Mätning av utflödet av vattenhaltig Humor

produktionen, cirkulationen och dräneringen av vattenhaltig humor in i och ut ur den främre kammaren i ögat upprätthåller IOP på en relativt konstant nivå (vattenhaltig humordynamik) (Figur 1). När trycket är högre än normalt ligger problemet vanligtvis i vävnaderna i dräneringsvägarna, ett område som riktas mot många IOP-sänkande läkemedel, kirurgiska ingrepp och dräneringsanordningar. Dränering av vattenhumor mäts med flera metoder, var och en med fördelar och inneboende svagheter. Att förstå begränsningarna för varje metod säkerställer en korrekt tolkning av resultaten från kliniska prövningar och djurstudier.

trabekulär UTFLÖDESANLÄGGNING
översikt
det trabekulära nätverket erbjuder ett visst motstånd mot utflödet av vattenhaltig humor som behövs för att upprätthålla en stabil IOP. Det omvända av detta motstånd är trabekulärt utflödesanläggning, ett mått på överensstämmelsen med det trabekulära nätverket.

tekniker för mätning av Utflödesanläggning
Tonografi
forskare använder en Schiotz-tonometer (Figur 2) eller tonografiinställningen på en pneumotonometer för att bestämma utflödesanläggningen på ett icke-invasivt sätt. Tonografi utvecklades ursprungligen på 1940-talet1 för att bedöma utflödesanläggningen hos patienter och hjälpa till vid diagnos av glaukom. Ett värde på mindre än 0,2 occyl/min per mm Hg ansågs generellt vara i det glaukomatösa området. Även om den användes under 1960-och 1970-talet används metoden sällan idag i rutinmässig klinisk praxis på grund av dess dåliga noggrannhet vid identifiering av fall av glaukom. Tonografi visar stor variation bland friska försökspersoner och hos samma patient under flera besök. Ändå fortsätter det att vara ett värdefullt forskningsverktyg i studier av vattenhaltig humordynamik i människors och djurögon.

tonografiproceduren innebär att man placerar en tonometers sond med en kalibrerad vikt på den bedövade hornhinnan hos den bakre patienten i 2 eller 4 minuter. Vikten får IOP att stiga initialt, men med tiden minskar trycket långsamt, eftersom vattenhaltig humor dränerar i ökad takt från den främre kammaren till dräneringsvägarna. Nedgången i IOP under mätningen antas orsakas enbart av ökad dränering av vattenhaltig humor från det trabekulära nätverket, den tryckberoende vägen. Hastigheten för fluidutflöde från ögat under testtiden bestäms från referenstabeller.1 Utflödesanläggning är förhållandet mellan flödeshastigheten (från tabeller) till tryckförändringen (bestämd av tonometri). Om IOP minskar lite under testet skulle vätskeflödeshastigheten från tabellerna vara liten och trabekulär utflödesanläggning beräknas vara låg. Detta förväntas i ögon med okulär hypertoni med eller utan glaukom.

en viktig faktor som påverkar tonografimätningen är okulär styvhet. Denna faktor är ett mått på motståndet som ögat utövar mot distenderande krafter. Ju styvare ögat, desto större okulär styvhet, med mer kraft som krävs för att dra in hornhinnan. Okulär styvhet ökar med 25% hos äldre jämfört med yngre människor.2,3 eftersom äldre ögon därför är mindre kompatibla än yngre ögon, är mätningar av utflödesanläggning bedömd med tonometri lägre hos äldre individer på grundval av ökad okulär styvhet snarare än en sann minskning av utflödesanläggningen. Tonografi utförd med en indragstonometer (Schiotz) (Figur 2) förutsätter att förändringen i tryck, som en funktion av tiden, är baserad på noggrannheten hos okulär-styvhetskoefficienten under mätningen. Indrag tonografi ger ingen kompensation för individuella variationer i okulär styvhet. Tonografi bedömd med en pneumatisk tonografienhet påverkas mindre av okulär styvhet än Schiotz-enheten, eftersom sonden som placeras på ögat skapar en relativt mindre hornhinneinryckning. Båda instrumenten härleder en förändring i flödet från standardtabeller.

Utflödesanläggning mätt med tonografi (Cton) inkluderar pseudofacility (CPS) och Uveoskleral utflödesanläggning (Cfu) förutom trabekulär utflödesanläggning (Ctrab), som i ekvation nr 1:

Cton = Ctrab + Cfu + Cps.

Cfu är anläggningen för vätskeflöde genom ciliarmuskeln. Denna anläggning är cirka 10 gånger mindre än trabekulär utflödesanläggning. Pseudofacility är faciliteten för flödet av vattenhaltig humor från den bakre kammaren in i den främre kammaren som härrör från den sondinducerade ökningen i IOP. Ett antagande i tonografi är att hastigheten för vattenhumans inflöde i den främre kammaren under mätningen förblir oförändrad av det applicerade trycket (dvs pseudofacility är noll). Om pseudofacility och / eller uveoscleral utflödesanläggning störs under mätningen, kan en förändring i tonografisk utflödesanläggning inte indikera en förändring i sann trabekulär utflödesanläggning.

Fluorofotometri
Fluorofotometri ger ett annat sätt att bedöma utflödesanläggningen.4 vattenflöde (F) bestäms genom att mäta försvinnningshastigheten för ett spårämne från den främre kammaren. Därefter ges ett vattenhaltigt flödessuppressant såsom acetazolamid, dorzolamid eller timolol för att minska IOP och vattenflödet. Brimonidin och apraklonidin är inte lämpliga för detta ändamål, eftersom dessa läkemedel påverkar utflödet såväl som vattenflödet. Den läkemedelsinducerade förändringen i IOP (IOP2 – IOP1) mäts med tonometri, och förändringen i vattenflödet (F2 – F1) mäts med fluorofotometri. Utflödesanläggningen beräknas med ekvation nr 2:

C = (F2 – F1)/(IOP2 – IOP1).

C med fluorofotometri är vanligtvis märkt Cfl.

den största fördelen med fluorofotometri över tonografi är att fluorofotometri direkt mäter förändringar i vattenflödet istället för att referera till standardtabeller. Dessutom är okulär styvhet och pseudofacilitet inte en del av mätningen, eftersom en vikt inte appliceras på ögat. Forskare har hittat olika resultat och kommit till olika slutsatser när man använder tonografi kontra fluorofotometri för att bedöma utflödesanläggningen. Till exempel förändrade 1 vecka två gånger dagligen behandling med apraklonidin inte utflödesanläggningen mätt med tonografi, men den ökade utflödesanläggningen mätt med fluorofotometri.5 Anledningen är att apraklonidin ansågs minska pseudofacility, en effekt som gömde ökningen av trabekulär utflödesanläggning mätt med tonometri men inte fluorofotometri (se ekvation nr 1). I ett annat exempel finns det en åldersrelaterad minskning av utflödesanläggningen mätt med tonografi3, 6 men inte fluorofotometri.7 Denna skillnad kan orsakas av ökad styvhet hos äldre kontra yngre personer. Okulär styvhet är en del av tonografin men inte fluorofotometrimätningen.

några problem är förknippade med den fluorofotometriska metoden. För det första antas det att uveoskleral utflödesanläggning är mycket liten och påverkas lite av mätningen. Om en experimentell manipulation skulle öka uveoskleral utflödesanläggning kunde den tolkas felaktigt som en ökning av trabekulär utflödesanläggning. Detta problem är också inneboende i tonografimätningen. För det andra fungerar metoden inte bra i normotensiva ögon där en förändring i IOP av det vattenhaltiga flödessuppressanten inte är effektiv. På samma sätt fungerar tonografi inte bra i normotensiva ögon där IOP förändras lite av sondens vikt. För det tredje kräver fluorofotometri flera timmar för en fullständig bestämning jämfört med 4 minuter för tonografi.

invasiva metoder
två-nivå, konstant tryck perfusionsteknik8 (figur 3A) är ett invasivt förfarande som används för att mäta utflödesanläggning i forskningsdjur. En nål är fäst, via slang, till en reservoar av mock vattenhaltig humor. Utredaren sätter in nålen i den främre kammaren och ställer in IOP vid behållarens nivå ovanför ögat. Därefter mäter man vätskeflödeshastigheten i den främre kammaren (F1) som behövs för att upprätthålla en konstant IOP (IOP1). En mängd olika tekniker kan användas. Avståndet som vätskan rör sig i slangen under en viss tidsperiod kan mätas, och volymen av vätska kan beräknas från diametern och längden av slangen. Volymen divideras med tiden för att ge flödeshastighet. Alternativt samlar en utredare vätskan i slangen under en viss tidsperiod och väger den. Vätskevikten omvandlas till vätskevolym och divideras sedan med tiden för att erhålla en flödeshastighet (F1). Man mäter flödeshastigheten (F2) som behövs för att upprätthålla en ny IOP (IOP2) på ett liknande sätt. Ekvation nr 2 används för att beräkna utflödesanläggningen. Dessa metoder används ofta för enukleerade mänskliga ögon men kan inte användas i kliniska studier.

flöde-till-blod-metoden är utan tvekan den mest exakta tekniken för att bedöma trabekulär utflödesanläggning. En radioaktiv isotop infunderas i den främre kammaren vid ett inställt tryck (IOP1) under en viss tidsperiod. Man samlar ett blodprov vid ett visst tidsintervall och mäter det för radioaktivitet. All radioaktivitet i blodet tros ha dränerats enbart genom det trabekulära nätverket, och hastigheten för dess ackumulering i blodet antas vara trabekulärt utflöde (F1). Därefter infunderas isotopen vid ett annat tryck (IOP2), och den nya ackumuleringshastigheten för radioaktivitet i blodet antas vara ett nytt trabekulärt utflöde (F2). Ekvation nr 2 används för att beräkna trabekulär utflödesanläggning. Om det görs noggrant är denna metod repeterbar och kan användas för att utvärdera utflödesanläggningen över tiden.

de största problemen med alla invasiva tekniker är de direkta och indirekta effekterna av anestesi på IOP och trauman av nålens införande i ögat. Dessutom förvirrar okulär styvhet, pseudofacilitet och uveoskleral utflödesanläggning mätningen. Ett viktigt antagande med flöde-till-blod-metoden är att varje spårare i blodet går in enbart genom det trabekulära nätverket. I verkligheten kan vissa spårämnen komma in i blodet genom den uveosklerala vägen och virvelvenerna, vilket resulterar i en överskattning av trabekulärt utflöde.

UVEOSCLERAL utflöde
översikt
Uveoscleral utflöde är dränering av vattenhaltig humor från den främre kammaren till ciliarmuskeln, där den sipprar ut ur ögat i flera olika riktningar (Figur 1). Rutten för uveoskleralt utflöde är anatomiskt sjuk definierad och dess flödeshastighet är relativt oberoende av tryck.

tekniker för mätning av Uveoskleralt utflöde
matematisk beräkning
för närvarande är det enda icke-invasiva sättet att bedöma uveoskleralt utflöde (Fu) via matematisk beräkning med ekvation nr 3:

Fu = F – C(IOP-Pv).

vattenhaltig humorflöde (F) mäts med fluorofotometri, utflödesanläggning (C) med en av de metoder som beskrivits tidigare, IOP genom tonometri och episkleralt venetryck (Pv) genom venomanometri.9 en kommersiellt tillgänglig venomanometer (Eyetech Ltd., Morton Grove, IL) fäster vid en spaltlampa. Man placerar membranet vid enhetens spets på konjunktiva nära limbus. Användaren identifierar de episklerala venerna som ligger bakom konjunktiva med hjälp av slitslampans biomikroskop. Man höjer trycket i membranet tills episklerala vener kollapsar. Trycket som krävs för att orsaka fartygens kollaps läses av ratten på sidan av enheten; Det är ett mått på episkleralt venetryck.

en begränsning av beräkningsmetoden för uveoskleralt utflöde är de stora standardavvikelser som genereras på grund av den inneboende variationen i varje parameter i ekvationen. Många ämnen behövs för att uppnå tillräcklig kraft för att upptäcka kliniskt relevanta skillnader mellan experimentella och kontrollgrupper. En annan begränsning är att beräknat uveoskleralt utflöde kan variera enormt beroende på vilket värde av episkleralt venetryck som används i ekvationen. Det är svårt att få en noggrann mätning av Pv. Av detta skäl används ofta ett värde på 9 eller 10 mm Hg10 i ekvationen med antagandet att värdet är oförändrat under en studie. Om Pv skulle förändras kan man dra felaktiga slutsatser om orsaken till ett svar i IOP.

trots dess begränsningar har den matematiska beräkningen av uveoskleralt utflöde gett rimliga förklaringar till skillnader i IOP med avseende på åldrande, farmakologiska läkemedel, kliniska syndrom och kirurgiska ingrepp. I slutändan är det de relativa förändringarna i uveoskleralt utflöde, inte nödvändigtvis dess absoluta värde, som är av större klinisk betydelse. Till exempel har forskning visat att exfolieringssyndrom är associerat med minskat uveoskleralt utflöde jämfört med åldersmatchade, friska kontrollpersoner.11 ur ett fysiologiskt perspektiv skulle det vara att föredra att behandla patologins område än att bara förskriva läkemedlet med den bästa effekten på IOP. Som en klass kan prostaglandinanaloger vara en bra behandling för exfolieringssyndrom, eftersom uveoskleralt utflöde ökar hos patienter som behandlas med dessa läkemedel.12

invasiva metoder
Två invasiva metoder används för att mäta uveoskleralt utflöde. De är mer direkta än den matematiska beräkningen, men de kan inte användas i kliniska studier. ”Intracameral tracer method” (figur 3B) innebär infusion av ett radioaktivt eller fluorescerande spårämne i den främre kammaren vid ett inställt tryck och under en viss tidsperiod. Den totala mängden spårämne som finns i uvea och sclera under det angivna tidsintervallet antas vara uveoskleralt utflöde. Om tidsintervallet är överdrivet kan vissa spårare lämna världen och gå vilse för analys. Under dessa omständigheter skulle uveoskleralt utflöde underskattas. Enukleation av ögat gör denna metod oupprepbar.

den ”indirekta isotopmetoden” innefattar infusion av ett radioaktivt spårämne i den främre kammaren och övervakning av spårarens utseende i blodet (trabekulärt utflöde) och hastigheten för spårarens försvinnande från den främre kammaren (vattenflöde). Uveoskleralt utflöde är skillnaden mellan vattenflöde och trabekulärt utflöde. Denna metod är fördelaktig genom att förändringar i uveoskleralt utflöde kan bedömas över tiden. Dess invasiva natur utesluter emellertid dess användning i kliniska studier.

sammanfattning
många metoder finns tillgängliga för att bedöma utflödet av vattenhumor. De icke-invasiva metoderna är indirekta, mycket variabla och fyllda med många begränsningar och antaganden. De invasiva metoderna kräver anestesi, kan skada ögat, är vanligtvis terminala och är också laddade med begränsningar och antaganden. Ändå är dessa metoder värdefulla verktyg i studien av utflöde i det friska och det sjuka ögat. De har gett kliniker en bättre förståelse för sjukdomar som påverkar och behandlingar som minskar IOP. Sådan information kan vara användbar vid val av specifika behandlingar eller kombinationer av behandlingar för glaukom eller okulär hypertoni.

detta arbete stöddes delvis av ett obegränsat bidrag från Research to Prevent Blindness, Inc. (New York, NY).

Carol B. Toris, PhD, är Professor och chef för Glaukomforskning för Institutionen för oftalmologi och visuella vetenskaper vid University of Nebraska Medical Center i Omaha. Hon erkände inget ekonomiskt intresse för de produkter eller företag som nämns häri. Dr. Toris kan nås på (402) 559-7492; [email protected].

Carl B. Camras, MD, är Professor och chef för Glaukomtjänsten och är ordförande för avdelningen för oftalmologi och visuella vetenskaper vid University of Nebraska Medical Center i Omaha. Han erkände inget ekonomiskt intresse för de produkter eller företag som nämns häri. Dr. Camras kan nås på (402) 559-4276; [email protected].

1. Friedenwald JS. Några problem med kalibreringen av tonometrar. Am J Oftalmol. 1948;31:935-944.
2. Armaly MF. Konsistensen av 1955-kalibreringen för olika tonometervikter. Am J Oftalmol. 1959;48:602-611.
3. Gaasterland D, Kupfer C, Milton R, et al. Studier av kammarvattendynamik hos människan. Vi. effekt av ålder på parametrar för intraokulärt tryck i normala mänskliga ögon. Exp Eye Res. 1978; 26: 651-656.
4. Hayashi M, Yablonski mig, Novack GD. Trabekulär utflödesanläggning bestämd av fluorofotometri hos människor. Exp Eye Res. 1989; 48: 621-625.
5. Toris CB, Tafoya mig, Camras CB, Yablonski mig. Effekter av apraklonidin på vattenhaltig humordynamik i mänskliga ögon. Exp Eye Res. 1989; 48: 621-625.
6. Becker B. nedgången i vattensekretion och utflödesanläggning med ålder. Am J Oftalmol. 1958;46:731-736.
7. Toris CB, Yablonski mig, Wang Y-L, Camras CB. Vattenhaltig humordynamik i det åldrande mänskliga ögat. Am J Oftalmol. 1999;127:407-412.
8. B C. Samtidig mätning av förändring av det intraokulära trycket och utflödesanläggningen i vervet-apan genom konstant tryckinfusion. Investera Oftalmol. 1964;3:135-143.
9. Zeimer RC, Gieser DK, Wilensky JT, et al. En praktisk venomanometer. Mätning av episkleralt venöst tryck och bedömning av det normala intervallet. Arch Oftalmol. 1983;101:1447-1449.
10. Brubaker RF. Bestämning av episkleralt venöst tryck i ögat. En jämförelse av tre metoder. Arch Oftalmol. 1967;77:110-114.
11. Johnson T, Fan S, Toris CB, Camras CB. Uveoskleralt utflöde reduceras vid exfolieringssyndrom. Papper presenterat vid: ARVO årsmöte; 2 maj 2006; Fort Lauderdale, FL.
12. Weinreb RN, Toris CB, Gabelt BT, et al. Effekter av prostaglandiner på de vattenhaltiga humorutflödesvägarna. Surv Oftalmol. 2002; 47: S53-S64.