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Elektrophysiologische Untersuchungsmethoden inder Augenheilkunde
Thomas Meigen
Elektrophysiologisches LaborUniversitats-Augenklinik Wurzburg
31.01.2007
Elektrophysiologische Untersuchungsmethoden in derAugenheilkunde
Blitz- oder Muster-ERGEOG VEP
Blitzreiz
Musterreiz
Elektrophysiologie. . .
. . . kann bei der Diagnose helfen, weil. . .
. . . elektrischen Antworten auf visuelle Reize abgeleitet werden
. . . es sich um eine Funktionsprufung handelt(gegenuber bildgebenden Verfahren)
. . . eine objektive Prufung der am Sehvorgang beteiligtenNerven ermoglicht wird(gegenuber psychophysischen Verfahren)
Elektrophysiologie. . .
. . . wirkt oft abschreckend, weil. . .
. . . es so viele unterschiedliche Methoden gibt
. . . wir wenig in den ophthalmologischen Lehrbuchern finden
. . . bei der Messung viel beachtet werden muss
. . . viele “selbstgestrickte” Losungen existieren
. . . die Auswertung kompliziert aussieht
. . . ?
Elektrophysiologie in der Wurzburger Augenklinik
Elektrophysiologie wird oft
Funktionelle Diagnostik der SehbahnDas Elektroretinogramm (ERG)Das Elektrookulogramm (EOG)Das Muster-ERG (PERG)Das Visuell evozierte Potenzial (VEP)Laterale InteraktionenMultifokale Ableitungen: mfERG & (mfVEP)Albinismus-VEP
Elektrophysiologie im SchwellenbereichFarb-ERG, Visus-VEP, Kontrast-VEP, Stereo-VEP
Adaptive Prozeduren in Psychophysik & Elektrophysiologie
Grundlegende Mechanismen der visuellen Wahrnehmung(z. B. Textursegmentierung, Farbensehen, Long termpotentiation)
Uberblick
Standardmethoden
Elektroretinogramm (ERG)
– skotopisch
– photopisch
Elektrookulogramm (EOG)
Muster-Elektroretinogramm (PERG)
Visuell evoziertes Potenzial (VEP)
Betroffene Neurone
Stabchen, Bipolar
Zapfen, Bipolar
Pigmentepithel
Ganglienzellen
Optikus, Vis. Kortex
multifokal
mfERG
mfERG
–
mfPERG
mfVEP
Visus?
–
–
–
Visus-PERG
Visus-VEP
Uberblick
Standardmethoden
Elektroretinogramm (ERG)
– skotopisch
– photopisch
Elektrookulogramm (EOG)
Muster-Elektroretinogramm (PERG)
Visuell evoziertes Potenzial (VEP)
Betroffene Neurone
Stabchen, Bipolar
Zapfen, Bipolar
Pigmentepithel
Ganglienzellen
Optikus, Vis. Kortex
multifokal
mfERG
mfERG
–
mfPERG
mfVEP
Visus?
–
–
–
Visus-PERG
Visus-VEP
Uberblick
Standardmethoden
Elektroretinogramm (ERG)
– skotopisch
– photopisch
Elektrookulogramm (EOG)
Muster-Elektroretinogramm (PERG)
Visuell evoziertes Potenzial (VEP)
Betroffene Neurone
Stabchen, Bipolar
Zapfen, Bipolar
Pigmentepithel
Ganglienzellen
Optikus, Vis. Kortex
multifokal
mfERG
mfERG
–
mfPERG
mfVEP
Visus?
–
–
–
Visus-PERG
Visus-VEP
Uberblick
Standardmethoden
Elektroretinogramm (ERG)
– skotopisch
– photopisch
Elektrookulogramm (EOG)
Muster-Elektroretinogramm (PERG)
Visuell evoziertes Potenzial (VEP)
Betroffene Neurone
Stabchen, Bipolar
Zapfen, Bipolar
Pigmentepithel
Ganglienzellen
Optikus, Vis. Kortex
multifokal
mfERG
mfERG
–
mfPERG
mfVEP
Visus?
–
–
–
Visus-PERG
Visus-VEP
Uberblick
Standardmethoden
Elektroretinogramm (ERG)
– skotopisch
– photopisch
Elektrookulogramm (EOG)
Muster-Elektroretinogramm (PERG)
Visuell evoziertes Potenzial (VEP)
Betroffene Neurone
Stabchen, Bipolar
Zapfen, Bipolar
Pigmentepithel
Ganglienzellen
Optikus, Vis. Kortex
multifokal
mfERG
mfERG
–
mfPERG
mfVEP
Visus?
–
–
–
Visus-PERG
Visus-VEP
Uberblick
Standardmethoden
Elektroretinogramm (ERG)
– skotopisch
– photopisch
Elektrookulogramm (EOG)
Muster-Elektroretinogramm (PERG)
Visuell evoziertes Potenzial (VEP)
Betroffene Neurone
Stabchen, Bipolar
Zapfen, Bipolar
Pigmentepithel
Ganglienzellen
Optikus, Vis. Kortex
multifokal
mfERG
mfERG
–
mfPERG
mfVEP
Visus?
–
–
–
Visus-PERG
Visus-VEP
Neuronale Strukturen der Netzhaut
Schmidt, Thews: Physiologie des Menschen (1995)
Korneale DTL-Fadenelektroden(nach Dawson, Trick & Litzkow)
Korneale DTL-Fadenelektroden(nach Dawson, Trick & Litzkow)
Korneale DTL-Fadenelektroden(nach Dawson, Trick & Litzkow)
ISCEV-Standard fur ERG-Ableitungen
30
25
20
15
10
5
0
6050403020100Time [min]
1
10
100
1000
Dark adaptation Light adaptation
Scotopic ERG Photopic ERG
Standard flash
Flicker ERG
Single flash ERGBackground luminance [cd/m^2]
Flash intensity [mcd s/m^2]
ISCEV-Standard fur ERG-Ableitungen
Unter Mydriasis, Dunkeladaptation (etwa 30min),Gesamtdauer etwa 1 Stunde
a) Skotopisches ERG
b) Maximale Mischantwort
c) Oszillatorische Potentiale
d) Photopisches ERG
e) 30Hz-Flimmerantwort
ERG-Auswertung: Amplitude & Latenz
a-Welle, Latenz 14msAmplitude 253µV
b-Welle, Latenz 49msAmplitude 468µV
100ms0ms
500µV
Blitzstärke
3,0 cd·s/m2
Blitz
ERG bei Retinitis pigmentosa
skotopisches Blitz-ERG
100ms0ms
500µVBlitz
photopisches Flimmer-ERG
photopisches Einzelblitz-ERG
100ms0ms
250µV
100ms
1Hz
100µV
10Hz 100Hz
500µV
Schadigung der Photorezeptoren
a- und b-Welle reduziert
skotopisches ERG meist starker/fruher betroffen
ERG bei kongenitaler stationarer Nachtblindheit
skotopisches Blitz-ERG
100ms0ms
500µVBlitz
photopisches Flimmer-ERG
photopisches Einzelblitz-ERG
100ms0ms
250µV
100ms
1Hz
100µV
10Hz 100Hz
500µV Lidschlagartefakt
Schadigung der Bipolarzellen
b-Welle reduziert
Erhaltene a-Welle: “Negatives ERG”
ERG bei Zapfendystrophie
skotopisches Blitz-ERG
100ms0ms
500µVBlitz
photopisches Flimmer-ERG
photopisches Einzelblitz-ERG
100ms0ms
250µV
100ms
1Hz
100µV
10Hz 100Hz
500µV
Schadigung der Zapfen
Photopisches ERG reduziert
30 Hz-Flimmerantwort reduziert
Wann ist ein Blitz-ERG sinnvoll?
auch bei truben Medien moglich
Flachige Rezeptorschaden (z. B. Retinitis pigmentosa)
Flachige Netzhautschaden (z. B. Retinoschisis)
Toxische Netzhautschaden (z.B. Siderose)
Differenzialdiagnose: Stabchen- vs. Zapfenstorung
Das multifokale ERG: Reizmuster
Das multifokale ERG: Normalperson
SM (27J), V. a. Morbus Stargardt
SM (27J), V. a. Morbus Stargardt
Befund
Amplitude reduziert in Ring 1 und 2
Latenz verlangert in Ring 1 und 2
GO (78J) AMD
Befund
Amplitude reduziert in Ring 1 und 2
Latenz verlangert in allen Ringen
LW (66J), V. a. Chloroquin-Retinopathie
Befund
Amplitude reduziert in Ring 2-4
Latenz verlangert in Ring 2
Wann ist eine mfERG-Ableitung sinnvoll?
Untersuchung von Makulopathien: Diagnose & Verlauf
Ganzfeld-ERG noch nicht uberflussig
DunkeladaptationFlimmerantwortenPeripherie
Differenzialdiagnose
Makulopathie vs. ZapfendystrophieRetinale vs. cortikale Funktionsstorungen
Ersetzt das EOG bei der Chloroquin-Retinopathie
Aber: Bisher keine Glaukomdiagnostik
EOG-Messungen vor und nach Dunkeladaptation
1500
1000
500
0
-500
Spa
nnun
g [µ
V]
14s121086420Zeit [s]
1. Vor der Dunkeladaptation
2. Am Ende der Dunkeladaptation
3. Maximale Antwort nach Helladaptation
Wann ist eine EOG-Ableitung sinnvoll?
Voraussetzung: gute Mitarbeit des Patienten, Visus großer 0,1
immer in Verbindung mit einer ERG-Messung
bei Verdacht auf M. Best
bei Verdacht auf M. Stargardt
bei Resochin/Chloroquin-Therapie
Arden: Alkohol lost EOG-Anstieg aus ahnlich wie Licht
Pigmentepithel-Prufung ohne Photorezeptorfunktion moglich
Muster-ERG & Muster-VEP
500ms4003002001000
P100
P50
VEP
Muster-ERG
10µV
Muster-ERG vs. Muster-VEP
Muster-ERG Muster-VEP
Karogroßen (18) 0.8 Grad 1 - 0.25 GradKontrast 100% 100%Amplitude 1− 5µV 5− 20µVDurchlaufe ≥ 100 ≥ 100
Dunkeladaptation nein neinMydriasis nein nein
Korrekte Refraktion ja jaAbstand 57cm 114cmElektrode DTL Goldnapf
Auswertung Amplitude (Amplitude)Latenz Latenz
Anforderung der Untersuchungen
Muster-VEP Multiple Sklerose, Neuritis, komprimierende,vaskulare, entzundliche und degenerativeVeranderungen der Sehbahn. Dauer: etwa 30 Min.
Visus-VEP Welche Karomuster konnen noch ein signifikantesVEP auslosen? Dauer: etwa 30 Min.
(Blitz-VEP) Funktionsbestimmung der Sehbahn bei niedrigemVisus. Dauer: etwa 30 Min.
Albinismus-VEP Bestimmung des Verhaltnisses der kreuzendenund nicht kreuzenden Fasern am Chiasma
Muster-VEP & Muster-ERG Bei unklarer Visusminderung, V. a.Simulation/Aggravation. Dauer: etwa 60 Min.
Muster-ERG V. a. Glaukom bei OHT (Visus ≥ 0, 8). Dauer: etwa30 Min.
Neuronaler Ursprung des Muster-ERGs
Maffei et al. 1968Bei Katzen und Affen geht der Abfall des Musters-ERGs nachDurchtrennung des Sehnerven parallel zurGanglienzell-Degeneration
Holder 2001N95 Komponente des Muster-ERG kommt von denGanglienzellen, die P50 Komponente ist eine Mischung ausAntworten der inneren und außeren Netzhaut
Aldebasi et al. 2004 Muster-ERG zeigt funktionelle Defizitebei OHT-Patienten an.
Wann ist eine Muster-ERG-Ableitung sinnvoll?
Das Muster-ERG pruft die Ganglienzellen
Holder 2001
N95-Komponente: GanglienzellenP50 Komponente: Mischantwort der inneren und außerenNetzhaut
Bach 2001: Glaukom-Fruherkennung bei OHT
In Verbindung mit dem Muster-VEP
Unklare VisusminderungV. a. Simulation/Aggravation
Bach et al. (2006) OHT & Muster-ERG
Bach et al. (2006) OHT & Muster-ERG
Bach et al. (2006) OHT & Muster-ERG
Uberblick: Elektrophysiologische MethodenElektroretinogramm (ERG)Das multifokale (photopische) ERG
mfERG, EOG & PERG
EOG Prufung des RPE (M. Best). Das EOG ist abhangigvon der Funktion der Photorezeptoren undBipolarzellen. In Zukunft evtl. Licht-unabhangigesEOG als “reine”RPE-Antwort moglich.
mfERG Ortsaufgelostes photopisches Blitz-ERG, Methodeder Wahl zur Funktionsprufung der Makula
Muster-ERG P50 und N95 zeigen unterschiedliche Gewichtung vonNetzhaut- und Opticusantworten. Zur Diagnose vonMakulopathien sinnvoll, wenn kein mfERG vorhanden.
Thomas Meigen, Univ.-Augenklinik Wurzburg Elektrophysiologie-Update
Traumatische Optikusatrophie
Karo=0.8°
Karo=0.4°
Karo=0.2°
-20
-10
0
10
µV0.350.300.250.200.150.100.050.00
s
-20
-10
0
10
µV
0.350.300.250.200.150.100.050.00
s
-20
-10
0
10
µV
0.350.300.250.200.150.100.050.00
s
R (Visus 1,25)
L (Visus 0,8)
VEP-Auswertung: Amplitude & Latenz
Amplitude Sehr variabel wg. unterschiedlicher Abschirmung
RA vs. LA Augenvergleich bei Amplituden sinnvoll
Latenz Sehr geringe interindividuelle Streuung
Neuritis Deutliche Latenzverlangerung
AION Amplitudenreduktion
Visus-VEP: Karogroße & Visusstufe
Karogroße Visusstufe Große bei Monitorabstand 114 cm
1◦ 0,024 2 cm
0,25◦ 0,094 0,5 cm
0,024◦ 1 0,048 cm
Auflosungsgrenze der Reizmonitore: 0,025-0,05 cm
Visuswerte >0.5 schwer mit Visus-VEP erfassbar
Ergebnis stellt eine Untergrenze dar
Geeignet fur Gutachten
Signifikanz-Abschatzung uber das Signal-Rausch-Verhaltnis
-15
0
15
Am
plitu
de [µ
V]
0.70.60.50.40.30.20.10.0Zeit [s]
15
0A
mpl
itude
[µV
]1
2 4 6 810
2 4 6 8100
Frequenz [Hz]
15
0
Am
plitu
de [µ
V]
10 2x101 3
Frequenz [Hz]
a) Steady-state VEP-Kurve b) Fourier Analyse c) Signifikanz-Abschätzung
Amplitude 10.4µV
Signal (16.6 Hz)
SNR= 39.0p<0.00001
HG (72), unklare Visusmindinderung, bds 0,03
-15
15
µV
0.30.0s
15
05 6 7 8 9
102 3 4Hz
-15
15
µV
0.30.0s
15
05 6 7 8 9
102 3 4Hz
-15
15
µV
0.30.0s
15
05 6 7 8 9
102 3 4Hz
-15
15
µV
0.30.0s
15
05 6 7 8 9
102 3 4Hz
-15
15
µV
0.30.0s
15
05 6 7 8 9
102 3 4Hz
-15
15
µV
0.30.0s
15
05 6 7 8 9
102 3 4Hz
RA, Visus (Subjektiv)=0,03
p<1% p<1%Karo=0.141°Visus=0.16
p<1% n. s.Karo=0.282°Visus=0.08
p<1% p<1%Karo=0.56°Visus=0.04
p<1% n. s.Karo=1.12°Visus=0.02
p<1% n. s.Karo=2.256°Visus=0.01
p<1% p<1%Karo=4.512°Visus=0.005
Systematischer Unterschied zwischen VEP & Psychophysik
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
log(
Kont
rast
schw
elle
)
Vollkorrektion (VK) VK + 1,5 D VK + 3,0 D
Korrektion
567891
2
3
45678910
2
3
456789100
Kontrastschwelle
Psychophysik Adaptives VEP Nicht adaptives VEP
Mittelwert ± SEM (n=23)
Hoffmann et al (2003), Fehlprojektion bei Albinismus
Hoffmann et al (2003), VEP & Albinismus
VEP & Albinismus in Wurzburg
Multifokales VEP: “Dartboard”-Muster mit 60 Feldern
4.5°41°
Multifokales VEP, Elektroden-Position
Inion
Position A
Position D
Multifokales VEP, Datenanalyse
+
-
-
+
t0 t0 t0
Gemittelte mfVEP Kurven (n=30 Versuchspersonen)
1µV
300 ms
1
2
2
3
4
5
6
1
34
56
5µV
100 ms
5µV
100 ms
mfVEP sum acrossthe fields within 6 sectors
mfVEP sum across all fields
Uberlagerung verschiedener mfVEP-Kurven
-0.3
0.3
Am
plitu
de [µ
V]
300
0Nor
mal
isie
rte
Pow
er
0.150.100.050.00 Time [s]
-2.5
2.5
Am
plitu
de [µ
V]
60 mfVEP Kurven
mfVEP Summe
multifokale PowerFunktion (MPF)
über alle 60 Felder
Retino-kortikaleÜbertragung
Intra-kortikale Verarbeitung
MPF Latenz
Gipfellatenz
Download der pdf-Datei zum Vortrag
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