Retinale Blutflussmessung mittels bi-direktionaler FDODT

Optische Fourier Domain Kohärenz Tomographie (Fourier domain optical coherence tomography, FDOCT) wurde zu einem Standardverfahren in der retinalen Bildgebung. In den letzten Jahre hat sich die Forschung besonders darauf konzentriert, diese Technik zur erweitern, um Einblicke in die funktionellen Aspekte der Netzhaut zu gewinnen. In unserem Labor haben wir besonders die Möglichkeit einer Kombination zwischen FDOCT und dem Prinzip der Laser Doppler Velozimetrie untersucht, um Information über die retinale Durchblutung zu erlangen. Basierend auf einem rezenten FWF Projekt, haben wir ein optisches bi-direktionales Fourier Domain Doppler Tomographie (FDODT) System entwickelt, das in der Lage ist, absolute Blutflussgeschwindigkeiten in retinalen Arterien und Venen zu messen. Im gegenwärtigen Forschungsförderungsantrag möchten wir diesen Ansatz um die Möglichkeit den gesamten retinalen Blutfluss mit hoher Reproduzierbarkeit und Sensitivität zu messen, erweitern. Dazu beabsichtigen wir, die bi-direktionale FDODT Technik mit einem kommerziell verfügbaren Retinal Vessel Analyzer zu koppeln, der in der Lage ist, Gefäßdurchmesser mit sehr hoher Auflösung zu messen. Zusätzlich können durch diesen Ansatz Daten über das Blutfluss - Geschwindigkeitsprofil in retinalen Gefäßen gewonnen werden, was wiederum Informationen über Blutflussabnormalitäten in krankhaft veränderten Gefäßen und damit assoziierte Veränderungen der Scherkraft liefert. Weiters ist geplant, die klinische Verwendbarkeit dieses Systems in Studien an Gesunden zu testen. Diese Studien beinhalten die Untersuchung der Kurzeit-, Tag zu Tag- sowie der Interbeobachtervariabilität. Zusätzlich, wird mittels Flackerlichtstimulation die neuro-vaskuläre Kopplung an der Netzhaut untersucht. Schließlich werden Messungen an Patienten mit systemischen Bluthochdruck und Patienten mit verschiedenen Stadien von diabetischer Retinopathie durchgeführt. Der vorliegende Forschungsförderungsantrag stellt einen wichtigen Schritt in Richtung der klinischen Anwendbarkeit retinaler Blutflussmessungen bei Patienten, die an vaskulären Erkrankungen des Auges, wie retinale Gefäßverschlüsse, diabetische Retinopatie oder Glaukom leiden, dar.

Im vorliegenden Projekt wurde ein Verfahren zur Messung von retinalem Blutfluss mittels Doppler Optischer Kohärenztomographie (OCT) realisiert. Der zentrale Punkt der Technik ist die Verwendung von 2 Laserstrahlen. Dadurch wird das Problem umgangen, dass der Doppler Winkel nicht bekannt ist. Eine Quantifizierung des retinalen Blutflusses ist möglich, wenn der Winkel zwischen den beiden Strahlen bekannt ist. Ein weiterer Kernpunkt des Systems ist es, dass es an eine Funduskamera angebunden ist. Dies erlaubt die Extraktion von Gefäßdurchmessern und eine exaktere Messung der Perfusion. Einerseits wurde im vorliegenden Projekt ein Fokus auf die Validität der Messungen gelegt. Es wurde gezeigt, dass es einen massiven Abfall der retinalen Durchblutung unter 100% Sauerstoffatmung gibt. Weiters wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, die zeigen dass das Verfahren in der Lage ist richtige Werte für den retinalen Blutfluss zu erheben. Dazu zählt, dass das Gesetz von Murray erfüllt ist, dass es eine gute Korrelation zu Messungen mittels Laser Doppler Flussmessungen gibt und dass die Kontinuitätsgleichung an Bifurkationen erfüllt ist. Zur Messung des gesamten retinalen Blutflusses wurden mehrere Scanning Verfahren realisiert. Die damit gewonnenen Ergebnisse des gesamten retinalen Blutflusses stimmen gut mit Werten überein, die mittels Laser Doppler Flussmessungen erhoben wurden. Die Technik liefert gute Validität und Reproduzierbarkeit und besitzt ein hohes Potential für zukünftige klinische Anwendungen.