Eine frühe Diagnose degenerativer Augenerkrankungen

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Eine frühe Diagnose degenerativer Augenerkrankungen

Ein von einem Labor der EPFL entwickeltes ophthalmologisches Gerät soll bestimmte degenerative Augenerkrankungen lange vor dem Auftreten der ersten Symptome diagnostizieren können. Erste klinische Tests mit dem Prototypen zeigen, dass er innerhalb von 5 Sekunden ausreichend genaue Bilder liefern kann.

Während die Forschung rasch Fortschritte bei der Entwicklung von Behandlungsmethoden macht, die das Fortschreiten degenerativer Augenerkrankungen, die zur Erblindung führen können, aufhalten oder begrenzen, gibt es kein Gerät, das diese Erkrankungen zuverlässig diagnostizieren kann, bevor die ersten Symptome auftreten. Diese Veränderungen der Photorezeptoren, von denen die altersbedingte Makuladegeneration die bekannteste ist, haben gemeinsam, dass sie durch die Schädigung einer Zellschicht hinter den Photorezeptoren erzeugt werden: dem retinalen Pigmentepithel. Das vom Labor für angewandte photonische Geräte der EPFL entwickelte Gerät ermöglicht es, diese Schicht zu beobachten, deren Zellen sich verändern, bevor die ersten Symptome auftreten. Zum ersten Mal gelingt es Forschern, in vivo Bilder zu erhalten, die eine Unterscheidung der Zellen ermöglichen. Diese Früherkennung wird es ermöglichen, diese Krankheiten zu erkennen, noch bevor irreversible Symptome auftreten. Die Ergebnisse der ersten klinischen Studie sind Gegenstand eines Artikels in Ophthalmology Science .

Beobachten Sie, wie sich die Zellen hinter den Photorezeptoren verändern.

Die morphologische Analyse der EPF-Zellen ist für die Frühdiagnose degenerativer Netzhauterkrankungen, aber auch für die Überwachung neuer Behandlungsmethoden von entscheidender Bedeutung

Altersbedingte Makuladegeneration (AMD), Retinitis pigmentosa, diabetische Retinopathie - viele Erkrankungen, die das Sehvermögen beeinträchtigen, sind mit einer Schädigung des retinalen Pigmentepithels (RPE) verbunden. Diese Zellschicht zwischen den Photorezeptoren und der Aderhaut (eine dünne Gewebeschicht, die die Gefäße enthält, die die Netzhaut versorgen) hat verschiedene Funktionen, die für das Sehen entscheidend sind, und fungiert als Back-Office, um das Wohlergehen der Zapfen und Stäbchen zu gewährleisten. In-vitro-Mikroskopstudien verschiedener Forschungsgruppen haben die Eigenschaften dieser Zellen und die morphologischen Veränderungen, die mit dem Altern einhergehen, sowie diejenigen, die speziell mit dem Auftreten und dem Fortschreiten von Netzhauterkrankungen wie AMD und Retinitis pigmentosa zusammenhängen, identifiziert. Bisher gibt es jedoch kein einfaches und zuverlässiges bildgebendes Verfahren, mit dem diese RPE-Schicht bei einem Patienten beobachtet werden kann, weder für die Frühdiagnose noch für die Überwachung von Patienten mit Netzhauterkrankungen.

Das Geheimnis liegt in den schrägen Strahlen

Verschiedene Versuche, ein bildgebendes Gerät zu entwickeln, das eine klinische Diagnose des Pigmentepithels ermöglicht, scheiterten an einer unzureichenden Auflösung, an einem Sicherheitsrisiko für den Patienten oder an einer viel zu langen Belichtungszeit. Die Forscher der EPFL haben eine Netzhautkamera entwickelt, die eine Beleuchtung durch zwei schräge Strahlen, die auf den weißen Teil des Auges gerichtet sind, mit einem System der adaptiven Optik kombiniert, das die Verzerrungen der Lichtwellen korrigiert, um ein scharfes Bild zu erhalten. Diese Technologie, die als Transscleral Optical Imaging bezeichnet wird, verwendet Infrarotstrahlen - wie es bereits bei Geräten zur Netzhautbeobachtung der Fall ist -, aber "die schräge Beleuchtung durch den weißen Teil des Auges verhindert, dass die Lichtreflexionen des Auges in die Augen gelangen".die durch das hohe Reflexionsvermögen der Zapfenphotorezeptoren in der Mitte des Auges verursacht wird, wenn die Netzhaut durch die Pupille beleuchtet wird", erklärt Christophe Moser, Leiter des Labors für angewandte photonische Geräte. Die Lichtwellen, die durch die Pupille wieder austreten, werden dann von der Kamera gesammelt. Es war ein kleiner Heureka-Moment für das Forscherteam, als sie das erste scharfe Bild erhielten, da niemand vor ihnen diesen Teil des menschlichen Körpers mit einer für die klinische Umgebung geeigneten Kamera beobachten konnte.

Erste klinische Studie mit rund 30 Personen

Mit Hilfe des Spin-off-Unternehmens EarlySight, das aus demselben Labor der STI-Fakultät hervorgegangen ist, wurde ein Prototyp für den klinischen Gebrauch entwickelt. Mit einer Aufnahmezeit von weniger als 5 Sekunden, die für die Diagnose unerlässlich ist, kann er 100 Rohbilder aufnehmen. Diese werden dann von Algorithmen ausgerichtet und gemittelt, um ein einziges Bild von guter Qualität auf dem Bildschirm anzuzeigen. Auf der Benutzeroberfläche sieht der Nutzer fünf Schaltflächen, die den vordefinierten Bereichen entsprechen und mit denen er das Bild auswählen kann, das er benötigt. Er kann auch irgendwo auf das Schema klicken, das den Augenhintergrund darstellt, um einen Bereich frei zu wählen, der abgebildet werden soll.

Dieser Prototyp mit dem Namen Cellularis wurde während des europäischen EIT Health ASSESS Projekts in Zusammenarbeit mit dem Forschungsteam von Francine Behar-Cohen vom INSERM (französisches Institut für Gesundheit und medizinische Forschung) in Paris und dem Zentrum für klinische Untersuchungen am Jules-Gonin-Augenspital in Lausanne entwickelt. Dort wurde die Kamera im Rahmen einer klinischen Studie unter der Leitung von Irmela Mantel, Assistenzärztin in der Netzhautabteilung des Hôpital Jules-Gonin, evaluiert, um ihre Fähigkeit zu testen, RPE-Zellen in den Augen von 29 gesunden Freiwilligen sichtbar zu machen. Es wurden jedes Mal ausreichend genaue Bilder erhalten, so dass die morphologischen Merkmale der RPE-Zellen der Teilnehmer genau quantifiziert werden konnten und eine Datenbank erstellt wurde, die entscheidende Informationen für die medizinische Forschung liefert. "Die Morphologie dieser lebenswichtigen Zellen in der Netzhaut ist ein Schlüsselindikator für ihre Gesundheit. Die genaue Erkennung der RPE-Zellen und ihre morphologische Analyse sind für die Frühdiagnose von degenerativen Netzhauterkrankungen, aber auch für die Überwachung neuer Behandlungsmethoden von entscheidender Bedeutung", betont Laura Kowalczuk, Ärztin am Hôpital Jules Gonin, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der EPFL und Erstautorin des Artikels.