Mittaamalla kammionesteen ulosvirtaus

kammionesteen tuotanto, kierto ja valuminen silmän etukammioon ja ulos pitävät SILMÄNPOISTON suhteellisen vakaalla tasolla (kammionesteen dynamiikka) (Kuva 1). Kun paine on normaalia korkeampi, ongelma asuu yleensä kuivatusreittien kudoksissa, alueella, johon kohdistuu monia IOP-alentavia lääkkeitä, kirurgisia toimenpiteitä ja salaojituslaitteita. Vesipitoisen huumorin salaojitus mitataan useilla menetelmillä, joista jokaisella on etuja ja luontaisia heikkouksia. Kunkin menetelmän rajoitusten ymmärtäminen takaa kliinisten tutkimusten ja eläinkokeiden tulosten oikean tulkinnan.

TRABEKKELIVIRTAUSLAITOS
yleiskatsaus
trabekkeliverkko tarjoaa tietyn vastuksen kammionesteen ulosvirtaukselle, jota tarvitaan vakaan tilan IOP: n ylläpitämiseen. Tämän vastuksen käänteisenä puolena on trabekkelivirtauslaitos, joka mittaa trabekkeliverkkojen vaatimustenmukaisuutta.

ulosvirtauksen mittaustekniikat
Tonografia
tutkijat käyttävät Schiotz-tonometria (kuva 2) tai tonografiasetusta pneumotonometrillä ulosvirtauksen määrittämiseen ei-invaasiivisella tavalla. Tonografia kehitettiin alun perin 1940s1 arvioida ulosvirtaus laitos potilailla ja auttaa diagnoosin glaukooma. Arvon, joka oli alle 0,2 µL/min / mmHg, katsottiin yleisesti olevan glaucomatous-alueella. Vaikka käytetään koko 1960-ja 1970-luvulla, menetelmää käytetään harvoin tänään rutiini kliinisessä käytännössä, koska sen huono tarkkuus tunnistaa tapauksia glaukooma. Tonografia osoittaa suurta vaihtelua terveillä koehenkilöillä ja samalla potilaalla useiden käyntien aikana. Siitä huolimatta se on edelleen arvokas tutkimusväline tutkittaessa kammionestedynamiikkaa ihmisten ja eläinten silmissä.

tonografiatoimenpiteessä asetetaan tonometrin anturi, jonka paino on kalibroitu, makaavan potilaan nukutetulle sarveiskalvolle 2 tai 4 minuutiksi. Paino aiheuttaa IOP: n nousun aluksi, mutta ajan myötä paine laskee hitaasti, koska kammionesteet valuvat kiihtyvällä vauhdilla etukammiosta viemäriväyliin. IOP: n laskun mittauksen aikana oletetaan johtuvan yksinomaan siitä, että trabekkelikudoksesta, paineesta riippuvaisesta reitistä, poistuu entistä enemmän kammionestettä. Nesteen poistumisnopeus silmästä testin aikana määritetään vertailutaulukoista.1 Ulosvirtaustila on virtausnopeuden (taulukoista) suhde paineen muutokseen (tonometrian avulla määritettynä). Jos IOP laskee vain vähän testin aikana, taulukoiden fluidin virtausnopeus olisi pieni ja trabekkelikulaarisen ulosvirtaustilan laskettaisiin olevan alhainen. Tämä on odotettavissa silmissä, joilla on silmänpainetauti, johon liittyy tai ei liity glaukoomaa.

tärkeä tonografiamittaukseen vaikuttava tekijä on silmien jäykkyys. Tämä tekijä on mittari sille, miten silmä kestää ahdistavia voimia. Mitä jäykempi silmä, sitä suurempi silmän jäykkyys, enemmän voimaa tarvitaan luetelmakohta sarveiskalvo. Silmien jäykkyys lisääntyy 25% vanhemmilla verrattuna nuorempiin ihmisiin.2,3 koska iäkkäiden silmät eivät siis ole yhtä vaatimustenmukaiset kuin nuorempien silmien, tonometrian avulla arvioidut ulosvirtauslaitoksen mittaukset ovat vanhemmilla henkilöillä alhaisempia, koska silmien jäykkyys on lisääntynyt eikä ulosvirtauslaitoksen todellinen väheneminen. Sisennystonometrillä (Schiotz) suoritetussa tonografiassa (kuva 2) Oletetaan, että paineen muutos ajan funktiona perustuu silmä-jäykkyyskertoimen tarkkuuteen mittauksen aikana. Sisennystonografia ei korvaa yksittäisiä muutoksia silmien jäykkyydessä. Pneumaattisella tonografiayksiköllä arvioituun tonografiaan silmän jäykkyys vaikuttaa vähemmän kuin Schiotzin yksikköön, koska silmään sijoitettu koetin luo suhteellisen pienemmän sarveiskalvon sisennyksen. Molemmat instrumentit saavat virtamuutoksen standarditaulukoista.

Tonografialla (Cton) mitattu Ulosvirtauslaitos sisältää pseudofacility (Cps) ja uveoscleral outflow facility (pmy) trabekkelisen ulosvirtauslaitoksen (Ctrab) lisäksi, kuten yhtälössä nro 1:

cton = Ctrab + pmy + Cps.

pmy on Sädelihaksen läpi virtaavan nesteen laitos. Tämä laitos on noin 10 kertaa pienempi kuin trabekkelivirtauslaitos. Pseudofacility on laitos virtaus kammionesteen takakammion etukammioon johtuvat koetin aiheuttama nousu IOP. Tonografiassa oletetaan, että kammionesteen sisäänvirtaus etukammioon mittauksen aikana pysyy muuttumattomana käytetyn paineen avulla (eli pseudofacility on nolla). Jos pseudofacility ja / tai uveoscleral outflow facility häiriintyvät mittauksen aikana, muutos tonographic outflow facility ei välttämättä viittaa muutokseen todellinen trabekkelikulaarinen ulosvirtaus facility.

Fluorofotometria
Fluorofotometria tarjoaa toisen tavan arvioida ulosvirtaustilaa.4 vesiliirto (F) määritetään mittaamalla merkkiaineen katoamisnopeus etukammiosta. Seuraavaksi annetaan vesiliirtoa vähentävää ainetta kuten asetatsolamidia, dortsolamidia tai timololia IOP: n ja vesiliuoksen vähentämiseksi. Brimonidiini ja apraklonidiini eivät sovellu tähän tarkoitukseen, koska nämä lääkkeet vaikuttavat ulosvirtaukseen sekä vesiliirtoon. Lääkkeen aiheuttama muutos IOP: ssa (IOP2 – IOP1) mitataan tonometrialla ja vesiliuoksen muutos (F2 – F1) fluorifotometrialla. Ulosvirtausaste lasketaan yhtälöllä nro 2:

c = (F2 – F1) / (IOP2 – IOP1).

c fluorofotometrialla merkitään yleensä Cfl.

fluorofotometrian tärkein etu tonografiaan verrattuna on se, että fluorofotometria mittaa suoraan vesiliirron muutoksia standarditaulukkojen viitaamisen sijaan. Lisäksi silmän jäykkyys ja pseudofacility eivät kuulu mittaukseen, koska paino ei kohdistu silmään. Tutkijat ovat löytäneet erilaisia tuloksia ja päätyneet erilaisiin johtopäätöksiin, kun käytetään tonografiaa ja fluorifotometriaa ulosvirtauslaitoksen arvioimiseksi. Esimerkiksi 1 viikon kaksi kertaa päivässä annettu hoito apraklonidiinilla ei muuttanut ulosvirtauslaitosta tonografialla mitattuna, mutta se lisäsi ulosvirtauslaitosta fluorofotometrialla mitattuna.5 Syynä on se, että apraklonidiinin ajateltiin vähentävän pseudofacility-ilmiötä, joka kätki trabekkelikulaarisen ulosvirtauslaitoksen lisääntymisen tonometrian mutta ei fluorofotometrian avulla mitattuna (KS.yhtälö nro 1). Toisessa esimerkissä on ikään liittyvä ulosvirtauslaitoksen väheneminen tonografialla 3,6, mutta ei fluorifotometrialla mitattuna.7 tämä ero voi johtua lisääntyneestä jäykkyydestä vanhemmilla ja nuoremmilla henkilöillä. Silmien jäykkyys kuuluu tonografiaan, mutta ei fluorofotometriseen mittaukseen.

fluorifotometriseen menetelmään liittyy muutamia ongelmia. Ensinnäkin oletetaan, että uveoscleral ulosvirtaus laitos on hyvin pieni ja vaikuttaa vähän mittaus. Jos koemanipulaatio lisäisi uveoskleraalista ulosvirtauslaitosta, se voitaisiin tulkita virheellisesti trabekkelisen ulosvirtauslaitoksen lisäykseksi. Tämä ongelma liittyy olennaisesti myös tonografian mittaukseen. Toiseksi menetelmä ei toimi hyvin normotensiivisissä silmissä, joissa vesiliirtoa vähentävän aineen aiheuttama IOP: n muutos ei ole tehokas. Vastaavasti tonografia ei toimi hyvin normotensiivisissä silmissä, joissa IOP muuttuu vain vähän luotaimen painon mukaan. Kolmanneksi fluorifotometria vaatii useita tunteja täydelliseen määritykseen verrattuna 4 minuuttiin tonografiassa.

invasiiviset menetelmät
kaksitasoinen, vakiopaineinen perfuusiotekniikka 8 (Kuva 3A) on invasiivinen menetelmä, jota käytetään tutkimuseläinten ulosvirtauksen mittaamiseen. Neula kiinnitetään letkuston kautta valekuumorin vesipitoiseen säiliöön. Tutkija työntää neulan etukammioon ja asettaa silmänpaineen säiliön tasolle silmän yläpuolelle. Seuraavaksi mitataan nesteen virtausnopeutta etukammioon (F1), jota tarvitaan jatkuvan IOP: n (IOP1) ylläpitämiseen. Erilaisia tekniikoita voidaan käyttää. Etäisyys, että neste liikkuu letkussa tietyn ajanjakson aikana voidaan mitata, ja nesteen tilavuus voidaan laskea letkun halkaisijasta ja pituudesta. Tilavuus jaetaan virtausnopeuden tuottamiseen kuluvalla ajalla. Vaihtoehtoisesti tutkija kerää nestettä letkustoon tietyn ajan ja punnitsee sen. Fluidin paino muunnetaan fluidin tilavuudeksi ja jaetaan sitten virtausnopeuden saavuttamiseen kuluvalla ajalla (F1). Yksi mittaa virtausnopeutta (F2), joka tarvitaan uuden IOP: n (IOP2) ylläpitoon samalla tavalla. Ulosvirtausfunktion laskemiseen käytetään yhtälöä nro 2. Näitä menetelmiä käytetään usein enukleatoituneisiin ihmissilmiin, mutta niitä ei voida käyttää kliinisissä tutkimuksissa.

flow-to-blood-menetelmä on todennäköisesti tarkin trabekkelisulautumistavan arviointitekniikka. Radioaktiivinen isotooppi infusoidaan etukammioon asetetussa paineessa (IOP1) tietyn ajan. Otetaan verinäyte tiettynä ajanjaksona ja mitataan sen radioaktiivisuus. Veren radioaktiivisuuden arvellaan valuneen pelkästään trabekkelivälilevyn kautta, ja sen kertymisen vereen oletetaan olevan trabekkelivälin ulosvirtaus (F1). Seuraavaksi isotooppia infusoidaan eri paineessa (IOP2), ja radioaktiivisuuden uuden kertymisnopeuden veressä oletetaan olevan Uusi trabekkelivirtaus (F2). Yhtälöä nro 2 käytetään trabekkelikulaarisen ulosvirtauslaitoksen laskemiseen. Jos se tehdään huolellisesti, tämä menetelmä on toistettavissa ja sitä voidaan käyttää ulosvirtauksen tilan arvioimiseen ajan kuluessa.

kaikkien invasiivisten menetelmien suurimmat ongelmat ovat anestesian suorat ja epäsuorat vaikutukset SILMÄNPOHJAAN sekä neulan silmään pistämisen aiheuttama trauma. Lisäksi silmän jäykkyys, pseudofacility, ja uveoscleral ulosvirtaus laitos sekoittaa mittaus. Tärkeä oletus flow-to-blood-menetelmällä on, että mikä tahansa merkkiaine veressä tulee pelkästään trabekkelikudoksen kautta. Todellisuudessa jokin merkkiaine voi päästä vereen uveoskleraalisen reitin ja pyörresuonien kautta, jolloin trabekkelivirtaus yliarvioidaan.

UVEOSCLERAALINEN ulosvirtaus
yleiskatsaus
Uveoscleraalinen ulosvirtaus on kammionesteen valumista etukammiosta sädelihakseen, jossa se tihkuu ulos silmästä useisiin eri suuntiin (Kuva 1). Uveoskleraalisen ulosvirtauksen reitti on anatomisesti huonosti määritelty, ja sen virtausnopeus on suhteellisen riippumaton paineesta.

tekniikat Uveoscleraalisen ulosvirtauksen mittaamiseksi
matemaattinen laskenta
tällä hetkellä ainoa ei – invasiivinen keino uveoscleraalisen ulosvirtauksen (Fu) arvioimiseksi on matemaattinen laskenta yhtälöllä nro 3:

fu = F-C(IOP-Pv).

Kammionestevirtaus (F) mitataan fluorofotometrialla, ulosvirtauslaitos (C) jollakin edellä kuvatuista menetelmistä, IOP tonometrialla ja episcleraalinen laskimopaine (PV) venomanometrialla.9 kaupallisesti saatavilla oleva venomanometri (Eyetech Ltd., Morton Grove, IL) kiinnittyy rakolamppuun. Yksi sijoittaa kalvon laitteen kärjessä sidekalvon lähellä limbus. Käyttäjä tunnistaa sidekalvon taustalla olevat episcleral laskimot rakolampun biomikroskoopin avulla. Yksi nostaa painetta kalvon sisällä, kunnes episcleral laskimot romahtavat. Paine, joka tarvitaan alusten romahtamiseen, luetaan laitteen kyljessä olevasta kellotaulusta; se on episyklisen laskimopaineen mitta.

yksi uveoskleraalisen ulosvirtauksen laskentamenetelmän rajoituksista on yhtälön kunkin parametrin luontaisen vaihtelun vuoksi syntyvät suuret keskihajonnat. Useita koehenkilöitä tarvitaan riittävän tehon saavuttamiseksi kliinisesti merkittävien erojen havaitsemiseksi koe-ja verrokkiryhmien välillä. Toinen rajoitus on, että laskettu uveoscleraalinen ulosvirtaus voi vaihdella valtavasti riippuen siitä, mitä episcleraalisen laskimopaineen arvoa käytetään yhtälössä. Aurinkosähkön tarkkaa mittausta on vaikea saada. Tästä syystä yhtälössä käytetään usein arvoa 9 tai 10 mm Hg10 olettaen, että arvo pysyy muuttumattomana tutkimuksen aikana. Jos aurinkosähkö muuttuisi, voitaisiin tehdä virheellisiä päätelmiä IOP: n vasteen syystä.

rajoituksistaan huolimatta uveoskleraalisen ulosvirtauksen matemaattinen laskenta on antanut järkeviä selityksiä IOP: n eroille ikääntymiseen, farmakologisiin lääkkeisiin, kliinisiin oireyhtymiin ja kirurgisiin toimenpiteisiin liittyen. Loppujen lopuksi juuri uveoskleraalisen ulosvirtauksen suhteelliset muutokset, ei välttämättä sen itseisarvo, ovat kliinisempää merkitystä. Tutkimukset ovat esimerkiksi osoittaneet hilseilyoireyhtymän olevan yhteydessä vähentyneeseen uveoskleraaliseen ulosvirtaukseen verrattuna ikäihmisiin, terveisiin verrokkihenkilöihin.11 fysiologisesta näkökulmasta olisi parempi hoitaa patologian aluetta kuin yksinkertaisesti määrätä lääke, jolla on paras vaikutus IOP: hen. Luokkana prostaglandiinianalogit voivat olla hyvä hoito hilseilyoireyhtymään, koska uveoskleraalinen ulosvirtaus lisääntyy potilailla, joita hoidetaan näillä lääkkeillä.12

invasiivisia menetelmiä
uveoskleraalisen ulosvirtauksen mittaamiseen käytetään kahta invasiivista menetelmää. Ne ovat matemaattista laskentaa suorempia, mutta niitä ei voida käyttää kliinisissä tutkimuksissa. ”Intracameral tracer method” (kuva 3B) tarkoittaa radioaktiivisen tai fluoresoivan merkkiaineen syöttämistä etukammioon asetetussa paineessa ja tietyn ajan. Uvea: ssa ja kovakalvon sisällä määritetyn ajanjakson aikana esiintyvän merkkiaineen kokonaismäärän oletetaan olevan uveoskleraalinen ulosvirtaus. Jos aikaväli on liian suuri, osa merkkiaineesta voi poistua maapallolta ja kadota analyysiin. Näissä olosuhteissa uveoskleraalinen ulosvirtaus aliarvioitaisiin. Silmän enukleaatio tekee tästä menetelmästä toistamattoman.

”epäsuorassa isotooppimenetelmässä” radioaktiivista merkkiainetta syötetään etukammioon ja seurataan merkkiaineen ilmestymisnopeutta veressä (trabekkelikulaarinen ulosvirtaus) ja merkkiaineen häviämisnopeutta etukammiosta (vesivirta). Uveoscleraalinen ulosvirtaus on vesivirran ja trabekkelisen ulosvirtauksen välinen ero. Tämä menetelmä on sikäli edullinen, että uveoskleraalisen ulosvirtauksen muutoksia voidaan arvioida ajan mittaan. Sen invasiivisuus kuitenkin estää sen käytön kliinisissä tutkimuksissa.

Yhteenveto
vesipitoisen huumorin ulosvirtauksen arviointiin on käytettävissä monia menetelmiä. Noninvasive menetelmät ovat epäsuoria, erittäin vaihteleva, ja täynnä monia rajoituksia ja oletuksia. Invasiiviset menetelmät vaativat anestesiaa, voivat vahingoittaa silmää, ovat yleensä terminaalisia, ja niihin liittyy myös rajoituksia ja oletuksia. Nämä menetelmät ovat kuitenkin arvokkaita työkaluja tutkittaessa ulosvirtausta terveessä ja sairaassa silmässä. Niiden avulla kliinikot ovat saaneet paremman käsityksen IOP: hen vaikuttavista sairauksista ja hoidoista, jotka alentavat IOP: tä. Tällaiset tiedot voivat olla hyödyllisiä valittaessa erityisiä hoitoja tai hoitoyhdistelmiä glaukooman tai silmänpainetaudin hoitoon.

tätä työtä tuettiin osittain rajoittamattomalla apurahalla Research to Prevent Blindness, Inc. (New York, NY).

Carol B. Toris, Ft, on professori ja Glaukoomatutkimuksen johtaja Nebraskan yliopiston lääketieteellisen keskuksen silmätautien ja visuaalisten tieteiden laitoksella Omahassa. Hän myönsi, ettei ole taloudellista kiinnostusta tässä mainittuja tuotteita tai yrityksiä kohtaan. Dr. Toris voidaan tavoittaa numerosta (402) 559-7492; [email protected].

Carl B. CAMRAS, MD, on Glaukoomapalvelun professori ja johtaja sekä Nebraskan yliopiston lääketieteellisen keskuksen silmätautien ja visuaalisten tieteiden laitoksen puheenjohtaja Omahassa. Hän myönsi, ettei ole taloudellista kiinnostusta tässä mainittuja tuotteita tai yrityksiä kohtaan. Tri Camras voidaan tavoittaa numerosta (402) 559-4276; [email protected].

1. Friedenwald JS. Joitakin ongelmia tonometrien kalibroinnissa. Am J Oftalmoli. 1948;31:935-944.
2. Armaly MF. Vuoden 1955 kalibroinnin johdonmukaisuus eri tonometripainoille. Am J Oftalmoli. 1959;48:602-611.
3. Gaasterland D, Kupfer C, Milton R, et al. Studies of aqueous humor dynamics in man. VI. iän vaikutus silmänpaineen parametreihin normaaleissa ihmissilmissä. Exp Eye Res. 1978; 26: 651-656.
4. Hayashi M, Yablonski ME, Novack GD. Trabekkelikulaarinen ulosvirtauslaite, joka määritetään fluorofotometrialla ihmisillä. Exp Eye Res. 1989; 48: 621-625.
5. Toris CB, Tafoya ME, Camras CB, Yablonski ME. Effects of apraklonidine on aqueous humon dynamics in human eyes. Exp Eye Res. 1989; 48: 621-625.
6. Becker B. vesipitoisen erityksen ja ulosvirtauksen väheneminen iän myötä. Am J Oftalmoli. 1958;46:731-736.
7. Toris CB, Yablonski ME, Wang Y-L, Camras CB. Kammionestedynamiikka ikääntyvässä ihmissilmässä. Am J Oftalmoli. 1999;127:407-412.
8. Bárány EH. Vervet Monkeyn silmänpaineen ja ulosvirtauksen muutoksen samanaikainen mittaus jatkuvalla paineella tapahtuvalla infuusiolla. Invest Ophthalmol. 1964;3:135-143.
9. Zeimer RC, Gieser DK, Wilensky JT, et al. Käytännöllinen venomanometri. Episcleraalisen laskimopaineen mittaus ja normaalialueen arviointi. Arch Oftalmol. 1983;101:1447-1449.
10. Brubaker RF. Episcleraalisen laskimopaineen määrittäminen silmässä. Kolmen menetelmän vertailu. Arch Oftalmol. 1967;77:110-114.
11. Johnson T, Fan S, Toris CB, Camras CB. Uveoskleraalinen ulosvirtaus vähenee kuorintaoireyhtymässä. Asiakirja esitetty: ARVO vuosikokouksessa; 2. toukokuuta 2006; Fort Lauderdale, FL.
12. Weinreb RN, Toris CB, Gabelt BT, et al. Prostaglandiinien vaikutukset kammionesteen ulosvirtausreitteihin. Surv Ophthalmol. 2002; 47: S53-S64.