Värvi- ja kontrastispetsiifiline perimeetria võrkkesta ganglionirakkude alatüüpide haavatavuse uurimiseks

Sissejuhatus

Nägemine tugineb paljudele võrkkesta ganglionirakkude (VGR) tüüpidele, millest igaüks on häälestatud erinevatele värvi- või kontrastsussignaalidele. Standardsed vaatevälja testid kasutavad valgel-valge (akromaatilisi) stiimuleid ja mõõdavad üldist tundlikkust, kuid varajane või selektiivne kahjustus haigustes nagu glaukoom võib varjuda normaalsete täisvälja tulemuste taha. Spetsiaalsed perimeetria testid uurivad nüüd spetsiifilisi radu, kasutades värvi- või ajalist kontrasti stiimuleid. Näiteks sinine-kollasel perimeetria (lühilainepikkuse automaatne perimeetria, SWAP) esitab helesinise sihtmärgi kollasel taustal, et isoleerida lühilainepikkuse (sinise) koonusraja ja selle väikesed bistratifitseeritud VGR-id (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Samamoodi on punane-roheline (kromaatiline) test suunatud pika/kesklainepikkuse koonusradadele (parvotsellulaarne süsteem) ja virvendus-/ajapõhised testid (nagu sageduskordistusperimeetria või kõrgsageduslik virvendus) koormavad suuri vihmavarju (magnotsellulaarseid) VGR-e. Nägemist sel viisil analüüsides loodavad kliinikud tuvastada kahjustusi spetsiifilistes VGR alatüüpides varem või täpsemalt kui valgel-valge testimisega.

See artikkel annab ülevaate nendest värvi- ja kontrastispetsiifilistest perimeetria meetoditest ning nende seosest glaukoomi ja nägemisnärvi haigustega. Arutleme, mida sinine-kollane ja punane-roheline perimeetria saavad paljastada radade düsfunktsioonide kohta, kuidas virvendusperimeetria uurib ajalise kontrastsuse töötlemist ja kuidas need funktsionaalsed kaod kaardistatakse struktuurse pildistamise (OCT) ja verevoolu mõõdikutega (OCT-angiograafia). Samuti käsitleme tõendeid selle kohta, kas sellised sihipärased testid ennustavad hilisemat halvenemist standardväljadel, ning pakume välja praktilisi testimisprotokolle, mis maksimeerivad diagnostilist teavet patsiente liigselt koormamata.

Värvi- ja kontrastispetsiifiline perimeetria

Sinine-kollane (SWAP) perimeetria

Sinine-kollasel perimeetria (SWAP) on tuntud värvitest. See kasutab suurt, kitsaribalist sinist stiimulit (umbes 440 nm), mis esitatakse helekollasel taustal (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kõrge luminantsusega kollane väli kohandab punaseid ja rohelisi koonuseid nii, et peamiselt reageerib ülejäänud rada – lühilainepikkusega (sinised) koonused ja nende väikesed bistratifitseeritud VGR-id. Tegelikult "isoleerib" SWAP sinise koonuse kanali. Varajane glaukoom mõjutab sageli neid väikseid bistratifitseeritud rakke, nii et SWAP võib paljastada väljakao varem kui tavapärane testimine (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Uuringud näitavad, et SWAP suudab tuvastada vaatevälja defekte glaukoomikahtlusega või varase glaukoomiga silmadel enne, kui standardperimeetria kahjustusi näitab, viidates suuremale tundlikkusele varajase kahjustuse suhtes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Näiteks ühes uuringus leiti, et SWAP-i puudujäägid korreleerusid tugevalt võrkkesta närvikiu kihi hõrenemisega (r≈0,56 alumises kvadrandis) glaukoomipatsientidel (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), mis näitab, et SWAP-i kadu vastab struktuursele kahjustusele.

SWAP-il on aga praktilisi piiranguid. See on tundlik läätse läbipaistmatusele (katarakt muudab tulemused ebausaldusväärseks) ja nõuab tavaliselt pikemat testimist (kohandumisefektide ületamiseks). Kliiniliselt kasutab SWAP aja lühendamiseks sageli "SITA-SWAP" algoritmi, kuid patsiendid võivad siiski kergesti väsida. Uuringutes on SWAP-väljad näidanud glaukoomikahtlusega patsientidel suuremaid keskmisi defitsiite kui valgel-valge väljad (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), kuid reprodutseeritavus võib olla probleem. Teine SWAP-põhine lähenemine mõõdab pupillireaktsioone (pupillograafia) sinisele versus kollasele stiimulile, peegeldades melanopsiin ganglionirakkude funktsiooni. Ühes uuringus leiti, et sinise valguse pupillitestid tuvastasid varajase kahjustuse veidi paremini kui kollase valguse stiimulid kerge glaukoomi korral, vihjates, et sinise raja testimine võib varajase kahjustuse paljastada (openresearch-repository.anu.edu.au).

Arvestades SWAP-i tugevusi ja nõrkusi, kasutatakse seda peamiselt siis, kui kliinikud kahtlustavad varajast glaukoomi või nägemisnärvi neuropatiat, hoolimata normaalsetest standardsetest vaateväljadest. Paljud glaukoomispetsialistid kasutavad kahtlastel juhtudel sinise-kollasel Rootsi interaktiivset lävealgoritmi (SITA SWAP).

Punane-roheline (parvotsellulaarne) perimeetria

Punane-roheline rada (parvotsellulaarne süsteem) edastab kõrge eraldusvõimega ja värvuste vastandamise signaale ning seda saab testida ka psühhofüüsiliselt. Praktikas nõuab selle kanali isoleerimine hoolikat disaini (sageli kasutades isoluminantseid punaseid vs rohelisi stiimuleid). Laialdaselt kasutatavat kommertslikku "punane-rohelist perimeetriat" ei ole, kuid uurimistestid on näidanud huvitavaid tulemusi. Näiteks on punase-rohelise vastandamise testimist kasutanud uuringud leidnud, et mõnedel glaukoomiga silmadel on parvotsellulaarne rada sama haavatav – või isegi haavatavam – kui akromaatiline rada. Ühes klassikalises uuringus leiti, et varajase glaukoomiga silmade alamhulgal oli punase-rohelise värvikontrasti puhul suurem kaotus kui valgel-valge nägemise puhul (www.sciencedirect.com). See viitab, et parvotsellulaarsed (L/M koonus) ganglionirakud võivad olla selektiivselt kahjustatud. Selles uuringus olid mõnede patsientide punase-rohelise kontrasti läved ootamatult halvemad kui üldise tundlikkuse põhjal ennustati, vihjates kõrvalekaldumisele tavapärasest eeldusest, et suured, magnotsellulaarsed kiud näitavad võrdset või suuremat kaotust (www.sciencedirect.com).

Kuna tõeline isoluminantne punase-rohelise perimeetria on keeruline, on mõned kliinikud proovinud lihtsamaid variante. Näiteks “rohelise-kollasel” test (kasutades rohelist sihtmärki kollasel taustal) jäljendab punase-rohelise kontrasti testi, kus kollane taust summutab siniseid koonuseid. Hiljutine uuring näitas, et rohelise-kollased väljad olid hästi kooskõlas traditsiooniliste sinise-kollaste väljadega, sarnase tundlikkuse ja spetsiifilisusega glaukoomi tuvastamisel (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Praktikas tähendab see, et kliinikud saavad uurida parvotsellulaarset funktsiooni, muutes stiimuli lainepikkust, kuid praeguse varustusega on see ebatavaline. Siiski rõhutab see, et värvuste vastandamise defitsiidid (nii punase-rohelised kui ka sinise-kollased) pakuvad täiendavat teavet: SWAP testib koniotsellulaarset (S-koonus) teed ja rohelise/kollase test uurib L/M (parvo) teed.

Ajaline (virvendus) kontrasti perimeetria

Ajaline kontrasti tundlikkus – võime tuvastada kiiret virvendust või liikumist – on suures osas seotud magnotsellulaarse (M-rakuline) rajaga. Testid, mis mõõdavad virvenduse tajumist (virvendusperimeetria) või mis kasutavad ära "sageduse kahekordistumise" illusiooni, koormavad mõlemad neid kiireid radu. Virvendusperimeetrias tuvastavad patsiendid valguse/pimeduse vaheldumisi erinevatel sagedustel ja kontrastidel. "Sageduse kahekordistumise tehnoloogia" (FDT) perimeetrias virvendab võre suurel kiirusel (nt 25 Hz), luues illusiooni kahekordsest ruumilisest sagedusest; see stimuleerib eelistatult võrkkesta vihmavarju (M) ganglionirakke.

Uuringud on näidanud, et glaukoom mõjutab kõrgsageduslikku virvenduse tundlikkust. Tyleri varajased tööd teatasid, et paljudel glaukoomipatsientidel (ja okulaarsetel hüpertensiividel) esines kiire virvenduse puudujääke (webeye.ophth.uiowa.edu). Hilisemad ülevaated märkisid, et vananemine vähendab samuti kõrgsageduslikku virvendusnägemist, kuid isegi pärast vanuse arvestamist näitavad glaukoomipatsiendid virvenduse tundlikkuse märkimisväärset vähenemist (webeye.ophth.uiowa.edu). Märkimisväärne on, et kriitilise virvenduse sulandumise (CFF) perimeetria – mis leiab kõrgeima värskendussageduse, mida inimene suudab tuvastada – on leitud olevat glaukoomikahjustuste tuvastamisel parem kui standardne valgel-valge perimeetria (webeye.ophth.uiowa.edu). Teisisõnu, testimine, kui kiiresti valgus virvendada saab enne ühtlaseks valguseks sulandumist, võib paljastada funktsioonikao, mida tavalised väljad ei märka.

FDT-perimeetriat kasutatakse kliiniliselt juba glaukoomi sõeluuringuna. Korrelatsiooniuuringud näitavad, et FDT tulemused on struktuurse kaoga mõõdukalt kooskõlas: üks analüüs leidis, et FDT tundlikkus ja OCT-ga mõõdetud RNFL-i paksus olid oluliselt korrelatsioonis (Spearmani r≈0,65 kõigi glaukoomipatsientide puhul) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Praktikas on FDT kiire (sõeluuring võtab silma kohta paar minutit) ja on näidanud head varajase avastamise võimet.

Uuemad "Matrix FDT" seadmed kasutavad täielikku lävemääratlust ja suudavad jälgida progressiooni. Prospektiivne uuring jälgis okulaarse hüpertensiooniga/glaukoomikahtlusega silmi ~3 aastat Matrix FDT ja tavapärase perimeetriaga. Leiti, et FDT-ga avastati vaatevälja defekte rohkem silmadel (8,0%) kui standardtestidega (6,2%) (jamanetwork.com). Oluline on, et uuring järeldas, et FDT tuvastas sageli defekte, mis SAP-is samadel visiitidel ilmsed ei olnud (jamanetwork.com). Kokkuvõttes on ajalised kontrastitestid (virvendus/CFF/FDT) tundlikud varajasele glaukoomile ja pakuvad täiendavat vaadet nägemiskaotusele.

Funktsionaalse kao kaardistamine struktuuriga (OCT/OCT-Angio)

Struktuurne OCT-pildistamine võrkkestast ja nägemisnärvist on revolutsioniseerinud glaukoomiravi. Võrkkesta närvikiu kihi (RNFL) paksus ja maakula ganglionirakkude kompleks (GCC) (ganglionirakud + sisemised pleksiformsed kihid) on tihedalt seotud funktsionaalse kaoga. Uuringud, mis võrdlevad värvperimeetriat OCT mõõtmistega, näitavad järjepidevaid struktuuri-funktsiooni vastavusi. Näiteks glaukoomiga silmadel korreleerus võrkkesta närvikiu kihi paksus oluliselt SWAP-i tulemustega – eriti alumises kvadrandis – ja üldine RNFL-i hõrenemine oli paralleelne sinise-kollase tundlikkuse vähenemisega (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ühes sarjas oli keskmise RNFL-i paksuse ja SWAP-i keskmise hälbe vahel tugevam korrelatsioon (r≈0,39, p=0,001) kui valgel-valge perimeetriaga (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). See viitab, et SWAP-i (sinine rada) testimisel tuvastatud kaotus on kooskõlas mõõdetava närvikiu kaoga. Samamoodi on FDT kaotus seotud RNFL-i hõrenemisega, kinnitades, et parasiitide kahjustus ilmneb OCT struktuuris.

Optilise koherentsuse tomograafia angiograafia (OCT-A) annab kaarte veresoonte tihedusest võrkkesta all ja nägemisnärvi ümber. Glaukoom mõjutab võrkkesta verevoolu; paljud uuringud näitavad kapillaaride tiheduse vähenemist glaukoomiga silmadel. Tegelikult oli laiaväljaga veresoonte tihedus, mis mõõdeti RNFL kihis (peripapillaarne OCT-A), sama diagnostiline glaukoomi puhul kui RNFL paksus ise (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Glaukoomi eristamiseks tervetest silmadest leidis üks uuring, et "terve pildi" RNFL veresoonte tihedus andis AUC-väärtuse ~0,94, mis oli sarnane keskmise RNFL paksuse AUC=0,92-ga (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Teisisõnu, nii struktuurne kadu kui ka vaskulaarne kadu räägivad sarnast lugu. Kuid maakula veresoonte tihedus (N-voolavus sisemises võrkkestas) tundub olevat vähem ennustav kui maakula paksus: üks suur uuring leidis, et GCIPL paksus oli glaukoomiga silmade eristamisel normaalsetest parem kui maakula OCT-A veresoonte tihedus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Kliinikud saavad neid leide kombineerida: lokaalsed väljakad spetsiifilisel värvperimeetrial vastavad sageli lokaalsele hõrenemisele või perfusioonilangusele pildistamisel. Näiteks alumine kaarjas defekt SWAP-is vastab tavaliselt ülemise RNFL-i hõrenemisele OCT-s. OCT-A saab lisada veelgi detaile – kapillaaride kadude piirkonnad on sageli kooskõlas närvi kõige kahjustatud sektoritega. Kokkuvõttes annavad sihipärased perimeetria anomaaliad märku piirkondadest, mida OCT-ga täpsemalt uurida.

Standardvälja halvenemise ennustamine

Oluline küsimus on, kas need spetsialiseeritud testid suudavad ennustada tulevast kadu tavalistel valgel-valge väljadel. Kui jah, oleksid need eriti kasulikud glaukoomikahtlusega patsientidel. Tõendid on vastuolulised. Mitmed pikaajalised uuringud on uurinud, kas SWAP või FDT "juhtisid" SAP-i glaukoomiks konversioonis. Üks 5-aastane uuring okulaarse hüpertensiooni puhul leidis, et SWAP eelnes SAP-i konversioonile umbes 37% juhtudest, oli samaaegne 29% juhtudest ja ei konverteerunud 34% juhtudest (www.dovepress.com). Praktikas järeldasid autorid, et SWAP ja SAP tähistavad erinevaid varajase glaukoomi alamhulki, seega mõlema kasutamine võib avastamist parandada. Teine palju suurem Hollandi uuring (7–10-aastane jälgimine >400 silma puhul) leidis, et SWAP peaaegu kunagi ei juhtinud SAP-i: ainult 2 silma 24-st näitasid SWAP-i konversiooni varem, samas kui SAP oli ülejäänud puhul võrdne või varasem (output.eyehospital.nl). Autorid järeldasid, et SWAP ei ennustanud üldiselt SAP-i defekte ja et SAP jäi konversiooni suhtes vähemalt sama tundlikuks (output.eyehospital.nl). Need tulemused viitavad, et SWAP suudab tabada mõned varajased juhtumid (eriti lühiajaliselt), kuid see ei ole enamiku silmade puhul garanteeritud varajane hoiatus.

Virvendusperimeetria andmed on veidi lootustandvamad. Prospektiivses Matrix FDT uuringus ilmnesid uued vaatevälja defektid FDT-l veidi sagedamini kui SAP-il (8,0% vs 6,2% silmadest) üle 3,4 aasta (jamanetwork.com). Autorid märkisid, et FDT tuvastas mõned defektid, mida SAP-is veel ei nähtud (jamanetwork.com). Teisisõnu, FDT tuvastas mõned juhtumid veidi varem. Teisest küljest on sageduse kahekordistumise perimeetria pikaajalised ennustavad uuringud piiratud. Üks väike analüüs viitas, et kiire halvenemine FDT perimeetrial oli seotud kiirema SAP-i langusega, kuid see ei ole veel lõplik.

Kokkuvõttes: sihipärased värvi- ja virvendustestid võivad mõnikord anda märku probleemidest enne standardväljade testimist. SWAP võib tuvastada mõned varajased kaod, eriti lühiajaliselt, kuid see ei edesta järjepidevalt SAP-i kõigil patsientidel (www.dovepress.com) (output.eyehospital.nl). FDT võib paljastada mõõduka arvu varasemaid defekte (jamanetwork.com) (jamanetwork.com). Seetõttu tuleks neid teste pidada täiendavateks. Kui sihipärane test osutub ebanormaalseks, tekitab see muret isegi siis, kui valgel-valge test on endiselt normaalne. Kuid normaalne värvi-/virvendustest ei garanteeri stabiilsust. Pikaajalised uuringud viitavad, et mõlemat lähenemist tuleks võimaluse korral kasutada ja väljamuutusi tuleks kinnitada mitmete testidega (www.dovepress.com).

Praktilised testimisprotokollid

Kuna need spetsialiseeritud testid võivad olla pikad või väsitavad, peavad protokollid tasakaalustama põhjalikkuse patsiendi mugavusega. Peamised strateegiad hõlmavad testide arvu piiramist visiidi kohta, kiiremate algoritmide kasutamist ja väljaulatuse kohandamist. Praktikas vaheldavad uurijad sageli teste visiitide vahel, et vältida patsientide ülekoormamist. Näiteks ühe silma SWAP või FDT test võidakse teha ühel päeval ja teise silma test teisel päeval. Isegi siis piiravad kliinikud tavaliselt sessioone kahe väljaga (kas kaks silma ühel testitüübil või üks silm kahel modaalsusel) ja soovitavad oodata vähemalt nädal enne sama silma uuesti testimist teise testiga (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). See vahe aitab vältida segadust, mis on tingitud väsimusest või õppimismõjudest.

Kaasaegsed perimeetrid pakuvad kiiremaid algoritme (nt SITA strateegiad), mida saab kasutada värvperimeetria jaoks, vähendades testiaega poole võrra. Võimaluse korral vähendab lävemääratluse strateegia kasutamine täieliku lävemalliga võrreldes testi kestust. Testitava ala piiramine võib samuti aidata: kui patsiendil on teadaolev defitsiit (nt ülemine defekt), siis täiendavate värviliste stiimulite fokuseerimine sellesse piirkonda säästab aega võrreldes kogu välja uuesti testimisega. Suuremaid stiimuli suurusi (Goldmanni suurus V) kasutatakse sageli SWAP-i või virvendustestides usaldusväärsuse ja kiiruse parandamiseks (webeye.ophth.uiowa.edu).

Olulised on ka patsiendi tegurid: hea läätse selgus on värvitestide jaoks oluline (katarakt võib SWAP/GYP tulemused kehtetuks muuta), seega paljud protokollid nõuavad läätse hindamist või välistavad kaugelearenenud kataraktid. Patsiendid peaksid olema puhanud ja erksad; nende uuringute ajastamine päeva sellistele aegadele, kui patsient on tähelepanelik, võib vähendada väsimust.

Kokkuvõttes võiks tõhus protokoll välja näha järgmiselt: Algseis – valgel-valge perimeetria ja OCT. Kahtluse või piiripealse tulemuse korral planeerida värvi- või virvendusperimeetria (kasutades SITA või lühendatud režiimi). Tehke visiidi kohta mitte rohkem kui kaks väljatestit ja lubage ühe silma erinevate testide vahele nädal aega (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kui sihipärane test näitab kahtlustatavat defekti, siis järgmisel kohtumisel teostada selle piirkonna OCT/OCT-A pildistamine või täpsem perimeetria. Sõeluuringuteks või hõivatud kliinikutes võib olla praktiline spetsialiseeritud teste vaheldada – näiteks teha ühel aastal SWAP, järgmisel aastal FDT – selle asemel, et teha kõiki teste igal aastal. Eesmärk on koguda rajaspetsiifilisi andmeid, kahekordistamata kliinikuvisiite või patsienti üle koormamata.

Kokkuvõte

Värvuspõhine (sinine-kollane, punane-roheline) ja kontrastipõhine (virvendus) perimeetria rikastavad meie arusaama nägemisfunktsioonist, uurides parvotsellulaarseid, koniotsellulaarseid ja magnotsellulaarseid VGR radu eraldi. Sinine-kollane (SWAP) testib S-koonuse/bistratifitseeritud rada ja paljastab sageli varajase glaukoomikao, mis korreleerub RNFL-i hõrenemisega (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Punase-rohelise testimine (kliiniliselt harvem kasutatav) võib paljastada L/M-koonuse (kääbus) raja defitsiite; uuringud on leidnud juhtumeid, kus punase-rohelise värvinägemise langused olid ootamatult halvemad kui akromaatilised kaod (www.sciencedirect.com). Ajaline/virvendusperimeetria on suunatud vihmavarju (M-rakuline) süsteemile ja on osutunud tundlikuks algava glaukoomi suhtes, ületades mõnikord standardteste (webeye.ophth.uiowa.edu) (jamanetwork.com).

Struktuurne OCT ja OCT-A pakuvad anatoomilist kaarti nende funktsionaalsete leidude sobitamiseks. Värvuspetsiifilise väljakao piirkonnad kipuvad kattuma vastavate võrkkesta kihtide hõrenemise ja mikrovaskulaarse väljalangemisega (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kuigi värvi- ja virvendustestid võivad ennustada mõningast eelseisvat valgel-valge väljakaotust, ei ole nende tulemused täiesti järjepidevad: mõned pikaajalised uuringud leidsid, et SWAP eelnes harva standardsele väljakaotusele, samas kui virvendusperimeetria näitas paljudel juhtudel väikest edumaad (output.eyehospital.nl) (jamanetwork.com). Praktikas võimaldab nende testide arukas kasutamine – nende ajaline jaotamine, murettekitavatele piirkondadele keskendumine ja puudujääkide kinnitamine – kliinikutel tuvastada varajase või rajaspetsiifilise kahjustuse ilma liigse testimiskoormuseta (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Värvi- ja kontrasti perimeetria kaasamine koos struktuurse OCT/OCT-A-ga pakub multimodaalset lähenemist. Patsientidele tähendab see, et probleeme võidakse tuvastada värvi- või virvendusnägemise testidega isegi siis, kui standardne nägemine tundub endiselt normaalne. Kliinikute jaoks on väljakutse valida igale juhtumile õige test ja hallata lisandunud testimisaega. Järgides protokolle, mis piiravad väsimust ja üleliigsust, saab nende testide spetsiifilisuse säilitada, hoides samal ajal uuringud praktilistena. Lõppkokkuvõttes on SWAP, punase/rohelise kontrasti testid ja virvendusperimeetria tööriistad – ja nagu kõik tööriistad, toimivad need kõige paremini, kui neid kasutatakse osana üldisest diagnostikastrateegiast, mis hõlmab pildistamist ja regulaarset jälgimist.