Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Beoordeling van early stage open-angle glaucoom bij patiënten door geïsoleerde-check visuele opgeroepen potentieel

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

De geïsoleerde-check visuele opgeroepen potentiële (icVEP) methode wordt hier geïmplementeerd om de magnocellulaire ON pad dat in eerste instantie is beschadigd in glaucoom te beoordelen. De studie toont standaard operatieve procedures met behulp van icVEP om betrouwbare resultaten te verkrijgen. Het is bewezen te dienen als een nuttige objectieve diagnose technologie voor de vroege opsporing van glaucoom.

Abstract

Onlangs is de geïsoleerde-check visuele opgeroepen potentiële (icVEP) techniek is ontworpen en is gemeld om glaucomatous schade eerder en sneller op te sporen. Het creëert een lage ruimtelijke frequentie / hoge temporele frequentie heldere stimuli en registreert corticale activiteit voornamelijk geïnitieerd door afferents in de magnocellulaire ON-route. Deze route bevat neuronen met grotere volumes en axonale diameters, en het is bij voorkeur beschadigd in het vroege glaucoom, wat kan resulteren in gezichtsveldverlies. De hier gepresenteerde studie maakt gebruik van standaard operatieve procedures (SOP) van icVEP om betrouwbare resultaten te verkrijgen. Het kan visuele functieverlies detecteren met behulp van een signaal-ruisverhouding (SNR) die overeenkomt met de defecten van retinale zenuwvezellaag (RNFL) in een vroeg stadium open-angle glaucoom (OAG). Een instelling van 10 Hz en een toestand van 15% positief contrast (helder) worden geselecteerd om OAG-patiënten te onderscheiden en proefpersonen te controleren, waarbij elke controle acht runs bevat. Elke run duurt 2 s (voor 20 totale cycli). Een stroomdiagram wordt geconstrueerd, die bestaat uit pupilgrootte en intraoculaire druk over een rustperiode van 30 minuten voor elk examen. Daarnaast wordt de testvolgorde van de ogen uitgevoerd om betrouwbare elektro-encefalografische signalen te verkrijgen. VEP's worden automatisch geregistreerd en geanalyseerd door software, en SNRs worden afgeleid op basis van een multivariate statistiek. Een SNR van ≤ 1 wordt als abnormaal beschouwd. Een ontvanger-operationele-karakteristieke (ROC) curve wordt toegepast om de nauwkeurigheid van de groepsclassificatie te analyseren. Vervolgens wordt de SOP toegepast in een transversale studie, waaruit blijkt dat icVEP glaucomatous visuele functieafwijking in het centrale gezichtsveld in de vorm van SNR kan detecteren. Deze waarde correleert ook met de dikte dunner van RNFL en produceert een hoge classificatie nauwkeurigheid voor het vroege stadium OAG. Zo dient het als een nuttige en objectieve diagnostische technologie voor de vroege opsporing van glaucoom.

Introduction

Open-hoek glaucoom (OAG) is een chronische, onomkeerbare ziekte en een van de belangrijkste oorzaken van blindheid. Eerdere studies hebben aangetoond dat visuele veldtests, die de huidige gouden standaard zijn voor glaucomatous visuele verliesdetectie, gebaseerd zijn op conventionele standaard geautomatiseerde perimetrie (SAP) niet kan detecteren vroeg glaucomatous functioneel verlies totdat 20%-40% van retinale ganglion cellen (RGCs) zijn beschadigd1,2. Bovendien is ook aangetoond dat SAP slechts een matige testbetrouwbaarheid heeft, omdat het een subjectieve psychofysische test is en een tijdrovende taak voor patiënten3.

Objectieve elektrofysiologische visuele veld functionele maatregelen hebben een betere test-hertest betrouwbaarheid bij het opsporen van glaucoom. Dergelijke maatregelen omvatten het multifocale visuele opgeroepen potentieel (mfVEP) en patroon elektroretinogram (pERG). De pERG kan echter geen topografische informatie verstrekken en het mfVEP is tijdrovender dan SAP4,5,6,7,8. Gelukkig is de geïsoleerde-check visuele opgeroepen potentieel (icVEP) onlangs ontworpen als een extra techniek om glaucomatous schade eerder en sneller9detecteren.

In het netvlies zijn er verschillende RGC-subpopulaties, zoals magnocellulaire cellen (M-cellen), parvocellulaire cellen (P-cellen) en gebistrateerde cellen. Zij vertegenwoordigen parallelle trajecten voor visuele informatie die naar de hersenen wordt doorgegeven(figuur 1)9,10. Om de afzonderlijke waarnemingen van helderheid en duisternis te regelen, is de tweedeling van AAN- en UIT-paden vastgesteldop 11,12. Magnocellulaire ON (M-ON) cellen zijn aanzienlijk groter dan magnocellulaire UIT (M-OFF) cellen, terwijl M-cellen aanzienlijk groter zijn dan P-cellen bij mensen13,14. De M-cel route brengt voornamelijk lage ruimtelijke frequentie / hoge temporele frequentie informatie15. Zo zijn cellen die betrokken zijn bij de M-ON-route gevoelig voor lage luminantiecontrast en niet gevoelig voor chromatische informatie met axonen met een grotere diameter, die bij voorkeur beschadigd zijn in het vroege glaucoom16,17. Daarom produceert het icVEP lage ruimtelijke frequentie/hoge temporele frequentie heldere stimuli en registreert corticale activiteit die voornamelijk door afferents (zoals die in het M-ON-traject wordt aangetroffen) voor de vroegtijdige opsporing van glaucoom18,19,20,21,22,23.

Protocol

De studie werd goedgekeurd door de Ethics Committee Review Board van het Derde Ziekenhuis van Peking en in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki.

1. Instellingen

OPMERKING: De icVEP-hardware vereist een heronderzoek van stimulusvoorwaarden voor het begunstigen van de M-ON-route met behulp van een standaard videokaart met een 8-bits digitaal-naar-analoog converter per elektronenkanon.

  1. Klik op de knop CFG testen en selecteer icvep-bc-8.cfg.
  2. Klik op de knop Systeem, selecteer Configuratie → Configuratie testen en klik vervolgens op de knop Stimulus bewerken. Zorg ervoor dat de framerate 60 Hz is, de luminantie van de statische achtergrond van het scherm 51 cd/m2is en de totale cycli 20.
  3. Om OAG-patiënten te differentiëren en proefpersonen te controleren, moet u de volgende voorwaarden garanderen: sinusoïdale temporele signalen van 10 Hz (6 frames per cyclus) en 15% positief contrast (helder, Contrast 7,50%, Luminance Offset 7,50%, Contrast Offset 0,00%).

2. Onderzoek

  1. Selecteer het oog om te testen en zorg ervoor dat het ruimtelijke patroon een 24 x 24-array van geïsoleerde controles is om een 11° gezichtsveld te onderbouwen, met een 2 x 2 array fixatiekruis zonder sinusoïdale temporele signalen, om gefaciliteerde en zorgvuldige fixatie op het midden van het scherm te laten zien(figuur 2)9.
  2. Plaats de gold cup elektroden gevuld met elektrolytische in water oplosbare pasta op de volgende middellijn sites op de hoofdhuid op basis van de internationale 10-20 systeem (Figuur 3)24. Zorg ervoor dat de testafstand 114 cm bedraagt.
  3. Klik op de knop Test starten. Eén run laatst voor 2 s: de eerste seconde van deze periode presenteert de helft van het testcontrastniveau (7,50%) als aanpassingsvoorwaarde, en de volgende tweede presenteert het volledige testcontrast (15,0%).
  4. Let op de prompt Fout:Uitschieter van het programma en herhaal de run wanneer ruis wordt gedetecteerd en wanneer de elektro-encefalografie (EEG) tijdperk wordt afgewezen.
  5. Let op de EEG-gegevens die op de monitor van de operator worden weergegeven wanneer wordt vastgesteld dat de run geldig is en wanneer de operator wordt gevraagd op de knop Test stoppen te klikken om de gegevens af te wijzen op basis van betrouwbaarheid.

3. Automatische gegevensverwerking met behulp van software

OPMERKING: De gegevens worden berekend door een discrete Fourier-transformatie nadat EEG-signalen zijn geregistreerd.

  1. Houd er rekening mee dat zodra de gegevens zijn geaccepteerd, het programma de operator zal instrueren door een Ding-geluid en automatisch de volgende run start totdat een set van 8 geldige runs is verzameld.
  2. Houd er rekening mee dat elke run een fundamentele frequentiecomponent (FFC) produceert en als een van de FFCs een uitschieter is ten opzichte van de resterende 7, zal het programma die FFC verwijderen en zal het de operator vragen om de run te herhalen totdat 8 gekwalificeerde runs worden verzameld.
  3. Wacht tot het programma de gemiddelde FFC en straal van een 95% betrouwbaarheidscirkel berekent met behulp van de T2circ statistiek25 die automatisch wordt geproduceerd uit de 8 FFCs binnen een paar seconden.
  4. Zorg ervoor dat de individuele en gemiddelde FFC-waarden, betrouwbaarheidscirkel en signaal-ruisverhouding (SNR) binnen minder dan 1 minuut na het einde van de test automatisch op de monitor worden weergegeven (figuur 4A).

4. Stroomschema voor het beoordelen van de betrouwbaarheid van de resultaten

  1. Zorg ervoor dat de brekingsfout wordt gecorrigeerd om zich aan te passen voor een afstand van 114 cm.
  2. Zorg ervoor dat de intraoculaire druk (IOP) ≤ 30 mmHg is op de dag van het onderzoek.
  3. Zorg ervoor dat de pupildiameters ≥ 2 mm en zonder mydriasis zijn.
  4. Zorg ervoor dat elk onderwerp rust en is rustig ≥ 30 minuten voor het onderzoek.
  5. Om de invloed van een studiecurve te vermijden, controleer eerst het rechteroog en vervolgens het linkeroog; controleer vervolgens de rechter- en linkerogen opnieuw en neem dit tweede resultaat op.
  6. Start een hertest na ten minste een 30 min rust wanneer de R-waarde (nosing ring radius) tussen beide ogen toont een verschil van > 0,2, wat betekent dat het resultaat onbetrouwbaar is als stemmingswisselingen.

Representative Results

Recente studies toonden aan dat de nauwkeurigheid van icVEP voor glaucoomdiagnose varieert van 91%-100%9,22,26. Cross-sectionele studies in China worden hier gepresenteerd om de potentiële diagnostische waarde van icVEP voor het vroege stadium OAG verder te evalueren.

Onderwerpen
Proefpersonen waren OAG-patiënten en gezonde vrijwilligers die in 2015 en 2016 werden aangeworven door de afdeling Oogheelkunde, het Derde Ziekenhuis van Peking. Inclusiecriteria voor OAG-patiënten waren onder meer: 25-75 jaar; best gecorrigeerde gezichtsscherpte (BCVA) < 0.3 (logaritme van de minimale resolutiehoek, log MAR); bolvormige breking tussen -6 en +3 diopters; en transparante oculaire media. Bovendien vertoonden patiënten de aanwezigheid van OAG (proefpersonen met open-hoek, visuele velddefecten die overeenkomen met glaucomateuze optische neuropathie [GON], en met een normale of verhoogde IOP zonder secundaire oorzaken), waarbij de IOP medisch goed werd gecontroleerd en betrouwbare visuele veldtestresultaten had (false positive errors ≤ 20%, false negative errors ≤ 20%, fixatieverliezen ≤ 30%) dat toonde vroege glaucomatous visuele velddefecten op SAP.

Inclusiecriteria voor controleonderwerpen omvatten het volgende: geen oculaire afwijkingen, vooral geen GON in enig oog; en een normale IOP die nooit werd verhoogd boven 21 mmHg. Uitsluitingscriteria omvatten het volgende: diabetes of andere systemische ziekten; voorgeschiedenis van oculaire of neurologische aandoeningen; ongelijke pupildiameters en pupildiameters van < 2,0 mm; slechte fixatie; huidig gebruik van medicijnen die de gevoeligheid van het gezichtsveld kunnen beïnvloeden (d.w.z. ethambutol, hydroxychloroquine, chlorpromazine); en eerdere geschiedenis van intraoculaire chirurgie of vuurvaste chirurgie.

Onderzoeken voor OAG diagnose
Voor alle patiënten werden brilcorrecties gebruikt om mogelijke effecten van een onscherpte op de gevoeligheid van het gezichtsveld te verminderen. Ten minste twee betrouwbare SAP-tests werden uitgevoerd door de Humphrey Field Analyzer II 30-2 SITA standaard programma bij baseline. Het tweede betrouwbare visuele veldresultaat werd in deze studie gebruikt om leereffecten te minimaliseren27. Een vroeg stadium van glaucomatous visual field loss werd gedefinieerd als een gemiddelde afwijking (MD) van ≥ -6,00 dB, en met ten minste één van de volgende: 1) bestond er een cluster van ≥ 3 punten op een verwachte locatie van het visuele veld depressief < 5% niveau, waarvan ten minste één < 1% niveau op afwijkingsplot; 2) gecorrigeerde patroon standaarddeviatie of patroon standaarddeviatie significant waren op p < 0,05; 3) glaucoom hemifield testresultaat was "buiten de normale grenzen"28.

Het basisonderzoek bestond uit tests voor gezichtsscherpte en breking, leerling-diameter-meting met een liniaal in natuurlijk licht, spleetlampbiomicroscopie, gonioscopie, Goldmann applanation tonometry (GAT), en verwijde stereoscopische fundus onderzoek in alle onderwerpen.

De baseline IOP werd gemeten door GAT tijdens glaucoom service (8 uur tot 11 uur lokale tijd) op de dag na ontvangst van icVEP testrapporten. Elke patiënt werd ook onderworpen aan een centrale hoornvliesdikte (CCT) met behulp van ultrasone pachymetrie onder actuele anesthesie29. Er werden gemiddeld vijf opeenvolgende metingen geregistreerd.

Stereoscopische fundus foto's werden verkregen van elke patiënt na de leerling dilatatie en geëvalueerd op een gemaskerde manier door twee ervaren artsen. Discrepanties tussen de twee artsen werden ofwel opgelost door consensus of uitspraak van een derde ervaren arts. GON werd gedefinieerd als ten minste een van de volgende: 1) de velg-disc verhouding was < 0,1 in de bovenste of onderste velgen; 2) Er bestond retinale zenuwvezel laag (RNFL) gebreken; 3) optische schijf toonde spalkbloedingen30,31.

Elke patiënt werd ook onderworpen aan een optische coherentie tomografie (OCT) test om RNFL defecten die overeenkomen met zowel stereoscopische foto's en HFA resultaten te bevestigen. De verandering van RNFL dikte in temporele superior (TS) kwadrant en temporele inferieur (TI) kwadrant werden berekend als volgt: verandering van RNFL dikte = RNFL dikte waarde - standaard waarde uit database van normale mensen (Figuur 4B).

Statistische analyse
Een oog werd willekeurig geselecteerd om te worden geanalyseerd wanneer beide ogen aan de inclusiecriteria voldeden. Alle gegevens moesten binnen 3 maanden voor elk onderwerp worden vastgesteld. Het statistische pakket SPSS 22.0 met statistische tests werd als volgt gebruikt: onafhankelijke steekproeft-test werd gebruikt voor normaal verspreide variabelen; Mann-Whitney U-test werd gebruikt voor numerieke variabelen die normaal gesproken niet werden gedistribueerd; en binomiale variabelen werden vergeleken met een Chi-kwadraat test of Fisher's exacte test, indien nodig. De curveanalyse van de ontvanger-bedieningskenmerk (ROC) werd gebruikt om de nauwkeurigheid van de voorspelling voor de aanwezigheid van glaucomatous schade te schatten32. Pearson correlatiecoëfficiënt werd gebruikt om correlaties tussen SNR en parameters op OCT evenals tussen SNR en abnormaliteiten in het centrale 11° gebied op SAP te analyseren. Als p < 0,05, werden verschillen als significant beschouwd.

Resultaten
In totaal werden 44 OAG-patiënten en 39 controlepersonen opgenomen met volledige gegevens. Geen van deze proefpersonen klaagde tijdens de icVEP-test. Alle 83 proefpersonen waren Chinees (48 mannetjes en 35 vrouwtjes) met een gemiddelde leeftijd van 48,54 ± 16,70 jaar oud (bereik van 25-74 jaar). Er bestonden geen statistische verschillen in leeftijd, geslacht, rechter/linkeroog, BCVA, bolvormige equivalent of pupildiameter tussen patiënten en controles(tabel 1, p > 0,05), maar SNR was aanzienlijk lager bij patiënten dan bij controles(tabel 1, p < 0,05).

Wat de resultaten van het ICVEP betreft, waren er 30 ogen van vroege OAG-patiënten die SNR-positief waren (68,18%) en slechts twee ogen in de controlegroep (5,13%). Met behulp van een SNR-criterium van 1 vertoonde icVEP een gevoeligheid van 68,18% en specificiteit van 94,87% voor de diagnose van vroege OAG (een nauwkeurigheid van 67/83 [80,72%]). Uit roc-analyse bleek echter dat een a priori SNR-criterium van 0,93 optimaal was voor discriminatie tussen patiënten en controlepersonen (figuur 5). Met een SNR-criterium van 0,93 bereikte de specificiteit van de test 100% met een gevoeligheid van 65,90% (een nauwkeurigheid van 82,10%).

Voor de patiënten, afwijkingen in de centrale 11° visuele veldtest (HFA, patroonafwijking, centrale 16 testpunten; Figuur 4C) werden berekend aan de hand van het aantal abnormale punten met verschillende mogelijkheidscriteria. Met een criteriumniveau van p < 0,5 was het aantal abnormale testpunten in het centrale 11°-gezichtsveld significant negatief gecorreleerd met SNR (p < 0,05, r = -0,332, tabel 2). De diktewisseling van RNFL in het temporele superieure kwadrant was significant positief gecorreleerd met SNR (p < 0,05, r = 0,370, tabel 2), terwijl SAP-MD, SAP-MD van het andere oog, de diktewisseling van RNFL in het temporele inferieure kwadrant en de basislijn IOP en CCT niet gecorreleerd waren met SNR (p > 0,05, tabel 3).

Figure 1
Figuur 1: Representatie van de geïsoleerde-check visuele opgeroepen potentiële evaluatie van de M-cel traject. Lagen 1 en 2 zijn betrokken bij het magnocellulaire pad. Lagen 3, 4, 5 en 6 zijn betrokken bij het parvocellulaire traject. De ruimtes tussen deze zes lagen zijn betrokken bij het gebistratificeerde celpad. RGC = retinale ganglion cel. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: Heldere omstandigheden (positief contrast) op het scherm van geïsoleerde visuele opgeroepen potentieel. Dit cijfer is gewijzigd ten opzichte van een eerdere publicatie24. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: Diagram van geïsoleerde controle visuele opgeroepen potentieel onderzoek. GND = aardingelektrode; Cz = centrale middellijnelektrode; Pz = pariëtale middellijnelektrode; Oz = occipitale midline elektrode. Dit cijfer is gewijzigd ten opzichte van een eerdere publicatie24. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: Typische resultaten van een vroege fase open hoek glaucoom patiënt. (A) Abnormale geïsoleerde-check visuele opgeroepen potentiële resultaten. (B) Resultaten van peripapillary retinale zenuwvezellaag dikte (RNFLT) classificatie op het rapport van optische coherentie tomografie. Verandering van RNFLT = RNFLT waarde (zwart getal). De standaardwaarde uit een database met normale onderwerpen. (groen getal tussen haakjes). G = globaal; N = neus; T = tijdelijk; NS = nasale superior; TS = temporele meerdere; NI = nasale inferieur; TI = tijdelijk inferieur. (C) Centrale 16 testpunten van patroonafwijking op Humphrey Field Analyzer 30-2 SITA-programma dat overeenkomt met het centrale 11° gezichtsveld. Dit cijfer is gewijzigd ten opzichte van een eerdere publicatie24. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: ROC-curve. Getoond is een ROC curve (blauw) voor gegevens verzameld uit de signaal-ruis verhoudingen van geïsoleerde-check visuele opgeroepen potentieel in open-hoek glaucoom patiënten en controle onderwerpen. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

OAG-patiënten (n=44) Controleonderwerpen (n=39) P
Leeftijd (jaar) 51,59±14,98 44,72±16,88 0.053*
Geslacht (man/vrouw) 28/16 20/19 0,175$
Rechterogen / Linkerogen 20/24 19/20 0,770$
BCVA (log MAR) 0,04±0,06 0,01±0,04 0.093 #
Sferisch equivalent (D) -1,80±2,16 -1,30±2,00 0.276 #
Pupildiameters (mm) 3,43±0,50 3,46±0,51 0.789 #
icVEP-SNR 0,85±0,53 1,44±0,57 0.000 #
* Independent-sample t-test, $Chi-vierkante test, #Mann-Whitney U-test
OAG: open-angle glaucoom, BCVA: best gecorrigeerde gezichtsscherpte; log MAR: logaritme van de minimale resolutiehoek; icVEP: geïsoleerde controle visuele opgeroepen potentieel; SNR: signaal-ruisverhouding

Tabel 1: Klinische kenmerken van OAG-patiënten en controlepersonen bij aanvang.

Aantal abnormale testpunten Gemiddelde ± Std (n=44) R p*
Wanneer P<5% 4,20±2,60 -0.264 0.099
Wanneer P<2% 2,83±2,34 -0.298 0.061
Wanneer P<1% 2,08±2,12 -0.266 0.097
Wanneer P<0,5% 1,48±1,80 -0.332 0.037
*Pearson correlatietest
icVEP: geïsoleerde controle visuele opgeroepen potentieel; SNR: signaal-ruisverhouding; SAP: standaard geautomatiseerde perimetrie

Tabel 2: Correlatie tussen icVEP-SNR en afwijkingen in het centrale 11° gezichtsveld van SAP bij open-hoek glaucoompatiënten.

Gemiddelde ± Std (n=44) R p*
SAP-MD (dB) -3,83±1,26 0.115 0.457
SAP-MD van het andere oog (dB) -4,86±3,94 -0.15 0.33
OCT-Dikte verandering van RNFL (μm)
Tijdelijk superieur kwadrant -39,31±29,89 0.37 0.016
Tijdelijk inferieur kwadrant -43,64±29,83 -0.22 0.161
Baseline IOP (mmHg) 15,48±2,80 -0.121 0.435
CCT (μm) 523,24±29,64 0.171 0.333
*Pearson correlatietest
icVEP: geïsoleerde controle visuele opgeroepen potentieel; SNR: signaal-ruisverhouding; SAP: standaard geautomatiseerde perimetrie (HFA 30-2 SITA); MD: gemiddelde afwijking; OCT: optische coherentietomografie; RNFL: retinale zenuwvezellaag; IOP: intraoculaire druk; CCT: centrale hoornvliesdikte

Tabel 3: Correlatie tussen icVEP-SNR en gerelateerde factoren bij patiënten met een open-hoek glaucoom.

Discussion

Verschillende instellingen van icVEP kunnen verschillende M-celtrajecten stimuleren en verschillende EEG-signalen creëren. Onder omstandigheden van hoge temporele frequentie (15 Hz) luminantiecontrast van icVEP (16% positief contrast), toonde een studie onder 15 OAG-patiënten en 14 normale waarnemers een gevoeligheid van 73,33% en specificiteit van 100%22. Echter, de helft van deze patiënten had geavanceerde OAG. Daarom kon de gevoeligheid voor de vroege fase van OAG niet worden geschat vanwege de kleine steekproefgrootte.

Tsai's studie toonde een gevoeligheid van 78% (voorwaarden van 15% positief contrast en 10 Hz temporele modulatie) en specificiteit van 100%, met een nauwkeurigheid van 94% van de ROC-curve. Deze resultaten verbeterden de studie van Greenstein vanwege het lagere contrast en de ruimtelijke frequentie bij eerdere glaucoompatiënten. Toch waren er minder dan 11 okgoompatiënten in een vroeg stadium bij 18 glaucoompatiënten (17 open-hoek, 1 hoeksluiting) en 16 controles in het onderzoek9.

In de huidige studie waren de OAG-patiënten alleen die in een vroeg stadium en bevatten ze een veel grotere steekproefgrootte, wat suggereert dat icVEP inderdaad nuttig is voor het detecteren van OAG in het "echte" vroege stadium. Ongeveer 70% van de vroege steige OAG-ogen werd gedetecteerd door icVEP, en de SNR van patiënten was heel anders dan die van normale proefpersonen.

Een recente studie toonde aan dat de grootte van de pupil icVEP-resultaten bij normale proefpersonen kan beïnvloeden. icVEP-waarden werden beïnvloed door pupillenvernauwing en dilatatie en optische onscherpte33. Dit suggereert dat bij het verkrijgen van icVEP-metingen, de invloed van pupilgrootte en optische onscherpte in gedachten moet worden gehouden voor nauwkeurige interpretaties. In de huidige studie werd de pupilgrootte gemeten en werd ervoor gezorgd dat alle waarden in het normale bereik daalden. Bovendien kunnen alle EEG-signalen zijn beïnvloed door emoties, die meestal fout-positieve fouten oplevert. De huidige studie zorgde voor een IOP van ≤ 30mmHg op de dag van het onderzoek om stemmingswisselingen veroorzaakt door hoge druk te voorkomen. Alle patiënten rustten voor ≥ 30 minuten voor elk onderzoek en herexamen werd ook uitgevoerd om stemmingseffecten te voorkomen.

SNR werd gedefinieerd als de verhouding van de gemiddelde amplitude van de FFC tot de straal van de 95% betrouwbaarheidscirkel. Een SNR van > 1 wees op een significante respons op het niveau van 0,05, wat een normale elektrofysiologische activiteit in de oogzenuw impliceerde. Een SNR van ≤ 1 wees op een reactie die vergelijkbaar is met of zwakker is dan het achtergrondgeluid op het niveau van 0,05, wat abnormale elektrofysiologische activiteit in de oogzenuw impliceert. Een SNR van 0,93 was echter optimaal voor discriminatie van vroege OAG-patiënten en controlepersonen in de huidige studie met behulp van een ROC-curve. Daarom kan een SNR-criterium van 0,93 de ernst van GON onderscheiden bij OAG-patiënten in een vroeg stadium voor deze studie.

Meer dan 50% M cellen bevonden zich in het maculagebied; dus, als de fovea werd gestimuleerd, was er waarschijnlijk een sterk signaal resulterend in SNR > 1. Daarom was het 2 x 2 array fixatiekruis op het midden van het scherm zonder sinusoïdale temporele signalen in staat om een zorgvuldige fixatie te vergemakkelijken en foutieve negatieve fouten met slechte fixatie34te voorkomen. Bovendien hebben recente SD-OCT-studies aangetoond dat GMC's in het maculagebied zelfs in een vroeg stadium van glaucoom beschadigd raken, omdat proteolyse en secundaire axotomie na schade aan het oogzenuwhoofd kunnen leiden tot RGC-apoptose35,36,37,38.

De analyse van de centrale 16 testpunten in de huidige studie op basis van patroonafwijkingen in HFA kwam overeen met de 5°-10° van bjerrumgebieden, waar bijna de helft van de M-cellen wordt verdeeld10,11,12,13,14. Deze studie toonde de aantallen abnormale testpunten aan waarin verschillende mogelijkheidscriteria negatief gecorreleerd waren met SNR (negatieve R-waarde); hoewel, alleen wanneer p < 0,5% was de correlatie significant, wat suggereert dat icVEP in staat was om functionele afwijkingen op te sporen en weerspiegelen de ernst van het centrale gezichtsveld verlies in een vroeg stadium OAG.

Er is gemeld dat de reacties op stimulatie van de P-cel en M-ON-route ernstig worden verstoord in een vroeg stadium van glaucoom, zelfs zonder functionele betrokkenheid van de centrale gezichtsveldtest26. Een beperking van deze studie is echter dat de icVEP-test patiënten vereist met een BCVA-waarde van meer dan 0,3, sferische breking tussen -6 en +3 diopters en transparante oculaire media. De studie toont alleen het nut van icVEP in de vroege OAG ogen met een betere gezichtsscherpte. Daarom zijn verdere studies nodig om betere stimulaties te creëren en nauwkeurigere criteria voor OAG-ogen met slechtere gezichtsscherpte te definiëren. Dit zal helpen bepalen of het icVEP kan dienen als de optimale functionele test voor het discrimineren van glaucoomverdachten, evenals pre-perimetrische en vroege stadia van OAG. Een andere beperking is bovendien dat de studie geen rekening houdt met verschillen tussen dominante en niet-dominante ogen. Verschillen tussen deze trajecten en het testen van deze twee ogen kunnen de EEG-signalen beïnvloeden. Bovenal zal het stroomdiagram worden verbeterd nadat verdere studies zijn uitgevoerd.

Samengevat is icVEP in staat om glaucomatous visuele functieafwijkingen te detecteren bij bijna 70% van de OAG-patiënten in een vroeg stadium, met een specificiteit van ongeveer 95%. De gemeten functies correleren met zowel de ernst van het centrale 11° gezichtsveldverlies van standaard geautomatiseerde perimetrie als afnames in RNFL-dikte zoals gedetecteerd door OCT. Daarom kan icVEP dienen als een nuttige en objectieve elektrofysiologische visuele veld functionele test voor de diagnose van een vroeg stadium OAG.

Disclosures

Alle auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Geen financieringsbronnen voor het werk.

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

Neurowetenschappen visuele opgeroepen potentieel geïsoleerde-check retinale ganglion cel magnocellulaire cellen M-cellen route open-hoek glaucoom signaal-ruis verhouding cross-sectionele studie
Beoordeling van early stage open-angle glaucoom bij patiënten door geïsoleerde-check visuele opgeroepen potentieel
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