Konstruktion eines virtuellen Gesamtaugemodells auf Basis von Ultraweitwinkel-Okt bei Myopie

Warum die Form des Auges wichtig ist

Verschwommene Fernsicht oder Kurzsichtigkeit (Myopie) entwickelt sich rasch zu einem der weltweit verbreitetsten Sehstörungen, insbesondere bei Kindern und jungen Erwachsenen. In schweren Fällen kann sie zu Augenerkrankungen führen, die das Sehvermögen lebenslang bedrohen. Diese Studie stellt eine neue Methode vor, um ein vollständiges dreidimensionales „virtuelles Auge“ mithilfe eines schnellen, klinikfreundlichen Scans statt einer teuren MRT zu erstellen. Indem Routinebilder in detaillierte digitale Augenmodelle verwandelt werden, könnten Ärztinnen und Ärzte künftig verfolgen, wie sich Myopie im Laufe der Zeit auf die Augenform auswirkt, und Behandlungen anpassen, bevor bleibende Schäden entstehen.

Vom Krankenhausscanner zum virtuellen Auge

Die Forschenden wollten ein praktisches Problem lösen: MRT kann den gesamten Augapfel erfassen und seine wahre Form zeigen, ist aber teuer, zeitaufwändig und nicht für große Patientenzahlen oder wiederholte Kontrollen geeignet. Im Gegensatz dazu ist ein neueres Bildgebungsverfahren, die Swept-Source-Optische-Kohärenztomographie (SS-OCT), bereits in Augenkliniken verbreitet und kann innerhalb weniger Sekunden einen sehr weiten Bereich der Netzhaut scannen. Das Team entwarf ein spezielles „radiales“ Scanmuster und eine maßgeschneiderte Software namens CET-1, die SS-OCT-Bilder von Vorder- und Rückseite des Auges zu einem einzigen Gesamtaugemodell zusammenfügt, einschließlich Hornhaut, Linse und Netzhaut.

Abgleich des neuen Modells mit MRT

Um zu prüfen, ob dieses virtuelle Auge vertrauenswürdig ist, verglichen die Wissenschaftler CET-1-Modelle mit MRT-basierten Modellen in 70 Augen von Erwachsenen mit Sehwerten von normal bis extrem myop. Sie richteten beide Modelle dreidimensional an Landmarken wie Hornhaut, Sehzentrum (Fovea) und Sehnervenkopf aus. Dann maßen sie, wie weit jeder Punkt auf der CET-1-Oberfläche von der entsprechenden MRT-Oberfläche entfernt war. Über einen weiten Bereich von Augenlängen lag die mittlere Abweichung unter einem halben Millimeter und nahm nicht zu, wenn die Augen länger wurden. In der wichtigsten Zentralregion, die Makula und Sehnerv umfasst, war die Übereinstimmung noch enger, während größere Abweichungen überwiegend in der fernen Peripherie auftraten, wo aktuelle Scans weniger vollständig sind.

Wie Myopie die Rückseite des Auges umformt

Mithilfe eines zuverlässigen virtuellen Modells untersuchte das Team, wie sich die Augoberfläche verbiegt und ausbeult, wenn die Myopie zunimmt. Mit einer mathematischen Größe, der Gaußschen Krümmung, kartierten sie, wie stark die Netzhaut an jedem Punkt gekrümmt ist. Die CET-1-Modelle zeigten, dass die Rückseite des Auges mit fortschreitender Myopie zunehmend stärker gekrümmt und unregelmäßiger wird, besonders bei hoch- und sehr hochgradig myopen Augen. Diese Muster waren sichtbar in Augen mit starken Ausstülpungen der Wand, sogenannten posterioren Staphylomen, und die Krümmungswerte unterschieden sich deutlich von denen normal sehender Augen. Solche Krümmungskarten könnten eine neue Möglichkeit bieten, Augen mit hohem Risiko für schwerwiegende Komplikationen wie Makulaschäden oder Netzhautspaltungen frühzeitig zu identifizieren.

Veränderungen der vorderen Augenabschnitte bei zunehmender Myopie

Die virtuellen Modelle erfassen auch subtile Veränderungen der vorderen Augenstrukturen, die bei Standard-Netzhautstudien oft unberücksichtigt bleiben. Mit zunehmender Myopieschwere vergrößerten sich mehrere Maße der vorderen Kammer – des Raums zwischen Hornhaut und Linse –, darunter Tiefe, Volumen und der Winkel, an dem Hornhaut und Iris aufeinandertreffen. Gleichzeitig neigte der „Lens Vault“, also wie weit die Linse nach vorn hervortritt, in stärker myopen Augen dazu, zu schrumpfen. Diese Veränderungen könnten erklären, warum Personen mit hoher Myopie anfälliger für andere Augenerkrankungen sind, etwa bestimmte Glaukomformen und Katarakte, da sie beeinflussen, wie Flüssigkeit aus dem Auge abfließt oder wie die Linse altert und an Fokussierfähigkeit verliert.

Auf dem Weg zu digitalen Zwillingen für personalisierte Augenversorgung

Indem gezeigt wurde, dass ein schneller, klinikbereiter Scan die Gesamtform des Augapfels fast so genau wie eine MRT rekonstruieren kann, ebnet diese Arbeit den Weg für den Aufbau von „digitalen Zwillingen“ der Augen von Patientinnen und Patienten: lebende virtuelle Modelle, die bei jedem Besuch aktualisiert werden können. Solche Zwillinge könnten Forschenden helfen, die Entwicklung der Myopie zu untersuchen, zu testen, wie verschiedene Behandlungen die Augenform verändern, und frühe Warnzeichen gefährlicher Komplikationen zu erkennen, lange bevor das Sehvermögen verloren geht. Zwar konzentriert sich die aktuelle Studie auf Erwachsene und stützt sich noch auf einige geschätzte Bereiche, sie demonstriert jedoch ein leistungsfähiges neues Werkzeug für groß angelegte, personalisierte Überwachung der Myopie in der Praxis.

Zitation: Tang, X., Luo, N., Chen, C. et al. Construction of virtual whole eye model based on ultra-widefield optical coherence tomography in myopia. npj Digit. Med. 9, 298 (2026). https://doi.org/10.1038/s41746-026-02376-0

Schlüsselwörter: Myopie, virtuelles Augemodell, optische Kohärenztomographie, digital-twin-Medizin, okulare Morphologie