Diagnostika ochorení sietnice pomocou elektroretinografie

Diagnostika ochorení sietnice pomocou elektroretinografie

Autor: Prof. MVDr. Alexandra Trbolová, PhD
MVDr. Agnieszka Balicka, PhD
MVDr. Mária Lapšanská

Univerzita veterinárskeho lekárstva a farmácie v Košiciach

Súhrn

Elektroretinografia (ERG), je elektrodiagnostická metóda, ktorá umožňuje objektívne vyšetriť a posúdiť funkciu sietnice. Je to základné predoperačné vyšetrenie pred operáciou šedého zákalu. Používa sa v diferenciálnej diagnostike ochorení sietnice napríklad pri dedičných ochoreniach sietnice s neprítomnosťou oftalmologických lézií, čo umožňuje presnú a selektívnu diagnostiku vrodených chorôb sietnice. ERG poskytuje informácie o funkcii sietnice, identifikuje presne výskyt problému v oblasti nervových buniek – tyčiniek alebo čapíkov. ERG vyšetrenie je založené na štandardizovanej elektrickej stimulácii sietnice, ktorá sa zaznamenáva ako vlna so špecifickými zložkami. Vlny ERG sa filtrujú, spriemerujú a graficky znázorňujú odozvu sietnice. Výsledky ERG vyšetrenia sa interpretujú na základe merania amplitúdy a implicitného času vlny- a vlny-b. Už niekoľko rokov sú publikované a aktualizované usmernenia pre vyhodnotenie ERG vyšetrení s cieľom štandardizovať výsledky týchto vyšetrení na celom svete. Najaktuálnejší štandardizovaný protokol určený pre elektroretinografiu psa bol uverejnený v roku 2012.
Kľúčové slová: ERG, veterinárna oftalmológia, diagnostika, sietnica

Summary

Electroretinography (ERG) is an electrodiagnostic method that allows objective examination and assessment of retinal function. It is a basic preoperative examination before cataract surgery. It is used in the differential diagnosis of retinal diseases, for example in hereditary retinal diseases with the absence of ophthalmic lesions, allowing accurate and selective diagnosis of congenital retinal diseases. Electroretinography provides information on the function of the individual retinal photoreceptor cells- rods and cones. ERG testing is based on standardized electrical retinal stimulation, which is recorded as a wave with specific components. ERGs are filtered, averaged, and the retinal response graphycally presented in the wave form. The results of the ERG examination are interpreted on the basis of measurements of amplitude and implicit time of a -wave and b-wave. Guidelines for the evaluation of ERG tests have been published and updated for every few years in order to standardize the results of tests worldwide. The latest standardized protocol for electroretinography of the dog was published in 2012.
Key words: ERG, veterinary ophthalmology, diagnostics, retina

Úvod

Elektroretinografia (ERG) predstavuje neinvazívnu metódu vyšetrenia, ktoré poskytuje objektívne informácie o funkciách jednotlivých buniek 10.

Elektroretinografia je elektrodiagnostická metóda, ktorá umožňuje vyšetriť a posúdiť funkciu sietnice nielen u psov 17, a mačkiek ale aj u iných zvierat napríklad opíc 23 koní 21, potkanov 8 a u hovädzieho dobytka 22.

V roku 1870 švédsky fyziológ Fridthiof Holmgren pozoroval jav, ktorý je pri ERG vyšetrení zásadný. Podľa Holmgrena je možné pomocou trvalého osvetlenia sietnice dosiahnuť zaznamenateľné elektrické zmeny6. V XIX. storočí Du Bois-Reymond objavil kľudový potenciál medzi predným a zadným pólom nestimulovaného oka1. V roku 1945 bola ERG po prvýkrát uvedené ako diagnostický nástroj v humánnej medicíne, u ktorých boli prítomné ochorenia sietnice7. Prvé ERG vyšetrenie vo veterinárnej medicíne vykonal Perry, Thomson a Tansley v roku 195318. Prvé ERG u psa bolo uskutočnené v roku 1953 Parrym18 a o desať rokov neskôr Rubin (1963) vykonal ERG vyšetrenie u mačky20. V druhej polovici minulého storočia boli popísané faktory ovplyvňujúce ERG vyšetrenie.

Vo veterinárnej oftalmológií je využívaných niekoľko druhov vyšetrovacích protokolov. Rýchly rod- cone protokol alebo napríklad Quick Red Check plus, ktorý dáva všeobecné informácie o funkcii sietnice. Rýchly protokol je často využívaný bez anestézie pri vyhodnotení sietnice pacientov, keď nie je možné vykonať oftalmoskopické vyšetrenie v dôsledku netransparentnosti rohovky, prednej očnej komory, šošovky alebo sklivca. Je tiež indikovaný u pacientov s hyfémou, hypopiónom, krvácaním do sklivca alebo u pacientov pred operáciou katarakty15.

Dlhý protokol poskytuje informácie o funkcii jednotlivých nervových buniek sietnice15. Využíva sa na včasnú diagnostiku hereditárnych ochorení sietnice. Vyšetrenie je založené na testovaní aktívnej reakcie fotoreceptorov stimulovaných svetlom o rôznej intenzite2.

ERG umožňuje včasnú diagnostiku dedičných očných chorôb10,15. Analýza elektroretinogramu pacientov s progresívnym vývojom chorôb, ako sú GPRA poskytuje poznatky o patogenéze porúch sietnice a jej fázach, ktoré sú dôležité vo veterinárnej oftalmológii15. Pomocou ERG vyšetrenia dokážeme rozlíšiť poruchy videnia spôsobené poškodením sietnice alebo ochorením zrakového nervu, akým je napríklad optická neuritída. Tak napríklad slepota v skorom štádiu SARD zvyčajne nie je sprevádzaná žiadným klinicko – patologickým nálezom lokalizovaným v oblasti sietnice13. V prípade podozrenie na dané ochorenie a pri absencii funduskopických abnormalít je ERG vyšetrenie nevyhnutné na stanovenie správnej diagnózy10,15 .

Sietnica

9,17. Do šiestich až deviatich týždňov po narodení je sietnica zložená z nezrelej neurosenzorovej vrstvy, ktorá je v tom čase izolovaná od RPE vrstvy. Nezrelá sietnica je charakteristická pre jednotlivé druhy zvierat a môže byť diagnostikovaná aj histologickým vyšetrením, optickou koherenčnou tomografiou (OCT), alebo elektroretinografiou9. Tyčinky a čapíky sú fotoreceptory zodpovedné za videnie. Počet fotoreceptorov a ich koncentrácia je rôzna. Tak napríklad ľudia ako aj psy a mačky majú tyčinkovo - čapikovitý typ sietnice. Mačky majú oveľa vyššiu koncentráciu tyčiniek v porovnaní ako u človeka. Táto odlišnosť znamená, že u mačiek prevláda lepšie videnie v noci ale ich vizuálna presnosť je pomerne limitovaná7.

Tyčinky sú senzitívne na nízku intenzitu svetla a malé zmeny v osvetlení. Tyčinky zodpovedajú za videnie v tmavom prostredí. Sú využívané pre detekciu pohybu.

Čapíky sú zodpovedné za fotopické videnie pri vysokej hladine osvetlenia. Čapíky obsahujú pigment zodpovedný za farebné videnie a sú odlišné medzi jednotlivými druhmi živočíchov9,17.

Fotoreceptory obsahujú fotopigment a po expozícií svetelným žiarením dochádza k reakcii, pri ktorej sa premieňa chemická energia na elektrickú energiu, ktorá je prenášaná optickým nervom cez chiazmu optického traktu a vizuálny kortex17. V priebehu ERG vyšetrenia je retina vystavená rozličnej svetelnej intenzite. Svetlo indukuje elektrické zmeny v bunkách sietnice, ktoré následne vytvárajú elektrickú odpoveď. Odpoveď je suma elektrických potenciálov, ktoré sú výsledkom zmien indukovaných svetlom a spôsobené pohybom sodíkových a draslíkových iónov v extracelulárnom priestore. Odpoveď sa zachytáva na elektroretinograme vo forme vĺn, ktoré sú ďalej merané a analyzované počas vyšetrenia15.

Elektroretinografia

Elektroretinografia je neinvazívna metóda, ktorá meria elektrickú odpoveď sietnicových fotoreceptorových buniek10 (obr.č. 1,2) . Táto špecifická odpoveď je spôsobená selektívnou stimuláciou jednotlivých sietnicových buniek. Skupinou diplomovaných oftalmológov, zaoberajúcich sa ochoreniami sietnice sú uverejňované aktualizované usmernenia pre skúmanie a posúdenie ERG. V daných usmerneniach sú presne stanovené a vymedzené podmienky pre reprodukovateľné záznamy, ktoré sú založené na anatómii a fyziológii pacienta. Najnovšie usmerenenie bolo aktualizované a publikované pre veterinárnych oftalmológov v roku 2012.

Vyšetrenie podľa metodiky aktualizovanej v roku 2012 pozostáva zo 4 hlavných štádií:
1. Adaptácia v tme; vyhodnocovanie funkčnosti tyčiniek v procese adaptácie trvá 20 minút
počas ktorých dochádza každé 4 minúty ku stimulácií.
2. Zmiešaná odpoveď tyčiniek a čapíkov.
3. Test funkcie čapíkov po 10 min svetelnej adaptácií.
4. Blikajúce svetlo, ktoré testuje funkčnosť čapíkov3.
Cieľom uvedeného protokolu je samostatné vyšetrenie tyčiniek a čapíkov pri poznaní fyziológických a biochemických funkcií fotoreceptorov.

Pre vyšetrenie tyčiniek je potrebná na začiatku nízka frekvencia blikajúceho svetla a adaptácia na tmu. Pri analýze citlivosti tyčiniek sa používa tlmené svetlo s 1- 5 fotónmi, zatiaľ čo čapíky potrebujú na stimuláciu až 1000 fotónov. Rozličná intenzita svetla vyvoláva následne rôznu reakciu buniek sietnice17.

Pri ERG vyšetrení ERG sa používajú tri elektródy. Prvá, aktívna elektróda je šošovka, ktorá sa umiestňuje na rohovku; druhá elektróda je referenčná a umiestňuje sa najčastejšie na temporálny okraj oka. Tretia, uzemňujúca elektróda je fixovaná do oblastitemena hlavy3,12. Priestor medzi rohovkovou elektródou a rohovkou musí byť vyplnený izotonickým roztokom používaných pri ERG vyšetrení. Podmienkou je, že nesmie rohovku dráždiť a jeho viskozita by mala byť nižšia ako 0,5% roztok metyl celulózy3. Sietnica musí byť rovnomerne osvetlená a pozícia, ako aj dilatácia pupíl sa musí byť počas vyšetrenia pravidelne monitorovať3,15.

Po stimulácii sietnice by mal byť elektroretinogram zaznamenaný vo forme krivky so všetkými jeho komponentami: a, b, c a vlna d. A-vlna pozostáva z prvej negatívnej odchýlky fotoreceptorov. To zodpovedá hyperpolarizácii fotoreceptorov po svetelnej stimulácii4. Vlna b je prvá pozitívna odchýlka depolarizácie. Je známe, že b-vlna je spojená s bipolárnymi bunkami. Na vzostupnej vetve b-vlny sú malé vlnky, t.j. rytmické vlny známe ako oscilačné potenciály (OPS)26. C-vlna je neskorá, pozitívna a predstavuje odchýlku pigmentovaného epitelu a hyperpolarizáciu Mullerových buniek3. D-vlna je pozitívnym vrcholom a oneskorenou reakciou na svetelné impulzy27. Analýzou elektroretinogramu (implicitný čas a amplitúda vĺn) môže byť interpretované každé ochorenie sietnice. Amplitúda a-vlny je meraná od prestimulačnej základnej vlny do bodu a-vlny a implicitný čas a-vlny sa meria od začiatku stimulu do bodu a-vlny. Amplitúda b-vlny sa meria od a-vlny k vrcholu b-vlny a implicitný čas b-vlny sa meria od začiatku stimulu k vrcholu b-vlny3 (obr.č.3,4).

Artefakty pri ERG vyšetrení

Typ zariadenia ERG alebo zaznamenávacej elektródy môže ovplyvniť vyhodnotenie sietnice a interpretáciu výsledkov. Výsledky získané na základe odlišnej metódy alebo protokolu nemôžu byť priamo porovnané12. ERG vyšetrenie si vyžaduje špeciálne podmienky kvôli rôznym faktorom, ktoré majú vplyv na zaznamenanie výsledkov. Nie len anatomické a fyziologické odlišnosti medzi druhmi majú vplyv na ERG, ale aj faktory prostredia ako je hluk alebo intenzita svetla16. Rozdiely medzi plemenami3 a vekovými skupinami19,24 spôsobujú odlišnosti v záznamoch vyšetreniach. Všetky parametre ako je telesná teplota 38—39 ºC a oxygenácia by mali byťsledované, aby sa zabránilo vplyvu negatívnych faktorov3. Veľmi dôležitá je príprava pacienta a technické aspekty vyšetrenia, ako je umiestnenie alebo typ použitej elektródy. Aby sa zabránilo pre-expozícii svetla z prístrojov počas predoperačných oftalmologických vyšetrení, pacient propravovaný na ERG vyšetrenie by mal stráviť minimálne 60 minút v prirodzene osvetlenej miestnosti3. Samotné ERG vyšetrenie musí byť vykonané v tmavej miestnosti, vyšetrujúci používa na orientáciu a monitoring pacienta v priestore červené hlavové svetlo. Na to, aby sa zabránilo faktorom ovplyvňujúcim ERG vyšetrenie je vhodné, aby bol vedený anesteziologický protokol a anestézia bola štandradne zavedená len pre ERG pacientov3 (obr.č.5). Správna interpretácia výsledkov si vyžaduje základné informácie, v ktorých sú zohľadnené všeky fyziologické a materiálové/prístrojové aspekty15.

Záver

ERG je neinvazívne objektívne vyšetrenie sietnice. Poskytuje kvalitatívne aj kvantitatívne informácie o fungovaní sietnice. Okrem iného umožňuje aj presnú a selektívnu diagnostiku vrodených chorôb sietnice. Odpoveď sietnice sa vo forme vĺn zachytáva na elektroretinograme, tieto sú ďalej merané a analyzované počas vyšetrenia. Interpretácia výsledkov ERG vyšetrenia vyžaduje informácie, v ktorých sú zohľadnené všetky fyziologické a materiálové a prístrojové aspekty.

Poďakovanie

Táto práca vznikla vďaka podpore : VEGA 1/0479/18 a v rámci operačného programu Výskum a vývoj pre projekt Medicínsky univerzitný vedecký park v Košiciach (MediPark, Košice), kód ITMS 26220220185, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Literatúra

  1. DU BOIS-REYMOND E. Studies on the Animal Electricity (in German). 1849; 2: 608.
  2. EKESTEN, B. Ophthalmic Examination and Diagnostics. In GELATT, K.N., GILGER, B.C., KERN, T.J. Veterinary Ophthalmology. 5th edn. New Jersey; USA, Wiley Blackwell. 2013a:684-702.
  3. EKESTEN, B., KOMAROMY, A.M., OFRI, R., PETERSEN-JONES, S.M., NARFSTROM, K. Guidelinesfor clinical electroretinography in the dog: 2012 update. Doc Ophthalmol 2013b; 127:79-87.
  4. FRISHMAN, L. J. Origins of the Electroretinogram. In HECKENLIVELY, J.R., ARDEN, G.B. Principles and practice of clinical electrophysiology of vision. 2nd edn. Cambridge; UK, MIT press. 2006:139-184.
  5. GABRIELE, M.L., WOLLSTEIN, G., ISHIKAWA, H., KAGEMANN, L., XU, J., FOLIO, L.S., SCHUMAN, J.S. Optical coherence tomography: history, current status and laboratory work Invest. Ophthalmol Vis Sci 2011; 52:2425–2436.
  6. HOLMGREN F. The retina currents (in Swedish). 1870 Ups Lakareforenings Forh; 6: 419–455.
  7. KARPE, G. Basis of clinical electrophysiology. Acta Ophthalmol 1945; 24: 1–118.
  8. MACHIDA S.- RAZ-PRAG D.- FARISS R.N.- SIEVING P.A.- BUSH R.A Photopic ERG negative response from amacrine cell signaling in RCS rat retinal degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci 2008; 49:442-452.
  9. MARTIN, C.L. Ophthalmic Disease in Veterinary Medicine. London; UK, Publishing. 2005: 401—470.
  10. MCLELLAN, G.J., NARFSTROM, K. The fundus. In GOULD, D., MCLELLAN, G.J. BSAVA Mannual of Canine and Feline Ophthalmology. 3rd edn. Gloucester; UK, BSAVA. 2014:322—356.
  11. MCLELLAN, G.J., RASMUSSEN, C.A. Optical coherence tomography for the evaluation of retinal and optic nerve morphology in animal subjects: practical considerations. Vet Ophthalmol 2013; 15:13-28.
  12. MENTZER, A.E., EIFLER, D.M., MONTIANI-FERREIRA, F., TUNTIVANICH, N., FORCIER, J.Q., PETERSEN-JONES, S.M. Influence of recording electrode type and reference electrode position on the canine electroretinogram. Doc Ophthalmol 2005; 111:95–106.
  13. MONTGOMERY, K.W., VAN DER WOERDT, A., COTTRILL, N.B., Acute blindness in dogs: sudden acquired retinal degeneration syndrome versus neurological disease (140 cases, 2000– 2006) Vet Ophthalmol 2008;11: 314—320
  14. MURTHY, R. K., HAJI, S., SAMBHAV, K., GROVER, S., CHALAM, K. V. Clinical applications of spectral domain optical coherence tomography in retinal diseases. Biomed J 2016; 39:107-20.
  15. NARFSTRÖM, K., PETERSEN-JONES, S.M. Diseases of the canine ocular fundus. In GELATT, K.N., GILGER, B.C., KERN, T.J. Veterinary Ophthalmology. 5th edn. New Jersey; USA, Wiley Blackwell. 2013a: 1303—1392.
  16. OFRI, R. Clinical electrophysiology in veterinary ophthalmology — the past, present and future. Doc Ophthalmol 2002; 104:5–16.
  17. OFRI, R. Diseases of the retina. In MAGGS, D., MILLE, P., OFRI, R. Slatter’s Fundamentals of Veterinary Ophthalmology. 4th edn. Philadelphia; USA: Saunders. 2018: 347-389.
  18. PARRY, H. B., TANSLEY, K., THOMSON, L. C. The electroretinogram of the dog. J Physiol 1953; 28:28-40.
  19. 19. PARRY, H.B., TANSLEY, K., THOMSON, L.C. Electroretinogram during development of hereditary retinal degeneration in the dog. Br J Ophthalmol 1955; 39:349-52.
  20. RUBIN, L. F. Atrophy of rods and cones in the cat retina. J Am Vet Med Assoc 1963; 15:1415-20.
  21. SANDMEYER, L.S., BREAUX, C.B., ARCHER S., GRAHN, B.H. Clinical and electroretinographic characteristics of congenital stationary blindness in the Appaloosa and the association with the leopard complex. Vet Opthalmol 2007; 10:368-375.
  22. SANDMEYER, L.S., VUJANOVIC, V., PETRIE, L., CAMPBELL, J.C, BAUER, B.A., ALLEN, A.L., GRAHN B.H. Optic neuropathy in a herd of beef cattle L in Alberta associated with consumption of moldy corn Can Vet J 2015;56:249–256.
  23. SCHUURMANS, R.P., ZRENNER, E. Responses of the blue sensitive cone system from the visual cortex and the arterially perfused eye in cat and monkey. Vision Res 1981;2:1611-5.
  24. SPIESS, B. M. Electroretinagraphy. In Spiess, B. M., Elektrophysiologische Untersuchungen des Auges bei Hund und Katze: Elektroretinographie (ERG), visuell evozierte Potentiale (VEP), Elektro-Okulographie (EOG). Stuttgart;Germany:Enke. 1994:59–75.
  25. TERAKADO, K., YOGO, T., NEZU, Y., HARADA, Y., HARAY TAGAWA, M. Efficacy of the use of a colorimetric pupil light reflex device in the diagnosis of fundus disease or optic pathway disease in dogs. Vet Med Sci 2013;75:1491—1495.
  26. WACHTMEISTER, L. Oscillatory potentials in the retina: what do they reveal? Prog Retin Eye Res 1998;17:485-521.
  27. XU, X., KARWOSKI C.J. Current source density analysis of the electroretinographic d-wave of frog retina. J Neurophysiol 1995;73:2459-69.
Oci-Vet © 2020 by 8Siblings & Barbora Kopnická
TOP