Darstellung von LTK-lasionen durch optische Kurzkoharenztomographie (OCT) und Polarisationsmikroskopie nach Sirius-Rot-Farbung

Mary N. Asiyo-Vogel; Norbert Koop; Ralf Brinkmann; Ralf Engelhardt; Reinhard Eggers; Reginald Birngruber; Alfred Vogel

doi:10.1007/s003470050144

Darstellung von LTK-lasionen durch optische Kurzkoharenztomographie (OCT) und Polarisationsmikroskopie nach Sirius-Rot-Farbung

Translated title of the contribution: Evaluation of LTK lesions by optical low coherence tomography (OCT) and polarization microscopy after Sirius-Red staining

Mary N. Asiyo-Vogel^*, Norbert Koop, Ralf Brinkmann, Ralf Engelhardt, Reinhard Eggers, Reginald Birngruber, Alfred Vogel

^*Corresponding author for this work

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Abstract

Background: Information on the extent and degree of the thermal effect produced is of great importance for control of the laser dosage in laser thermokeratoplasty (LTK) and for postoperative follow-up. We investigated on acute LTK effects which information images obtained by optical low coherence tomography (OCT) offer compared to those obtained by polarization microscopy. Methods: Porcine eyes were irradiated through a 400 μm quartz fiber using light from a laser diode emitting up to 300 mW at a wavelength of 1.86 μm. Thermal lesions of varying strength were scanned using an experimental OCT device with about 25 μm lateral and 20 μm axial resolution. Histologic evaluation of the scanned areas was done by polarization microscopy after Sirius-Red staining, and similar lesions were also analyzed by TEM. Results: Both methods differentiated three damage zones: a transition zone, a zone of moderate coagulation, and a central zone of strong coagulation. In the transition zone, increased birefringence was seen in polarization microscopy, which correlated with increased light scattering seen in the OCT images. In the moderately coagulated zone, a decrease in birefringence was associated with an even stronger increase of the OCT signal. In the central zone, a loss of the fibrillar tissue structure was observed, which led to a complete loss of birefringence and a strong reduction of the OCT signal. Conclusions: Although OCT does not provide the detailed information on thermal changes of tissue seen by the histologic method, it offers information on the extent and degree of tissue changes without preparation artifacts and provides a non- invasive method of immediate and follow-up control of LTK lesions. A quantitative analysis of changes in corneal thickness and curvature is much simpler than by a slit lamp. Time-resolved measurements of corneal light scattering may be used for on-line control of the laser-light dosage during LTK.

Translated title of the contribution	Evaluation of LTK lesions by optical low coherence tomography (OCT) and polarization microscopy after Sirius-Red staining
Original language	German
Journal	Ophthalmologe
Volume	94
Issue number	7
Pages (from-to)	487-491
Number of pages	5
ISSN	0941-293X
DOIs	https://doi.org/10.1007/s003470050144
Publication status	Published - 07.1997

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10.1007/s003470050144

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@article{90f9b50ce2ba41e8b77d378a6c9db108,

title = "Darstellung von LTK-lasionen durch optische Kurzkoharenztomographie (OCT) und Polarisationsmikroskopie nach Sirius-Rot-Farbung",

abstract = "Hintergrund: F{\"u}r die Kontrolle der Laserdosis und der postoperativen Entwicklung bei Laserthermokeratoplastik (LTK) sind Informationen {\"u}ber die Ausdehnung und das Ausma{\ss} der thermischen L{\"a}sionen von gro{\ss}er Bedeutung. Wir verglichen den Informationsgehalt der Darstellung frischer LTK-L{\"a}sionen durch Optische Kurzkoh{\"a}renztomographie [optical low coherence tomography (OCT)] mit der histologischen Darstellung durch Polarisationsmikroskopie.Methode: Die Kornea von Schweineaugen wurde in vitro durch eine 400-µm-Quarzfaser mit Licht aus einer Laserdiode bestrahlt, die bis zu 300 mW bei λ=1,86 µm emittiert. Es wurden OCT-Querschnittsbilder verschieden starker L{\"a}sionen mit etwa 25 µm lateraler und 20 µm axialer Aufl{\"o}sung aufgenommen. Die mit OCT analysierten Bereiche wurden histologisch durch Polarisationsmikroskopie nach Sirius-Rot-F{\"a}rbung untersucht und mit der Darstellung durch TEM verglichen.Ergebnisse: Es konnten 3 Schadenszonen unterschieden werden: {\"U}bergangszone, m{\"a}{\ss}ige und starke Koagulation. In der {\"U}bergangszone korrelierte die unter Polarisation sichtbare verst{\"a}rkte Doppelbrechung mit einer Zunahme des OCT-Signals. Bei m{\"a}{\ss}iger Koagulation ging eine Abnahme der Doppelbrechung mit einer weiteren Zunahme des OCT Signals einher. Bei starker Koagulation im Zentrum der L{\"a}sion ging die Kollagenfaserstruktur weitgehend verloren, wodurch Doppelbrechung und OCT-Signal fast v{\"o}llig verschwinden.Schlu{\ss}folgerungen: OCT liefert zwar eine weniger detaillierte Information {\"u}ber thermische Gewebsver{\"a}nderungen als eine histologische Untersuchung, gibt aber Aufschlu{\ss}{\"u}ber die Ausdehnung und das Ausma{\ss} der Ver{\"a}nderungen und erm{\"o}glicht eine nichtinvasive Darstellung und Verlaufskontrolle von LTK-L{\"a}sionen ohne Pr{\"a}parationsartefakte. Eine quantitative Analyse der Ver{\"a}nderung der Hornhautdicke ist leichter m{\"o}glich als mit der Spaltlampe. Zeitaufgel{\"o}ste Messungen der Lichtstreuung k{\"o}nnen zur Online-Kontrolle der Laserdosis bei der LTK verwendet werden.",

author = "Asiyo-Vogel, {Mary N.} and Norbert Koop and Ralf Brinkmann and Ralf Engelhardt and Reinhard Eggers and Reginald Birngruber and Alfred Vogel",

year = "1997",

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TY - JOUR

T1 - Darstellung von LTK-lasionen durch optische Kurzkoharenztomographie (OCT) und Polarisationsmikroskopie nach Sirius-Rot-Farbung

AU - Asiyo-Vogel, Mary N.

AU - Koop, Norbert

AU - Brinkmann, Ralf

AU - Engelhardt, Ralf

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AU - Birngruber, Reginald

AU - Vogel, Alfred

PY - 1997/7

Y1 - 1997/7

N2 - Hintergrund: Für die Kontrolle der Laserdosis und der postoperativen Entwicklung bei Laserthermokeratoplastik (LTK) sind Informationen über die Ausdehnung und das Ausmaß der thermischen Läsionen von großer Bedeutung. Wir verglichen den Informationsgehalt der Darstellung frischer LTK-Läsionen durch Optische Kurzkohärenztomographie [optical low coherence tomography (OCT)] mit der histologischen Darstellung durch Polarisationsmikroskopie.Methode: Die Kornea von Schweineaugen wurde in vitro durch eine 400-µm-Quarzfaser mit Licht aus einer Laserdiode bestrahlt, die bis zu 300 mW bei λ=1,86 µm emittiert. Es wurden OCT-Querschnittsbilder verschieden starker Läsionen mit etwa 25 µm lateraler und 20 µm axialer Auflösung aufgenommen. Die mit OCT analysierten Bereiche wurden histologisch durch Polarisationsmikroskopie nach Sirius-Rot-Färbung untersucht und mit der Darstellung durch TEM verglichen.Ergebnisse: Es konnten 3 Schadenszonen unterschieden werden: Übergangszone, mäßige und starke Koagulation. In der Übergangszone korrelierte die unter Polarisation sichtbare verstärkte Doppelbrechung mit einer Zunahme des OCT-Signals. Bei mäßiger Koagulation ging eine Abnahme der Doppelbrechung mit einer weiteren Zunahme des OCT Signals einher. Bei starker Koagulation im Zentrum der Läsion ging die Kollagenfaserstruktur weitgehend verloren, wodurch Doppelbrechung und OCT-Signal fast völlig verschwinden.Schlußfolgerungen: OCT liefert zwar eine weniger detaillierte Information über thermische Gewebsveränderungen als eine histologische Untersuchung, gibt aber Aufschlußüber die Ausdehnung und das Ausmaß der Veränderungen und ermöglicht eine nichtinvasive Darstellung und Verlaufskontrolle von LTK-Läsionen ohne Präparationsartefakte. Eine quantitative Analyse der Veränderung der Hornhautdicke ist leichter möglich als mit der Spaltlampe. Zeitaufgelöste Messungen der Lichtstreuung können zur Online-Kontrolle der Laserdosis bei der LTK verwendet werden.

AB - Hintergrund: Für die Kontrolle der Laserdosis und der postoperativen Entwicklung bei Laserthermokeratoplastik (LTK) sind Informationen über die Ausdehnung und das Ausmaß der thermischen Läsionen von großer Bedeutung. Wir verglichen den Informationsgehalt der Darstellung frischer LTK-Läsionen durch Optische Kurzkohärenztomographie [optical low coherence tomography (OCT)] mit der histologischen Darstellung durch Polarisationsmikroskopie.Methode: Die Kornea von Schweineaugen wurde in vitro durch eine 400-µm-Quarzfaser mit Licht aus einer Laserdiode bestrahlt, die bis zu 300 mW bei λ=1,86 µm emittiert. Es wurden OCT-Querschnittsbilder verschieden starker Läsionen mit etwa 25 µm lateraler und 20 µm axialer Auflösung aufgenommen. Die mit OCT analysierten Bereiche wurden histologisch durch Polarisationsmikroskopie nach Sirius-Rot-Färbung untersucht und mit der Darstellung durch TEM verglichen.Ergebnisse: Es konnten 3 Schadenszonen unterschieden werden: Übergangszone, mäßige und starke Koagulation. In der Übergangszone korrelierte die unter Polarisation sichtbare verstärkte Doppelbrechung mit einer Zunahme des OCT-Signals. Bei mäßiger Koagulation ging eine Abnahme der Doppelbrechung mit einer weiteren Zunahme des OCT Signals einher. Bei starker Koagulation im Zentrum der Läsion ging die Kollagenfaserstruktur weitgehend verloren, wodurch Doppelbrechung und OCT-Signal fast völlig verschwinden.Schlußfolgerungen: OCT liefert zwar eine weniger detaillierte Information über thermische Gewebsveränderungen als eine histologische Untersuchung, gibt aber Aufschlußüber die Ausdehnung und das Ausmaß der Veränderungen und ermöglicht eine nichtinvasive Darstellung und Verlaufskontrolle von LTK-Läsionen ohne Präparationsartefakte. Eine quantitative Analyse der Veränderung der Hornhautdicke ist leichter möglich als mit der Spaltlampe. Zeitaufgelöste Messungen der Lichtstreuung können zur Online-Kontrolle der Laserdosis bei der LTK verwendet werden.

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=0030813354&partnerID=8YFLogxK

U2 - 10.1007/s003470050144

DO - 10.1007/s003470050144

M3 - Zeitschriftenaufsätze

C2 - 9333393

AN - SCOPUS:0030813354

SN - 0941-293X

VL - 94

SP - 487

EP - 491

JO - Ophthalmologe

JF - Ophthalmologe

IS - 7

ER -

Darstellung von LTK-lasionen durch optische Kurzkoharenztomographie (OCT) und Polarisationsmikroskopie nach Sirius-Rot-Farbung

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