Clinical evaluation of a novel technique for quantifying ocular blood flow - laser speckle flowgraphy

Einige der häufigsten Augenerkrankungen wie beispielsweise Glaukom oder diabetische Retinopathie stehen mit Störungen der okulären Durchblutung in Verbindung. Es existiert allerdings bis heute keine Goldstandard Methode zur Quantifizierung der okulären Perfusion. Laser Speckle Flowgraphy (LSFG) stellt eine vielversprechende, nicht-invasive Technik zur Messung der Durchblutung am hinteren Augenpol dar, welche bis dato nur bei japanischen Probanden eingesetzt wurde. Zielsetzung dieser Arbeit war die erstmalige klinische Evaluierung und Validierung von LSFG zur Messungen der okulären Perfusion in einer kaukasischen Population. Zu diesem Zweck wurde eine prospektive Querschnittstudie an 80 gesunden kaukasischen Probanden durchgeführt, welche einen direkten Vergleich zwischen LSFG und der Doppler Optischen Kohärenztomographie beinhaltete. Die in vivo Messreihen wurden ergänzt durch ein in vitro Experiment zur Validierung der retinalen Perfusionsmessung mittels LSFG. Unsere Ergebnisse zeigten, dass LSFG-basierte Durchblutungsmessungen am Sehnervenkopf mit einer hoher Erfolgsrate und hervorragender Wiederholbarkeit sowie unabhängig von medikamentöser Pupillenerweiterung beim Kaukasier erzielt werden können. Neben der Quantifizierung der Perfusion gestattet LSFG eine Analyse der okulären Pulswellenform. Die vorliegende Arbeit weist besonders die beiden Pulswellenform-bezogenen Parameter BOT und FR als vielversprechende Biomarker für die altersabhängige Abnahme der okulären Durchblutung aus. Als weiteres Schlüsselergebnis dieser Arbeit konnten bis dato nicht adressierte Probleme von LSFG in Bezug auf Retinae Durchblutungsmessungen aufgezeigt werden. Die vorliegenden in vivo und in vitro Daten legen eine weitere Validierung und Anpassung des Parameters RFV nahe, bevor dieser als Kennzahl der retinalen Perfusion bei Kaukasiern verwendet werden kann. Auf Grund der zeitsparenden, patienten- und benutzerfreundlichen Anwendung besitzt LSFG das Potential breiten klinischen Einsatz im Screening oder Progressionsmonitoring von ophthalmologischen Erkrankungen beziehungsweise damit assoziierten Durchblutungsstörungen zu finden. Die vorliegende Arbeit soll als Grundlage für den zukünftigen Einsatz von LSFG bei Kaukasiern in der ophthalmologischen Praxis und Forschung dienen.Some of the most prevalent ophthalmic morbidities including glaucoma and diabetic retinopathy are associated with abnormalities in ocular hemodynamics. As of today, however, there exists no gold-standard technique for the measurement of ocular blood flow. In recent years, Laser Speckle Flowgraphy (LSFG) has emerged as a promising technique for the non-invasive assessment of ocular perfusion that has so far been exclusively applied in Japanese populations. The rationale of this work was to assess the feasibility of LSFG as a method to quantify blood flow at the optic nerve head (ONH) and in retinal vessels in the Caucasian population. For this purpose, we conducted a cross-sectional in vivo study of 80 healthy Caucasians involving a direct comparison between LSFG and Doppler Optical Coherence Tomography as well as a supplementary in vitro experiment. In our hands, measurements of ONH perfusion were successfully obtainable with excellent repeatability irrespective of pupil dilation status. Moreover, our results imply that especially the LSFG pulse-waveform analysis-derived parameters FR and BOT might be used as biomarkers for age-related changes in ocular hemodynamics. As a further key finding of this work, both our in vitro and in vivo data concordantly indicated unresolved problems of the LSFG method with quantifying retinal perfusion. Thus, further inquiry and adjustment of the index RFV is warranted before it may be used as a measure of retinal perfusion in Caucasian subjects. LSFG has the potential to find widespread clinical application as a method for detecting and monitoring relevant ophthalmic diseases, not least owing to its time-efficient, examiner- and patient-friendly nature. The findings of the present work pave the way for future use of LSFG in ophthalmic practice and research in the Caucasian population.submitted by Dr.med.univ. Nikolaus LuftZusammenfassung in deutscher SpracheAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersMedizinische Universität, Dissertation, 2017OeB