszone, mäßige und starke Koagulation. In der Übergangszone korrelierte die unter Polarisation sichtbare verstärkte Doppelbrechung mit einer Zunahme des OCT-Signals. Bei mäßiger Koagulation ging eine Abnahme der Doppelbrechung mit einer weiteren Zunahme des OCT Signals einher. Bei starker Koagulation im Zentrum der Läsion ging die Kollagenfaserstruktur weitgehend verloren, wodurch Doppelbrechung und OCT-Signal fast völlig verschwinden.

Schlußfolgerungen: OCT liefert zwar eine weniger detaillierte Information über thermische Gewebsveränderungen als eine histologische Untersuchung, gibt aber Aufschlußüber die Ausdehnung und das Ausmaß der Veränderungen und ermöglicht eine nichtinvasive Darstellung und Verlaufskontrolle von LTK-Läsionen ohne Präparationsartefakte. Eine quantitative Analyse der Veränderung der Hornhautdicke ist leichter möglich als mit der Spaltlampe. Zeitaufgelöste Messungen der Lichtstreuung können zur Online-Kontrolle der Laserdosis bei der LTK verwendet werden.

Background: Information on the extent and degree of the thermal effect produced is of great importance for control of the laser dosage in laser thermokeratoplasty (LTK) and for postoperative follow-up. We investigated on acute LTK effects which information images obtained by optical low coherence tomography (OCT) offer compared to those obtained by polarization microscopy.

Methods: Porcine eyes were irradiated through a 400 µm quartz fiber using light from a laser diode emitting up to 300 mW at a wavelength of 1.86 µm. Thermal lesions of varying strength were scanned using an experimental OCT device with about 25 µm lateral and 20 µm axial resolution. Histologic evaluation of the scanned areas was done by polarization microscopy after Sirius-Red staining, and similar lesions were also analyzed by TEM.

Results: Both methods differentiated three damage zones: a transition zone, a zone of mode-rate coagulation, and a central zone of strong coagulation. In the transition zone, increased birefringence was seen in polarization microscopy, which correlated with increased light scattering seen in the OCT images. In the moderately coagulated zone, a decrease in birefringence was associated with an even stronger increase of the OCT signal. In the central zone, a loss of the fibrillar tissue structure was observed, which led to a complete loss of birefringence and a strong reduction of the OCT signal.

Conclusions: Although OCT does not provide the detailed information on thermal changes of tissue seen by the histologic method, it offers information on the extent and degree of tissue changes without preparation artifacts and provides a non-invasive method of immediate and follow-up control of LTK lesions. A quantitative analysis of changes in corneal thickness and curvature is much simpler than by a slit lamp. Time-resolved measurements of corneal light scattering may be used for on-line control of the laser-light dosage during LTK.