Phoniatrie und Pädaudiologie Abteilung III
Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde Leiter: Professor Dr. med. R. Winter Medizinische Hochschule Hannover
Örtliche Kontrastempfindlichkeit und Stereosehen mit dem VisualTest
im Rahmen der Glaukomdiagnostik
Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin in der Medizinischen Hochschule Hannover
vorgelegt von Mareike Heimbucher aus Attendorn
Hannover 2009
Angenommen vom Senat der Medizinischen Hochschule Hannover am 17.09.2009
Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Hochschule Hannover Präsident: Prof. Dr. med. Dieter Bitter-Suermann
Betreuer: Prof. Dr. med. Rolf Winter Referent: Prof. Dr. med. Christoph Fahlke Korreferent: Prof. Dr. med. Burkhard Wiechens Tag der mündlichen Prüfung: 17.09.2009
Promotionsausschussmitglieder:
Prof. Dr. med. Thomas Lenarz Prof. Dr. Dr. h.c. Martin Ptok PD Dr. med. Burckhard Schwab
Meinen Eltern gewidmet.
Inhaltsverzeichnis
Tabellenverzeichnis...7
Abbildungsverzeichnis...9
Abkürzungsverzeichnis...11
1. Einleitung und Grundlagen ...13
1.1 Einleitung und Problemstellung... 13
1.2 Anatomie und Physiologie des Auges... 14
1.2.1 Aufbau und Funktion des Kammerwinkels ... 14
1.2.2 Anatomie und Physiologie der Netzhaut ... 15
1.2.3 Magno-, parvo- und koniozelluläre Ganglienzellen ... 17
1.3 Kontrastsehen ... 20
1.3.1 Kontrastempfindlichkeit ... 21
1.4 Stereosehen... 22
1.4.1 Einteilung des Binokularsehens ... 24
1.4.2 Voraussetzungen zum Stereosehen ... 25
1.5 Das Glaukom ... 26
1.5.1 Glaukomformen... 26
1.5.2 Epidemiologie, Risikofaktoren und Pathogenese ... 29
1.5.3 Glaukomdiagnostik... 30
1.5.3.1 Die Messung des Augeninnendrucks (Tonometrie)... 30
1.5.3.2 Ophthalmoskopie... 32
1.5.3.3 Gesichtsfelduntersuchung ... 33
1.5.4 Therapie des Glaukoms ... 35
2. Material und Methoden...37
2.1 Patienten ... 37
2.2 Methoden ... 41
2.2.1 Der VisualTest... 41
2.2.2 Untersuchung der örtlichen Kontrastempfindlichkeit ... 42
2.2.3 Untersuchung des Stereosehens... 43
2.3 Statistische Auswertung ... 45
3. Ergebnisse...47
3.1 Ophthalmologische Grunddaten... 48
3.1.1 Normwertvergleiche der ophthalmologischen Grunddaten ... 51
3.1.2 Vorkommen von Glaukomformen... 53
3.1.3 Glaukomtherapie... 54
3.2 Ergebnisse der Untersuchung der Kontrastempfindlichkeit... 55
3.2.1 Normwertvergleiche für die Kontrastempfindlichkeit ... 58
3.2.1.1 Normwertvergleich in Abhängigkeit von der Glaukomform... 61
3.2.1.2 Normwertvergleich in Abhängigkeit von der Glaukomtherapie ... 62
3.2.2 Kontrastempfindlichkeit in Abhängigkeit der Cup-Disk-Ratio (CDR) ... 65
3.3 Ergebnisse der Untersuchung des Stereosehens ... 68
3.3.1 Normwertvergleiche der Ergebnisse des Stereosehens ... 69
3.3.1.1 Normwertvergleiche in Abhängigkeit von der Glaukomform... 70
3.3.1.2 Normwertvergleich in Abhängigkeit von der Glaukomtherapie ... 72
3.3.2 Stereosehen in Abhängigkeit von der Cup-Disk-Ratio (CDR) ... 73
3.4 Zusammenfassung der signifikanten Ergebnisse... 74
4. Diskussion ...75
4.1 Diskussion der möglichen Einflussfaktoren ... 75
4.1.1 Exogene und endogene Faktoren ... 75
4.1.2 Patientenrekrutierung... 76
4.1.3 Ermüdung... 77
4.1.4 Lerneffekt ... 78
4.1.5. Zeitfaktor ... 78
4.1.6 Geschlecht ... 79
4.1.7 Alter... 80
4.1.8 Glaukomform... 81
4.1.9 Glaukomtherapie... 81
4.1.10 Ophthalmologische Befunde ... 81
4.2 Diskussion der Untersuchungsmethoden... 81
4.2.1 Bestimmung der Kontrastsehschärfe ... 81
4.2.1.1 Kontrasttafeln ... 81
4.2.2 Computergestützte Verfahren ... 81
4.2.3 Bestimmung des Stereosehens ... 81
4.3 VisualTest ... 81
4.3.1 Vorteile und Nachteile des VisualTest-Systems... 81
4.3.2 Eigenschaften der Schwellenwertermittlung ... 81
4.3.3 Einfluss der „Forced choice“-Methode ... 81
4.4 Klinische Bedeutung... 81
4.5 Ausblick auf weitere Studienansätze... 81
5. Zusammenfassung ...81
6. Literaturverzeichnis ...81
Anhang ...81
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Augenärztliche Untersuchung...40
Tabelle 2: Verteilung der Patienten in den Altersgruppen. ...47
Tabelle 3: Ophthalmologische Grunddaten der Patienten der Altersgruppe bis 40 ...49
Tabelle 4: Ophthalmologische Grunddaten der Patienten der Altersgruppe über 40...49
Tabelle 5: Vergleich der ophthalmologischen Daten beider Altersgruppen. ...50
Tabelle 6: Normwertvergleich der Sehkraft der rechten und linken Augen...51
Tabelle 7: Normwertvergleich der Refraktion aller Patienten...51
Tabelle 8: Normwertvergleich des Augeninnendrucks beider Altersgruppen. ...52
Tabelle 9: Normwertvergleich der Cup-Disk-Ratio aller Patienten...52
Tabelle 10: Häufigkeit der verschiedenen Glaukomformen in beiden Altersgruppen. ...53
Tabelle 11: Häufigkeit der Therapiemodalitäten in beiden Altersgruppen. ...54
Tabelle 12: Ergebnisse der Untersuchung der Kontrastempfindlichkeit bis 40 Jahre. ...55
Tabelle 13: Ergebnisse der Untersuchung der Kontrastempfindlichkeit über 40 Jahre. 56 Tabelle 14: Normwertvergleich der Visusstufen des Kontrastsehens bis 40 Jahre. ...58
Tabelle 15: Normwertgleich der Patienten über 40 Jahre...58
Tabelle 16: Normwertvergleich der Patienten mit einem Normaldruckglaukom bis 40 ..61
Tabelle 17: Normwertgleich der Patienten mit einem POWG über 40 Jahre...62
Tabelle 18: Normwertgleich der jüngeren Patienten ohne medikamentöse Therapie....62
Tabelle 19: Normwertvergleich der Patienten über 40 Jahre ohne Therapie...63
Tabelle 20: Normwertgleich der Patienten über 40 Jahre mit einer Monotherapie. ...64
Tabelle 21: Normwertgleich der Patienten über 40 Jahre mit einer Zweifachtherapie...64
Tabelle 22:Verteilung der Patienten in den CDR-Gruppen ...65
Tabelle 23: Mittelwertvergleich der Ergebnisse des Kontrastsehens der CDR-Gruppe.65 Tabelle 24: Ergebnisse des Stereosehens in beiden Altersgruppen. ...68
Tabelle 25: Vergleich der Untersuchungsergebnisse des Stereosehens zwischen den Altersgruppen bis und über 40 Jahre...68 Tabelle 26: Normwertvergleich des Stereosehens bis und über 40 Jahre...69 Tabelle 27: Normwertvergleich des Stereosehens der jüngeren Patienten mit einem
Normaldruckglaukom, einem spätjuvenilen Glaukom und einem
POWG. ...70 Tabelle 28: Normwertvergleich des Stereosehens der Patienten über 40 Jahre mit
einem POWG, NDG, WDG und Pigmentdispersionsglaukom. ...71 Tabelle 29: Normwertvergleich des Stereosehens der Patienten bis 40 Jahre mit
unterschiedlicher Therapie. ...72 Tabelle 30: Normwertvergleich des Stereosehens der Patienten über 40 Jahre mit
unterschiedlicher Therapie. ...72 Tabelle 31: Vergleich der Untersuchungsergebnisse des Stereosehens zwischen
den CDR-Gruppen 1 und 2...73
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Anatomie der Kammerwinkelstrukturen...14
Abbildung 2: Hydrodynamik des Kammerwassers...14
Abbildung 3: Aufbau und neuronale Verschaltung der Netzhaut...15
Abbildung 4: Funktionsweisen von ON-, ON-OFF- und OFF-Ganglienzellen...16
Abbildung 5: Magno- (M), konio- (K) und parvozelluläre (P) Ganglienzellen ...17
Abbildung 6: Aufbau des Corpus geniculatum laterale...19
Abbildung 7: Schematische Darstellung der zentralen Sehbahn...20
Abbildung 8: Definition des Kontrastes...20
Abbildung 9: Horopterkreis und Zyklopenauge...23
Abbildung 10: Horopter (H) und Panumscher Raum (P)...23
Abbildung 11: Bilderpaar zur Prüfung des Simultansehens...24
Abbildung 12: Bilderpaare zur Prüfung der Fusion und des Stereosehens...25
Abbildung 13: Schematische Darstellung des Kammerwinkels...26
Abbildung 14: Akutes Winkelblockglaukom...27
Abbildung 15: Bilateraler Buphthalmus...28
Abbildung 16: Das pathogenetische Konzept...29
Abbildung 17: Prinzip der Applanationstonometrie...30
Abbildung 18: Fluoreszierende Halbkreise berühren sich...31
Abbildung 19: Fortschreiten des Glaukomschadens...32
Abbildung 20: Progredienz des glaukomatösen Gesichtsfeldausfalls...34
Abbildung 21: Auswirkungen des eingeschränkten Gesichtsfelds...34
Abbildung 22: Bestimmung des Zieldrucks...35
Abbildung 23: Abfluss des Kammerwassers nach einer Trabekulektomie...36
Abbildung 24: Spaltlampe BQ 900...40
Abbildung 25: Aufbau des VisualTest Systems...41
Abbildung 26: Landoltringe auf dem Bildschirm des VisualTests...42
Abbildung 27: Landoltring...43
Abbildung 28: Ein nach oben geöffneter Stereo-Landoltring...44
Abbildung 29: Alter der männlichen und weiblichen Patienten in Jahren...48
Abbildung 30: Häufigkeit der Therapiemodalitäten in beiden Altersgruppen...54
Abbildung 31: Kontrastempfindlichkeit in der Visusstufe 1,0 beider Altersgruppen...56
Abbildung 32: Kontrastempfindlichkeit in der Visusstufe 0,7 beider Altersgruppen...57
Abbildung 33: Kontrastempfindlichkeit in der Visusstufe 0,032...57
Abbildung 34: Verlauf der Ergebnisse der Kontrastempfindlichkeit aller Patienten...59
Abbildung 35: Verlauf der Ergebnisse der Kontrastempfindlichkeit nach Alter...59
Abbildung 36: Normwertvergleich der Kontrastempfindlichkeit bis 40 Jahre...60
Abbildung 37: Normwertvergleich der Kontrastempfindlichkeit über 40 Jahre...60
Abbildung 38: Kontrastempfindlichkeit in der Visusstufe 0,8 in den CDR-Gruppen...66
Abbildung 39: Kontrastempfindlichkeit in der Visusstufe 0,7 in den CDR-Gruppen...66
Abbildung 40: Mittelwertvergleich der Kontrastempfindlichkeit der CDR-Gruppen...67
Abbildung 41: Ergebnisse des Stereosehens in beiden Altersgruppen...69
Abbildung 42: Stereosehen: Mittelwerte im Vergleich mit Normwerten...70
Abbildung 43: Ergebnisse des Stereosehen in beiden CDR-Gruppen...73
Abbildung 44: Sehzeichentafeln mit unterschiedlichen Optotypen...86
Abbildung 45: Beziehung zwischen Optotypengröße und – kontrast...87
Abbildung 46: Pathologische Veränderungen der Kontrastempfindlichkeitskurve...88
Abbildung 47: Kontrastempfindlichkeit in Abhängigkeit von der Ortsfrequenz...88
Abbildung 48: Kontrasttafeln nach Pelli-Robson, Regan und Ginsburg...89
Abbildung 49: Pixeldarstellung mit Anti-Aliasing...91
Abbildung 50: Treffversuch...92
Abbildung 51: Lang-I-Stereotest und Titmus-Test...93
Abbildung 52: Psychometrische Funktion...95
Abbildung 53: Magnozelluläre Neurone des Corpus geniculatum laterale...100
Abkürzungsverzeichnis
bzw. beziehungsweise
c Periode
ca. circa
cd Candela
CD Compact Disc
CDR Cup / Disk - Ratio
dB Dezibel
deg Grad
d. h. das heißt
DIN Deutsche Industrie Norm(en)
dpt Dioptrie
Dr. Doktor
ERG Elektroretinogramm
FACT Functional Acuity Contrast Test FC Forced Choice (erzwungene Wahl) FDT Frequency Doubling Technology
Gr Gruppe
Hg Quecksilber
Hz Hertz
IOD intraokulärer Druck KE Kontrastempfindlichkeit
LA linkes Auge
LCD Liquid Crystal Display
m milli-, Meter
MAA mittlere absolute Abweichung
max Maximum
MHH Medizinische Hochschule Hannover
min Minimum / Minute
mm Millimeter
mmHg Millimeter Quecksilbersäule
µl Mikroliter
N Anzahl
NDG Normaldruckglaukom
p Signifikanz, Wahrscheinlichkeit
PC Personal Computer
Perz. Perzentile
PEX-Glaukom Pseudoexfoliationsglaukom POWG Primäres Offenwinkelglaukom
Prof. Professor
RA rechtes Auge
s Sekunde
SWAP Short Wavelength Automated Perimetry Std.-abw. Standardabweichung
WBG Winkelblockglaukom z. B. zum Beispiel
° Grad
“ Bogen- bzw. Winkelsekunden
% Prozent
1. Einleitung und Grundlagen 1.1 Einleitung und Problemstellung
Kontrastempfinden und Stereosehen stellen wichtige Sehfunktionen dar. Ohne Kontraste könnte sich der Mensch in seiner Umwelt nur erschwert orientieren, da die Konturen verschwimmen würden. Selbst bei guter Sehkraft (Visus) und schlechtem Kontrastsehen sind die Einschätzung von Objekten und das Erkennen von Gesichtern und Personen stark eingeschränkt, da die Grenzen zwischen den verschiedenen Flächen nicht klar wirken. Ohne Tiefensehen (Stereopsis) als höchste Stufe des Binokularsehens ist es nur grob möglich, Positionen und Abstands- verhältnisse von Objekten miteinander in Relation zu setzen und genaue Entfernungen abzuschätzen. Dies ist aber für feinmechanische Tätigkeiten, beim Operieren oder auch im Straßenverkehr, z. B. beim Rangieren, unerlässlich.
Die Untersuchung der Kontrastwahrnehmung und des Stereosehens haben diagnostische Bedeutung erlangt, weil sie bei gewissen Augen- und Allgemein- erkrankungen reduziert sein können, während andere Methoden, wie der Visus oder das Gesichtsfeld, vollkommen unauffällige Ergebnisse liefern. Kontrast- und Stereosehen sind vor allem beim Glaukom verändert (Teoh 1990, Bassi 1991, Horn 1995, Lundh 1995, Essock 1996, Hawkins 2003, Tochel 2005, Gupta 2006).
Aber auch Patienten mit beginnender Katarakt (Sachsenweger 2003), einem irregulären Hornhautastigmatismus (Tomidokoro 2001), einem Hypophysenadenom (Grochowicki 1990, Huber 1998) oder mit Diabetes mellitus (DiLeo 1992, Harris 1996) sowie einer AIDS-Erkrankung (Quiceno 1992) und doppelseitigen Neuropathien (François 1991, Huber 1998) weisen veränderte Werte auf.
Somit besteht die Hoffnung, mit Hilfe der Kontrolle des Kontrastsehens und des Stereosehens eine einfache Untersuchungsmethode zur Früherkennung und Verlaufsbeurteilung des Glaukoms und anderen Erkrankungen entwickeln zu können.
Im Rahmen der hier vorliegenden Studie soll mit Hilfe des VisualTest Systems untersucht werden, ob und wie weit eine bestehende Glaukomerkrankung die örtliche Kontrastempfindung und das Stereosehen beeinträchtigt.
1.2 Anatomie und Physiologie des Auges
1.2.1 Aufbau und Funktion des KammerwinkelsDer Kammerwinkel ist die Struktur der Augenvorderkammer, die sich zirkulär zwischen Hornhaut und Regenbogenhaut (Iris) befindet (siehe Abbildung 1). Seine wichtigste Funktion ist der Kammerwasserabfluss.
Das Kammerwasser, das unter anderem zur Ernährung der Linse und der Hornhaut dient, wird von Zellen der Ziliarkörperzotten aktiv mit einer Rate von 2-6 µl/min und weitgehend unabhängig vom Augeninnendruck in die Hinterkammer des Auges sezerniert (Flammer 2001). Es fließt zwischen Iris und Linse durch die Pupille in die Vorderkammer. Dort verteilt es sich und gelangt über drei Möglichkeiten wieder in den venösen Kreislauf zurück: Der Hauptabfluss (zu 90%) besteht über das Trabekelmaschenwerk zum Schlemm-Kanal am Übergang zwischen Hornhaut und Sklera zu den episkleralen Venen. Zweitrangig erfolgt der Abfluss über den uveoskleralen Weg in die Venen der Aderhaut und nur ein sehr geringer Anteil wird von der Iris aufgenommen (Kanski 2004). Die Strukturen des Kammerwinkels stellen Abflusswiderstände dar, die bei pathologischen Veränderungen einen erhöhten Augeninnendruck erzeugen (Lang 2004).
Abbildung 1: Anatomie der Kammerwinkelstrukturen Aus: Kanski J (2004) Klinische Ophthalmologie 5. Auflage Urban und Fischer Verlag München, Jena.
Abbildung 2: Hydrodynamik des Kammerwassers Das Kammerwasser wird im Ziliarkörperepithel gebildet (3), verteilt sich in der Vorderkammer und verlässt diese über das Trabekelmaschenwerk (1) oder unkonventionell über den Ziliarmuskel in die Aderhaut (2).
Aus: Krieglstein GK (1999) Atlas der Augenheilkunde, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg.
1.2.2 Anatomie und Physiologie der Netzhaut
Abbildung 3 zeigt den Aufbau der menschlichen Netzhaut (Retina), welche aus zehn Schichten besteht.
Abbildung 3: Aufbau und neuronale Verschaltung der Netzhaut
Zapfen (Z) und Stäbchen (S) sind über verschiedene Bipolarzellen (flache Bipolarzellen = FB, intervaginierende Bipolarzellen = IB, Stäbchen-Bipolarzellen = SB) mit den Ganglienzellen des magnozellulären Systems (GM) und des parvozellulären Systems (GP) verbunden. Die Querverschaltung erfolgt über Horizontalzellen (H) oder über amakrine Zellen (A).
Aus: Deetjen P, Speckmann EJ (1999) Physiologie, 3. Auflage, Urban & Fischer
In der äußeren nukleären Schicht der Netzhaut an der Grenze zum Pigmentepithel befinden sich die Zapfen und Stäbchen. Diese bilden als Photorezeptoren das erste afferente Neuron. Die menschliche Retina besitzt ca. sieben Millionen Zapfen, welche für das photopische Sehen, auch Tagessehen genannt, zuständig sind. Sie benötigen zur Erregung eine ausreichend helle Beleuchtung und ermöglichen ein hohes zeitliches und räumliches Auflösungsvermögen sowie das Farbsehen. Den Hauptanteil der 100 - 150 Millionen Sinnesrezeptoren machen die Stäbchen aus, die für das periphere Sehen, die Wahrnehmung von Bewegungen und vor allem für das skotopische Dämmerungssehen zuständig sind (Leydhecker 1990, Glaser 1990). In
der peripheren Netzhaut befinden sich weitaus mehr Stäbchen, während im Bereich der Fovea centralis, dem Bereich des schärfsten Sehens, ausschließlich Zapfen vorliegen.
Das zweite afferente Neuron wird von den bipolaren Schaltzellen gebildet, deren Zellkerne sich in der inneren nukleären Schicht der Netzhaut befinden. Bipolare Zellen reagieren auf einen Transmitterstopp je nach Kopplung an unterschiedliche Ganglienzellen. Sind sie mit einer OFF-Center-Ganglienzelle verbunden, ereignet sich eine Hyperpolarisation, wohingegen sie bei Kopplung an eine ON-Center- Ganglienzelle mit einer Depolarisation reagieren. Als ON-Effekt bezeichnet man eine Reaktion auf „hell“ mit zentraler Weiterleitung des Reizes. Dagegen versteht man unter OFF-Effekt eine Reaktion auf „dunkel“ mit Hemmung der Rezeptoren. Es wird keine Erregung weitergeleitet. Des Weiteren ist ein ON-OFF-Effekt bekannt. Hierbei wird auf einen Wechsel der Helligkeit reagiert. In Abbildung 4 werden die Funktionsweisen der unterschiedlichen Ganglienzellen veranschaulicht.
Abbildung 4: Funktionsweisen von ON-, ON-OFF- und OFF-Ganglienzellen
Verändert nach: Hartline HK (1938) The response of single optic nerve fibers of the vertebrate eye to illumination of the retina. Am J Physiol 121: 400-415.
Auf diese Weise werden Informationen über eine Zunahme an Helligkeit oder Dunkelheit in getrennte Kanäle geleitet (Marr 1986). Zusätzlich gibt es in der menschlichen Netzhaut Interneurone. So geben amakrine Zellen Informationen der bipolaren Schaltzellen an Ganglienzellen, die das dritte afferente Neuron bilden, weiter und ermöglichen antagonistische Interaktionen zwischen Subgruppen bipolarer Zellen. Eine weitere Gruppe von Interneuronen, die so genannten Horizontalzellen vermitteln Interaktionen zwischen den Sinnesrezeptoren. So ergibt sich schon auf retinaler Ebene eine komplexe Informationsverarbeitung der Sinneseindrücke.
1.2.3 Magno-, parvo- und koniozelluläre Ganglienzellen
Der Mensch besitzt etwa 1,2 Millionen Ganglienzellen, deren Axone den Sehnerv bilden. Hier lassen sich magnozelluläre Alphazellen (M) von parvozellulären Betazellen (P) und koniozellulären Gammazellen (K) unterscheiden (Abbildung 5).
Abbildung 5: Magno- (M), konio- (K) und parvozelluläre (P) Ganglienzellen aus der menschlichen Netzhaut Innerhalb des parvozellulären Systems unterscheidet man zusätzlich ON- und OFF-Ganglienzellen.
Verändert nach: Webvion (2003) www.retina.umh.es/Webvision/imageswv/hugcproj.jpeg.
Die magnozellulären Alphazellen (10%, auch A- oder M-Zellen genannt) zählen zum phasischen System, das sich durch eine hohe Nervenleitgeschwindigkeit, eine niedrige räumliche und eine hohe zeitliche Auflösung auszeichnet. Mit ihren Rezeptivfeldern reagieren die M-Zellen empfindlich auf Tiefe, Bewegung, Flickerreize und Helldunkel-Flächenkontrastunterschiede. Sie verfügen über dicke Axone und leiten die Information mit hoher Geschwindigkeit (30-40 m/s) weiter (Eysel 2007). Auf einen Dauerreiz erfolgen nur am Reizanfang und Reizende kurze Impulse (ON-OFF- Antwort) (Marr 1986). Somit dient dieses magnozelluläre System als eine Art
„Warnsystem“ und ist zur Hinlenkung der Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Ort im Gesichtsfeld geeignet (Arden 1978a, Huber 1998, Lachenmayr 2006).
Die parvozellulären Betazellen (auch B- oder P-Zellen) gehören dagegen zum tonischen System (Perry 1984, Silveira 1991, Weber 1998) und machen mit 80% den Hauptanteil der Ganglienzellen aus. Betazellen verfügen über eine überwiegend niedrige Nervenleitgeschwindigkeit von 15 bis 23 m/s) und zeichnen sich durch eine
hohe räumliche und niedrige zeitliche Auflösung sowie ein farbantagonistisches Verhalten aus. Auf einen Dauerreiz erfolgt hier eine kontinuierliche Antwort. Die P- Zellen projizieren über relativ dünne, langsam leitende Axone fast ausschließlich zu den parvozellulären Schichten des Corpus geniculatum laterale (Parvosystem). Im Gesichtsfeldzentrum sind sie dichter vertreten als in der Peripherie, sie haben kleinere Rezeptivfelder mit entsprechend hoher räumlicher Auflösung und sind fast alle farbkodiert. Darüber hinaus haben sie ein schlechtes zeitliches Auflösungs- vermögen und eine geringe Kontrastempfindlichkeit, tragen aber vor allem zur Sehschärfe und zum Farbensehen bei.
Die übrigen 10% der Ganglienzellen werden als koniozelluläre Gammazellen bezeichnet. Sie werden auch Wideband-Ganglienzellen, W-Zellen oder χ-Neurone genannt. Sie stellen eine heterogene Zellgruppe mit kleinen Somata und großen Dendritenbäumen dar und sind in den interlaminären Schichten des Corpus geniculatum laterale lokalisiert. Von dort aus ziehen sie bevorzugt in die visuellen Reflexzentren (Area praetectalis, Colliculus superior) und in den Tractus retinohypothalamicus (Huber 1998). Die besonders dünnen Axone dieser Ganglienzellen besitzen eine Leitungsgeschwindigkeit von 2-18 m/s und sind direkt mit den Blau-Zapfen der Retina verbunden. Auf einen Blau-Stimulus erfolgt eine ON- Antwort der Ganglienzellen, während ein Gelb-Reiz eine OFF-Antwort hervorruft.
Das Verhalten des parvo- und magnozellulären Systems bei Stimulation mit einem sinusoidalen Gittermuster, wie es zur Untersuchung der Kontrastempfindlichkeit verwendet werden kann, wurde in der Vergangenheit schon mehrfach untersucht (Kaplan 1982 und 1986). So konnte gezeigt werden, dass bei steigendem Kontrast das magnozelluläre System schneller erregt wird als das parvozelluläre. Außerdem ist die Kontrastverstärkung der magnozellulären Neurone stärker als die der parvozellulären, das Verhältnis beträgt ungefähr 8:1 (Wandell 1995). Auch das Stereosehen wird vorwiegend über das magnozelluläre System sowie über eine kortikale Verarbeitung vermittelt (Negawa 2002).
Fast alle retinalen Ganglienzellen (90%) projizieren zum Corpus geniculatum laterale, welches im Thalamus liegt. Dieses besteht aus sechs übereinander liegenden Zellkörperschichten, von denen die ersten beiden aus magnozellulären Neuronen bestehen. Die vier weiteren Schichten werden von den parvozellulären
Neuronen gebildet, während sich die koniozellulären Neurone in den interlaminären Schichten befinden (siehe Abbildung 6).
Abbildung 6: Aufbau des Corpus geniculatum laterale
Verändert nach: Webvision (2003) www.retina.umh.es/Webvision/imageswv/LGN.jpeg.
Das vierte afferente Neuron reicht vom Corpus geniculatum laterale über die Radiatio optica (Sehstrahlung) bis zum visuellen Kortex. In der nach Brodman benannten Area 17 der Großhirnrinde, auch Area striata genannt, sind verschiedene Wahrnehmungsqualitäten innerhalb des magno- und parvozellulären Systems unterschiedlich gewichtet. Im Bereich des Parietallappens wird der magnozelluläre Bereich mit hoher zeitlicher Auflösung verfolgt, während im inferotemporalen Bereich die Interpretation des parvozellulären Pfades erfolgt. In diesen sekundären und tertiären Cortexarealen werden Aspekte der Formanalyse verarbeitet, wie zum Beispiel Farbspezifität, Orientierung und Tiefeninformation (Sachsenweger 2003).
Abbildung 7 zeigt den Verlauf der gesamten Sehbahn von der Netzhaut bis zur Großhirnrinde.
1.3 Kontrastsehen
Als Kontrast bezeichnet man die relative Leuchtdichtendifferenz zwischen zwei angrenzenden Objektbereichen (DIN 1450 1993). Diese Definition gilt für den physikalischen, photometrischen Kontrast, wovon der physiologische bzw. simultane Kontrast abgegrenzt werden muss.
Zur quantitativen Erfassung des Kontrastes dienen zwei Formeln; der Webersche Kontrast und der Michelson-Kontrast. Abbildung 8 zeigt die Unterschiede zwischen den beiden Kontrastarten.
Abbildung 8: Definition des Kontrastes
Photometrischer Kontrast (scharfer oder Weberscher Kontrast). Ein dunkles Objekt (z.B. Optotyp) mit der Leuchtdichte Lmin befindet sich auf einem helleren Umfeld der Leuchtdichte Lmax.
Michelson-Kontrast (weicher Kontrast). Anwendung bei Objekten mit vielen hellen und dunklen Bildanteilen (z. B.
Gittermuster).
Aus: Kaufmann H (1995) Strabismus, 2. Auflage, Enke Verlag, Stuttgart.
Abbildung 7: Schematische Darstellung der zentralen Sehbahn
Aus: Klinke R, Silbernagl S (2003) Lehrbuch der Physiologie. 4. korrigierte Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
Befindet sich ein dunkles Objekt, wie z. B. ein Sehzeichen (Optotype), auf einem hellen Untergrund, kann der Kontrast mathematisch durch folgende Formel dargestellt werden:
Umfeld
Optotype Umfeld
te Leuchtdich
te Leuchtdich te
Leuchtdich ontrast
Optotypenk −
=
Diese Formel verwendet man für den photometrischen oder Weberschen Kontrast (Paliaga 1993, Bach 2008). Der Kontrast variiert zwischen den dimensionslosen Werten null und eins. Kontrastwerte um null bedeuten, dass die Leuchtdichtendifferenz zwischen Bild und Hintergrund minimal ist, während der Wert eins (100%) den maximalen Leuchtdichtenunterschied definiert.
Der Michelson-Kontrast (auch weicher Kontrast oder Modulation genannt) gilt z. B.
bei Gittermustern, wie sie zur Testung der örtlich-zeitlichen Kontrastempfindlichkeit auf Computermonitoren benutzt werden. Man verwendet statt der maximalen Leuchtdichte die mittlere Leuchtdichte der Streifen, die durch ½ (Lmax + Lmin) ausgedrückt wird. Kontrastunterschiede werden dadurch erzeugt, dass gleichzeitig die Leuchtdichte heller Streifen abnimmt und die Leuchtdichte dunkler Streifen zunimmt (Paliaga 1993). Der simultane Kontrast wird durch die folgende Formel errechnet:
( )
( )
max minmin max
min max
min min
max
2 1 2 1
L L
L L
L L
L L
L
+
= − +
− +
1.3.1 Kontrastempfindlichkeit
Als Kontrastempfindlichkeit bezeichnet man den Kehrwert des Kontrastes, der noch minimal wahrgenommen werden kann. Beträgt dieser Kontrast beispielsweise 20%, also 0,2, so liegt eine Kontrastempfindlichkeit von 1 / 0,2 = 5 vor.
Die Kontrastempfindlichkeit wird durch unterschiedliche Faktoren beeinflusst. Zum einen wird tagsüber, unter photopischen Bedingungen eine höhere Empfindlichkeit erzeugt als nachts oder in der Dämmerung (skotopisches und mesopisches Sehen).
Durch die Helladaptation der Netzhaut werden geringere Leuchtdichtenunterschiede
wahrgenommen. Auch die Leuchtdichte des Hintergrundes beeinflusst die Kontrastempfindlichkeit. Beispielsweise sind die Sterne am Himmel nur nachts in der Dunkelheit, jedoch nicht bei Tageslicht sichtbar, da der Leuchtdichtenunterschied zwischen den Sternen und dem Himmel nur nachts oberhalb der Lichtunterschiedsschwelle liegt. Ein ähnliches Beispiel stellt ein gedruckter Text dar, welcher nur bei adäquater Beleuchtung mühelos gelesen werden kann, obwohl der Kontrast der Buchstaben unabhängig von der Beleuchtung ist. Um die höchste Kontrastempfindlichkeit zu erreichen, muss die Leuchtdichte des Hintergrundes zwischen 3 und 3000 cd / m2 betragen (Paliaga 1993).
1.4 Stereosehen
Unter Stereosehen versteht man das räumliche dreidimensionale Sehen bzw.
Tiefensehen (Lang 2001). Es stellt die höchste Stufe des Binokularsehens dar und erzeugt durch sensorische Verarbeitung der jeweils unterschiedlichen, sich aber weitgehend überlappenden Netzhautbilder beider Augen ein gemeinsames einfaches Bild des betrachteten Raumes. Dieses besitzt eine stereoskopische Tiefenqualität sowie einen plastischen Charakter (Velhagen 1972) und dient dazu, vor allem im Nahbereich Entfernungen abschätzen zu können (Schmidt 1997).
Zu jedem Netzhautpunkt des einen Auges gibt es einen zugehörigen, korrespondierenden Punkt der anderen Retina mit dem gleichem Ortswert (Klinke 2003). Diese korrespondierenden Netzhautstellen bilden die Fläche eines durch den Fixationspunkt und den Knotenpunkten beider Augen verlaufenden Kreises, der als Horopterkreis bezeichnet wird. Objekte, die auf der Horopterfläche liegen, werden einfach gesehen, wohingegen Punkte vor oder hinter dem Horopter eine Diplopie (Doppelbilder) verursachen (Lang 1994).
Ein Hilfsmittel zur erleichterten Darstellung der Vorgänge des binokularen räumlichen Sehens ist das Zyklopen- oder Mittelauge. Durch die fiktive Überlagerung beider Retinae erscheint es als ein einziges Organ, das sich im Zentrum des Kopfes befindet.
Abbildung 9: Horopterkreis und Zyklopenauge
Gegenstand A liegt auf dem Horopterkreis. Legt man die Netzhäute beider Augen so übereinander, dass sich beide Stellen des schärfsten Sehens (Foveae) decken, entsprechen sich die korrespondierenden Netzhautstellen.
Im fiktiven Zyklopenauge wird der Gegenstand scheinbar einfach und scharf gesehen, da beide Fixationslinien zusammenfallen.
Der Gegenstand B, der sich außerhalb des Horopterkreises befindet, wird nach nasal horizontal verschoben und auf nicht miteinander korrespondierenden Netzhautarealen disparat abgebildet. Er erscheint als Doppelbild, wird durch die Winkel α und ß, die in ihrer Summe die Querdisparation ergeben, in seiner Lage bestimmt und auf der Retina des Zyklopenauges dargestellt.
Aus: Deetjen P, Speckmann EJ (1999) Physiologie, 3.
Auflage Urban & Fischer Verlag, München, Stuttgart, Jena, Lübeck, Ulm.
Die Objekte außerhalb des Horopters werden auf horizontal verschobenen, querdisparaten Netzhautstellen abgebildet. Jedoch gibt es im menschlichen Sehsystem eine gewisse Toleranz für geringe Querdisparationen (Herzau 1995). In einem bestimmten Bereich, dem Panumfusionsareal, gelingt es durch kortikale Prozesse, ein gemeinsames Verschmelzungsbild zu generieren, das zusätzlich zu einer Tiefenwahrnehmung führt. Dieser Bereich beträgt im Netzhautzentrum ca. fünf Winkelminuten, vergrößert sich aber in der Peripherie (Lang 1994).
Abbildung 10: Horopter (H) und Panumscher Raum (P) Innerhalb des Panum’schen Raums wird einfach gesehen, davor und dahinter tritt Diplopie auf. Dem Panum’schen Raum vor und hinter dem Horopter entsprechen in der Netzhaut die Panumfusionsareale.
Aus: Lang J (1994) Strabismus: Diagnostik, Schiel- formen, Therapie. 4. Auflage, Verlag Hans Huber, Bern.
Je größer die Querdisparation ist, die kortikal noch zu einem Bild fusioniert werden kann, umso stärker ist die räumliche Tiefenwahrnehmung. Nimmt diese aber über ein bestimmtes Maß hinaus zu, kommt es wieder zur Diplopie, die auch nicht durch Veränderung der Augenstellung nachkorrigiert werden kann (Augustin 2001).
Besonders wirksam ist die binokulare räumliche Wahrnehmung im Nahbereich, weil bei größeren Entfernungen die Disparitäten zu klein werden und eine Tiefenwahrnehmung lediglich monokular erreicht werden kann.
Dieses monokulare räumliche Sehen wird über indirekte Mechanismen, wie z. B.
durch die Perspektive, Überschneidungen von Objektkonturen, durch Licht-Schatten- Effekte, die Anordnung von Objekten im Gesichtsfeld und durch parallaktische Verschiebungen der Objekte bei Bewegungen des Betrachters, vermittelt (Deetjen 1999). Da es begrenzt ist, kann aber der genaue Abstand zum Objekt nicht angegeben werden (Herzau 1995).
1.4.1 Einteilung des Binokularsehens
Es werden drei Grade des Binokularsehens unterschieden. Beim Simultansehen werden mittel Synoptophor jedem Auge zwei unterschiedliche Bilder dargeboten, die gleichzeitig wahrgenommen werden. Man spricht von Suppression, wenn nur ein Bild erkannt wird.
Abbildung 11: Bilderpaar zur Prüfung des Simultansehens Normalerweise sieht der Proband beim Blick durch den Synoptophor beide Bilder in Deckung, sodass sich der Kopf im Kreis befindet.
Aus: Grehn F (2002) Augenheilkunde. 28. vollständig Auflage, Springer-Verlag, Berlin.
Der zweite Grad des Binokularsehens beschreibt die Fähigkeit zur Bildverschmelzung (Fusion). Bilder, die sich nur in kleinen Details unterscheiden, werden zu einem Bild fusioniert (Abbildung 12 links). Als letzte Möglichkeit finden sich in zwei gleichen Bildern leicht versetzte Bildanteile, die binokular betrachtet Stereosehen auslösen (Abbildung 12 rechts).
Abbildung 12: Bilderpaare zur Prüfung der Fusion und des Stereosehens
Auf der linken Seite sieht man das Verschmelzungsbild: Ein Hase besitzt einen Blumenstrauß, aber keine Augen, keinen Schnurrbart und keinen Schwanz; der andere aber keinen Blumenstrauß. Mit Hilfe der Fusion wird der Hase am Synoptophor komplett erkannt, ist dies nicht möglich, werden beide Bilder getrennt gesehen.
Rechts ist ein Bilderpaar zur Prüfung des räumlichen Sehens dargestellt. Besteht stereoskopisches Sehen bzw.
räumliche Tiefenwahrnehmung, wird ein Eimer gesehen, dessen Boden zum Betrachter zeigt.
Aus: Grehn F (2002) Augenheilkunde. 28. Auflage, Springer-Verlag, Berlin.
1.4.2 Voraussetzungen zum Stereosehen
Um die Bilder beider Augen korrekt zu den verarbeitenden zentralnervösen Strukturen weiterleiten zu können, ist unter anderem eine anatomische und dioptrische Intaktheit notwendig. Bulbusläsionen und Refraktionsdefizite beein- trächtigen das Bild beim Eintreffen auf die Retina, wobei sich eine Anisometropie durch ungleiche Sehschärfe der Augen stärker auswirkt als eine gleichmäßige Visusverminderung beider Augen. Eine Fusion der unterschiedlichen Bilder ist dann nicht mehr möglich (François 1983). Bei ungleicher Größe der Netzhautbilder beider Augen spricht man von Aniseikonie, welche aufgrund optischer Gegebenheiten, funktionell oder durch eine unterschiedliche Hellempfindlichkeit hervorgerufen wird.
Diese Größenunterschiede stören das Stereosehen bei Beträgen über 1% (Velhagen 1972).
Eine weitere Voraussetzung stellt ein intaktes binokulares Blickfeld dar, das normalerweise einen Bereich von 130° beinhaltet. Di e Punkte des schärfsten Sehens beider Augen müssen ungestört mit Hilfe der Augenmuskeln in Richtung des Fixationsobjektes ausgerichtet werden. Dies geschieht durch ein stimmiges Muskelgleichgewicht, einen normalen Fusionsreflex sowie normale Konvergenz- und Divergenzbreiten. Liegen Abweichungen, wie Heterophorien (latentes Schielen) oder Heterotropien (manifestes Schielen) vor, ist das Stereosehen in der Regel erheblich gestört (Lang 1994).
1.5 Das Glaukom
Das Glaukom (der grüne Star) ist eine heterogene Gruppe von ätiologisch unterschiedlichen Augenerkrankungen, die durch eine fortschreitende Optikus- neuropathie mit charakteristischen Gesichtsfelddefekten und Papillenbefunden einhergeht (Lang 2004). Als mechanischer Faktor schädigt ein individuell zu hoher Augeninnendruck und als vaskulärer Faktor eine Minderdurchblutung bzw.
Durchblutungsdysregulation den Sehnervenkopf, sodass Ganglienzellaxone degene- rieren und es zu irreversiblen Verlusten visueller Funktionen kommt (Pfeiffer 2005).
1.5.1 Glaukomformen
Grundlegend kann man alle Glaukome in primär, d. h. eine spontane Erhöhung des intraokulären Druckes (IOD) ohne vorherige Erkrankung und in sekundär als Folge von Allgemein- oder Augenerkrankungen einteilen. Bei beiden Formen wird außerdem der Kammerwinkel betrachtet. Sind alle Strukturen einsehbar, liegt ein Offenwinkelglaukom vor. Ist der Kammerwinkel aber verlegt, handelt es sich um ein Winkelblockglaukom (siehe Abbildung 13).
Abbildung 13: Schematische Darstellung des Kammerwinkels
Auf der linken Seite ist schematisch ein weiter offener Kammerwinkel mit 1 Hornhaut, 2 Trabekelmaschenwerk, 3 Schlemmschen Kanal, 4 Ziliarkörperband und 5 periphere Iriswurzel abgebildet. In der Mitte ist er verrengt und ein Verschluss droht. Rechts ist er verschlossen und nur die Iriswurzel ist sichtbar.
Aus: Sachsenweger M (2003) Duale Reihe Augenheilkunde 2. Auflage Georg Thieme Verlag.
Dem primären Offenwinkelglaukom (POWG), mit ca. 90% die häufigste Form der Glaukome, liegt eine Abflussbehinderung des Kammerwassers durch Ablagerung von hyalinem Plaquematerial im Trabekelmaschenwerk und Schlemmschen Kanal zu Grunde (Grehn 2002). Der Kammerwinkel ist wie beim Gesunden mit ca. 40˚ offen.
Das POWG ist gekennzeichnet durch chronisch-protrahierten, meist bilateralen symptomarmen Verlauf, der ohne Behandlung zu Erblindung führen kann.
Eine Sonderform des primären Offenwinkelglaukoms ist das Normaldruckglaukom, bei dem glaukomatöse Veränderungen des Sehnerven mit starker vaskulärer Komponente auch bei statistisch normalem IOD unter 21 mmHg vorkommen. Davon abzugrenzen ist die okuläre Hypertension, die durch wiederholt gemessenen Augeninnendruck von über 21 mmHg, aber ohne Sehnerv- und Gesichtsfeld- veränderungen auffällt (Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft 2003a). Zwischen diesen Formen und dem POWG gibt es einen fließenden Übergang (Flammer 2001).
Das primäre Winkelblockglaukom kommt in 5% der Fälle vor allem bei hypermetropen älteren Frauen mit flacher Vorderkammer vor (Pfeiffer 2005). Es verläuft als akuter Glaukomanfall meist einseitig mit hochgradigem Druckanstieg, Sehverschlechterung, dem subjektiven Sehen von Farbringen, vegetativen Symptomen und starken Schmerzen. Es kann aber auch intermittierend oder chronisch auftreten.
Abbildung 14: Akutes Winkelblockglaukom mit Epithelödem, flacher Vorderkammer, dezent verzogener erweiterter Pupille und starker Gefäßerweiterung.
Aus: Grehn F (2002) Augenheilkunde 28. Auflage Springer-Verlag.
Dem Glaukomanfall liegen zwei Mechanismen zugrunde: Der Pupillarblock- Mechanismus entsteht bei Miosis, wobei die Iris gegen eine im Alter verdickte Linse gedrückt wird und den Kammerwasserfluss durch die Pupille verhindert. Das nun in der Hinterkammer gesammelte Kammerwasser wölbt die periphere Irisbasis nach vorne und verlegt so den Kammerwinkel (Flammer 2001).
Beim Plateau-Iris-Mechanismus in Mydriasis verdickt sich dagegen die vorverlagerte, verlängerte Irisbasis und blockiert dadurch mechanisch den Kammerwasserabfluss im Kammerwinkel. Bei der chronischen Form des Winkelblockglaukoms verhindern Goniosynechien (Verklebungen) den Kammerwasserabfluss (Grehn 2002).
Das seltene kongenitale Glaukom wird eingeteilt in das echte kongenitale Glaukom mit intrauteriner Augeninnendruckerhöhung, in das infantile Glaukom mit einer
Manifestation vor dem 3. Lebensjahr und danach in das juvenile bzw. spätjuvenile Glaukom (Kanski 2004). Es entsteht durch eine Entwicklungsstörung des Kammerwinkels, wobei persistierendes embryonales Gewebe die Kammerwinkel- strukturen überlagert und den Kammerwasserabfluss behindert (Augustin 2001). Der folglich erhöhte IOD schädigt nicht nur den Sehnerven, sondern vergrößert auch den noch nachgiebigen Augapfel zum Buphthalmus (siehe Abbildung 15) und dehnt die Hornhaut, welche durch Risse in der Descemet-Membran trüb werden kann. Wird dies nicht rechtzeitig erkannt und behandelt, droht neben morphologischen Beeinträchtigungen auch eine Amblyopie, d. h. eine Schwachsichtigkeit eines oder beider Augen.
Abbildung 15: Bilateraler Buphthalmus, rechts ausgeprägter als links
Aus: Kanski J (2004) Klinische Ophthalmologie 5.
Auflage, Urban und Fischer Verlag, München Jena.
Schließlich können sich sekundäre Glaukome durch viele Augenerkrankungen, Operationen und Verletzungen sowie Behandlungen, wie z. B. die Steroidtherapie, entwickeln. Wichtige Unterarten für ein sekundäres Offenwinkelglaukom sind das Pseudoexfoliationsglaukom mit Ablagerung von feinfibrillärem, extrazellulärem Material im Bereich des Ziliarkörpers, auf der Linse und im Kammerwinkel, das phakolytische Glaukom bei hypermaturer Katarakt und das Pigmentdispersions- glaukom. Bei letzterem gelangt Pigment, das von der Irisrückfläche abgerieben wurde, in das Trabekelmaschenwerk, wird dort von Makrophagen phagozytiert (Grehn 2002) und führt so zu einer Obliteration des Schlemmschen Kanals (Gottanka 2006). Sekundäre Winkelblockglaukome entstehen durch neu gebildete Blutgefäße wie bei der Rubeosis iridis bei Diabetes mellitus, nach einem Trauma mit Vorderkammerblutung, infolge von Narbenbildungen, bei Tumoren oder in Verbindung mit Entzündungen durch Ödembildung der Trabekelzellen und Austritt von Fibrin sowie Entzündungsproteinen. Ein absolutes Glaukom liegt vor, wenn ein Auge vollständig am Glaukom erblindet ist (Lang 2004).
1.5.2 Epidemiologie, Risikofaktoren und Pathogenese
Das Glaukom ist nach der altersbedingten Makuladegeneration und der diabetischen Retinopathie die dritthäufigste Erblindungsursache in den Industriestaaten. Die Prävalenz beträgt in Europa etwa 1% und steigt mit dem Alter stark an (Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft 2006b). Epidemiologische Risikofaktoren des POWG sind außer dem Alter ein individuell zu hoher Augeninnendruck, ein bekanntes Glaukom in der Verwandtschaft ersten Grades, schwarze Rasse, hohe Myopie, sowie Durchblutungsstörungen durch vasospastische Syndrome und durch arterielle Hypotonie. Risikofaktoren des Winkelblockglaukoms sind Alter, Hyperopie und die Zugehörigkeit zur asiatischen Bevölkerung. Beim kongenitalen Glaukom steht eine autosomal-rezessive Vererbung mit inkompletter Penetranz im Vordergrund (Kanski 2004).
Die Pathogenese des angeborenen sowie der sekundären Glaukome ist relativ gut verstanden und eng mit der Höhe des IOD verknüpft. Der Glaukomschaden des POWG und des Normaldruckglaukoms entsteht durch eine relative IOD-Erhöhung, einer verminderten Durchblutung in Folge von Perfusionsstörungen und einer Schwäche der Kollagenstruktur der Lamina cribrosa (Pfeiffer 2005).
Abbildung 16: Das pathogenetische Konzept
Nach: Flammer J (2001) Glaukom, 2., überarbeitete Auflage. Hans Huber Verlag Bern.
Abbildung 16 erläutert ein pathogenetisches Konzept der Glaukomschädigung. So entstehen ein gestörter axonaler Informationsfluss und eine Ischämie als Folge von Durchblutungsstörungen durch Augendruckanstieg und Blutdruckabfall vor allem bei nicht konstanter Perfusion des Auges durch Vasospasmen. In der Reperfusions- phase werden freie Radikale gebildet, die zu einem Glutamatanstieg auf toxische Werte führen (Osborne 2000) und dadurch eine Apoptose, d. h. einen program- mierten Zelltod von Ganglienzellen und Astrozyten, auslösen (Flammer 2001).
1.5.3 Glaukomdiagnostik
Neben einer ausführlichen Anamnese inklusive der Abklärung von Risikofaktoren, Familien- sowie Medikamentenanamnese und einer Betrachtung des vorderen Augenabschnitts an der Spaltlampe (Erb 2001), werden als Basisuntersuchung des Glaukoms der Augeninnendruck, das Gesichtsfeld, sowie eine ophthalmoskopische Betrachtung der Sehnervpapillen und des Kammerwinkels im Sinne eines Drei- Säulenmodells durchgeführt (Sachsenweger 2003).
1.5.3.1 Die Messung des Augeninnendrucks (Tonometrie)
Die Messung des Augeninnendrucks kann prophylaktisch, zur Diagnosefindung und zur Therapieüberprüfung im Verlauf der Erkrankung durchgeführt werden. Als Goldstandard gilt die Applanationstonometrie nach Goldmann. Hierbei wird basierend auf dem Imbert-Fickschen Gesetz F = P x A die Kraft F bestimmt, die man aufwenden muss, um eine definierte Hornhautfläche A mit Hilfe eines im Durchmesser 3,06 mm großen Tonometerköpfchens gegen den im Auge herrschenden Druck P abzuflachen (Wiegand 2005).
Abbildung 17: Prinzip der Applanationstonometrie Aus: Kanski J (2004) Klinische Ophthalmologie 5. Auflage Urban und Fischer Verlag München, Jena.
Mit Hilfe einer Skalierungsschraube an der Spaltlampe kann der Druck, der dem IOD entspricht, direkt abgelesen werden, wenn sich die durch ein Prisma verschobenen fluoreszeingefärbten Halbkreise berühren (Abbildung 18).
Abbildung 18: Fluoreszierende Halbkreise berühren sich
Aus: Aus: Lang GK (2004) Augenheilkunde Verstehen - Lernen - Anwenden. Georg Thieme Verlag; Stuttgart, New York.
Fehlerhafte Messungen können im Zusammenhang mit einer abweichenden Hornhautdicke und -architektur auftreten. Bei zu dicker Hornhaut wird mehr Kraft benötigt, um diese einzudellen und der Augeninnendruck wird zu hoch bestimmt.
Andererseits ergeben sich zu niedrige Werte bei dünner Hornhaut. Einige Autoren empfehlen deshalb eine pachymetrische Untersuchung der Augen zur Messung der Hornhautdicke mit nachfolgender Korrekturberechnung von 1 mmHg pro 25 µm Hornhautdickenunterschied zum empirischen Normalwert von 550 µm (Böhm 2005, Hager 2005). Präzisere Messungen könnte hier das neu entwickelte, direkt messende dynamische Konturtonometer Pascal® bieten (Kanngiesser 2005).
Weitere Möglichkeiten der IOD-Bestimmung sind die Palpation eines „steinharten Bulbus“, das Impressionstonometer nach Schiötz, das mobile Perkinstonometer, sowie das Non-Contact-Tonometer. Eine einzelne Messung des sich zirkadian verändernden Augeninnendrucks reicht zur Glaukomdiagnose nicht aus, da nicht nur die absolute Höhe des IOD, sondern auch eine pathologische Schwankungsbreite von > 8 mmHg wichtige Schädigungsfaktoren darstellen. Deshalb sollte immer ein Tagesdruckprofil mit mehreren Tag- und Nachtmessungen angefertigt werden (Saccà 1998).
1.5.3.2 Ophthalmoskopie
Die Betrachtung des Augenhintergrundes dient der Beurteilung von Ausfällen der Retinanervenfaserschicht und des Sehnervenkopfes als „Glaukomgedächtnis“ (Lang 2004). Dieser erscheint wie eine Scheibe (Disc) mit zentraler Vertiefung (Cup), welche, in Beziehung gesetzt, die Cup-Disk-Ratio (CDR) darstellen (Weinreb 1999).
Wichtige Hinweise auf eine Glaukomerkrankung bzw. der Progredienz der Optikusatrophie sind eine vermehrte vertikal-ovale Aushöhlung (Exkavation), sowie eine chorioretinale peripapilläre Atrophie, Kerben im Nervenfasersaum und Papillenrandblutungen (Pfeiffer 2005). Hierbei ist zu beachten, dass die Exkavation von der Papillengesamtgröße abhängt und eine große physiologische Variabilität aufweist (Jonas 1993).
Abbildung 19: Fortschreiten des Glaukomschadens a) normale Papille mit physiologischer Exkavation
und CDR von 0,2
b) konzentrische Vergrößerung mit Zunahme der CDR auf 0,5
c) inferotemporale Vergrößerung der Exkavation und Papillenrandblutung
d) vertikal ovale Ausbuchtung, zusätzlicher Verlust der superioren Nervenfaserschicht
e) fortgeschrittene Exkavation mit Verlust von Papillengewebe, schlitzförmige Veränderung der Poren der Lamina cribrosa, nasale Verlagerung der Zentralgefäße
f) randständige Papille als Endstadium der Erkrankung mit einer CDR von 1,0
Aus: Kanski J (2004) Klinische Ophthalmologie 5. Auflage, Urban und Fischer Verlag, München, Jena.
Möglichkeiten der Dokumentation bieten neben der routinemäßigen manuellen Skizzierung, Stereophotographien (Jonas 2003), die optische Kohärenztomographie oder die Scanning-Laser-Tomographie bzw. Polarimetrie mit dem Heidelberg Retinatomograph und dem Nerve Fiber Analyzer. Hierbei sind objektive Vermes- sungen von Papillenstrukturen und Nervenfaserdicke sowie Verlaufsbeurteilungen möglich (Vass 2004).
Zusätzlich wird an der Spaltlampe mit Hilfe eines speziellen Kontaktglases der Vorderkammerwinkel zur Klassifikation der Glaukomform betrachtet (Gonioskopie).
Er wird nach Shaffer von A-D bzw. 4-1 eingeteilt. Shaffer A/4 bedeutet einen weit offenen Winkel von 20-45°, wobei ein Verschluss unw ahrscheinlich ist. B/3 und C/2 stellen verengte Strukturen von über oder unter 10° dar, die bei Shaffer D/1 teilweise oder vollständig verlegt sind (Pfeiffer 2005, Kanski 2004).
1.5.3.3 Gesichtsfelduntersuchung
Das Gesichtsfeld (Perimetrie) ist der Teil der Umwelt, welcher mit unbewegtem Auge wahrnehmbar ist und als dreidimensionaler Raum von der Fovea centralis ausgehend zur Peripherie hin eine abnehmende Sehschärfe aufweist (Kanski 2004).
Die Perimetrie misst monokular außer der Gesichtsfeldgröße vor allem Defekte und stellt so eine Beziehung zwischen funktionellen Sehverlusten und morphologischen Ganglienzellschäden, wie sie im Verlauf der Glaukomerkrankung auftreten, dar (Schiefer 2003). Man kann zwei Arten der Gesichtsfelduntersuchung unterscheiden:
Bei der kinetischen Perimetrie werden Leuchtpunkte mit definierter Größe und Leuchtdichte soweit in den sehenden Bereich bewegt, bis der Prüfling sie erkennt.
Anders ist dies bei der statischen Perimetrie: Hier wird bei einem unbewegten Stimulus solange die Helligkeit erhöht bis sie wahrnehmbar ist (Gramer 1993). Zur Früh- und Verlaufsdiagnose des Glaukoms kommt vor allem die automatisierte statische Rasterperimetrie des zentralen Bereichs von 30° des Gesichtsfeldes in Frage. Hierbei wird mit speziellen Programmen eine Schwellenwertberechnung der Prüfpunkte durchgeführt und auf lokalisierte Sehverluste, auch Skotome genannt, geachtet (Heijl 1993). Nach Aulhorn werden glaukomtypische Gesichtsfelddefekte in 5 Stadien eingeteilt (siehe Abbildung 20). In Stadium I finden sich Relativskotome.
So werden Areale mit nur partiellem Sehverlust bezeichnet. Stadium II geht mit absoluten Skotomen einher, welche oft im parazentralen Bereich liegen und noch keinen Bezug zum blinden Fleck aufweisen. Geschieht dies, so gehören sie dem dritten Stadium an und es entstehen bogenförmige Bjerrum-Skotome, die den anatomischen Verlauf geschädigter Ganglienzellaxone zeigen (Schiefer 2005). Da diese Nervenfaserbündel nicht die horizontale Mittellinie überschreiten, enden sie in dem nach Rönne benannten nasalen Sprung. Ist mehr als ein Quadrant betroffen, spricht man von Stadium IV. Das fünfte Stadium beschreibt eine zurückbleibende temporale Gesichtsfeldrestinsel (Gramer 1993).
Abbildung 20: Progredienz des glaukomatösen Gesichtsfeldausfalls eines rechten Auges
Links oben ist ein parazentral gelegenes Skotom (rot) des Aulhornstadium II gezeigt, darunter ein Bjerrumskotom.
Auf dem rechten Bild erkennt man den Rönne-Sprung im Stadium IV und unten zentrale Ausfälle mit peripherer Restfunktion des Sehens (weiß).
Aus: Sachsenweger (2003) Duale Reihe Augenheilkunde 2. Auflage Georg Thieme Verlag.
Wie ein Glaukompatient seine Umwelt wahrnimmt, zeigt Abbildung 21. Das Gesichts- feld verengt sich progredient, auch wenn dies häufig nicht erkannt wird. Vor allem die Teilnahme am Straßenverkehr (Nischler 2005) und andere alltägliche Verrichtungen werden problematischer und schränken den Patienten zunehmend ein (Wolffsohn 1998).
Abbildung 21: Auswirkungen des eingeschränkten Gesichtsfelds im Straßenverkehr. In Bild 1 ist die normale Sicht gezeigt, die sich zunehmend in Bild 2 und 3 einschränkt. Gefahren werden übersehen.
Aus: Initiative zur Glaukomfrüherkennung e.V. (2005) Was ist das Gesichtsfeld?, Schau Schau Patienten- information, Germering.
Weiterführend können über 24 Stunden durchgeführte Blutdruckmessungen und EKG-Aufzeichnungen systemische Ischämiephasen aufdecken, die auch am Auge zu Perfusionsstörungen und Minderversorgung führen können.
Mit Hilfe von Farbduplex- und Dopplersonographie ist es möglich diese verminderte retrobulbäre Hämodynamik zu verifizieren (Huber 2006). Elektrophysiologische Muster-ERG sind zusätzlich in der Lage frühe Schäden des N. opticus aufzudecken (Pfeiffer 1993).
1.5.4 Therapie des Glaukoms
Das Glaukom führt zu unwiderruflichen Verlusten der Sehfunktionen. Deshalb ist es wichtig ein weiteres Fortschreiten mit Hilfe von Medikamenten, z. B. in Form von Augentropfen bzw. bei nicht genügendem Erfolg durch eine Laserbehandlung oder Operation zu verhindern, um den Krankheitsverlauf frühestmöglich aufzuhalten.
Zahlreiche prospektive Therapiestudien fanden heraus, dass die Senkung eines individuell zu hohen Augeninnendrucks auf konstant niedrige Werte, die vorher als Zieldruck festgelegt wurden, die Progression verminderten (Arend 2005).
Medikamentös bestehen Möglichkeiten der IOD-Senkung entweder durch Hemmung der Kammerwassersekretion, wie ß-Rezeptorenblocker und Karboanhydrasehemmer es erreichen oder durch Reduktion der Abflusswiderstände mit Hilfe von Miotika, Sympathomimetika und Prostaglandinanaloga (Pfeiffer 2005, Thieme 2006). Alpha-2- Agonisten wirken sogar von beiden Seiten. Ferner führen systemisch applizierte Osmotika akut zu einer Volumenverminderung am Auge. Um einen Therapieerfolg sicher zu stellen, ist es unerlässlich, den Patienten nicht nur über unerwünschte Wirkungen der Medikamente aufzuklären, sondern ihm eine sorgfältige Anleitung zur richtigen Tropfenapplikation und -häufigkeit zu geben. Dies ist maßgeblich für die richtige Befolgung und Compliance (Brown 1984). Außerdem erleichtern feste Kombinationen von unterschiedlichen Wirkgruppen in einem Präparat die Anwendung, wenn eine Monotherapie nicht mehr ausreicht. Derzeit versucht man
Abbildung 22: Bestimmung des Zieldrucks, bei dem möglichst keine Progression der Glaukomschäden auftritt.
Aus: European Glaucoma Society (2003) Terminologie und
Handlungsrichtlinien zum Glaukom, 2.
Auflage, Dogma Verlag, Savona.
den entstandenen Glaukomschaden so gering wie möglich zu halten, da die vorhandenen Schäden als irreversibel gelten. In Zukunft hofft man jedoch Nervenschäden rückgängig machen zu können (Neuroprotektion), indem Antioxidanzien, Parkinson-Medikamente oder Kalziumantagonisten Verwendung finden könnten (Pfeiffer 2005).
Als Laserbehandlungen kommen die Trabekuloplastik und die Zyklophotokoagulation in Frage. Erstere verbessert den Kammerwasserabfluss durch kleine Löcher im Trabekelmaschenwerk, letztere verödet das Ziliarkörperepithel und schränkt so die Sekretion des Kammerwassers ein (Grehn 2002). Die YAG-Laser-Iridotomie erzeugt mit einem Loch in der Iris einen zusätzlichen Weg des Kammerwassers von der Hinter- in die Vorderkammer.
Filtrationsoperationen, wie die Goniotrepanation und Trabekulektomie, schaffen neue Abflussmöglichkeiten, wobei durch Öffnungen in der Sklera im Bereich der Vorderkammer Sickerkissen unter der Bindehaut gebildet werden. Um diese vor dem Vernarben zu schützen, können Antimetabolite, wie z. B. Mitomycin C oder Fluorouracil lokal aufgebracht werden. Nicht-perforierende Operationsverfahren, wie die Trabekolotomie, die tiefe Sklerotomie oder die Viskokanalstomie besitzen eine geringere Komplikationsrate, aber auch eine herabgesetzte Effektivität der IOD- Senkung. Als weitere Möglichkeiten gelten zyklodestruktive Eingriffe. Alle Operationen führen initial stärker zum drucksenkenden Erfolg als es mit einer medikamentösen Therapie möglich ist, fördern aber andererseits eine Kataraktentstehung (Wahl 2005).
Abbildung 23: Abfluss des Kammerwassers nach einer Trabekulektomie
Das Kammerwasser fließt durch eine chirurgische Fistel unter die Bindehaut ab.
Aus: Kanski J (2004) Klinische Ophthalmologie 5. Auflage, Urban und Fischer Verlag, München, Jena.
Das Ziel ist eine individuelle Behandlung, die nicht nur visuelle Funktionen erhält, sondern mit möglichst geringen Nebenwirkungen und unter Berücksichtigung von Lebensqualität und Lebenserwartung des Patienten einhergeht (European Glaucoma Society 2003).
2. Material und Methoden 2.1 Patienten
Insgesamt wurden 51 stationäre Glaukompatienten in die Studie eingeschlossen, davon waren 19 männlich (37,25%) und 32 weiblich (62,75%). Die männlichen Patienten waren zwischen 34 und 73 Jahre alt (Mittelwert 53,26 Jahre +/- 10,16 Jahre), während sich die weiblichen Patienten im Alter von 17 bis 70 Jahren befanden (Mittelwert 52,94 Jahre +/- 15,6 Jahre). Um die Patienten mit altersgewichteten Normwerten vergleichen zu können, wurden sie in zwei Altersgruppen (Altersgruppe bis 40 Jahre und Altersgruppe über 40 Jahre) untersucht. Bei der Testung der örtlichen Kontrastsehschärfe wurden 51 Augen (27 rechte und 24 linke Augen monokular getestet. Als Auswahlkriterium galt die bessere Sehkraft, wobei bei gleichem Visus nach dem Zufallsprinzip entweder das rechte oder das linke Auge ausgewählt wurde. In die Studie wurden die Ergebnisse von 27 rechten und 24 linken Augen eingeschlossen. Da jedoch bei 5 Patienten diese Untersuchung nicht möglich war, wurden hierbei 92 Augen und insgesamt für beide Tests 97 Augen untersucht.
Als allgemeine Ausschlusskriterien galten arterielle Hypertonie, koronare Herzkrankheit, Migräne, vasospastische Syndrome wie Morbus Raynaud, Z. n.
Schlaganfall, Diabetes mellitus, Hyperlipidämie, schwere Allgemeinerkrankungen, Drogen- oder Alkoholabusus. Außerdem wurden Glaukompatienten nur ohne weitere Augenerkrankungen oder ohne durchgeführte Augenoperationen in die Studie aufgenommen. Korrekturgläser waren erlaubt; jedoch durften Kontaktlinsen nicht getragen werden. Sie mussten mindestens 24 Stunden vor der Untersuchung entnommen werden. Der (korrigierte) Visus betrug bei allen in die Studie eingeschlossenen Personen auf dem schlechteren Auge mindestens 0,8.
Alle Patienten wurden vor dem Beginn der Untersuchung in einem ausführlichen Gespräch über die zur Anwendung kommenden Messmethoden aufgeklärt, wobei auch auf eventuelle Fragen der Studienteilnehmer eingegangen wurde.
Anschließend beantworteten die Patienten alle Fragen auf folgendem standardisierten Fragebogen und bestätigten mit ihrer Unterschrift ihr Einverständnis, an der Studie teilzunehmen.
Anamnese:
Geburtsjahr: ______________
Männlich O Weiblich O Allgemein:
nein ja Tinnitus (Ohrgeräusche) nein ja Zustand nach Hörsturz nein ja Bluthochdruck
nein ja koronare Herzkrankheit nein ja Zustand nach Schlaganfall nein ja Hyperlipidämie (erhöhte Blutfette) nein ja Migräne
nein ja kalte Hände und kalte Füße (vasospastisch bedingt)
nein ja Diabetes mellitus (Zuckerkrankheit), wenn ja: TypI oder II?_________
nein ja sonstige Allgemeinerkrankungen: ____________________________
nein ja Drogen: ________________________________________________
nein ja Alkohol (im Sinne eines Missbrauchs):_________________________
nein ja Rauchen; Zigaretten/Tag:___________________________________
nein ja Medikamente:____________________________________________
________________________________________
Augen:
nein ja Glaukom, wenn ja welche Art von Glaukom:____________________
nein ja sonstige Augenerkrankungen: ______________________________
nein ja Augentropfen: ___________________________________________
nein ja Zustand nach Augenoperation; welche:________________________
nein ja Zustand nach Laserbehandlung; welche:________________________
Vor den eigentlichen Tests wurden die Patienten in Zusammenarbeit mit Augen- ärzten der Augenklinik der Medizinischen Hochschule Hannover im Rahmen der stationären Aufnahme und Visite untersucht. Um die Ergebnisse dieser Studie nicht durch die vorangegangene Blendung der Spaltlampe oder die lokale Anästhesie der Hornhaut im Rahmen der Augendruckmessung zu beeinflussen, war es wichtig, dass die augenärztliche Untersuchung nicht unmittelbar vor den Messungen zur örtlichen Kontrastsehschärfe und des Stereosehens durchgeführt wurde.
Der erste Untersuchungsschritt der augenärztlichen Untersuchung bestand in der Ermittlung der Sehschärfe (Visus). Dabei musste der Patient monokular immer kleinere Optotypen erkennen, die in 5 m Entfernung mit einem Sehzeichenprojektor auf einer weißen Tafel abgebildet wurden. Konnte der Patient mindestens drei von vier Sehproben richtig benennen, so wurde diese Visusstufe als erkannt gewertet.
Im Anschluss erfolgte die Untersuchung des vorderen und hinteren Augenabschnittes mit der Spaltlampe BQ 900 (Haag-Streit, Schlieren, Schweiz).
Abbildung 24: Spaltlampe BQ 900 zur Untersuchung der vorderen Augenabschnitte
Bei der Untersuchung der hinteren Abschnitte wird zusätzliche eine 78 oder 90 D-Lupe verwendet.
Aus: http://haag-streit.de/produkte/spaltlampe 900 BQ.html
Bei der Beurteilung des vorderen Augenabschnittes achtete man in der augenärztlichen Untersuchung besonders auf eventuell vorhandene pathologische Veränderungen oder Entzündungen der Augenlider, Bindehaut, Hornhaut, Iris und Linse.
Die Kontrolle des hinteren Augenabschnittes erfolgte durch die indirekte Ophthalmoskopie. Um den Augenhintergrund besser beschreiben zu können, wurde die Pupille, wenn keine Kontraindikationen bestanden, mit atropinartigen Augentropfen (Mydriaticum Stulln®, Pharma Stulln, Stulln) weitgestellt. Unter Verwendung einer 78 oder 90 D-Lupe konnte die CDR der Papille beschrieben werden.
Zum Ende der Untersuchung wurde der Augeninnendruck mit dem Applanationstonometer nach Goldmann bestimmt. Hierfür wurde die Hornhaut mit einem Lokalanästhestikum (Proparakain-POS® 0,5% Augentropfen, Firma Ursapharm, Saarbrücken) betäubt und der präkorneale Tränenfilm mit Fluoreszein (Fluorescein SE Thilo®, Firma Alcon, Freiburg) gelb eingefärbt. Anschließend erfolgte die Druckmessung an der Spaltlampe unter Verwendung von Kobaltblaulicht.
Alle Daten wurden in der nachfolgenden Tabelle festgehalten und statistisch ausgewertet.
Tabelle 1: Augenärztliche Untersuchung
Rechtes Auge Linkes Auge
Refraktion Sehschärfe
Augeninnendruck (mm Hg)
Vorderer
Augenabschnitt
O unauffällig O unauffällig
Hinterer
Augenabschnitt
CDR:
O unauffällig
CDR:
O unauffällig
Der Patient wurde von der Studie ausgeschlossen, wenn der Visus schlechter als 0,8 war. Wenn sich während der Augenuntersuchung andere pathologische Augenveränderungen zeigten, die die Ergebnisse hätten beeinflussen können, wie zum Beispiel eine Katarakt oder eine Makuladegeneration, konnten die Patientenergebnisse ebenfalls nicht verwendet werden.
2.2 Methoden
2.2.1 Der VisualTestBei dem VisualTest-System (Woop electronic, Heusweiler) handelt es sich um eine augenärztliche Untersuchungsvorrichtung, die unter anderem zur computer- gesteuerten Überprüfung der Sehschärfe mit unterschiedlichen Optotypen, des Binokularsehens, der Augenbewegungen und Bildgrößenunterschiede (Aniseikonie), sowie der Koordimetrie bei Strabismus dient. Die in der Studie verwendeten Untersuchungen der örtlichen Kontrastempfindlichkeit sowie des Stereosehens wurden unter Zuhilfenahme des VisualTest-Systems durchgeführt.
Der VisualTest besteht aus einem Standard Bürocomputer und zwei Computer- Monitoren, welche entweder mit einem Videosplitter oder einer optionalen Videoschalteinheit auf einem fahrbaren Wagen montiert sind. In dieser Studie wurde das System mit einem getrennten Untersucher- und Patientenmonitor betrieben (Abbildung 31). Bei letzterem handelt es sich um einen 21 Zoll-Monitor, der dem Patienten zugewandt ist, sowie einem 15 Zoll-Monitor am Arbeitsplatz des Untersuchers. Beide besitzen eine Bildschirmauflösung von 1024 x 768 Pixel und eine Farbtiefe von 16 Bit. Zusätzlich verfügt der VisualTest über einen Trackball als Mouse-Ersatz und Kinnauflage auf der Patientenseite, sowie einer handelsüblichen Tastatur und Mouse für den Untersucher. An Systemvoraussetzungen benötigt der VisualTest mindestens das Microsoft Betriebssystem Windows 98 und zusätzlich die 4. Version des Microsoft Internet Explorer zur Realisierung der Druckfunktion.
Abbildung 25: Aufbau des VisualTest Systems in der Augenklinik der Medizinischen Hochschule Hannover
