Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Bedömning av glaukom i öppen vinkel i tidigt skede hos patienter genom att isolera visuellt framkallat potential

Published: May 25, 2020 doi: 10.3791/60673
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2
1Department of Ophthalmology, Peking University Third Hospital, 2Beijing Key Laboratory of Restoration of Damaged Ocular Nerve, Peking University Third Hospital

Summary

Den isolerade-check visuella framkallat potential (icVEP) metod genomförs här för att bedöma magnocellular ON väg som ursprungligen är skadad i glaukom. Studien visar standard operativa förfaranden med icVEP för att få tillförlitliga resultat. Det har visat sig fungera som ett användbart mål diagnos teknik för tidig upptäckt av glaukom.

Abstract

Nyligen har den isolerade kontroll visuella framkallat potential (icVEP) teknik utformades och har rapporterats att upptäcka glaukomatös skada tidigare och snabbare. Det skapar låg rumslig frekvens/hög tidsmässig frekvens ljusa stimuli och registrerar när aktivitet som initieras främst av afferenter i magnocellular ON utbildningsavsnitt. Denna väg innehåller nervceller med större volymer och axonal diametrar, och det är företrädesvis skadad i tidig glaukom, vilket kan resultera i synfält förlust. Den studie som presenteras här använder standard operativa förfaranden (SOP) av icVEP för att få tillförlitliga resultat. Det kan upptäcka visuell funktion förlust med hjälp av en signal-brus förhållande (SNR) som motsvarar defekterna i retinal nervfiber skikt (RNFL) i ett tidigt skede öppen vinkel glaukom (OAG). En inställning på 10 Hz och tillstånd på 15% positiv kontrast (ljus) väljs för att skilja OAG patienter och kontroll ämnen, med varje kontroll som innehåller åtta körningar. Varje körning kvarstår i 2 s (för 20 totala cykler). Ett flödesschema konstrueras, som består av pupillstorlek och intraokulärt tryck under en 30 minuters viloperiod före varje undersökning. Dessutom utförs testordningen av ögon för att erhålla tillförlitliga elektroencefalografiska signaler. VEPs registreras och analyseras automatiskt av programvara, och SNRs härleds baserat på en multivariat statistik. En SNR på ≤ 1 anses vara onormal. En mottagar-drift-karakteristiska (ROC) kurva tillämpas för att analysera noggrannheten i gruppklassificering. Därefter tillämpas SOP I en tvärsnittsstudie som visar att icVEP kan upptäcka glaukomatös visuell funktionsavvikelse i det centrala synfältet i form av SNR. Detta värde korrelerar också med tjockleksgallringen av RNFL och ger hög klassificeringsnoggrannhet för tidigt OAG. Således fungerar det som en användbar och objektiv diagnostisk teknik för tidig upptäckt av glaukom.

Introduction

Öppenvinkelglaukom (OAG) är en kronisk, irreversibla sjukdom och en av de främsta orsakerna till blindhet. Tidigare studier har visat att synfältstester, som är den nuvarande guldmyntfoten för glaukomatös visuell förlust detektion, är baserade på konventionell standard automatiserad perimetri (SAP) inte kan upptäcka tidig glaukomatös funktionell förlust tills 20%-40% av retinal ganglion celler (RGCs) är skadade1,2. Dessutom har SAP också visat sig ha endast måttlig test-retest tillförlitlighet, eftersom det är ett subjektivt psykofysiskt test och en tidskrävande uppgift för patienter3.

Objektiva elektrofysiologiska visuella området funktionella åtgärder har bättre test-retest tillförlitlighet vid upptäcka glaukom. Sådana åtgärder omfattar den multifokala visuella framkallat potential (mfVEP) och mönsterelektronogram (pERG). PERG kan dock inte tillhandahålla topografisk information och mfVEP är mer tidskrävande än SAP4,,5,6,7,8. Lyckligtvis, den isolerade-check visuella framkallat potential (icVEP) var nyligen utformad som en extra teknik för att upptäcka glaukomatös skada tidigare och snabbare9.

I näthinnan finns det flera RGC subpopulationer såsom magnocellulära celler (M-celler), parvocellulära celler (P-celler) och bistratifierade celler. De representerar parallella vägar för visuell information som överförs till hjärnan (figur 1)9,10. För att styra de separata uppfattningarna om ljusstyrka och mörker har dikotomi av ON och OFF-vägar etablerats11,12. Magnocellular ON (M-ON) celler är betydligt större än magnocellular OFF (M-OFF) celler, medan M-celler är betydligt större än P-celler hos människor13,14. M-cellsvägen förmedlar huvudsakligen låg rumslig frekvens/hög tidsfrekvensinformation15. Således celler som deltar i M-ON vägen är känsliga för låga nivåer av luminans kontrast och inte känsliga för kromatisk information med större diameter axoner, som företrädesvis skadas i tidig glaukom16,17. Därför producerar icVEP låg rumslig frekvens/hög temporal frekvens ljusa stimuli och registrerar när aktivitet som främst initieras av afferenter (t.ex. de som finns i M-ON-vägen) för tidig detektion av glaukom18,19,20,21,22,23.

Protocol

Studien godkändes av etikkommitténs granskningsnämnd vid Pekings universitets tredje sjukhus och överensstämmer med Helsingforsdeklarationen.

1. Inställningar

OBS: IcVEP hårdvara kräver en omprövning av stimulans villkor för att gynna M-ON utbildningsavsnitt med hjälp av ett vanligt grafikkort med en 8-bitars digital-till-analog omvandlare per elektron pistol.

  1. Klicka på knappen Testa CFG och välj icvep-bc-8.cfg.
  2. Klicka på knappen System, välj Konfiguration → Testkonfiguration och klicka sedan på knappen Redigera stimulans. Se till att bildhastigheten är 60 Hz, luminansen för bildskärmens statiska bakgrund är 51 cd/m2och att de totala cyklerna är 20.
  3. För att skilja OAG patienter och kontroll ämnen, se till följande villkor: sinusformade temporala signaler på 10 Hz (6 bilder per cykel) och 15% positiv kontrast (ljus, Kontrast 7,50%, Luminance Offset 7,50%, Kontrast Offset 0,00%).

2. Examination

  1. Välj öga för att testa och se till att det rumsliga mönstret är en 24 x 24-matris med isolerade kontroller för att subtend ett 11 ° synfält, med en 2 x 2 array fixering kors utan sinusformade temporala signaler, för att cue underlättas och noggrann fixering i mitten av skärmen (Figur 2)9.
  2. Placera guldkoppselektroderna fyllda med elektrolytisk vattenlöslig pasta vid följande mittlinjeställen i hårbotten baserat på det internationella 10-20-systemet (figur 3)24. Se till att provningsavståndet är 114 cm.
  3. Klicka på knappen Starta test. En körning sista för 2 s: den första sekunden av denna period presenterar hälften av testet kontrast nivå (7,50%) anpassningsvillkor, och följande andra presenterar den fullständiga testkontrasten (15,0 %).
  4. Observera prompten Fel:Avvikare från programmet och upprepa körningen när brus upptäcks och när elektroencefalografi (EEG) epoken avvisas.
  5. Observera de EEG-data som visas på operatörens bildskärm när körningen bedöms vara giltig och när operatören uppmanas att klicka på Stoppa testknappen för att avvisa data baserat på tillförlitlighet.

3. Automatisk databehandling med hjälp av programvara

OBS: Data beräknas av en diskret Fourier transformering efter EEG-signaler registreras.

  1. Observera att när data har accepterats kommer programmet att instruera operatören genom ett Ding-ljud och automatiskt starta nästa körning tills en uppsättning med 8 giltiga körningar ackumuleras.
  2. Observera att varje körning ger en grundläggande frekvenskomponent (FFC), och om en av FFC:erna är en avvikare i förhållande till de återstående 7, kommer programmet att ignorera den FFC och uppmanar operatören att upprepa körningen tills 8 kvalificerade körningar samlas in.
  3. Vänta på att programmet ska beräkna medelvärdet FFC och radie av en 95% konfidenscirkel med hjälp av T2circ statistik25 som automatiskt produceras från 8 FFCs inom några sekunder.
  4. Se till att de individuella och genomsnittliga FFC-värdena, konfidenscirkeln och signal-brus-förhållandet (SNR) automatiskt visas på monitorn inom mindre än 1 min efter testets (figur 4A).

4. Flödesschema för bedömning av resultatens tillförlitlighet

  1. Se till att brytningsfelet korrigeras för att anpassa sig för ett avstånd av 114 cm.
  2. Se till att det intraokulära trycket (IOP) är ≤ 30 mmHg på undersökningsdagen.
  3. Se till att pupilldiametrarna är ≥ 2 mm och utan mydriasis.
  4. Se till att varje motiv vila och är tyst ≥ 30 min före undersökning.
  5. För att undvika påverkan av en studiekurva, kontrollera först det högra ögat, sedan vänster öga; Kontrollera sedan höger och vänster ögon igen och spela in det andra resultatet.
  6. Starta ett nytt test efter minst 30 minuters vila när R-värdet (nosing ringradie) mellan båda ögonen visar en skillnad på > 0,2, vilket innebär att resultatet är opålitligt som humörsvängningar.

Representative Results

Nyligen genomförda studier visade att noggrannheten hos icVEP för glaukomdiagnos varierar från 91%-100%9,22,26. Tvärsnittsstudier i Kina presenteras här för att ytterligare utvärdera det potentiella diagnostiska värdet av icVEP för tidigt stadium OAG.

Ämnen
Försökspersoner var OAG-patienter och friska frivilliga som rekryterades av Institutionen för oftalmologi, Peking University Third Hospital under 2015 och 2016. Bland inkluderingskriterierna för OAG-patienter ingick följande: 25-75 år; Bästa korrigerade synskärpa (BCVA) < 0,3 (logaritm av minsta upplösningsvinkel, log MAR); sfärisk refraktion mellan -6 och +3 dioptrier; och transparenta okulära medier. Dessutom visade patienterna förekomst av OAG (försökspersoner med öppen vinkel, synfältsdefekter som motsvarade glaukomatousoptisk neuropati [GON] och hade normala eller förhöjda IOP utan sekundära orsaker), där IOP var medicinskt välkontrollerat och hade tillförlitliga visuella fälttestresultat (falska positiva fel ≤ 20%, falska negativa fel ≤ 20%, fixeringsförluster ≤ 30%) som visade tidiga glaukomatösa synfältsdefekter på SAP.

Inkluderingskriterier för kontrollpersoner inkluderade följande: inga okulära avvikelser, särskilt ingen gon i något öga; och en normal IOP som aldrig förhöjdes över 21 mmHg. Uteslutningskriterierna omfattade följande: diabetes eller någon annan systemisk sjukdom; historia av okulär eller neurologisk sjukdom; Ojämlika pupilldiametrar och pupilldiametrar på < 2,0 mm; dålig fixering; nuvarande användning av läkemedel som kan påverka synfältskänsligheten (dvs. ethambutol, hydroxyklolorquine, klorpromazin); och tidigare historia av intraokulär kirurgi eller eldfast kirurgi.

Undersökningar för OAG diagnos
För alla patienter användes glasögonkorrigeringar för att minska eventuella effekter av oskärpa på synfältskänsligheten. Minst två tillförlitliga SAP-tester utfördes av Humphrey Field Analyzer II 30-2 SITA-standardprogrammet vid baslinjen. Det andra tillförlitliga visuella fältresultatet som erhölls användes i denna studie för att minimera inlärningseffekterna27. Ett tidigt skede av glaukomatös synfältsförlust definierades som en genomsnittlig avvikelse (MD) på ≥ -6,00 dB, och med minst ett av följande: 1) fanns det ett kluster på ≥ 3 punkter på en förväntad plats för synfältets deprimerade < 5% nivå, varav minst en var < 1% nivå på mönsterområdesavvikelsen; 2) korrigerade mönster standardavvikelse eller mönster standardavvikelse betydande var på p < 0,05; 3) glaukom hemifield testresultat var "utanför normala gränser"28.

Baslinje undersökning bestod av tester för synskärpa och refraktion, elev-diameter-mätning med en linjal i naturligt ljus, slits-lampa biomicroscopy, gonioscopy, Goldmann applanation tonometri (GAT) och dilated stereoskopisk fundus undersökning i alla ämnen.

Baslinjen IOP mättes med GAT under glaukom service (8 A.M. till 11 A.M. lokal tid) dagen efter mottagandet av icVEP-testrapporter. Varje patient utsattes också för en central hornhinnans tjocklek (CCT) mätning med ultraljud pachymetri under lokalbedövning29. I genomsnitt fem på varandra följande avläsningar spelades in.

Stereoscopic fundus fotografier erhölls från varje patient efter pupilldilation och utvärderas på ett maskerat sätt av två erfarna läkare. Avvikelser mellan de två läkarna var antingen lösas genom konsensus eller bedömning av en tredje erfaren läkare. GON definierades som minst ett av följande: 1) förhållandet mellan fälg och skiva var < 0,1 i de övre eller nedre fälgarna; 2) det fanns retinal nervfiber lager (RNFL) defekter; 3) optisk skiva visade spjäll blödningar30,,31.

Varje patient utsattes också för en optisk koherens tomografi (OCT) test för att bekräfta RNFL defekter som motsvarar både stereoskopisk fotografier och HFA resultat. Förändringen av RNFL tjocklek i temporal överlägsen (TS) kvadrant och tidsmässiga sämre (TI) kvadrant beräknades på följande sätt: byte av RNFL tjocklek = RNFL tjocklek värde - standardvärde från databas över normala människor (Figur 4B).

Statistisk analys
Ett öga valdes slumpmässigt ut för att analyseras när båda ögonen uppfyllde inkluderingskriterierna. Alla uppgifter behövde fastställas inom 3 månader för varje ämne. Det statistiska paketet enligt SPSS 22.0 med statistiska tester användes på följande sätt: oberoende t-test av prov användes för normalt distribuerade variabler. Mann-Whitney U-testet användes för numeriska variabler som normalt inte distribuerades. och binomial variabler jämfördes med en Chi-kvadrat test eller Fishers exakta test, vid behov. Mottagar-operativ-karakteristiska (ROC) kurvanalys användes för att uppskatta förutsägelse noggrannhet för förekomsten av glaukomatös skada32. Pearson korrelationskoefficient användes för att analysera korrelationer mellan SNR och parametrar på OCT samt mellan SNR och avvikelser i det centrala 11° fältet på SAP. Om p < 0,05, skillnader ansågs betydande.

Resultat
Totalt 44 OAG-patienter och 39 kontrollpersoner inkluderades med fullständiga data. Ingen av dessa ämnen klagade under icVEP testet. Alla 83 försökspersoner var kineser (48 män och 35 kvinnor) med en medelålder på 48,54 ± 16,70 år (intervall på 25-74 år). Det fanns inga statistiska skillnader i ålder, kön, höger/vänster öga, BCVA, sfärisk motsvarighet eller pupilldiameter mellan patienter och kontroller (tabell 1, p > 0,05), men SNR var signifikant lägre hos patienter än i kontroller (tabell 1, p < 0,05).

När det gäller icVEP-resultaten fanns det 30 ögon av tidiga OAG-patienter som var SNR-positiva (68,18%) och endast två ögon i kontrollgruppen (5,13%). Med hjälp av ett SNR-kriterium på 1 visade icVEP en känslighet på 68,18 % och en specificitet på 94,87 % för att diagnostisera tidig OAG (beräkna en noggrannhet på 67/83 [80,72 %]). Roc-analysen visade dock att ett A 4S-kriterium på 0,93 var optimalt för diskriminering mellan patienter och kontrollpersoner (figur 5). a priori Med hjälp av ett SNR-kriterium på 0,93 nådde testets specificitet 100 % med en känslighet på 65,90 % (beräknande av en noggrannhet på 82,10 %).

För patienterna, avvikelser i det centrala 11° synfältstestet (HFA, mönsteravvikelse, centrala 16 testpunkter; Figur 4C) beräknades med antalet onormala punkter med olika möjlighetskriterier. Med en kriteriumnivå på p < 0,5 korrelerades mängden onormala testpunkter i det centrala 11°-synfältet avsevärt negativt med SNR (p < 0,05, r = -0,332, tabell 2). Tjockleksbyte av RNFL i den tidsmässiga överlägsna kvadranten var signifikant positivt korrelerad med SNR (p < 0,05, r = 0,370, tabell 2), medan SAP-MD, SAP-MD för det andra ögat, tjockleksbyte av RNFL i den tidsmässiga underlägsna kvadranten och baslinjen IOP och CCT var alla inte korrelerade med SNR (p > 0,05, Tabell 3).

Figure 1
Figur 1: Representation av den visuella enolated-check framkallat potentiella utvärderande av M-cellens gångväg. Lager 1 och 2 är involverade i den magnocellulära vägen. Lager 3, 4, 5 och 6 är involverade i den parvocellulära vägen. Mellanrummen mellan dessa sex lager är involverade i den bistratified cellen vägen. RGC = retinal ganglion cell. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2: Ljusa förhållanden (positiv kontrast) på skärmen av envis visuell frammanad potential. Denna siffra har ändrats från en tidigare publikation24. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3: Diagram över visuell undersökning av isolerad kontroll framkallat potentiell undersökning. GND = jordningselektrod; Cz = central mittlinjen elektrod; Pz = parietal midline elektrod; Oz = occipital mittlinjen elektrod. Denna siffra har ändrats från en tidigare publikation24. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4: Typiska resultat från ett tidigt skede öppen vinkel glaukom patient. (A) Onormal isolerad kontroll visuella framkallat potentiella resultat. (B)Resultat av peripapillary retinal nerv fiber lager tjocklek (RNFLT) klassificering på rapporten av optisk koherens tomografi. Byte av RNFLT = RNFLT-värde (svart tal). Standardvärdet från en databas med normala försökspersoner. (grönt nummer inom parentes). G = globalt; N = nasal; T = tidsmässig; NS = nasal överlägsen; TS = temporal överlägsen; NI = nasal underlägsen; TI = tidsmässig underlägsen. (C)Centrala 16 testpunkter för mönsteravvikelse på Humphrey Field Analyzer 30-2 SITA program som motsvarar det centrala 11° synfältet. Denna siffra har ändrats från en tidigare publikation24. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 5
Bild 5: ROC-kurva. Visas är en ROC kurva (blå) för data som samlats in från signal-brus nyckeltal av isolerade-check visuella framkallat potential i öppen vinkel glaukom patienter och kontroll ämnen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

OAG-patienter (n=44) Kontrollpersoner (n=39) P
Ålder (år) 51,59±14,98 44,72±16,88 0.053*
Sex (man/kvinna) 28/16 20/19 0.175$
Höger ögon / vänster ögon 20/24 19/20 0.770$
BCVA (log MAR) 0,04±0,06 0,01±0,04 0.093 #
Sfärisk motsvarighet (D) -1,80±2,16 -1,30±2,00 0.276 #
Pupilldiametrar (mm) 3,43±0,50 3,46±0,51 0.789 #
icVEP-SNR 0,85±0,53 1,44±0,57 0.000 #
*Oberoende prov t-test, $Chi-kvadrattest, #Mann-Whitney U-test
OAG: glaukom med öppen vinkel, BCVA: bästa korrigerade synskärpa; log MAR: logaritm för minsta upplösningsvinkel; icVEP: visuella enatspunktskontroller. SNR: signal-brusförhållande

Tabell 1: Kliniska egenskaper hos OAG-patienter och kontrollpersoner vid baslinjen.

Antal onormala testpunkter Medelvärde ± Std (n=44) R p*
När P<5% 4,20±2,60 -0.264 0.099
När P<2% 2,83±2,34 -0.298 0.061
När P<1% 2,08±2,12 -0.266 0.097
När P<0,5% 1,48±1,80 -0.332 0.037
*Pearson korrelationstest
icVEP: visuella enatspunktskontroller. SNR: signal-brusförhållande; SAP: standard automatiserad perimetry

Tabell 2: Korrelation mellan icVEP-SNR och avvikelser i centrala 11° synfält av SAP i öppen vinkel glaukom patienter.

Medelvärde ± Std (n=44) R p*
SAP-MD (dB) -3,83±1,26 0.115 0.457
SAP-MD för det andra ögat (dB) -4,86±3,94 -0.15 0.33
OCT-Tjocklek byte av RNFL (μm)
Temporal Superior kvadrant -39,31±29,89 0.37 0.016
Temporal Inferior kvadrant -43,64±29,83 -0.22 0.161
Baslinje IOP (mmHg) 15,48±2,80 -0.121 0.435
CCT (μm) 523,24±29,64 0.171 0.333
*Pearson korrelationstest
icVEP: visuella enatspunktskontroller. SNR: signal-brusförhållande; SAP: standard automatiserad perimetry (HFA 30-2 SITA); MD: genomsnittlig avvikelse; OCT: optisk koherens tomografi; RNFL: näthinnenerverfiberskikt; IOP: intraokulärt tryck; CCT: central hornhinnans tjocklek

Tabell 3: Korrelation mellan icVEP-SNR och relaterade faktorer hos patienter med öppenvinkelglaukom.

Discussion

Olika inställningar för icVEP kan stimulera olika M-cells vägar och skapa olika EEG-signaler. Under förhållanden med hög tidsfrekvens (15 Hz) luminanskontrast av icVEP (16% positiv kontrast) visade en studie med 15 OAG-patienter och 14 normala observatörer en känslighet på 73,33% och specificitet på 100%22. Hälften av dessa patienter hade dock avancerade OAG. För tidigt OAG kunde känsligheten därför inte uppskattas på grund av den lilla urvalsstorleken.

Tsai studie visade en känslighet på 78% (villkor för 15% positiv kontrast och 10 Hz tidsmässig modulering) och specificitet på 100%, med en noggrannhet på 94% från ROC kurvan. Dessa resultat förbättrades på Greensteins studie på grund av den lägre kontrasten och rumsliga frekvens som finns i tidigare glaukom patienter. Det fanns dock mindre än 11 tidiga OAG-patienter bland 18 glaukompatienter (17 öppna vinklar, 1 vinkelstängning) och 16 kontroller i studien9.

I den aktuella studien var OAG-patienterna endast de i ett tidigt skede och inkluderade en mycket större urvalsstorlek, vilket tyder på att icVEP verkligen är användbart för att upptäcka OAG i det "riktiga" tidiga skedet. Om 70% av tidigt stadium OAG ögon upptäcktes av icVEP, och SNR av patienter var mycket annorlunda än för normala försökspersoner.

En nyligen genomförd studie visade att elevstorlek kan påverka icVEP-resultat hos normala försökspersoner. icVEP-värden påverkades av pupillarykontrikering och utvidgning samt optisk oskärpa33. Detta tyder på att när du får icVEP mätningar, bör påverkan av elevstorlek och optisk oskärpa hållas i åtanke för korrekta tolkningar. I den aktuella studien mättes elevstorleken och det säkerställdes att alla värden föll i det normala intervallet. Dessutom kan alla EEG-signaler ha påverkats av känslor, vilket ger mestadels falska positiva fel. Den aktuella studien säkerställde en IOP på ≤ 30 mmHg på undersökningsdagen för att undvika humörsvängningar orsakade av högt tryck. Alla patienter vilade i ≥ 30 min före varje undersökning, och omprövning utfördes också för att undvika humöreffekter.

SNR definierades som förhållandet mellan den genomsnittliga amplituden för FFC och radien för 95% konfidenscirkeln. En SNR på > 1 indikerade ett signifikant svar på 0,05-nivån, vilket innebar normal elektrofysiologisk aktivitet i synnerven. En SNR på ≤ 1 indikerade ett svar som liknar eller varar svagare än bakgrundsljudet på 0,05-nivån, vilket innebär onormal elektrofysiologisk aktivitet i synnerven. En SNR på 0,93 var dock optimal för diskriminering av tidiga OAG-patienter och kontrollpersoner i den aktuella studien med hjälp av en ROC-kurva. Därför kan ett SNR-kriterium på 0,93 skilja svårighetsgraden av GON i ett tidigt skede OAG patienter för denna studie.

Mer än 50% M celler var i makularegionen; Således, om fovea stimulerades, det fanns sannolikt en stark signal som resulterar i SNR > 1. Därför var 2 x 2 array fixering kors i mitten av skärmen utan sinusformade tidsmässiga signaler kunna cue-underlätta noggrann fixering samt undvika falska negativa fel med dålig fixering34. Dessutom visade nyligen SD-OCT studier att RGCs i makularegionen skadas även i tidiga stadier av glaukom, eftersom proteolys och sekundär axotomy efter skador på synnerven huvudet kan resultera i RGC apoptos35,36,37,38.

Analysen av centrala 16 testpunkter i den aktuella studien baserat på mönsteravvikelser i HFA motsvarade 5°-10° av Bjerrumområden, där nästan hälften av M-celler fördelas10,,11,12,13,14. Denna studie visade antalet onormala testpunkter där olika möjlighetskriterier korrelerades negativt med SNR (negativt R-värde); men endast när p < 0,5% var korrelationen betydande, vilket tyder på att icVEP kunde upptäcka funktionella avvikelser och återspeglar svårighetsgraden av centrala synfält förlust i ett tidigt skede OAG.

Det har rapporterats att svaren på stimulering av P-cell och M-ON väg är allvarligt störs i tidiga stadier av glaukom, även utan funktionell inblandning av den centrala synfältet test26. En begränsning av denna studie är dock att icVEP-testet kräver patienter med ett BCVA-värde på större än 0,3, sfärisk refraktion mellan -6 och +3 dioptrier och transparent okulära medier. Studien visar endast nyttan av icVEP i tidiga OAG ögon med bättre synskärpa. Därför behövs ytterligare studier för att skapa bättre stimuleringar och definiera mer exakta kriterier för OAG ögon med sämre synskärpa. Detta kommer att bidra till att avgöra om icVEP kan fungera som det optimala funktionstestet för att diskriminera glaukom misstänkta samt pre-perimetrical och tidiga stadier av OAG. En annan begränsning är dessutom att studien inte tar hänsyn till skillnader mellan dominerande och icke-dominerande ögon. Skillnader mellan dessa vägar och testning av dessa två ögon kan påverka EEG-signalerna. Framför allt kommer flödesschemat att förbättras efter att ytterligare studier har utförts.

Sammanfattningsvis är icVEP kunna upptäcka glaukomatös visuella funktion avvikelser i nästan 70% av tidigt stadium OAG patienter, med en specificitet om 95%. De uppmätta funktionerna korrelerar med både svårighetsgraden av centrala 11° synfältsförlust av standardautomatisk perimetri och minskar i RNFL-tjocklek som detekteras av OCT. Därför kan icVEP fungera som ett användbart och objektivt elektrofysiologiskt synfält funktionellt test för att diagnostisera tidigt stadium OAG.

Disclosures

Alla författare har inget att avslöja.

Acknowledgments

Inga finansieringskällor för arbetet.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CR-2 AF Digital Non-Mydriatic Retinal Camera Canon U.S.A., Inc., Melville, NY, USA Stereoscopic fundus photographs
DGH 500 PachetteTM DGH Technology, Exton, PA, USA ultrasound pachymetry
HFA II 750i Carl Zeiss Meditec Inc., Dublin, CA Humphrey Field Analyzer II
Neucodia novel electrophysiological instrument Huzhou Medconova Medical Technology Co.Ltd., Zhejiang province, P.R. China icVEP
Spectralis SD-OCT Heidelberg Engineering, Heidelberg, Germany OCT

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Quigley, H. A., Dunkelberger, G. R., Green, W. R. Chronic human glaucoma causing selectively greater loss of large optic nerve fibers. Ophthalmology. 95, 357-363 (1988).
  2. Quigley, H. A., Dunkelberger, G. R., Green, W. R. Retinal ganglion cell atrophy correlated with automated perimetry in human eyes with glaucoma. American Journal of Ophthalmology. 107, 453-464 (1989).
  3. Bjerre, A., Grigg, J. R., Parry, N. R. A. Test-retest variability of multifocal visual evoked potential and SITA standard perimetry in glaucoma. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45, 4035-4040 (2004).
  4. Hood, D. C., Zhang, X., Greenstein, V. C. An interocular comparison of the multifocal VEP: a possible technique for detecting local damage to the optic nerve. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 41, 1580-1587 (2000).
  5. Klistorner, A. I., Graham, S. L. Objective perimetry in glaucoma. Ophthalmology. 107, 2299 (2000).
  6. Graham, S. L., Klistorner, A. I., Goldberg, I. Clinical application of objective perimetry using multifocal visual evoked potentials in glaucoma practice. Archives of Opthalmology. 123, 729-739 (2005).
  7. Porciatti, V., Ventura, L. M. Normative data for a user-friendly paradigm for pattern electroretinogram recording. Ophthalmology. 111, 161-168 (2004).
  8. Ventura, L. M., Porciatti, V., Ishida, K. Pattern electroretinogram abnormality and glaucoma. Ophthalmology. 112, 10-19 (2005).
  9. Zemon, V., Tsai, J. C., Forbes, M. Novel electrophysiological instrument for rapid and objective assessment of magnocellular deficits associated with glaucoma. Documenta Ophthalmologica. 117, 233-243 (2008).
  10. Gupta, N., Ang, L. C., de Tilly, L. N. Human glaucoma and neural degeneration in intracranial optic nerve, lateral geniculate nucleus, and visual cortex. British Journal of Ophthalmology. 90, 674-678 (2006).
  11. Hartline, H. K. The discharge of impulses in the optic nerve of Pecten in response to illumination of the eye. Journal of Cellular and Comparative Physiology. 2, 465-478 (1938).
  12. Schiller, P. H., Sandell, J. H., Maunsell, J. H. R. Functions of the ON and OFF channels of the visual system. Nature. 322, 824-825 (1986).
  13. Kaplan, E., Shapley, R. M. The primate retina contains two types of ganglion cells, with high and low contrast sensitivity. Proceedings of the National Academy of Sciences. 83, 2755-2757 (1986).
  14. Dacey, D. M., Petersen, M. R. Dendritic field size and morphology of midget and parasol ganglion cells of the human retina. Proceedings of the National Academy of Sciences. 89, 9666-9670 (1992).
  15. Quigley, H. A., Gregory, R., Dunkelberger, G. R. Chronic human glaucoma causing selectively greater loss of large optic nerve fibers. Ophthalmology. 95, 357-363 (1998).
  16. Kerrigan-Baumrind, L. A., Quigley, H. A., Pease, M. E. Number of ganglion cells in glaucoma eyes compared with threshold visual field tests in the same persons. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 41, 741-748 (2000).
  17. Xiang, F., Lingling, W., Zhizhong, M., Gege, X., Feng, L. Usefulness of frequency-doubling technology for perimetrically normal eyes of open-angle glaucoma patients with unilateral field loss. Ophthalmology. 117 (8), 1530-1537 (2010).
  18. Zemon, V., Gordon, J., Welch, J. Asymmetries in ON and OFF visual pathways of humans revealed using contrast- evoked cortical potentials. Visual Neuroscience. 1, 145-150 (1988).
  19. Zemon, V., Gordon, J. Spatial tuning characteristics of functional subsystems in the visual pathways of humans. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 29 (Suppl), 297 (1988).
  20. Zemon, V., Siegfried, J., Gordon, J. Magno and Parvo pathways in humans studied using VEPs to luminance and chromatic contrast. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 32, 1033 (1991).
  21. Zemon, V., Eisner, W., Gordon, J. Contrast-dependent responses in the human visual system: childhood through adulthood. International Journal of Neuroscience. 80, 181-201 (1995).
  22. Greenstein, V. C., Seliger, S., Zemon, V. Visual evoked potential assessment of the effects of glaucoma on visual subsystems. Vision Research. 38, 1901-1911 (1988).
  23. Zemon, V., Gordon, J. Luminance contrast mechanisms in humans: visual evoked potentials and a nonlinear model. Vision Research. 46, 4163-4180 (2006).
  24. Xiang, F., Lingling, W., Xia, D., Tong, D., Aihua, D. Applications of Isolated-Check Visual Evoked Potential in Early Stage of Open-Angle Glaucoma Patients. Chinese Medical Journal. 131 (20), 2439-2446 (2018).
  25. Victor, J. D., Mast, J. A new statistic for steady-state evoked potentials. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 78 (5), 378-388 (1991).
  26. Badr, A. A., Zemon, V. M., Greenstein, V. C. M- versus P-function: Relationship to visual field loss in patients with open angle glaucoma. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 44 (13), 50 (2003).
  27. Kamantigue, M. E., Joson, P. J., Chen, P. P. Prediction of visual field defects on standard automated perimetry by screening C-20-1 frequency doubling technology perimetry. Journal of Glaucoma. 15, 35-39 (2006).
  28. Richard, P. M., Donald, L. B., Paul, P. L. Categorizing the stage of glaucoma from pre-diagnosis to end-stage disease. American Journal of Ophthalmology. 141 (1), 27 (2006).
  29. Brandt, J. D., Beiser, J. A., Kass, M. A. Central corneal thickness in the Ocular Hypertension Treatment Study (OHTS). Ophthalmology. 108 (10), 1779-1788 (2001).
  30. Medeiros, F. A., Sample, P. A., Weinreb, R. N. Frequency doubling technology perimetry abnormalities as predictors of glaucomatous visual field loss. American Journal of Ophthalmology. 137, 863-871 (2004).
  31. Yu, Z., Lingling, W., Yanfang, Y. Potential of stratus optical coherence tomography for detecting early glaucoma in perimetrically normal eyes of open-angle glaucoma patients with unilateral visual field loss. Journal of Glaucoma. 19 (1), 61-65 (2010).
  32. Pollack, I., Norman, D. A. A non-parametric analysis of experiments. Psychonomic Science. 1, 125-126 (1964).
  33. Salim, S., et al. Influence of pupil size and other test variables on visual function assessment using visual evoked potentials in normal subjects. Documenta Ophthalmologica. 121 (1), 1-7 (2010).
  34. Nebbioso, M., Steigerwalt, R. D., Pecori-Giraldi, J., Vingolo, E. M. Multifocal and pattern-reversal visual evoked potentials vs. automated perimetry frequency-doubling technology matrix in optic neuritis. Indian Journal of Ophthalmology. 61 (2), 59-64 (2013).
  35. Hood, D. C., et al. Initial arcuate defects within the central 10 degrees in glaucoma. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 52 (2), 940-946 (2011).
  36. Hood, D. C., et al. The Nature of Macular Damage in Glaucoma as Revealed by Averaging Optical Coherence Tomography Data. Translational Vision Science & Technology. 3 (1), (2012).
  37. Hood, D. C., et al. Early glaucoma involves both deep local, and shallow widespread, retinal nerve fiber damage of the macular region. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 55 (2), 632-649 (2014).
  38. Pescosolido, N., et al. Role of Protease-Inhibitors in Ocular Diseases. Molecules. 19 (12), 20557-20569 (2014).

Tags

Neurovetenskap visuell framkallat potential isolerad-kontroll retinal ganglion cell magnocellular celler M-celler väg öppen vinkel glaukom signal-brus förhållande tvärsnittsstudie
Bedömning av glaukom i öppen vinkel i tidigt skede hos patienter genom att isolera visuellt framkallat potential
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fan, X., Wu, L., Ding, A. Assessing… More

Fan, X., Wu, L., Ding, A. Assessing Early Stage Open-Angle Glaucoma in Patients by Isolated-Check Visual Evoked Potential. J. Vis. Exp. (159), e60673, doi:10.3791/60673 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter