Albrecht v. Graefes Arch. klin. exp. OphthM. 183, 75--80 (1971) �9 by Springer-Verlag 1971

Zur Messung des Lumens yon Netzhautgef/iBen vor und nach Injektion

von Fluorescein*

P. K:ENYERES

II. Augenklinik (Vorstand: Prof. Dr. J. B6ck) der Universiti~t Wien

Eingegangen am 23. Juli 1971

On t h e Messur ing of t h e W i d t h s of R e t i n a l Vessels

before a n d a f t e r I n j e c t i o n of F luo re see ine

Summary. With the method of Lemmingson it is possible to take pictures and to measure the marginal plasma zone of retinal vessels in living cats eyes. On photo- graphs of fluorescein angiography this marginal plasma zone is visible in conjunction with the axial red cell column, but it is not possible to calculate exactly its width by comparison of the widths of red cell column and vessels calibre during fluorescein angiography. Optical conditions effect the picture of red ceil column to be to narrow. The picture of the vessel calibre stained with fluorescein represents the true width of the vessel, but irradiation, a well known phenomenon of physiology, makes bright vessels on dark background to appeare wider.

Zusammen/assung. Der Plasm~randstrom in den Netzhautgef/iBen l~Bt sich nach der Methode yon Lemmingson im Auge lebender Katzen genau darstellen und messen. Bei der Fluoresceinangiographie wird neben der erythrocytenfiihrenden achsialen StrSmung auch der Plasmarandstrom abgebildet. Eine quantitative Aus- sage fiber seine Breite durch Vergleichen der Durchmesser der abgebildeten achsialen StrSmung und der fluoreseierenden Gef~gs~ule ist abet nicht mSglich. Die optisehen Verh/iltnisse bei der photographischen Aufnahme bewirken, dab die achsiale Str6- mung zu eng abgebildet wird. Die fluorescierende Bluts~iule stellt sich in der riehtigen Breite dar. Durch eine in der Physiologic Ms Irradiation bekannte T//u- schung wird die Breite heller Gef/~ge auf dunklem Grund abet iiberwertet.

Die W e i t e de r Netzhautgef /~Be 1//13t sieh a m bes t en an H a n d v o n

F u n d u s p h o t o g r a p h i e n messen.

Bei unseren Untersuchungen nahmen wir den Augenhintergrund mit der Fundus- kamera der Fa. Zeiss, Oberkochen, auf und bestimmten die Gef~iBweiten auf dem einzelnen Photographien mit Hilfe eines Mikroskops mit Objektiv 2,5 X und einem Megocular. Zum Vergleieh der Gef/~Bweiten vor und nach der Injektion des Fluoresceins wiihlten wir aus unserer Sammlung yon Fluoresceinangiographien jene zehn Aufnahmefolgen aus, bei denen die Einzelbilder vor und wahrend der ganzen Fluoreseeinangiographie am sch/~rfsten und deutlichsten waren. Auf jedem einzelnen Bild der Serie wurden Gefiige an mehreren Stellen angezeichnet und die GefgBweiten an diesen Stellen gemessen und verglichen. Die Abbildungssch~rfe

* Herrn Prof. Dr. J. BSek zum 70. Geburtstag gewidmet.

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kleinerer Arteriolen und Venolen war auch bei besten Aufnahmeserien besonders vor der Fluoresceinffillung ffir genaues Messen zu wenig deutlieh. Wir beschr~nkten uns deshalb auf die groBen Gef~Bst~mme und ihre Aste.

Um Ka]iber~nderungen durch Pulsation auszuschlieBen, verglichen wir zu- n~chst das Gef~Bkaliber einer bestimmten Gef~Bstelle auf drei aufeinanderfolgenden Aufnahmen. Wii" fanden weder vor der Gef~Bf~rbung noch in der sp~ten ven6sen Phase der Fluoresceinangiographie ein Schwanken des Gef~Bkalibdrs. Die Pulsation der Retinalgef~Be, wie sie yon Duke Elder beschrieben wurde, scheint demn~ch geringer zu sein, als die MeBgenauigkeit unseres Verfahrens.

In der friiharterie]len Phase sind die Gef~Bdurchmesser der Arterien sehr unterschiedlich und gegeniiber ungef~rbten Gef~Ben oft vermindert. Dies ist darauf zurfickzuffihren, da~ sich zun~chst der achsiale Strom der Arterien anf~,rbt und sparer erst die peripheren Gef~Bantei]e. Aber schon in der arteriellen Phase zeigte sich die Gefi~Bweite gegenfiber der Aufnahme vor der Fluoresceinffillung deutlich vergrSBert. Beim Messen 16 verschiedener Arterien ergab sich eine Zunahme des sichtbaren Gef~Bdurchmessers um durchschnittlich 14,6%. Von der arteriellen Phase an blieb das Gef~Blumen unver~ndert.

Auch die Venen schienen nach dem Anfs des Blutes mit Fluorescein um durchschnittlich 12% (18 MeBstellen) weiter zu sein. Dies zeigte sich schon am Beginn ihrer F~rbung in der frfihen ven5sen Phase, d~ sich bei Venen zun~chst die Randpartien anf~rben. W~hrend der weiteren Phasen der Angiographie blieb die Weite der Venen unver~ndert.

Zu beiden Seiten der fluoresceingefiillten Gef~Be finder man einen nach auBen zu unscharf begrenzten dunklen Streifen, der in allen Phasen der Gef~Bffillung zu sehen ist. An Stellen, wo zum Beispiel in Folge yon Defekten des Pigment- epithels die Aderh~ut besonders stark leuchtet, kann man diesen dunklen Streifen nicht erkennen. Seine Breite betr~gt im Durchschuitt 1/5 des GefiiBvolumens.

Schon Allen hat te die Zunahme des GefiiBdurchmessers nach dem Anfiirben des Blutes mi t Fluorescien beobachtet u n d es auf das An- f~rben des Plasmarandst romes zurfickgefiihrt. Diese Erkli~rung wurde auch yon anderen Autoren (Weissing, Lemmingson u.a.) f ibernommen. Jfi t te u n d Lemke dachten auch an das Anf~rben der Gef~Bwand.

Bulpit , Dollery und Kohner haben Schweinen Evans -Blau und Indo- cyaningrfin injiziert u n d die 5~etzhautgef~Be mit Farbf i lmen photo- graphiert. AnschlieBend wurden die gleichen Netzhauts te l len nach dem Anfi~rben des Blutes mi t Fluorescein photographiert . Obwohl alle Farb- stoffe auch den P lasmarands t rom anfi~rben, war doch die Weite des GefiiBdurchmessers der b lauen Gef~Be kleiner als die der hell fluores- zierenden. Die Autoren ffihren dies auf die wegen Toxici ts notwendigen geringeren Konzen t ra t ion des grfinen bzw. b lauen Farbstoffes zuriick. Aus der Differenz der photographisch dargestel l ten Gef~Bbreite der un- gef~rbten roten und der fluoreszierenden Blutsiiule ermi t te ln sie die Breite des Plasmarandstromes. Dabei geben sie fiir Arter ien zwischen 8 und 12% bei Venen je nach Gef~Bweite zwischen 5 und 12% an.

I n letzter Zeit haben verschiedene Unte rsuchungcn Zweifel darfiber gebracht, ob die GefiiBe nach der Fluoreszeinffillung dutch das Anf~rben des Plasmarands t romes allein weiter dargestellt sind (Kenyeres).

Lumen yon Netzhautgefi~gen 77

Abb. 1. Aufnahme zweier zylindriseher K6rper (Draht ~ 1 ram) vor einem 3 mm entfernten z.T. hellem, z.T. dunklen Hintergrund. Aufnahmeabstand 10 ram,

Objektivdurchmesser 25 mm

Unsere Zweifel gr i indeten sich zuni~chst auf die Beobachtung, dag

an jenen Stellen, wo aus einer kleineren Venole fluoresceinhalt iges Blu t

in eine sonst noch ungef/~rbte Vene einflieBt, der gef/~rbte Randst re i fen

anfangs sehr dfinn ist. Die achsiale erythrocytenff ihrende Str6mung,

deren Brei te aus der Aufnahme vor der F/~rbung zu bes t immen ist,

f luoresciert noch nicht. Da aus der Venole n icht nur Plasma in die

Vene einstr6mt, mfiBte man erwarten, dag sich in diesem Fal l auch

schon ein Tell des e ry th rocy tenha l t igen Stromes anfgrbt .

Zur Klgrung haben wir ein Modell angefertigt. Drei Glascapillaren mit einem Lumen yon 0,3, 0,6 und 1,0 mm wurden vor einem zum Tell hetlen zum Teil dunlden Hintergrund angebracht und in Kanadabalsam eingebettet. ~ber einem Spiegel wurden sie dann mit der Zeiss Funduskamera wie bei der Fluoresceinangiographie photographiert. Anfangs wurden die P~6hren mit Citratblut gefiillt und photo- graphiert. Dann wurden die Aufnahmen wiederholt, wobei dem Blur in den Capil- laren Fluoreseein zugesetzt wurde. Dabei fanden wir, dag sieh die Bhtsgule, die mit Fluorescein angefgrbt war, um 10% breiter darstellte, als das dunlde, nieht Fluoreseein enthaltende Blur. Lieg man das Blur dutch die Capillaren fliefien, war keine Differenz zu finden.

Bei der Photographie wird bei ungefgxbtem Blur die hellere Aderhaut abge- bildet, wghrend den Gefg~gen sin dunkler nieht belichteter Streifen entsprieht. Anders wenn die GefiBe fluoreseieren; dann wird das fluoreseierende Band ab- gebildet, die Aderhaut ist im Verhgltnis dazu dunkler. Die Abbildung erfolgt zum Teil dutch das optische System des Auges, dessen Appertur dutch die Pupille bestimmt wird. Sie ist bei der Fundusphotographie, bei der wir die Pupille m6g- liehst stark erweitern, groG.

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Abb. 2. A Sehem~tisehe Darstellung des Str~hlenganges bei der Fundusphoto- graphie. Die Netzhuut ist durchsiehtig; abgebildet werden nur Netzhautgef~l]e und die Aderh~ut. Dabei liegen die gro]en Gef~13e (G) um das 1--3f~ehe ihres Durchmessers vor dem Pigmentepithel. Bei dem dureh Erweitern der Pupille groBen 0ffnungswinkel des opt. Systems (Linse L, Cornea K, Funduskamer~ F) werden yon seinen R~ndp~rtien auch Punkte (P1) der Aderhaut, die hinter dem Gef~B liegen, abgebildet. Ist dabei die Aderhaut im Vergleieh zum G e f ~ viel heller (B) dann wird, trotzdem der 0ffnungswinkel (/5) ffir die Abbildung dieses Punktes verkleinert ist, das Bi]d des Punktes P1 die Abbildung des Gef~l~es besonders in den Randteilen fiberstr~hlen und es dadureh schm~ler erscheinen lassen. Anders bei der Abbildung eines hellen Gef~]es vor einer im Verg]eich dazu dunkleren Ader- haut (C). Das helle Gef~B wird bei vollem Offnungswinkel dentlieh abgebildet. Seitliehe Aderhautanteile (P2)werden ebenfalls mit vollem 0ffnungswinkel (~), aber ihrer geringeren Leuchtkrmft entspreehend dunkler dargestellt. Aderhautstellen knapp neben den Get,Ben werden mit verringertem 0ffnungswinkel (y) abgebildet

und sind daher dunkler

Die optischen Verh~]tnisse gibt ein Modell, ein runder Draht yon 1 mm Durch- messer, 3 mm vor einem zum Teil hellen, zum Tell dunklen Hintergrund, in ver- gr6Bertem M~l~stab wieder. Nimmt man dies aus etwa 10 cm Entfernung mit einem Objektiv yon 2,5 cm Durchmesser auf, d~nn wird der Draht dort wo er hell gegeniiber dem dunklen Hintergrund ist deutlich breiter ~bgebildet, als an den Stellen, wo er relativ dunkel gegenfiber einem hellen Hintergrund ist (Abb. 1).

Lumen von Netzhautgef~gen 79

Der optisehe Strahlengang der Abbildung zeigt, dal3 die seitlichen Teile des abbildenden Systems auch Teile des Hintergrundes, die sich hinter dem zylindrischen K6rper befinden, erfassen k6nnen; ist der ttintergrund deutlich heller Ms dieser, dann wird er auf der Photographie dfinner abgebildet; ist der Hintergrund aber relativ dunkel, dann wird das helle GefgB in richtiger Breite dargestellt (Abb. 2)

Auch bei den Ergebnissen Bulpits und seiner Mitarbeiter ergab die Abbildung der nach Fluoresceinf/~rbung hell leuchtenden Gef~13e brei- tere Durchmesser, als es nach Anf/irben mit dem dunkelblauen Evans Blue der Fall war.

Der oben beschriebene dunkle Streifen entlang der hellen fluorescie- renden Gef/tBe ist ebenfalls im Modellversuch nachweisbar und kann aul einen Simultan-Kontrast zurfickgefiihrt werden; also auf jene physio- logische Erscheinung, die den Rand einer grauen Fls dunkel er- scheinen 1/~gt wenn sic an ein weiges Areal grenzt. Der dunkle Streifen entlang der fluorescierenden Gef~ge 1/~gt sich aber wie Abb. 2c zeigt auch optisch erkl/iren und entspricht jenen Teilen der Aderhaut, die nicht vonde r ganzen 0Ifnung des optischen Systems abgebildet werden k6nnen, da sie teilweise vom Gef/ig verdeckt sind. Sic sind daher dunkler dargestellt, als die fibrige Aderhaut.

Eine schon im vorigen Jahrhundert bekannte Erscheinung, die Irra- diation, l/~13t helle Streifen auf dunklem Grund breiter erseheinen als dunkle Streifen auf hellem Grund (Tschermak, Trendellenburg).

Dies ergab sieh aueh bei unserem Versueh, bei dem wit zwei gleich breite Papierstreifen photographierten. Der eine war hell auf sehwarzem Grund, der andere sehwarz auf hellem Grund. Sowohl am Negativ, wie aueh nach Umkopieren auf ein Positivbild erschien der helle Streifen auI dunklem Hintergrund breiter. Aber aueh beim Messen im Mikroskop mit dem Mel~okular wurde die Breite der jeweils hellen Streifen sowohl am Negativ als aueh am Positiv um 4% gr613er angegeben. Dem- entspreehend fanden Hodge u. Mitarb. bei ihren Untersuehungen ver- sehiedener Methoden zum Messen der Gefi~Bbreite yon Fluoreseeinangio- grammen, dal3 im Mikroskop mit dem Mel3ocular hellere Gef~ge auf dunklem Untergrund immer breiter gemessen wurden Ms dunkle Gefs auf hellem Untergrund. Dieser Mel3fehler war aueh dann zu verzeiehnen, wenn yon den gleiehen Aufnahmen einmM das Negativ und einmal das Positiv vorlag. Er betrug fiber 4 %.

Literatur

Allen, L., KirkendM1,W. M., Snyder, W. B., Fr~zier, O. : Instant positive photo- graphs and stereograms of ocular fundus fluorescence. Arch. Ophthal. 75, 192--198 (1966).

Bulpit, C. J., Dollery, C.T., Kohner, E. M. : The marginal plasma zone in the retinal microcirculation. Cardiovasc. Res. 4, No 2, 207--212 (1970).

80 P. Kenyeres: Lumen yon Netzhautgef/~$en

Duke Elder: System of ophthalmology, vol. IV: Physiology. London: Krimpton 1968.

Hodge, J. F., Parr, C. J., Spears, G. F. S.: Comparison of methods of measuring vessel widths on retinal photographs and the effect of fluorescein injection on apparent retinal vessel calibers. Amer. J. Ophthal. 68, 1060--1068 (1969).

Jiitte, A., Lemke, L. : Intravitalfgrbung am Augenhintergrund mit Fluorescein. 49. Beiheft zu Klin. Mbl. Augenheilk. (1968).

Kenyeres, P. : The caliber of retinal vessels during varions phases of flurescein angiography. Proc. Int. Symp. Fluorescein Angiography, Basel: Karger Albi 1969, im Druck.

Lemmingson, W.: Plasma--skimming in retinal vessels induced by artifical oxygenation. Biorheology 5, 75--78 (1968).

Trendelenburg, W.: Der Gesichtssinn, II. Aufl. Berlin-G6ttingen-Heidelberg: Springer 1961.

Tschermak, A.v.: Irradiation. Bethes Handbueh der Physiologie, Bd. 12(1). Berlin: Springer 1929.

Wessing, A.: Fluoreszenzangiographie der Retina. Stuttgart: Thieme 1968.

Dr. Peter Kenyeres II. Univ.-Augenklinik Alserstr. 4 A-1090 Wien, 0sterreich