Fundusspektrometrie bei altersbezogener Makulopathie

Zusammenfassung

Hintergrund: Spektrometrische Methoden gestatten die nicht-invasive Detektion von Pigmenten am Augenhintergrund durch deren wellenlängenabhängige Absorption oder Fluoreszenz sowie deren zeitabhängigen Abfall der Fluoreszenz. Aus den relativen Konzentrationen von Hämoglobin und Oxyhämoglobin kann die Sauerstoffsättigung berechnet werden. Eine hohe optische Dichte des Makulapigments könnte den Ausbruch der altersbezogenen Makulopathie verzögern. Die Messung von Änderungen in der Autofluoreszenz des Fundus ermöglicht Hinweise zu Pathomechanismen alterskorrelierter Vorgänge (Akkumulation von Lipofuszin oder Bildung von Bindegewebe). Messungen der Autofluoreszenz von Redoxpaaren von Koenzymen liefern Aussagen zum Stoffwechselzustand auf zellulärem Niveau, wodurch eine Früherkennung altersbezogener Veränderungen bereits in einem reversiblen Stadium möglich erscheint. Methoden: Durch die Auswertung von Reflexionsspektren, die mittels der Imaging-Ophthalmo-Spektrometrie gewonnen wurden, werden die Sauerstoffsättigung des retinalen Blutes sowie die optische Dichte des Makulapigments oder des Melanins berechnet. Spektren der Autofluoreszenz können ebenfalls mit dieser Methode gemessen werden. Zur Bestimmung der 2-dimensionalen Verteilung des Makulapigments wurde eine besonders einfache Methode entwickelt, bei der der Fundus mit nur einer Wellenlänge beleuchtet wird. Bei der Messung der zeitaufgelösten Autofluoreszenz wird die Fluoreszenzlebensdauer zur Erkennung der endogenen Fluorophore genutzt. Ergebnisse: Vergleichende Studien an ARM-Patienten und Augengesunden ergaben bereits bei Kindern von ARM-Patienten einen erhöhten retinalen Sauerstoffverbrauch. Es konnte eine Erhöhung der optischen Dichte des Makulapigments nach Luteinsupplementation nachgewiesen werden. Mittels der Fluoreszenzlebensdauer konnten Unterschiede zwischen ARM-Patienten und Augengesunden bestimmt werden, deren Entstehung in Modelluntersuchungen an Zell- oder Organkulturen zu erforschen ist. Schlussfolgerungen: Die beschriebenen Methoden ermöglichen Grundlagenuntersuchungen zur ARM am lebenden Auge und liefern einen Anstoß für künftige Geräteentwicklungen.

Abstract

Background: Spectroscopic methods permit the non-invasive detection of fundus pigments by the wavelength-dependent absorption of fluorescence as well as by the fluorescence lifetime. From the relative concentrations of haemoglobin and oxyhaemoglobin, the oxygen saturation can be calculated. The onset of age-related maculopathy might be delayed by a high optical density of xanthophyll. The detection of alterations in fundus autofluorescence points to age-related pathomechanisms (accumulation of lipofuscin, formation of connective tissue). The detection of autofluorescence of redox-pairs of coenzymes results in information about metabolic states at the cellular level, and might make possible an early detection of age-related changes when they are still reversible. Method: The evaluation of reflectance spectra, detected by imaging ophthalmo-spectrometry, results in the calculation of oxygen saturation or in the optical density of xanthophyll or of melanin. Fluorescence spectra can be measured also by this technique. For the 2-dimensional determination of the distribution of xanthophyll, a very simple method was developed, requiring fundus illumination by one wavelength only. In the detection of time-resolved autofluorescence, the fluorescence lifetime is used for the determination of endogenous fluorophores. Results: As result of comparing studies between ARM patients and healthy subjects, the consumption of retinal oxygen was increased already in the children of ARM patients. An increasing optical density of xanthophyll was determined after lutein supplementation. Differences in fluorescence lifetime were determined between ARM patients and healthy subjects, but their interpretation requires investigations of cell or of organ model cultures. Conclusions: The described methods permit in vivo basic investigations of ARM and can be considered as impulses for the development of diagnostic devices.

Schlüsselwörter

Fundusspektrometrie - altersbezogene Makulopathie - Sauerstoffsättigung - Xanthophyll - Autofluoreszenz - Fluoreszenzlebensdauer

Key words

Fundus spectrometry - age-related maculopathy - oxygen saturation - xanthophyll - autofluorescence - fluorescence lifetime

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