Lichtverhältnisse beeinflussen den Parameter der OCT-Angiographie des Sehnervs bei gesunden Probanden mit neutralen Pupillen

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 9154 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Details zu den Metriken

Angiographiemessungen mit optischer Kohärenztomographie werden durch eine Reihe von Umweltfaktoren wie Blutdruck und körperliche Fitness beeinflusst. Ziel der vorliegenden Studie war es, die Auswirkungen von Licht- und Dunkelexposition in Augen mit neutralen und mydriatischen Pupillen auf die Gefäßdichte in der Makula- und Sehnervenkopfregion zu bewerten, gemessen mittels optischer Kohärenztomographie-Angiographie (OCTA). 55 Augen von 55 gesunden Freiwilligen (28 Patienten mit neutralen Pupillen; 27,18 ± 4,33 Jahre) wurden mit einem Hochgeschwindigkeits- und hochauflösenden Spektraldomänen-OCT-XR-Avanti-System mit einem Split-Spectrum-Amplituden-Dekorrelationsangiographie-Algorithmus untersucht. Die OCTA-Bildgebung wurde nach Dunkeladaption und nach Lichtexposition durchgeführt. Die Gefäßdichtedaten des oberflächlichen und tiefen OCT-Angiogramms der Makula- und Sehnervenkopfregion der Netzhaut wurden für diese beiden Lichtverhältnisse analysiert. Durch Bonferroni-Korrektur für Mehrfachtests wurde der p-Wert von 0,05 auf 0,017 angepasst. Bei Augen mit neutralen Pupillen wurde im Kapillarbereich der Sehnervenkopfregion ein signifikanter Anstieg festgestellt (p = 0,002), wobei die Dunkel- und Helladaptation verglichen wurde. Im Makulabereich von Augen mit neutraler (p = 0,718) und mydriatischer Pupille (p = 0,043) wurden keine signifikanten Unterschiede beobachtet, ebenso im Sehnervenkopfbereich der mydriatischen Augen (p = 0,797). Diese Beobachtung legt nahe, dass die Lichtverhältnisse ein möglicher Faktor sein könnten, der die OCTA-Messungen beeinflusst. Nach Belichtung im Dunkeln unterschieden sich die Daten zur Gefäßdichte signifikant zwischen Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille (Nervenkopfregion: p < 0,0001, oberflächliche Makula: p < 0,0001, tiefe Makula: p = 0,0025). Diese Daten warnen vor der Auswirkung mydriatischer Tropfen auf die Messung der Gefäßdichte.

Der Einfluss der Lichtverhältnisse auf die Netzhaut ist gut dokumentiert. Elektrophysiologische Tests wie das Vollfeld-Elektroretinogramm beschreiben diese Reaktion als eine retinale Depolarisation nach Lichtstimulation1. Veränderungen der Netzhautpolarisation führen zu Unterschieden im Energiebedarf und zur Anpassung des Blutflusses2. Dieser komplexe Prozess wird als neurovaskuläre Kopplung3,4,5,6 bezeichnet. Deutliche Einflüsse, z. B. Flimmern vs. Dauerlicht, und Lichtverhältnisse wie skotopische und photopische Beleuchtung erfordern eine Veränderung des Blutflusses. Dies wird durch eine Gruppe von Zellen sowohl vaskulären als auch neuronalen Ursprungs erreicht, die als neurovaskuläre Einheit bezeichnet wird7.

Neurovaskuläre Kopplung findet sich nicht ausschließlich in der Netzhaut. Das Gehirn, das im Ruhezustand 20 % der Körperenergie verbraucht, verfügt über umfangreiche neurovaskuläre Kopplungsmechanismen, die zur Anpassung an sich ändernde Reize erforderlich sind3,8. Es ist bekannt, dass die neurovaskuläre Kopplung bei verschiedenen Erkrankungen wie ischämischem Schlaganfall, Alzheimer-Krankheit oder Bluthochdruck gestört ist. Therapeutische Strategien zur Verbesserung der retinalen oder zerebralen Durchblutung bei Krankheiten wie ischämischem Schlaganfall oder Bluthochdruck erfordern ein genaues Verständnis dieses Mechanismus3,9.

Da die Netzhaut der am besten zugängliche Teil des Gehirns ist und das Netzhautgefäßsystem mit nicht-invasiven Techniken sichtbar gemacht werden kann, eignet sich das Auge gut zur Untersuchung der neurovaskulären Kopplung10,11. Dennoch gibt es bisher nur wenige Studien zur Untersuchung der neurovaskulären Kopplung im Auge12. Die meisten veröffentlichten Daten ziehen Schlussfolgerungen über Flussänderungen basierend auf Variationen des Gefäßkalibers13,14.

Die OCT-Angiographie (OCTA) ist ein nicht-invasives Bildgebungsverfahren, das die Visualisierung und Quantifizierung des Blutflusses in der Netzhaut und im Sehnervenkopf (ONH) ermöglicht. Die Technologie hat sich als sehr wertvoll für die Diagnose und Nachsorge verschiedener Augen- und systemischer Gefäßerkrankungen erwiesen. Da OCTA schnell und leicht wiederholbar ist, wird es von Patienten und Klinikern gut angenommen. Seit der Einführung von OCTA wächst das Forschungsinteresse an der Quantifizierung des Blutflusses im Sehnerv und in der Makularegion stetig15,16,17.

Die vorliegende Studie bewertet die Auswirkungen von Licht- und Dunkelexposition auf die Gefäßdichte (VD) in der Netzhaut und im ONH mithilfe von OCTA. Ziel war es, die Machbarkeit der Überwachung der neurovaskulären Kopplung zu ermitteln. Die Ergebnisse wurden bei Augen mit neutralen Pupillen sowie bei Mydriasis in zwei verschiedenen Kohorten erzielt, um eine Verzerrung durch Pupillenverengung nach Einbruch der Dunkelheit auszuschließen.

In diese Studie wurden 55 gesunde Probanden einbezogen. Alle Untersuchungen wurden gemäß der Erklärung von Helsinki durchgeführt und vor der Bildgebung wurde von allen Teilnehmern eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt. Die Studie wurde von der örtlichen Ethikkommission der Ärztekammer Westfalen-Lippe und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster genehmigt. Vor der Bildgebung wurde eine vollständige augenärztliche Untersuchung durchgeführt, einschließlich bestkorrigierter Sehschärfe, Messung des Augeninnendrucks (IOD), Spaltlampen-Biomikroskopie und Funduskopie der Makula und des ONH.

Einschlusskriterien waren Alter > 18 Jahre und guter Gesundheitszustand, definiert als das Fehlen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Bluthochdruck, Diabetes, Schlafapnoe und anderen systemischen Erkrankungen18,19,20. Ausschlusskriterien waren Augenpathologien bei der Untersuchung oder in der Anamnese des Patienten sowie sphärische Äquivalente außerhalb des Bereichs von – 3,5 und + 3,5. Patienten mit einer Vorgeschichte von Augenoperationen oder -behandlungen, Linsentrübungen, Hornhauttrübungen oder refraktiven Operationen wurden ebenfalls ausgeschlossen.

Die Probanden wurden zufällig einer von zwei Gruppen zugeordnet (neutrale oder mydriatische Schüler). Die Patienten wurden nicht gebeten, sich den Zyklen der Dunkel- und Helladaptation sowohl mit neutraler als auch mit mydriatischer Pupille zu unterziehen, um die Compliance zu verbessern (Abb. 1).

Flussdiagramm des Studienprotokolls.

Vor der OCTA-Bildgebung der ONH- und Makularegionen wurden die Probanden beruhigt. Unmittelbar nach der Durchführung jeder OCTA-Messung wurden der systemische Blutdruck und die Pulsfrequenz an der linken Arteria brachialis in Herzhöhe bei aufrechter Sitzposition des Probanden bestimmt.

Nach 25-minütiger Dunkeladaption wurden OCTA-Messungen unter mesopischen Lichtbedingungen (indirektes Umgebungslicht, 50 lx) durchgeführt21. Während des Transports vom abgedunkelten Raum zum OCTA-Gerät blieben die Teilnehmer mithilfe einer Schutzbrille mit verbundenen Augen in der Dunkeladaption. Anschließend wurden die Probanden 10 Minuten lang unter Verwendung einer 250-lx-Lichtbox an das Licht angepasst, gefolgt von OCT-A-Messungen bei mesopischen Lichtbedingungen. Alle Bilder wurden von einem erfahrenen Bediener im rechten Auge unter denselben standardisierten mesopischen Lichtbedingungen am selben Ort aufgenommen. Messungen der Makula- und ONH-Region wurden in getrennten Zyklen der Dunkel- und Helladaptation durchgeführt. Die Probandengruppe mit neutralen Pupillen erhielt keine Augentropfen. Bei der Gruppe der Probanden mit Pupillen mit Mydriasis wurde eine Pupillenerweiterung mit einem einzigen Tropfen einer Mischung aus 0,5 % Tropicamid und 2,5 % Neosynephrin durchgeführt. 20 Minuten nach der Instillation wurde die Dunkeladaptation eingeleitet.

Die OCTA-Technologie wurde bereits ausführlich beschrieben17,22,23,24. Die Bildgebung wurde mit einem Spektraldomänen-OCT-System (AngioVue, RTVue XR Avanti SD-OCT, Optovue, Fremont, CA, USA) durchgeführt. Das Gerät lieferte volumetrische Scans von 304 × 304 A-Scans mit 70.000 A-Scans pro Sekunde unter Verwendung einer Lichtquelle bei 840 nm. Zwei aufeinanderfolgende B-Scans, die das zentrale 3 × 3 mm2 große Feld der Makula und das 4,5 × 4,5 mm2 große ONH-Feld abdeckten, wurden durchgeführt, um die Inter-B-Scan-Dekorrelation mit dem SSADA-Algorithmus zu berechnen. Die in dieser Studie verwendete Softwareversion beinhaltete die Eye-Tracking-Funktion (DualTrac Motion Correction, Optovue, Fremont, CA, USA).

VD wurde dann berechnet, indem zunächst ein Binärbild der Gefäße aus dem Graustufen-OCTA-En-Face-Bild extrahiert wurde und dann der Prozentsatz der Gefäßpixel in den definierten Sektoren oder im gesamten En-Face-Bild basierend auf dem Binärbild berechnet wurde23. Nach Überprüfung der korrekten Segmentierung wurden die VD-Daten im oberflächlichen Plexus (VDsM) und im tiefen Plexus (VDdM) der zentralen Makula sowie in der radialen peripapillären Kapillarschicht der peripapillären Region (VDrpcPP) ausgewertet (Abb. 2). Für das VDprcPP stehen im Analysemenü zwei Optionen zur Verfügung: „Kapillare“ und „Alle“. Wir haben uns für die Kapillarwerte entschieden und somit die großen Gefäße ausgeschlossen. Diese Analysen wurden mit proprietärer Software von Optovue (ReVue 2017.1.0.151) durchgeführt. Bilder wurden ausgeschlossen, wenn der Qualitätsindex unter 6 lag oder wenn im quantifizierbaren Bereich nicht korrigierbare Segmentierungsfehler vorlagen24.

Beispielhafte Angiogramme eines Teilnehmers. Die linke Spalte zeigt Angiogramme der Sehnervenkopfregion (a), des oberflächlichen Makulaplexus (c) und des tiefen Makulaplexus (e) nach Dunkeladaptation. Die rechte Spalte zeigt Angiogramme der Sehnervenkopfregion (b), des oberflächlichen Makulaplexus (d) und des tiefen Makulaplexus (f) nach Lichtadaptation.

Für die Datenverwaltung wurde Microsoft Excel 2010 verwendet. Statistische Analysen wurden mit Prism 7.02 (GraphPad Software nc., La Jolla, USA) durchgeführt. Die Stichprobengröße wurde auf der Grundlage einer früheren Studie mit einer erkannten Effektgröße (ES) = 0,73 berechnet. Dies ergab, dass eine Stichprobengröße von 23 eine statistische Aussagekraft von (1-Beta) = 0,96 bei Alpha = 0,0514,25 ergeben würde. OCTA-Daten wurden mithilfe des D'Agostino-Pearson-Normalitätstests (Omnibus-K2-Test) auf Normalverteilung getestet. Die Daten werden als Mittelwert ± SD und Median [Interquartilbereich] dargestellt. Unterschiede zwischen Messungen wurden mithilfe des zweiseitigen gepaarten t-Tests für normalverteilte Daten oder des gepaarten Wilcoxon-t-Tests für nicht normalverteilte Daten ermittelt. Um die OCTA-Basisdaten zwischen Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille zu vergleichen, wurde der zweiseitige ungepaarte T-Test für normalverteilte Daten oder der Mann-Whitney-T-Test für nicht normalverteilte Daten instrumentiert. Um die Verteilung der OCTA-Basisdaten zwischen Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille zu vergleichen, wird der Kolmogorov-Smirnov-Test mit zwei Stichproben verwendet. Für die t-Tests wurde der p-Wert durch Bonferroni-Korrektur für Mehrfachtests von 0,05 auf 0,017 angepasst. Für die Korrelationsanalyse wurde der p-Wert durch Bonferroni-Korrektur für Mehrfachtests von 0,05 auf 0,01 angepasst.

55 gesunde Freiwillige (neutrale Gruppe [n = 28]: 26,88 Jahre ± 4,91; Mydriasis-Gruppe [n = 27]: 27,48 Jahre ± 3,69) wurden prospektiv in diese Studie einbezogen. Systemische, kardiovaskuläre Parameter (Herzfrequenz und Blutdruck) und Bildqualitätsindex unterschieden sich nicht signifikant zwischen Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille. Weitere Merkmale der Studienpopulation sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

In der Gruppe mit neutralen Pupillen wurden nach der Anpassung an die Dunkelheit ein Bild des Sehnervenkopfes und ein Bild der Makula und nach der Anpassung an das Licht drei Bilder des Sehnervenkopfes aufgrund eines niedrigen Qualitätsindex ausgeschlossen. In der Gruppe mit mydriatischen Pupillen wurden nach der Anpassung an die Dunkelheit 1 Makulabild, nach der Anpassung an das Licht 1 Bild des Sehnervenkopfes und 1 Bild der Makula aufgrund eines niedrigen Qualitätsindex ausgeschlossen. Im tiefen Netzhautplexus wurden keine Projektionsartefakte beobachtet.

Bei Augen mit neutralen Pupillen wurde ein signifikanter Anstieg der VD in der RPC-Schicht der peripapillären Region zwischen dunkel- und lichtadaptierten Zuständen festgestellt. (Abb. 3) Im Makulabereich von Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille wurden keine signifikanten Unterschiede in der VD beobachtet, ebenso wie in der RPC-Schicht der peripapillären Region der mydriatischen Augen. (Tabelle 2). Beim Vergleich der OCTA-Ausgangsdaten zwischen Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille wurden statistisch signifikante Unterschiede festgestellt: VDrpcPP: p < 0,0001, VDsM: p < 0,0001, VDdM: p = 0,0025. Beim Vergleich der Unterschiede in der Verteilung der OCTA-Basisdaten zwischen Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille wurden statistische Unterschiede festgestellt: VDrpcPP: < 0,0001, VDsM: < 0,0001, VDdM: 0,0017.

Tukey-Diagramm der Gefäßdichte der radialen peripapillären Kapillarschicht des peripapillären Bereichs nach Dunkel- und Helladaptation bei Patienten mit neutralen und mydriatischen Pupillen. *Statistisch signifikant.

Es wurde eine Korrelationsanalyse zwischen den OCTA-Basisdaten und mehreren anderen Parametern durchgeführt: Alter, Augeninnendruck, sphärisches Äquivalent, mittlerer arterieller Druck und Herzfrequenz. Dabei ließen sich keine signifikanten Zusammenhänge erkennen. Die Korrelation zwischen sphärischem Äquivalent und VDdM in Augen mit neutralen Pupillen erreichte nahezu statistische Signifikanz (Spearman r = 0,481, p = 0,011). Die Korrelation zwischen dem Makula-Qualitätsindex und VDsM in Augen mit mydriatischen Pupillen erreichte nahezu statistische Signifikanz (Spearman r = 0,487, p = 0,0116).

In dieser Studie wurden Daten zur Gefäßdichte der Makula und der ONH-Region in Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille und unter zwei Lichtbedingungen analysiert: dunkeladaptierter und lichtadaptierter Zustand. Bei Augen mit neutralen Pupillen wurde eine signifikante Veränderung in der RPC-Schicht der peripapillären Region zwischen hell- und dunkeladaptierten Zuständen festgestellt. Im Makulabereich von Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille wurden keine signifikanten Unterschiede beobachtet, ebenso in der RPC-Schicht der peripapillären Region der mydriatischen Augen. Nach Belichtung im Dunkeln unterschieden sich die Daten zur Gefäßdichte deutlich zwischen Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille.

OCT-A ist eine viel genutzte, aber noch relativ neuartige berührungslose Bildgebungstechnik, die einfach und schnell durchgeführt werden kann. Es ermöglicht die Visualisierung von Netzhaut- und Aderhautgefäßen sowie Gefäßen im ONH-Bereich, ohne dass intravenös injizierter Farbstoff erforderlich ist. OCTA stieß daher in den letzten fünf Jahren auf großes Interesse in der ophthalmologischen klinischen Forschung17. Darüber hinaus ermöglicht OCTA eine quantitative Analyse des Augenflusses: Die Wiederholbarkeit von Gefäßdichtedaten mithilfe von OCT-A wurde bei gesunden Probanden und bei Patienten mit verschiedenen Augen- und Systemerkrankungen sowie in verschiedenen Tiermodellen analysiert15,16,17,22,23 ,26,27. Infolgedessen hat sich gezeigt, dass immer mehr systemische und umweltbedingte Faktoren die OCTA-Messungen beeinflussen. Neurovaskuläre Kopplungseffekte wie Hell-Dunkel-Adaption auf OCTA wurden nur an Augen mit neutralen Pupillen untersucht28. Da bekannt ist, dass der Pupillendurchmesser die OCT-Messung des Sehnervs beeinflusst, erscheint eine parallele Auswertung bei Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille sinnvoll29. Diese Pilotstudie bewertet Veränderungen der Gefäßdichte, gemessen durch OCTA, als Reaktion auf Dunkelheit und Lichtexposition in beiden Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille.

Die Netzhaut wird von der zentralen Netzhautarterie und den kurzen hinteren Ziliararterien versorgt. Der Makula-Netzhautkreislauf kann in vier Schichten unterteilt werden: radialer peripapillärer Kapillarplexus, oberflächlicher Gefäßplexus, intermediärer Kapillarplexus und tiefer Kapillarplexus30. Die letzten beiden Schichten haben ein spinnenartiges Aussehen mit kleinen Nahrungsgefäßen31,32. Im peripapillären Bereich versorgt das radiale peripapilläre Kapillarnetzwerk die nichtmyelinisierten Nervenfasern33,34. Roy und Sherrington stellten vor mehr als 100 Jahren die Hypothese auf, dass das Gehirn die Gefäßversorgung als Reaktion auf Schwankungen der funktionellen Aktivität variieren könnte35. Etwa ein Jahrhundert später zeigten verschiedene Studien ähnliche Phänomene für die ONH-Region und die großen Netzhautgefäße12,36. Um den erhöhten Sauerstoffverbrauch der Photorezeptoren im Dunkeln auszugleichen, erhöht sich die Augendurchblutung7,10. Experimente zur neurovaskulären Kopplung ergaben zwei mögliche Mechanismen, die synergetisch wirken könnten. (i) Lokale metabolische Rückkopplungssysteme, bei denen neuronale Aktivität zu Energiebedarf und Gefäßerweiterung führt, sind die traditionellste Art, NVC9 zu erklären. (ii) Es wird postuliert, dass Neuronen den lokalen Blutfluss direkt oder über Astrozyten erhöhen, die vasoaktive Wirkstoffe freisetzen. Dieser durch Glutamat vermittelte Prozess wird als funktionelle Hyperämie5,37,38 bezeichnet.

Die Literatur zu den Auswirkungen der Dunkeladaptation auf den Fluss ist nicht schlüssig. 1983 stellten Feke et al. verwendeten Laser-Doppler-Techniken, um einen Anstieg des Netzhautblutflusses nach dem Übergang von hell zu dunkel zu demonstrieren39. Mithilfe der bidirektionalen Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmessung haben Riva et al. zeigten eine Zunahme des Durchmessers und der Blutflussgeschwindigkeit in den Hauptvenen, die 5 Minuten nach Beginn der Dunkeladaptation stattfand40. Neuere Studien, die statische Registrierungsmethoden wie Rasterlaser-Ophthalmoskopie und Netzhautgefäßanalysatoren verwendeten, konnten jedoch keinen signifikanten Anstieg des Netzhautastdurchmessers während der Dunkeladaption feststellen41,42. Mehr noch: Eine neuere Studie von Riva et al. Mithilfe von Laser-Doppler-Flussmessungen wurde keine Veränderung des Blutflusses während der Dunkeladaption festgestellt43. Die vorliegenden Ergebnisse der peripapillären Region in Augen mit neutralen Pupillen widersprechen den Erkenntnissen von Feke et al. und die früheren Ergebnisse von Riva et al. Bemerkenswert ist, dass Riva et al. und Feke et al. Messen Sie den Blutfluss großer Gefäße direkt um den Sehnerv herum, während unsere Studie nur die Kapillaren der peripapillären Region analysiert und die größeren Gefäße außer Acht lässt39,40.

Dunkle und helle Reize wurden oft mit Flimmerreizen kombiniert. In der Literatur wird häufiger über eine durch Flimmern verursachte arterielle und venuläre Vasodilatation berichtet, insbesondere in der inneren Netzhaut, die anfälliger für diese Reize ist. Aufgrund technologischer Einschränkungen konzentrierten sich diese Studien auf die größeren Schiffe. OCTA bietet eine höhere axiale Auflösung und ermöglicht die Visualisierung von Kapillaren in Kombination mit einer Tiefenauflösung. Durch die Instrumentierung dieser OCTA-Funktionen haben Nesper et al. Ziel war es, Hell-Dunkel-Anpassung sowie Flimmerreize einzubeziehen. Nesper et al. berichteten über einen statistisch signifikanten Anstieg bzw. Abnahme der oberflächlichen und mittleren Schichten nach dem Übergang von Dunkelheit zu Umgebungslicht. In der tiefen Schicht fanden sie keinen signifikanten Unterschied (p < 0,05)28. Darüber hinaus stellten sie bei der Flimmerstimulation im Vergleich zur Dunkeladaption auch eine signifikante Zunahme der Oberflächenschicht fest. Sie führten dies auf eine Verengung der tiefen und mittleren Schichten und eine starke Gefäßerweiterungsreaktion in der oberflächlichen Schicht zurück. Im Makulabereich von Augen mit neutralen Pupillen finden wir keine vergleichbaren Ergebnisse wie bei Nesper et al. Diese Inkongruenz könnte durch die unterschiedlichen verwendeten Segmentierungsstrategien erklärt werden: Nesper und Kollegen verwendeten eine Drei-Platten-Segmentierung, während wir die weiter verbreitete Zwei-Platten-Segmentierung verwendeten. Der mögliche Vorteil des Letzteren liegt in den wohl geringeren Segmentierungsfehlern, da nur eine Segmentierungsgrenze überprüft werden muss. Ein großer Nachteil ist eine geringere Empfindlichkeit gegenüber schichtspezifischen Reaktionen auf Reize44,45. Die drei Plexus werden unterschiedlich reguliert. Kornfield und Newman haben gezeigt, dass sogar zwischen den oberflächlichen, mittleren und tiefen Schichten unterschiedliche Wirkungen möglich sind. Duan et al. fanden sogar unterschiedliche Wirkungen auf Reize zwischen Arteriolen und Venolen46.

Die Ergebnisse von Nesper et al. für den oberflächlichen Plexus (Zunahme von dunkel nach hell) und die vorliegenden Ergebnisse in den radialen peripapillären Kapillaren (Zunahme von dunkel nach hell) scheinen übereinstimmend zu sein. Eine ähnliche Wirkung eines Reizes auf den oberflächlichen Plexus und die radialen peripapillären Kapillaren wäre plausibel, da die Aktivität der retinalen Nervenfaserschicht stromabwärts der inneren Netzhaut liegt. Dies verleiht jedoch dem Grundprinzip der NVC, dem metabolischen Bedarf, der zu einer Gefäßanpassung führt, eine gewisse Nuancierung.

Im Allgemeinen müssen wir uns der Einschränkungen der OCTA-Technik selbst und der langen Erfassungszeiten der OCTA im Vergleich zu z. B. Laser-Doppler-Techniken oder Netzhautgefäßanalysatoren bewusst sein, die eine sofortige Messung liefern.

Darüber hinaus bestimmt OCTA für jedes Pixel eine binäre Reaktion von Fluss und Nichtfluss, ohne einen klaren Hinweis auf die Geschwindigkeit oder den Anstieg der Perfusion47. Daher führt der geringfügige Anstieg der Perfusion durch neurovaskuläre Kopplung möglicherweise nicht zu einer morphologischen Veränderung, die groß genug ist, um mit OCTA beobachtet zu werden. Dies könnte zusammen mit den vasokonstriktiven Wirkungen der Mydriasis-Induktion das Fehlen ähnlicher Wirkungen in den Augen bei Mydriasis erklären.

Bemerkenswert ist, dass der Vergleich der Daten zur Makula- und Sehnervengefäßdichte von Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille nach Belichtung im Dunkeln einen hochsignifikanten Unterschied in dieser Population zeigt. Somit scheint die Mydriasis-Induktion durch Tropicamid 0,5 % und Phenylephrin 2,5 % die Gefäßdichte an der Makula und am Sehnerv zu verringern. Durch Laser-Doppler-Durchflussmessung wurde gezeigt, dass topisches Phenylephrin über α1-Adrenorezeptoren eine Verringerung der Blutgeschwindigkeit in den Netzhautarterien induziert48. In ähnlicher Weise verringert Tropicamid über die muskarinischen Acetylcholinrezeptoren die Durchblutung der Netzhautkapillaren bei gesunden Personen49. Die Literatur ist zu diesem wichtigen Thema nicht schlüssig. Eine frühere Studie von Brücher et al. fanden keinen Unterschied in den OCTA-Parametern (Makula) zwischen neutralen Pupillen und Mydriasis in einer älteren Patientenkohorte mit Makuladegeneration (induziert durch eine Mischung aus Tropicamid 0,5 % und Neosynephrin 2,5 %), ebenso wie Hohberger in einer jungen Population (30 Personen). , Makula und Papille, 0,5 % Tropicamid, 5 % Phenylephrin)29,50. Cheng et al. fanden in einer kleinen Kohorte (8 junge Probanden, 0,5 % Tropicamid/0,5 % Phenylephrin-Gemisch) eine verringerte Gefäßdichte in der peripapillären Region, nicht jedoch in der Makularegion, wie Villatoro et al. (26 Teilnehmer, 2,5 % Phenylephrin/0,5 % Tropicamid)51,52. Diese Studien scheinen darauf hinzudeuten, dass die Kapillaren am Sehnerv anfälliger für vasokonstriktive Medikamente sind als die Kapillaren an der Makula. Cheng et al. schlägt dies als einen evolutionären Vorteil vor, bei dem das zentrale Sehvermögen bei einer Kampf- oder Fluchtreaktion vor einer Gefäßverengung geschützt werden muss, wohingegen das periphere Sehvermögen in diesen Momenten weniger wichtig ist. Villatoro et al. legt nahe, dass es sich bei diesen Befunden lediglich um Aberrationen handelt, die durch Änderungen der Pupillengröße hervorgerufen werden, oder schlägt alternativ vor, dass diese Befunde innerhalb der Grenzen der Variation der Gefäßdichte innerhalb der Sitzung liegen. Eine wichtige Einschränkung für unsere Ergebnisse besteht darin, dass die Population mit neutralen Schülern nicht mit der Population mit mydriatischen Schülern identisch ist. Bei künftigen Studien ist darauf zu achten, dass Daten zur Gefäßdichte, die bei unterschiedlichen pharmakologisch bedingten Pupillenerkrankungen erfasst wurden, nicht vermischt werden.

Diese Studie weist mehrere Einschränkungen auf. Unsere Studienpopulation bestand aus gesunden Probanden einer relativ jungen und schmalen Altersspanne. Nicht alle Faktoren, von denen bekannt ist, dass sie die OCTA-Messungen beeinflussen, wurden erfasst und berücksichtigt. Blutdruck, Herzfrequenz, Augendruck und Refraktion wurden gemessen und lagen in akzeptablen Bereichen. Andere Parameter wie körperliche Fitness und Hämatokrit wurden nicht beurteilt53,54.

Die Pupillenerweiterung beeinflusst die OCTA-Messungen. Die vorliegende Studie konnte keinen signifikanten Unterschied in den Qualitätsindexwerten zwischen den Gruppen mit neutralen und mydriatischen Schülern feststellen. Es wurde eine nahezu signifikante Korrelation zwischen dem Makulaqualitätsindex und VDsM in Augen mit mydriatischen Pupillen beobachtet. Dies deutet auf eine Wechselwirkung zwischen Qualitätsindex und OCTA-Messungen hin. Die vorliegende Studie war nicht verblindet. Sowohl der OCTA-Operator als auch der Bildanalytiker wussten vor der OCTA-Messung, ob eine Testperson dunkel- oder lichtadaptiert war und ob die Pupillen neutral oder in Mydriasis waren. Der OCTA-Operator verfügte über große Erfahrung sowohl bei neutralen als auch bei mydriatischen Schülern. Der Analyst war nicht verblindet, da außerhalb der Artefaktkontrolle und der Segmentierungsprüfung/-korrektur keine qualitative Bewertung seines Anteils verlangt wurde.

Für Probanden mit systemischen oder Augenerkrankungen, Probanden anderer Altersgruppen oder OCTA-Systeme, die ein alternatives Segmentierungssystem verwenden, sollten keine direkten Schlussfolgerungen gezogen werden. Darüber hinaus gelten diese Ergebnisse nur für Probanden mit neutralen Pupillen und Pupillen, die mit einem einzigen Tropfen einer Mischung aus 0,5 % Tropicamid und 2,5 % Neosynephrin erweitert wurden. Andere Protokolle zur Mydriasis-Induktion können unterschiedliche Auswirkungen auf das Netzhautgefäßsystem haben und die OCTA-Messungen beeinflussen55.

Anstatt die Probanden vier Zyklen der Dunkel- und Helladaptation zu unterziehen (2 mit neutralen Pupillen, 2 in Mydriasis), entschieden wir uns, die Compliance zu verbessern, und so für 2 Gruppen (neutrale und mydriatische Pupillen) zu sorgen, die jeweils zwei Zyklen von Dunkel und Licht durchlaufen Anpassung.

Auch die Datenverteilung in den beiden Gruppen war unterschiedlich. Aus diesem Grund muss der Vergleich der OCTA-Daten zwischen den beiden Gruppen (neutrale und mydriatische Schüler) mit Vorsicht gehandhabt werden.

Die Pupillengröße kann einen Einfluss auf die Messung der Gefäßdichte haben. In dieser Studie haben wir die Pupillengröße nicht gemessen, um OCTA-Messungen Vorrang einzuräumen und einen maximalen Effekt der frühen Dunkel- und Helladaption messen zu können. Darüber hinaus haben wir die Pupillengröße bei neutralen Pupillen und bei Mydriasis zu Studienbeginn nicht erfasst. Es wäre wertvoll, diesen Parameter in zukünftigen Studien zu berücksichtigen51.

Zusammenfassend zeigt diese Studie signifikante Veränderungen der OCTA-Parameter des Sehnervs in Augen mit neutralen Pupillen. Dies wurde weder bei den Makula-OCTA-Parametern in Augen mit neutraler und mydriatischer Pupille noch bei den Papille-OCTA-Parametern bei Augen mit Mydriasis gefunden. Diese Beobachtung legt nahe, dass die Lichtverhältnisse ein möglicher Faktor sein könnten, der die OCTA-Messungen beeinflusst. Die Grundlage der neurovaskulären Kopplung, also des Stoffwechselbedarfs, der zur Gefäßanpassung führt, scheint nicht mit unseren aktuellen Erkenntnissen übereinzustimmen. Unsere Ergebnisse legen den Schwerpunkt auf die Komplexität der Regulationsmechanismen in den verschiedenen Regionen und Schichten der Makula und des Sehnervs. Darüber hinaus warnen diese Daten vor der Auswirkung mydriatischer Tropfen auf die Messung der Gefäßdichte. Weitere Studien sind erforderlich, um die Auswirkungen alternativer Reizprotokolle, Konzentrationen und Zusammensetzungen von Mydriasis-induzierenden Wirkstoffen zu bewerten.

Die während der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim jeweiligen Autor erhältlich.

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Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen: Pieter Nelis und A. Nieweler.

Klinik für Augenheilkunde, Universitätsklinikum Münster, Albert-Schweitzer-Campus 1, Gebäude D15, 48149, Münster, Deutschland

Pieter Nelis, A. Nieweler, V. Brücher, N. Eter & M. Alnawaiseh

Abteilung für Augenheilkunde, Vrije Universiteit Brussel, Brüssel, Belgien

Pieter Nelis & M. Ten Tusscher

Department of Ophthalmology, Helios Augenklinik Berlin-Buch, Berlin-Buch, Germany

Peter Nelis

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PN und AN konzipierten und überwachten die Studie, rekrutierten Teilnehmer und führten Untersuchungen durch. PN- und AN-interpretierte Daten. PN und VB haben das Manuskript geschrieben. NE und MA stellten Ressourcen zur Verfügung. Alle Autoren überprüften das Manuskript kritisch und genehmigten die endgültige Fassung des Manuskripts.

Korrespondenz mit Pieter Nelis.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Nelis, P., Nieweler, A., Brücher, V. et al. Lichtverhältnisse beeinflussen den Parameter der OCT-Angiographie des Sehnervs bei gesunden Probanden mit neutralen Pupillen. Sci Rep 13, 9154 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-36069-5

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Eingegangen: 26. Mai 2021

Angenommen: 29. Mai 2023

Veröffentlicht: 06. Juni 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-36069-5

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