Die methode des isolierten visuellen evozierten Potentials (icVEP) wird hier implementiert, um den magnozellulären ON-Signalweg zu bewerten, der zunächst im Glaukom geschädigt ist. Die Studie zeigt standardoperative Verfahren mit icVEP, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Es hat sich als nützliche objektive Diagnosetechnologie für die Früherkennung von Glaukom erwiesen.
Kürzlich wurde die Methode des isolierten visuellen Evoktionspotenzials (icVEP) entwickelt und wurde berichtet, um glaukomatige Schäden früher und schneller zu erkennen. Es erzeugt eine niedrige räumliche Frequenz/hochzeitliche Frequenz helle Reize und zeichnet kortikale Aktivität auf, die hauptsächlich von Afferents im magnozellulären ON-Signalweg initiiert wird. Dieser Weg enthält Neuronen mit größeren Volumina und Axonaldurchmessern, und es ist bevorzugt im frühen Glaukom beschädigt, was zu Gesichtsfeldverlust führen kann. Die hier vorgestellte Studie verwendet Standard-Betriebsverfahren (SOP) von icVEP, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Es kann visuellefunktionsverluste mit einem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) erkennen, das den Defekten der retinalen Nervenfaserschicht (RNFL) im Frühstadium des Offenwinkelglaukoms (OAG) entspricht. Eine Einstellung von 10 Hz und ein Zustand von 15% Positivkontrast (hell) werden ausgewählt, um OAG-Patienten und Kontrollpersonen zu unterscheiden, wobei jeder Check acht Durchläufe enthält. Jeder Durchlauf bleibt für 2 s (für 20 Gesamtzyklen). Es wird ein Flussdiagramm erstellt, das aus Pupillengröße und Augeninnendruck über eine Ruhezeit von 30 min vor jeder Untersuchung besteht. Zusätzlich wird die Prüfreihenfolge der Augen durchgeführt, um zuverlässige elektroenzephalografische Signale zu erhalten. VEPs werden automatisch von Software aufgezeichnet und analysiert, und SNRs werden basierend auf einer multivariaten Statistik abgeleitet. Ein SNR von 1 wird als abnormal angesehen. Zur Analyse der Genauigkeit der Gruppenklassifizierung wird eine Empfänger-Betriebs-Merkmal-Kurve (ROC) angewendet. Anschließend wird das SOP in einer Querschnittsstudie angewendet, die zeigt, dass icVEP glaukomatorische visuelle Funktionsanomalien im zentralen Gesichtsfeld in Form von SNR erkennen kann. Dieser Wert korreliert auch mit der Dickenverdünnung von RNFL und erzeugt eine hohe Klassifizierungsgenauigkeit für OAG im Frühstadium. Damit dient es als nützliche und objektive Diagnosetechnologie zur Früherkennung von Glaukomen.
Das Offenwinkelglaukom (OAG) ist eine chronische, irreversible Erkrankung und eine der Hauptursachen für Erblindung. Frühere Studien haben gezeigt, dass Gesichtsfeldtests, die den aktuellen Goldstandard für die glaukomatouse visuelle Verlusterkennung darstellen, auf konventioneller Standard-Automatisierungsperimetrie (SAP) basieren, die einen frühen glaukomatigen Funktionsverlust erst erkennen kann, wenn 20%-40% der retinalen Ganglienzellen (RGCs) beschädigt sind1,2. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass SAP nur eine moderate Test-Retest-Zuverlässigkeit hat, da es sich um einen subjektiven psychophysischen Test und eine zeitaufwändige Aufgabe für Patientenhandelt 3.
Objektive elektrophysiologische Gesichtsfeldfunktionsmaßnahmen haben eine bessere Test-Retest-Zuverlässigkeit beim Nachweis von Glaukom. Zu diesen Maßnahmen gehören das multifokale visuelle evozierte Potential (mfVEP) und das Musterelektroretinogramm (pERG). Das pERG kann jedoch keine topografischen Informationen bereitstellen, und das mfVEP ist zeitaufwändiger als SAP4,5,6,7,8. Glücklicherweise wurde das isolierte visuelle Evoktionspotential (icVEP) vor kurzem als zusätzliche Technik entwickelt, um glaukomatige Schäden früher und schneller zu erkennen9.
In der Netzhaut gibt es mehrere RGC-Subpopulationen wie magnozelluläre Zellen (M-Zellen), parvozelluläre Zellen (P-Zellen) und bistratifizierte Zellen. Sie stellen parallele Bahnen für visuelle Informationen dar, die an das Gehirn übertragen werden (Abbildung 1)9,10. Um die getrennten Wahrnehmungen von Helligkeit und Dunkelheit zu steuern, wurde die Dichotomie der ON- und OFF-Pfade11,12eingerichtet. Magnozelluläre ON (M-ON) Zellen sind deutlich größer als magnozelluläre OFF (M-OFF) Zellen, während M-Zellen deutlich größer sind als P-Zellen beim Menschen13,14. Der M-Zell-Signalweg vermittelt hauptsächlich niedrige räumliche Frequenz-/Hochzeitfrequenzinformationen15. So sind Zellen, die am M-ON-Signalweg beteiligt sind, empfindlich gegenüber einem geringen Luminanzkontrast und nicht empfindlich gegenüber chromatischen Informationen mit Axonen mit größerem Durchmesser, die bevorzugt im frühen Glaukom16,17geschädigt werden. Daher erzeugt das icVEP niedrige räumliche/hochzeitliche Frequenz helle Reize und zeichnet kortikale Aktivität, die hauptsächlich von Afferents (wie die im M-ON-Signal) zur Früherkennung von Glaukom18,19,20,21,22,23initiiert werden.
Verschiedene Einstellungen von icVEP können verschiedene M-Zell-Wege stimulieren und verschiedene EEG-Signale erzeugen. Unter Bedingungen hoher zeitlicher Frequenz (15 Hz) Luminanzkontrast von icVEP (16% Positivkontrast) zeigte eine Studie mit 15 OAG-Patienten und 14 normalen Beobachtern eine Empfindlichkeit von 73,33% und eine Spezifität von 100%22. Allerdings hatte die Hälfte dieser Patienten die OAG vorgerückt. Daher konnte die Empfindlichkeit für die OAG in der Frühphase aufgrund des geringen Stichprobenumfangs nicht geschätzt werden.
Tsais Studie zeigte eine Empfindlichkeit von 78% (Bedingungen von 15% Positivkontrast und 10 Hz zeitliche Modulation) und Spezifität von 100%, mit einer Genauigkeit von 94% aus der ROC-Kurve. Diese Ergebnisse verbesserten sich gegenüber Greensteins Studie aufgrund des geringeren Kontrasts und der räumlichen Häufigkeit, die bei früheren Glaukompatienten zu finden waren. Dennoch gab es weniger als 11 OAG-Patienten im Frühstadium unter 18 Glaukompatienten (17 Offenwinkel-, 1 Winkelverschluss) und 16 Kontrollen in der Studie9.
In der aktuellen Studie waren die OAG-Patienten nur diejenigen in frühen Stadien und enthielten einen viel größeren Stichprobenumfang, was darauf hindeutet, dass icVEP tatsächlich nützlich ist, um OAG im “echten” Frühstadium zu erkennen. Etwa 70 % der OAG-Augen im Frühstadium wurden von icVEP nachgewiesen, und die SNR der Patienten war stark anders als bei normalen Probanden.
Eine aktuelle Studie zeigte, dass die Pupillengröße die icVEP-Ergebnisse bei normalen Probanden beeinflussen kann. icVEP-Werte wurden durch Pupillenverengung und Dilatation sowie optische Unschärfe33beeinflusst. Dies legt nahe, dass bei der Erlangung von icVEP-Messungen der Einfluss von Pupillengröße und optischer Unschärfe für genaue Interpretationen berücksichtigt werden sollte. In der aktuellen Studie wurde die Pupillengröße gemessen, und es wurde sichergestellt, dass alle Werte in den normalen Bereich fielen. Darüber hinaus können alle EEG-Signale von Emotionen beeinflusst worden sein, was meist zu falschen positiven Fehlern führt. Die aktuelle Studie sorgte am Tag der Untersuchung für einen IOP von 30 mmHg, um Stimmungsschwankungen durch hohen Druck zu vermeiden. Alle Patienten ruhten sich vor jeder Untersuchung 30 min aus, und es wurde auch eine erneute Untersuchung durchgeführt, um Stimmungseffekte zu vermeiden.
SNR wurde definiert als das Verhältnis der mittleren Amplitude des FFC zum Radius des 95%-Vertrauenskreises. Ein SNR von > 1 deutete eine signifikante Reaktion auf dem 0,05-Niveau an, was eine normale elektrophysiologische Aktivität im Sehnerv implizierte. Ein SNR von 1 zeigte eine Reaktion ähnlich oder schwächer als das Hintergrundrauschen auf dem Niveau von 0,05, was eine abnormale elektrophysiologische Aktivität im Sehnerv implizierte. Ein SNR von 0,93 war jedoch optimal für die Diskriminierung von OAG-Patienten und Kontrollpersonen im Frühstadium in der aktuellen Studie mit einer ROC-Kurve. Daher kann ein SNR-Kriterium von 0,93 die Schwere von GON in oAG-Patienten im Frühstadium für diese Studie unterscheiden.
Mehr als 50% M-Zellen befanden sich im Makulabereich; Wenn also die Fovea stimuliert wurde, gab es wahrscheinlich ein starkes Signal, das zu SNR > 1 führte. Daher war das 2 x 2 Array Fixationskreuz in der Mitte des Bildschirms ohne sinusförmige zeitliche Signale in der Lage, eine sorgfältige Fixierung zu erleichtern sowie falsche negative Fehler mit schlechter Fixierung zu vermeiden34. Darüber hinaus haben jüngste SD-OCT-Studien gezeigt, dass RGCs in der Makularegion auch in frühen Stadien des Glaukoms geschädigt werden, da Proteolyse und sekundäre Axotomie nach einer Schädigung des Sehnervenkopfes zu RGC-Apoptose35,36,37,38führen können.
Die Analyse von zentralen 16 Prüfpunkten in der aktuellen Studie auf der Grundlage von Musterabweichungen in HFA entsprach den 5°-10° bjerrum-Bereichen, in denen fast die Hälfte der M-Zellen verteilt sind10,11,12,13,14. Diese Studie zeigte die Anzahl der anormalen Testpunkte, in denen unterschiedliche Möglichkeitenkriterien negativ mit SNR (negativer R-Wert) korreliert waren; jedoch, nur wenn p < 0,5% signifikant war, was darauf hindeutet, dass icVEP in der Lage war, funktionelle Anomalien zu erkennen und die Schwere des zentralen Gesichtsfeldverlustes in der frühen Phase der OAG widerzuspiegeln.
Es wurde berichtet, dass die Reaktionen auf die Stimulation des P-Zell- und M-ON-Signalwegs in frühen Stadien des Glaukoms stark gestört sind, auch ohne funktionelle Beteiligung des zentralen Gesichtsfeldtests26. Eine Einschränkung dieser Studie besteht jedoch darin, dass der icVEP-Test Patienten mit einem BCVA-Wert von mehr als 0,3, sphärischen Refraktionen zwischen -6 und +3 Dioptrien und transparenten Augenmedien erfordert. Die Studie zeigt nur die Nützlichkeit von icVEP in frühen OAG-Augen mit besserer Sehschärfe. Daher sind weitere Studien erforderlich, um bessere Stimulationen zu schaffen und genauere Kriterien für OAG-Augen mit schlechterer Sehschärfe zu definieren. Dies wird helfen festzustellen, ob das icVEP als optimaler Funktionstest für diskriminierende Glaukomverdächtige sowie präperimetrische und frühe Stadien der OAG dienen kann. Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass die Studie keine Unterschiede zwischen dominanten und nicht beherrschenden Augen berücksichtigt. Unterschiede zwischen diesen Wegen und das Testen dieser beiden Augen können die EEG-Signale beeinflussen. Vor allem wird das Flussdiagramm nach weiteren Studien verbessert.
Zusammenfassend ist icVEP in der Lage, glaukomatende Sehfunktionsanomalien bei fast 70% der OAG-Patienten im Frühstadium zu erkennen, mit einer Spezifität von etwa 95%. Die gemessenen Funktionen korrelieren sowohl mit der Schwere des zentralen 11° Gesichtsfeldverlustes der standardmäßigen automatisierten Perimetrie als auch mit einer Abnahme der RNFL-Dicke, wie sie vom OCT erkannt wird. Daher kann icVEP als nützlicher und objektiver elektrophysiologischer Gesichtsfeldfunktionstest zur Diagnose der OAG im Frühstadium dienen.
The authors have nothing to disclose.
Keine Finanzierungsquellen für die Arbeit.
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, German | 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 |