Messung des Abflusses von Kammerwasser

Die Produktion, Zirkulation und Drainage von Kammerwasser in und aus der vorderen Augenkammer halten den Augeninnendruck auf einem relativ konstanten Niveau (Dynamik des Kammerwassers) (Abbildung 1). Wenn der Druck höher als normal ist, liegt das Problem normalerweise in den Geweben der Drainagewege, einem Bereich, auf den viele IOD-senkende Medikamente, chirurgische Eingriffe und Drainagevorrichtungen abzielen. Die Entwässerung des Kammerwassers wird mit verschiedenen Methoden gemessen, die jeweils Vorteile und inhärente Schwächen aufweisen. Das Verständnis der Grenzen jeder Methode gewährleistet eine korrekte Interpretation der Ergebnisse von klinischen Studien und Tierversuchen.

TRABEKELABFLUSSEINRICHTUNG
Übersicht
Das Trabekelgeflecht bietet einen gewissen Widerstand gegen den Abfluss von Kammerwasser, der zur Aufrechterhaltung eines stationären Augeninnendrucks erforderlich ist. Die Umkehrung dieses Widerstands ist die Trabekelabflusseinrichtung, ein Maß für die Nachgiebigkeit des Trabekelnetzes.

Techniken zur Messung der Abflusseinrichtung
Tonographie
Forscher verwenden ein Schiotz-Tonometer (Abbildung 2) oder die Tonografieeinstellung eines Pneumotonometers, um die Abflusseinrichtung nichtinvasiv zu bestimmen. Die Tonographie wurde ursprünglich in den 1940er Jahren entwickelt1, um die Abflussfähigkeit bei Patienten zu beurteilen und die Diagnose eines Glaukoms zu unterstützen. Ein Wert von weniger als 0,2 µL/min pro mm Hg wurde im Allgemeinen als glaukomatös angesehen. Obwohl die Methode in den 1960er und 1970er Jahren eingesetzt wurde, wird sie heute in der klinischen Routinepraxis aufgrund ihrer geringen Genauigkeit bei der Identifizierung von Glaukomfällen selten angewendet. Die Tonographie zeigt im Verlauf mehrerer Besuche große Unterschiede zwischen gesunden Probanden und demselben Patienten. Dennoch ist es weiterhin ein wertvolles Forschungsinstrument bei der Untersuchung der Dynamik des Kammerwassers in menschlichen und tierischen Augen.

Bei der Tonographie wird die Sonde eines Tonometers mit einem kalibrierten Gewicht 2 oder 4 Minuten lang auf die betäubte Hornhaut des in Rückenlage befindlichen Subjekts gelegt. Das Gewicht bewirkt, dass der Augeninnendruck anfänglich ansteigt, aber im Laufe der Zeit nimmt der Druck langsam ab, da Kammerwasser mit erhöhter Geschwindigkeit von der Vorderkammer in die Drainagebahnen abfließt. Es wird angenommen, dass der IOD-Abfall während der Messung allein durch einen erhöhten Abfluss von Kammerwasser aus dem Trabekelgeflecht, dem druckabhängigen Weg, verursacht wird. Die Rate des Flüssigkeitsausflusses aus dem Auge während der Testzeit wird aus Referenztabellen bestimmt.1 Abflusseinrichtung ist das Verhältnis der Durchflussrate (aus Tabellen) zur Druckänderung (bestimmt durch Tonometrie). Wenn der Augeninnendruck während des Tests nur wenig abnimmt, wäre die Flüssigkeitsströmungsrate aus den Tabellen gering und die trabekuläre Abflusseinrichtung würde als niedrig berechnet. Dies ist bei Augen mit okulärer Hypertonie mit oder ohne Glaukom zu erwarten.

Ein wichtiger Faktor, der die Tonographiemessung beeinflusst, ist die Augensteifigkeit. Dieser Faktor ist ein Maß für den Widerstand, den das Auge gegen Dehnungskräfte ausübt. Je steifer das Auge ist, desto größer ist die Augensteifigkeit, wobei mehr Kraft erforderlich ist, um die Hornhaut einzudrücken. Die Augensteifigkeit steigt bei älteren gegenüber jüngeren Menschen um 25%.2,3 Da ältere Augen daher weniger nachgiebig sind als jüngere Augen, sind die tonometrisch bewerteten Messungen der Abflusseinrichtung bei älteren Personen aufgrund einer erhöhten Augensteifigkeit niedriger als bei einer echten Verringerung der Abflusseinrichtung. Die mit einem Eindrückungstonometer (Schiotz) durchgeführte Tonographie (Abbildung 2) geht davon aus, dass die Druckänderung als Funktion der Zeit auf der Genauigkeit des Augensteifigkeitskoeffizienten während der Messung basiert. Die Eindrückungstonographie kompensiert keine individuellen Variationen der Augensteifigkeit. Die Tonographie, die mit einer pneumatischen Tonographieeinheit beurteilt wird, wird weniger von der Augensteifigkeit beeinflusst als die Schiotz-Einheit, da die Sonde, die auf das Auge gelegt wird, eine relativ kleinere Hornhauteinbuchtung erzeugt. Beide Instrumente leiten eine Änderung des Flusses aus Standardtabellen ab.

Die durch Tonographie gemessene Abflusseinrichtung (Cton) umfasst Pseudofazilität (Cps) und uveosklerale Abflusseinrichtung (Cfu) zusätzlich zur trabekulären Abflusseinrichtung (Ctrab), wie in Gleichung Nr. 1:

Cton = Ctrab + Cfu + Cps.

KBE ist die Einrichtung des Flüssigkeitsflusses durch den Ziliarmuskel. Diese Einrichtung ist etwa 10-fach kleiner als die Trabekelabflusseinrichtung. Pseudofazilität ist die Möglichkeit des Flusses von Kammerwasser aus der hinteren Kammer in die vordere Kammer, die sich aus dem sondeninduzierten Anstieg des Augeninnendrucks ergibt. Eine Annahme in der Tonographie ist, dass die Rate des Zuflusses von Kammerwasser in die Vorderkammer während der Messung durch den angelegten Druck unverändert bleibt (dh die Pseudofazilität ist Null). Wenn die Pseudofazilität und / oder die uveosklerale Abflusseinrichtung während der Messung gestört sind, kann eine Änderung der tonographischen Abflusseinrichtung keine Änderung der echten trabekulären Abflusseinrichtung anzeigen.

Fluorophotometrie
Die Fluorophotometrie bietet eine weitere Möglichkeit zur Beurteilung der Abflussleistung.4 Der wässrige Fluss (F) wird durch Messung der Verschwindenrate eines Tracers aus der Vorderkammer bestimmt. Als nächstes wird ein wässriges Flussunterdrückungsmittel wie Acetazolamid, Dorzolamid oder Timolol gegeben, um den Augeninnendruck und den wässrigen Fluss zu reduzieren. Brimonidin und Apraclonidin sind für diesen Zweck nicht geeignet, da diese Arzneimittel sowohl den Abfluss als auch den wässrigen Fluss beeinflussen. Die arzneimittelinduzierte Änderung des Augeninnendrucks (IOP2 – IOP1) wird tonometrisch und die Änderung des wässrigen Flusses (F2 – F1) fluorophotometrisch gemessen. 2 berechnet:

C = (F2 – F1)/(IOP2 – IOP1).

C durch Fluorophotometrie ist normalerweise mit Cfl gekennzeichnet.

Der Hauptvorteil der Fluorophotometrie gegenüber der Tonographie besteht darin, dass die Fluorophotometrie Änderungen des wässrigen Flusses direkt misst, anstatt auf Standardtabellen zu verweisen. Darüber hinaus sind Augensteifigkeit und Pseudofazilität nicht Teil der Messung, da kein Gewicht auf das Auge aufgebracht wird. Forscher haben unterschiedliche Ergebnisse gefunden und kommen zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen, wenn sie Tonographie im Vergleich zur Fluorophotometrie zur Beurteilung der Abflussleistung verwenden. Zum Beispiel änderte 1 Woche zweimal tägliche Behandlung mit Apraclonidin die Abflussmöglichkeit nicht, wenn sie durch Tonographie gemessen wurde, aber sie erhöhte die Abflussmöglichkeit, wenn sie durch Fluorophotometrie gemessen wurde.5 Der Grund dafür ist, dass angenommen wurde, dass Apraclonidin die Pseudofazilität verringert, ein Effekt, der die Zunahme der trabekulären Ausflussmöglichkeit verdeckte, wenn er durch Tonometrie, aber nicht durch Fluorophotometrie gemessen wurde (siehe Gleichung Nr. 1). In einem anderen Beispiel gibt es eine altersbedingte Abnahme der Abflusskapazität, wenn sie durch Tonographie gemessen wird3,6, aber nicht Fluorophotometrie.7 Diese Diskrepanz kann durch die erhöhte Steifigkeit bei älteren und jüngeren Probanden verursacht werden. Die Augensteifigkeit ist Teil der Tonographie, nicht jedoch der Fluorophotometriemessung.

Einige Probleme sind mit der fluorophotometrischen Methode verbunden. Zunächst wird angenommen, dass die uveosklerale Abflusseinrichtung sehr klein ist und wenig von der Messung betroffen ist. Wenn eine experimentelle Manipulation die uveosklerale Ausflussmöglichkeit erhöhen würde, könnte dies fälschlicherweise als Zunahme der trabekulären Ausflussmöglichkeit interpretiert werden. Dieses Problem ist auch der Tonographiemessung inhärent. Zweitens funktioniert das Verfahren nicht gut bei normotensiven Augen, bei denen eine Änderung des Augeninnendrucks durch das wässrige Flussunterdrückungsmittel nicht wirksam ist. In ähnlicher Weise funktioniert die Tonographie bei normotensiven Augen, bei denen sich der Augeninnendruck durch das Gewicht der Sonde geringfügig ändert, nicht gut. Drittens erfordert die Fluorophotometrie mehrere Stunden für eine vollständige Bestimmung gegenüber 4 Minuten für die Tonographie.

Invasive Methoden
Die zweistufige Perfusionstechnik mit konstantem Druck8 (Abbildung 3A) ist ein invasives Verfahren zur Messung der Abflussgeschwindigkeit bei Versuchstieren. Eine Nadel wird über Schläuche an einem Reservoir des wässrigen Humors befestigt. Der Ermittler führt die Nadel in die Vorderkammer ein und stellt den Augeninnendruck auf die Höhe des Reservoirs über dem Auge ein. Als nächstes misst man die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsflusses in die Vorderkammer (F1), die benötigt wird, um einen konstanten IOP (IOP1) aufrechtzuerhalten. Eine Vielzahl von Techniken kann verwendet werden. Der Abstand, den die Flüssigkeit in dem Schlauch über einen bestimmten Zeitraum bewegt, kann gemessen werden, und das Flüssigkeitsvolumen kann aus dem Durchmesser und der Länge des Schlauchs berechnet werden. Das Volumen wird durch die Zeit geteilt, um die Durchflussrate zu erhalten. Alternativ sammelt ein Ermittler die Flüssigkeit während eines bestimmten Zeitraums im Schlauch und wiegt sie. Das Flüssigkeitsgewicht wird in das Flüssigkeitsvolumen umgerechnet und dann durch die Zeit geteilt, um eine Durchflussrate (F1) zu erhalten. Man misst die Flussrate (F2), die benötigt wird, um einen neuen IOP (IOP2) auf ähnliche Weise aufrechtzuerhalten. Gleichung Nr. 2 wird verwendet, um die Abflusseinrichtung zu berechnen. Diese Methoden werden häufig für enukleierte menschliche Augen verwendet, können jedoch nicht in klinischen Studien verwendet werden.

Die Flow-to-Blood-Methode ist wohl die genaueste Technik zur Beurteilung des trabekulären Abflusses. Ein radioaktives Isotop wird für einen festgelegten Zeitraum bei einem festgelegten Druck (IOP1) in die Vorderkammer infundiert. Man entnimmt eine Blutprobe in einem bestimmten Zeitintervall und misst sie auf Radioaktivität. Es wird angenommen, dass jegliche Radioaktivität im Blut ausschließlich durch das Trabekelnetzwerk abgelassen wurde, und die Akkumulationsrate im Blut wird als trabekulärer Abfluss (F1) angenommen. Als nächstes wird das Isotop bei einem anderen Druck (IOP2) infundiert, und die neue Akkumulationsrate der Radioaktivität im Blut wird als neuer trabekulärer Abfluss (F2) angenommen. Gleichung Nr. 2 wird verwendet, um die Trabekelabflussanlage zu berechnen. Bei sorgfältiger Durchführung ist diese Methode wiederholbar und kann verwendet werden, um die Einrichtung im Laufe der Zeit zu bewerten.

Die Hauptprobleme bei allen invasiven Techniken sind die direkten und indirekten Auswirkungen der Anästhesie auf den Augeninnendruck und das Trauma des Einführens der Nadel in das Auge. Zusätzlich Augensteifigkeit, Pseudofazilität und uveosklerale Abflusseinrichtung verwechseln die Messung. Eine wichtige Annahme bei der Flow-to-Blood-Methode ist, dass jeder Tracer im Blut ausschließlich durch das Trabekelnetzwerk eintritt. In Wirklichkeit können einige Tracer über den uveoskleralen Weg und die Wirbelvenen in das Blut gelangen, was zu einer Überschätzung des trabekulären Abflusses führt.

UVEOSKLERALER ABFLUSS
Übersicht
Der uveosklerale Abfluss ist der Abfluss von Kammerwasser aus der Vorderkammer in den Ziliarmuskel, wo es in verschiedene Richtungen aus dem Auge austritt (Abbildung 1). Der Weg des uveoskleralen Abflusses ist anatomisch schlecht definiert und seine Flussrate ist relativ druckunabhängig.

Techniken zur Messung des uveoskleralen Abflusses
Mathematische Berechnung
Derzeit ist das einzige nichtinvasive Mittel zur Beurteilung des uveoskleralen Abflusses (Fu) die mathematische Berechnung unter Verwendung von Gleichung Nr. 3:

Fu = F – C(IOP-Pv).

Der Kammerwasserfluss (F) wird durch Fluorophotometrie, die Abflusseinrichtung (C) durch eine der zuvor beschriebenen Methoden, der Augeninnendruck durch Tonometrie und der episklerale Venendruck (Pv) durch Venomanometrie gemessen.9 Ein handelsübliches Venomanometer (Eyetech Ltd., Morton Grove, IL) wird an einer Spaltlampe befestigt. Man platziert die Membran an der Spitze des Geräts auf der Bindehaut in der Nähe des Limbus. Der Anwender identifiziert die der Bindehaut zugrunde liegenden episkleralen Venen mit Hilfe des Spaltlampen-Biomikroskops. Man erhöht den Druck innerhalb der Membran, bis die episkleralen Venen kollabieren. Der Druck, der erforderlich ist, um den Kollaps der Gefäße zu verursachen, wird vom Zifferblatt an der Seite des Geräts abgelesen; Es ist ein Maß für den episkleralen Venendruck.

Eine Einschränkung der Berechnungsmethode für den uveoskleralen Abfluss sind die großen Standardabweichungen, die aufgrund der inhärenten Variabilität jedes Parameters in der Gleichung erzeugt werden. Viele Probanden sind erforderlich, um eine ausreichende Leistung zu erzielen, um klinisch relevante Unterschiede zwischen experimentellen und Kontrollgruppen zu erkennen. Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass der berechnete uveosklerale Abfluss enorm variieren kann, je nachdem, welcher Wert des episkleralen Venendrucks in der Gleichung verwendet wird. Es ist schwierig, eine genaue Messung von Pv zu erhalten. Aus diesem Grund wird in der Gleichung häufig ein Wert von 9 oder 10 mm Hg10 verwendet, wobei davon ausgegangen wird, dass der Wert im Verlauf einer Studie unverändert bleibt. Wenn sich Pv ändern würde, könnte man falsche Schlüsse über die Ursache einer Reaktion im IOD ziehen.

Trotz ihrer Einschränkungen hat die mathematische Berechnung des uveoskleralen Abflusses vernünftige Erklärungen für Unterschiede im IOD in Bezug auf Alterung, pharmakologische Medikamente, klinische Syndrome und chirurgische Eingriffe geliefert. Letztendlich sind es die relativen Veränderungen des uveoskleralen Abflusses, nicht unbedingt sein absoluter Wert, die von größerer klinischer Bedeutung sind. Zum Beispiel hat die Forschung gezeigt, dass das Exfoliationssyndrom im Vergleich zu altersgerechten, gesunden Kontrollpersonen mit einem verringerten uveoskleralen Abfluss verbunden ist.11 Aus physiologischer Sicht wäre es vorzuziehen, den Bereich der Pathologie zu behandeln, als einfach das Medikament mit der besten Wirkung auf den Augeninnendruck zu verschreiben. Infolgedessen können Prostaglandinanaloga eine gute Behandlung für das Exfoliationssyndrom sein, da der uveosklerale Abfluss bei Patienten, die mit diesen Arzneimitteln behandelt werden, erhöht ist.12

Invasive Methoden
Zur Messung des uveoskleralen Abflusses werden zwei invasive Methoden verwendet. Sie sind direkter als die mathematische Berechnung, aber sie können nicht in klinischen Studien verwendet werden. Bei der „intrakameralen Tracer-Methode“ (Abbildung 3B) wird ein radioaktiver oder fluoreszierender Tracer bei einem festgelegten Druck und für einen bestimmten Zeitraum in die Vorderkammer infundiert. Die Gesamtmenge an Tracer, die während des angegebenen Zeitintervalls in der Uvea und der Sklera gefunden wurde, wird als uveoskleraler Abfluss angenommen. Wenn das Zeitintervall zu groß ist, kann ein Tracer den Globus verlassen und für die Analyse verloren gehen. Unter diesen Umständen würde der uveosklerale Abfluss unterschätzt. Die Enukleation des Auges macht diese Methode unwiederholbar.

Bei der „indirekten Isotopenmethode“ wird ein radioaktiver Tracer in die Vorderkammer infundiert und die Geschwindigkeit des Auftretens des Tracers im Blut (Trabekelausfluss) und die Geschwindigkeit des Verschwindens des Tracers aus der Vorderkammer (wässriger Fluss) überwacht. Der uveosklerale Abfluss ist der Unterschied zwischen dem wässrigen Fluss und dem trabekulären Abfluss. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass Veränderungen des uveoskleralen Abflusses über die Zeit beurteilt werden können. Seine invasive Natur schließt jedoch seine Verwendung in klinischen Studien aus.

ZUSAMMENFASSUNG
Es stehen viele Methoden zur Verfügung, um den Abfluss von Kammerwasser zu beurteilen. Die nichtinvasiven Methoden sind indirekt, sehr variabel und mit vielen Einschränkungen und Annahmen behaftet. Die invasiven Methoden erfordern Anästhesie, können das Auge schädigen, sind in der Regel terminal und sind auch mit Einschränkungen und Annahmen beladen. Dennoch sind diese Methoden wertvolle Werkzeuge bei der Untersuchung des Ausflusses im gesunden und kranken Auge. Sie haben Klinikern ein besseres Verständnis von Krankheiten vermittelt, die den Augeninnendruck beeinflussen, und Behandlungen, die den Augeninnendruck senken. Solche Informationen können bei der Auswahl spezifischer Behandlungen oder Kombinationen von Behandlungen für Glaukom oder Augenhypertonie nützlich sein.

Diese Arbeit wurde teilweise durch ein uneingeschränktes Stipendium von Research to Prevent Blindness, Inc. unterstützt. (New York, NY).Carol B. Toris, PhD, ist Professorin und Direktorin für Glaukomforschung an der Abteilung für Augenheilkunde und Visuelle Wissenschaften am Medical Center der Universität von Nebraska in Omaha. Sie räumte kein finanzielles Interesse an den hier genannten Produkten oder Unternehmen ein. Dr. Toris kann unter (402) 559-7492 erreicht werden; [email protected] .

Carl B. Camras, MD, ist Professor und Direktor des Glaucoma Service und Vorsitzender der Abteilung für Augenheilkunde und visuelle Wissenschaften am Medical Center der Universität von Nebraska in Omaha. Er räumte kein finanzielles Interesse an den hier genannten Produkten oder Unternehmen ein. Dr. Camras kann unter (402) 559-4276 erreicht werden; [email protected] .

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