Die diabetische Retinopathie (DR) ist eine der häufigsten Folgeerkrankungen des Diabetes mellitus (DM). In Deutschland und den westlichen Industrienationen stellt sie eine der Hauptursachen für Erblindung dar [15, 26]. Man geht davon aus, dass sich die Zahl der Patienten, die durch den DM ein erhöhtes Risiko für Sehverschlechterung haben, in den nächsten 30 Jahren verdoppeln wird [29].

Neben der konsequenten internistischen Einstellung des DM und häufig bestehender Begleiterkrankungen (z. B. arterieller Hypertonus) sind regelmäßige augenärztliche Vorsorgeuntersuchungen, einschließlich des Augenhintergrunds, entscheidende Bausteine für eine adäquaten Therapie und Prophylaxe der visusbedrohenden DR [14, 24]. Dennoch ist die Zahl der Patienten mit DM, die regelmäßig an augenärztlichen Vorsorgeuntersuchungen teilnehmen, in den meisten westlichen Industrienationen unzureichend. In den USA werden beispielsweise nur 40–60% der Patienten mit DM jährlich vom Augenarzt untersucht [2, 14]. Ein wesentlicher Grund hierfür ist die Tatsache dar, dass die Vorsorgeuntersuchung beim Augenarzt von vielen Patienten als zeitaufwändig und mühsam angesehen wird. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass hierbei eine Weitstellung der Pupillen erfolgt, die das Sehen temporär verschlechtert und die aktive Teilnahme am Straßenverkehr einschränkt [1, 23].

Um die Akzeptanz der augenärztlichen Vorsorgeuntersuchung bei Diabetikern zu verbessern, sind in den letzten Jahren zunehmend Screeningprotokolle entwickelt worden, die auf einer Beurteilung der Netzhaut hinsichtlich diabetischer Veränderungen ohne die Notwendigkeit einer Pupillenerweiterung beruhen [7, 10, 27]. Hierfür kommen hauptsächlich spezielle nonmydriatische Funduskameras zum Einsatz, die zudem eine Anbindung an teleophthalmologische Screeningnetzwerke erlauben [1, 7, 9, 12].

Mit dem Optomap Panoramic 200MA (Optos PLC, Dunfermline, Fife, Scotland, UK) steht auch in Deutschland seit kurzem ein nonmydriatisches Imagingsystem zur Verfügung, das nicht nur den hinteren Pol der Netzhaut, sondern außerdem bis zu 200° der peripheren Netzhaut auf einem Scan abzubilden vermag ([17, 22], Abb. 1 a). Das Gerät basiert auf der Scanning-Laser-Ophthalmoscope- (SLO-)Technologie und erlaubt durch den Einsatz einer spezifischen Optik aus hoch elliptischen Spiegeln, weite Teile der Netzhaut ohne Pupillenerweiterung, teils bis über den Äquator hinaus, abzubilden. Diese Eigenschaften lassen das Optomap-Panoramic-200MA-System als vielversprechendes Screening-Tool bei Patienten mit DM erscheinen. Außerdem ist das große Netzhautareal, das mit einem Optomap-Scan abgebildet werden kann, evtl. gegenüber der konventionellen Fundusfotografie vorteilhafter [17, 22].

Abb. 1
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Beispiel eines Auges mit proliferativer diabetischer Retinopathie (PDR) in der 7-Feld-Fundusfotografie nach ETDRS-Standard und im dazu korrespondierenden Optomap-Ultraweitwinkel-SLO-Scan. Deutlich sind die präretinalen Blutungen am unteren Gefäßbogen und neovaskuläre Proliferationen zu erkennen. Im unteren Teil des Optomap-Scans sind Zilien und Teile des Lids zu erkennen

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Diese Studie vergleicht die diagnostischen Möglichkeiten des nonmydriatischen 200°-Ultraweitwinkel-SLO-Optomap-Panoramic 200MA mit dem Goldstandard des fotografischen DR-Screenings, der 7-Feld-Fundusfotografie (7×45°) nach dem Protokoll der Early Treatment of Diabetic Retinopathy Study (ETDRS; [4, 5, 19]).

Methoden

Patienten

Die Patienten für diese Studie wurden aus der ambulanten Diabetessprechstunde der Augenklinik der Ludwig-Maximilians-Universität in München rekrutiert. Als Einschlusskriterium galt eine Mindesterkrankungsdauer des DM (nach WHO Definition) von 3 Jahren. Augen, die zusätzlich andere, zentrale Fundusveränderungen (z. B. altersbedingte Makuladegeneration) aufwiesen, wurden von der Studie ausgeschlossen. Im Gegensatz dazu waren Medientrübungen am untersuchten Auge kein Ausschlusskriterium. Alle Augen wurden neben einer vollständigen augenärztlichen Untersuchung durch einen erfahrenen Retinologen mittels Optomap-Ultraweitwinkel-SLO sowie ETDRS-7-Feld-Fundusfotografie dokumentiert. Die beiden Grader (MK und FP) nahmen nicht an der klinischen Untersuchung teil und hatten keinen Zugang zu klinischen Informationen.

Optomap-Ultraweitwinkeluntersuchung

Nachdem die Studienteilnehmer ihr Einverständnis zur Teilnahme erklärt hatten, wurde die Optomap-Untersuchung ohne Pupillenerweiterung durchgeführt. Die Patienten wurden vor dem Gerät platziert, und es erfolgten mehrere Optomap-Fundus-Scans. Das Optomap-Ultraweitwinkel-SLO erzeugt hierbei zwei separate Farblaserscans unterschiedlicher Wellenlänge (rot: 633 nm, grün: 532 nm), die sowohl getrennt voneinander betrachtet werden, aber auch zu einem semirealistischen Farb-Scan überlagert werden können. Ein einzelner Scan, der die beste Bildqualität aufwies, wurde für die weitere Auswertung ausgewählt und gesondert gespeichert (Abb. 1 b, Abb. 2 b).

Abb. 2
figure 2

Ein weiteres Beispiel eines bereit ausgiebig panretinal gelaserten Auges mit proliferativer diabetischer Retinopathie (PDR) und subhyaloidaler Blutung in der 7-Feld-Fundusfotografie nach ETDRS-Standard (a) und im dazu korrespondierenden Optomap-Ultraweitwinkel-SLO-Scan (b). Die panretinale Laserung ist nur im Optomap-Scan deutlich zu erkennen

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Für die Untersuchung erfordert das Optomap-Ultraweitwinkel-SLO eine minimale Pupillenweite von 2 mm und vermag dann durch eine spezifische Optik aus hoch elliptischen Spiegeln Weitwinkelbilder bis zu 200° zu erzeugen. Der gesamte Untersuchungsvorgang, einschließlich Positionierung und Datenspeicherung benötigt im Schnitt weniger als 5 min.

ETDRS-7-Feld-Fundusfotografie

Die 7-Feld-Fundusfotografie nach ETDRS-Standard wurde entsprechend der Vorgaben des Studienprotokolls der ETDRS durchgeführt [3, 5]. Hierzu wurde am untersuchten Auge zunächst eine bestmögliche, medikamentöse Mydriasis mittels 1% Topicamid und 10% Epinephrin Augentropfen, die bei unzureichender Erweiterung nach 25 min ggf. wiederholt verabreicht wurden, erzeugt. 30°-Fundusfarbfotos wurden mit einer hochwertigen Digitalfunduskamera (Zeiss FF450, Carl Zeiss Meditec AG, Jena) mit integriertem 5-Megapixel-CCD-Sensor (Sony 3CCD, Sony, Tokyo, Japan) von einem erfahrenen, zertifizierten, ophthalmologischen Fotografen erzeugt. Aus den erzeugten Bildern wurde dann, entsprechend den Vorgaben des ETDRS-Studienprotokolls, 7 Aufnahmen ausgewählt [3, 5]: ein Bild auf die Makula zentriert, eines auf den Sehnervenkopf und 5 weitere um das Makulabild gruppiert (Abb. 1 a, Abb. 2 a).

Grading der Bilder

Alle Bilder wurden in randomisierter Reihenfolge von 2 erfahrenen Gradern (MK und FP) unabhängig voneinander und ohne weitere klinische Informationen bewertet. Zur Beurteilung des DR-Grades (CSME) wurden die Kriterien der ETDRS-Studie angewendet [3, 5]. Die 7-Feld-Fundusfotos nach ETDRS-Standard wurden hierfür mit Hilfe der in das Kamerasystem integrierten Visupac-Viewing-Software (Carl Zeiss Meditec AG, Jena) angesehen und bewertet. Die stereoskopische Betrachtungsmöglichkeit der Visupac-Software wurde eingesetzt: Dabei werden die beiden Augen optisch mittels eines einfachen Stereobetrachters separiert und die beiden Bilder Seite-neben-Seite auf dem Monitor angezeigt. Ein Makulaödem wurde nach der internationalen klinischen DR-Schweregradeinteilung (ICDR) „gegraded“ [21] und unabhängig von diesem Grading hinsichtlich der Frage CSME nach der ETDRS-Klassifikation „gegraded“ [3, 5].

Die Optomap-Scans wurden via Netzwerk vom Image-Server auf eine Viewing-Station überspielt und dort mit der spezifischen Optomap-Viewing-Software (Optomap Vantage 2, Version 1.0) ausgewertet. Diese Software erlaubt es, die beiden getrennt generierten Farblaserscans (rot: 633 nm, grün: 532 nm) und das aus diesen automatisch zusammengesetzte semirealistische Farbbild zu betrachten. Außerdem besteht die Möglichkeit, Helligkeit und Kontrast zu verändern und sich beliebige Details zu vergrößern und heranzuzoomen.

Alle Bilder (ETDRS und Optomap) wurden an einem unkalibrierten 17“-Kathodenstrahlfarbmonitor ausgewertet. Die Grader konnten Bilder aus der Bewertung ausschließen, wenn weniger als 60° der zentralen Netzhaut abgebildet war oder die Bildqualität keine Beurteilung der Makula und des Sehnervenkopfs erlaubten.

Statistische Auswertung

Alle Daten wurden in einem MS-EXCEL-2000-Arbeitsblatt (Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA) gesammelt und mit Hilfe der Statistik-Software SPSS 17.0 für Windows (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) ausgewertet. Für alle Tests wurde p<0,05 als signifikant gewertet. Die κ-Statistik wurde entsprechend der Vorgaben von Bland und Altman [8] gewichtet: bei κ<0,20 bestand eine geringe, bei 0,21 bis 0,40 eine angemessene, bei 0,41 bis 0,60 eine moderate, bei 0,61 bis 0,80 eine gute und bei 0,81 bis 1,00 eine sehr gute Übereinstimmung zwischen beiden Bildgebungstechniken. Um jeglichen Bias durch Gewichtung zu vermeiden, wurde das ungewichtete κ verwendet.

Ergebnisse

In diese Studie wurden 66 Augen (34 OD, 32 OS) von 34 Patienten mit unterschiedlichen Stadien einer DR eingeschlossen. Das Durchschnittsalter der Patienten betrug 62±14,1 Jahre. Die Dauer der DM-Erkrankung lag durchschnittlich bei 14,2±9,8 Jahre. 54% der Patienten litten an einem insulinabhängigen Diabetes mellitus (IDDM), 46% an einem nichtinsulinabhängigen Diabetes mellitus (NIDDM). Der durchschnittliche HbA1c-Wert betrug 8,1±2,2%.

14 Augen konnten anhand der 7-Feld-Fundusfotografie nach ETDRS-Standard, 11 Augen anhand der Optomap-Ultraweitwinkel-Scans mindestens von einem Grader aufgrund unzureichender Bildqualität nicht ausreichend beurteilt werden. Es verblieben 48 Augen (25 OD, 23 OS), die von beiden Gradern beurteilt wurden und in die weitere Auswertung eingeschlossen werden konnten.

Der Retinopathiegrad wurde nach den Kriterien der ETDRS-Studie bestimmt [4, 5]. Die Ergebnisse des DR-Gradings sind in Tab. 1 zusammengefasst. Anhand der 7-Feld-Fundusfotografie nach ETDRS-Standard wiesen 9 (Grader 2: 11) Augen keine oder eine milde DR auf (ETDRS-levels ≤20). 17 Augen (Grader 2: 23) hatten kein diabetisches Makulaödem (DME). Der Grad der Übereinstimmung des DR-Gradings zwischen beiden Imagingtechniken war bei beiden Gradern mit κ-Werten von 0,70 für Grader 1 und 0,66 für Grader 2 gut. Auch im Bezug auf die Beurteilung des DME zeigte sich für beide Grader eine gute Übereinstimmung (Tab. 2) zwischen den Optomap-Ultra-Weitwinkel-Scans und der 7-Feld-Fundusfotografie nach ETDRS-Standard (Grader 1: 0,68, Grader 2: 0,74). Für CSME (Tab. 3) bestand eine sehr gute Übereinstimmung mit κ 0,90 (Grader 1) und 0,88 (Grader 2).

Tab. 1 Übereinstimmung DR-Grading anhand 7-Feld-Fundusfotografie vs. Optomap-Fundusbild
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Tab. 2 Übereinstimmung DME-Grading anhand 7-Feld-Fundusfotografie vs. Optomap-Fundusbild (internationale Klassifikation)
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Tab. 3 Übereinstimmung DME-Grading anhand 7-Feld-Fundusfotografie vs. Optomap-Fundusbild (CSME)
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Diskussion

In dieser Studie wurden die diagnostischen Eigenschaften des Ultraweitwinkel-SLO Optomap hinsichtlich Beurteilung der DR und des Vorhandenseins eines DME sowie des klinisch signifikanten Makulaödems (CSME) untersucht und mit der 7-Feld-Fundusfotografie nach ETDRS-Standard verglichen. Als Ergebnis konnte eine gute Korrelation zwischen beiden Untersuchungstechniken, sowohl im Hinblick auf den DR-Grad als auch bezüglich des DME gezeigt werden. Die 7-Feld-Fundusfotografie nach ETDRS-Standard erlaubt zwar grundsätzlich eine stereoskopische Betrachtung, die Untersuchung mit dem Optomap SLO ist hingegen ein zweidimensionales Abbildungsverfahren. Weil aber hierbei 2 Farblaserscans unterschiedlicher Wellenlänge eingesetzt werden, die durch ihre Eindringtiefe auch unterschiedliche Bildinformationen beinhalten, kann hieraus unter Umständen eine gewisse Beurteilbarkeit von Schwellungen an der Netzhaut resultieren [22]. Dennoch muss zumindest bei der Optomap-Aufnahmetechnik und in geringerem Ausmaß auch bei der stereoskopischen Fundusfotografie von einer eingeschränkten Beurteilbarkeit ödematöser Schwellungen und Traktionen der Netzhaut ausgegangen werden.

Die Ergebnisse dieser Studie unterstützen aber gleichwohl vorangegangene Untersuchungen, die eine vergleichbare Validität von Optomap und der klinischen Fundusuntersuchung sowohl bei der Beurteilung des DR-Grades als auch bei der Beurteilung eines klinisch signifikanten Makulaödems (CSME) gezeigt haben [22].

Zahlreiche Untersuchungen deuten daraufhin, dass ein Grading diabetischer Fundusveränderungen anhand von fotografischen Bildern der Funduskopie überlegen ist [20, 22, 28]. Langzeitbeobachtungen von Patienten mit DR konnten eine hohe Validität des DR-Gradings anhand von ETDRS-7-Feld-Fundusfotografien belegen [4]. Da dieses Verfahren aber für die klinische Routine sehr aufwändig und ungeeignet erscheint, werden für die meisten funduskamerabasierten DR-Screening-Protokolle lediglich 1 oder 2 Bilder von 45° oder 60° verwendet [6, 7, 19, 20]. Trotzdem bieten die meisten dieser Verfahren gute Screeningcharakteristiken, auch wenn die relative kleine Netzhautfläche, die auf diese Weise dargestellt werden kann, theoretisch zu einer Abnahme der Sensitivität führt [7, 19, 20].

Nonmydriatische Aufnahmetechniken können zusätzlich eine weitere Abnahme der Sensitivität hervorrufen [6]. Aptel et al. konnten beispielsweise zeigen, dass sich mit der 3×45°-Technik ohne Pupillenerweiterung zwar immer noch eine Sensitivität von 92% und eine Spezifität von 97% bei der Beurteilung von diabetischen Fundusveränderungen erzielen lässt, im Gegensatz dazu sank aber bei der Beurteilung eines einzelnen, zentralen 45°-Fundusbilds die Sensitivität deutlich auf 77% ab [6]. Die Abbildung der nasalen Netzhaut scheint für die Beurteilung des DR-Grades besonders wichtig, dennoch kann das Erfassen eines möglichst großen Netzhautareals zu einer besseren Beurteilbarkeit beitragen [22, 23].

Mit dem Optomap-SLO-Imagingsystem können ohne Mydriasis bis zu 200° der Netzhaut, und damit deutlich größere Netzhautareale als mit der 7-Feld-Fundusfotografie nach ETDRS-Standard, auf einem Scan abgebildet werden (Abb. 1 a,b). Allein diese Tatsache lässt Vorteile dieses Verfahrens vermuten. Ein weiterer Vorteil des Optomap-SLO könnte darin bestehen, dass die SLO-Technik generell weniger anfällig gegenüber Medientrübungen, insbesondere von Linsentrübungen, und geringer Pupillenweite ist [18]. Außerdem weist die SLO-Technik eine deutlich bessere Kontrasttiefe als konventionelle Kamerasysteme auf [22]. Sie ist aber, was die Bildauflösung betrifft, begrenzt und liegt meist deutlich unter der Pixelzahl hochwertiger Funduskameras [22]. Inwieweit dies Einfluss auf die Bewertbarkeit der SLO-Scans hat ist aber fraglich, da in einer vorangegangenen Arbeit g ezeigt werden konnte, dass mit dem Optomap-SLO bei der Beurteilung des DR-Grades zumindest vergleichbare Ergebnisse wie mit der klinischen Funduskopie erzielt werden können [22]. Das für diese Studie verwendete Optomap-SLO verfügt über eine Bildauflösung von 3900×3072 Pixel, was, je nach Lokalisation auf dem Scan, etwa 17–22 Pixel pro Grad entspricht. Dadurch können in der Regel auch sehr feine Fundusveränderungen gut beurteilt werden.

Die Gefahr, sehr peripher gelegene Fundusveränderungen zu übersehen oder falsch zu bewerten, wurde in der Literatur diskutiert [11], konnte aber in dieser Studie nicht beobachtet werden. Es ist aber kritisch anzumerken, dass die Optomap-SLO-Bilder keine Farbfotografien im eigentlichen Sinn darstellen, sondern durch Superposition der beiden getrennt generierten Farblaserscans entstehen und es sich demnach um pseudofotografische, aus den Farben rot und grün zusammengesetzte SLO-Scans handelt. Hieraus könnte prinzipiell die Gefahr eine Fehlinterpretation von Befunden resultieren, die sich aber in der klinischen Routineanwendung des für die Studie verwendete Optomap-SLO durch die Autoren, insbesondere im Bezug auf die Beurteilbarkeit des DR Grades, nicht bestätigen lässt. Der Anteil von Bildern, die von den Gradern aufgrund unzureichender Bildqualität nicht beurteilt werden konnten, betrug für die 7-Feld-Fundusfotografien nach ETDRS-Standard 21% (in Mydriasis), für das Optomap-SLO 17% (in Miosis). Diese Werte sind prinzipiell mit den Ergebnissen anderer Studien vergleichbar, die 4–22% „failure rates“ in Screeningprogrammen haben [13]. Für die 7-Feld-Fundusfotografie liegt der Anteil „nichtgradebarer“ Bilder sogar eher unterhalb jenem anderer Studien [25]. Es ist außerdem bekannt, dass beispielsweise Faktoren wie Linsentrübung, Retinopathiestadium, Alter oder Pupillenweite in Mydriasis die Bildqualität verschlechtern [23]. Daher sollte auch berücksichtigt werden, dass das untersuchte Patientenkollektiv mit relativ hoher Morbidität nicht dem eines unselektiven Kollektivs wie bei Screeninguntersuchungen entspricht, für das häufig 5–10% „drop out rate“ erreicht werden [13]. Darüber hinaus ist anzumerken, dass die Optomap-Untersuchung in unserer Studie in Miosis durchgeführt wurde und die Drop-out-Rate bei den Ultraweitwinkel-SLO-Scans dennoch geringer als bei den 7-Feld-Fundusfotografien in Mydriasis nach ETDRS-Standard war. Dies ist aus unserer Sicht auf die im Vergleich zur 7-Feld-Fundusfotografie in Mydriasis einfachere Durchführbarkeit der nonmydriatischen-Optomap-Untersuchung zurückzuführen, aber möglicherweise auch auf die höhere Kontrasttiefe der SLO-Scans. Bedingt durch die spezifische Optik des Optomap-SLO, durch welche die Abbildung von bis zu 200° der Netzhaut auf einem Scan ermöglicht wird, kommt es v. a. in der Peripherie zu geringfügiger radiärer Bildverzerrung, aus der besonders in der weiteren Peripherie ein mäßiger Vergrößerungseffekt resultiert. Nach Einschätzung der Autoren sind diese Verzerrungen in der mittleren Netzhautperipherie aber vernachlässigbar und nicht stärker ausgeprägt als beispielweise bei der 7-Feld-Fundusfotografien nach ETDRS-Standard. In der äußeren Peripherie ist dieser Effekt zwar merklich, diese Areale sind jedoch mittels mydriatischer 30°-Fundusfotografie überhaupt nur sehr eingeschränkt zugänglich.

Fazit für die Praxis

Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse unserer Studie, dass die nonmydriatisch erzeugten Optomap-Ultraweitwinkel-SLO-Scans im Vergleich zur 7-Feld-Fundusfotografie nach ETDRS-Standard in Mydriasis von ausreichender Bildqualität sind und den Grad der DR sicher beurteilen können. Ob DME und CSME wirklich valide beurteilt werden können, muss noch weiter – beispielsweise mit dem OCT als Referenz – untersucht werden. Das im Vergleich zur ETDRS-7-Feld-Fundusfotografie deutlich größere Netzhautareal des Optomap-SLO-Scans kann insbesondere bei der Beurteilung peripher gelegener Fundusveränderungen zusätzlich von Wert sein [16, 17, 22].

Die hier vorgestellten Daten zeigen, zusammen mit vorangegangenen Untersuchungen [22], dass die diagnostischen Eigenschaften des Optomap-Ultraweitwinkel-SLO die grundsätzlichen Voraussetzungen für ein valides Screening auf DR erfüllen. Der Einsatz dieser neuartigen Technik in telemedizinischen Screeningprogrammen scheint also vielversprechend zu sein.