Elektroretinogram wieloogniskowy – mfERG i wieloogniskowe wzrokowe potencjały wywołane – mfVEP

Niniejsza praca to czwarty z cyklu artykułów pod wspólnym tytułem „Co optyk okularowy powinien wiedzieć o elektrofizjologicznych badaniach układu wzrokowego?” [6-9].

Dzięki oryginalnym technikom świetlnej stymulacji siatkówki i matematycznej analizy sygnałów, zaproponowanym w 1992 roku przez E.E. Suttera [4], w metodzie mfERG otrzymywane są mapy, które obrazują lokalne odpowiedzi bioelektryczne siatkówki: topografię amplitud w obrębie badanego pola, rozkład tzw. gęstości odpowiedzi oraz inne parametry. Lokalne odpowiedzi pochodzą z systemu czopkowego [1-4], choć w 1998 roku Hood i współpracownicy dokonali także mapowania elektrycznej funkcji pręcików [4]. Zapisy są otrzymywane równocześnie z dużej liczby małych obszarów siatkówki, od kilkunastu do 63, 103, 241, a nawet powyżej 500; w rutynowych testach klinicznych z reguły są to 63 lub 103 lokalizacje. Pole obejmowane mapowaniem może dochodzić do ok. 500. Uwzględniając liczbę analizowanych obszarów, maksymalną rozdzielczość przestrzenną tej techniki mapowania szacuje się obecnie na około 10 [4].
Technika mfERG dostarcza obiektywnej, ilościowej informacji o czynności czopków w różnych regionach siatkówki, co jest niezmiernie ważne dla oceny funkcji tego systemu w obrębie pola widzenia. Z tego też względu w wielu pracach klinicznych zestawia się porównawczo wyniki testów mfERG z subiektywnymi badaniami perymetrycznymi.

MfERG można scharakteryzować jako technologię, w której [1-5]:

  • używa się specjalnej aranżacji bodźca świetlnego, złożonego z dużej liczby niezależnie sterowanych pól (najczęściej sześciokątów), dających możliwość stymulacji ogniskowej;
  • do sterowania migotaniem tych pól wykorzystuje się niezależne impulsowe przebiegi o charakterze binarnych ciągów pseudolosowych (PRBS – Pseudo-Random Binary Sequence) maksymalnej długości, tzw. m-sequence; dzięki temu każde pole ma swoją własną „wizytówkę” w postaci unikalnego ciągu;
  • przy odbiorze sygnału z zastosowaniem pojedynczej elektrody rogówkowej, dzięki korelacyjnym metodom obliczeniowym, z sumarycznej elektrycznej odpowiedzi możliwa jest ekstrakcja lokalnych składników mikro-ERG, pochodzących z poszczególnych „ognisk”.
    Obliczane funkcje korelacji wzajemnej między odpowiedzią ERG a m-sekwencjami zawierają zasadniczą składową, tzw. kernel I rzędu (FOK – first order kernel), która odzwierciedla liniowe właściwości analizowanego układu (odpowiadają za nią czopki i komórki dwubiegunowe), oraz składowe wyższych rzędów, związane z nieliniowością.

Ryciny 1.–4. ilustrują technologię mfERG.

Ryc. 1. Struktura komórkowa siatkówki oka; fale klasycznego, całopolowego, błyskowego sygnału ERG w adaptacji dziennej powstają w czopkach (3), komórkach Muellera (4) i w komórkach dwubiegunowych (8,9), zaś składowe zapisów mfERG w tych samych warunkach są tworzone w czopkach (3) i w komórkach dwubiegunowych (8,9) [1-4,7].

a)

b)

Ryc. 2. Morfologia zapisu mfERG; procesy w komórkach siatkówki odpowiedzialnych za fale mfERG (a) i sposób pomiaru parametrów amplitudowych i czasowych zapisu , (b) [1-5].

a)

b)

Ryc. 3. Sposób otrzymywania mapy czynności elektrycznej siatkówki w technologii mfERG (a), prezentacje 3-D i 2-D tzw. gęstości odpowiedzi (b); widoczna plamka ślepa – tarcza nerwu wzrokowego, a więc obszar siatkówki pozbawiony receptorów; pokazano tu zapisy prawidłowe (objaśnienia w tekście) [3,5].

Ryc. 4. Wyniki pomiaru parametrów prawidłowego mfERG; pokazano grupowe, uśrednione zapisy z sześcu pierścieni (rings), dla których parametry są porównywane z normami [1-5].

Sformułowane w standardzie mfERG opublikowanym przez ISCEV [2] zalecenia obejmują parametry stymulacji, techniki elektrodowe, wymagania aparaturowe, w tym dotyczące analizy sygnałów, elementy protokołu klinicznego (przygotowanie pacjenta, warunki adaptacji, sekwencja zapisów, zasady opracowania raportów). Obecnie ISCEV przygotowuje nowy, uaktualniony standard mfERG [1]. W pracach nad nim brał udział autor niniejszego artykułu.
Systemy przeznaczone do badań mfERG różnią się od aparatury do „klasycznych”, standardowych testów elektrofizjologicznych przede wszystkim wyrafinowanym sposobem stymulacji (jako fotostymulatory w mfERG używane są wysokiej jakości monitory CRT ze specjalizowanymi kartami graficznymi, a obecnie przeważnie monitory LCD/TFT), wysokiej jakości wzmacniaczami, filtrami, a także oprogramowaniem, umożliwiającym obliczanie w czasie rzeczywistym lokalnych mikroodpowiedzi siatkówki.

W naszej Pracowni Elektrofizjogii Siatkówki, Dróg Wzrokowych i Perymetrii II Katedry i Kliniki Okulistyki Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie, którą kieruje prof. dr hab. n. med. Wojciech Lubiński, do testów mfERG jest używany system RetiScan produkcji Roland Consult GmbH (Niemcy). Pierwsze zapisy zostały wykonane w roku 2002, zaś rok później wdrożyliśmy samodzielnie opracowaną metodykę testów mfVEP (do tej pory nie istnieje standard ISCEV dla tej technologii) [5]. Należy zaznaczyć, że oba rodzaje badań były wykonane w naszej pracowni po raz pierwszy w Polsce.

Wieloogniskowe wzrokowe odpowiedzi (potencjały) wywołane mfVEP są rejestrowane z kory wzrokowej, a następnie analizowane w celach diagnostycznych, przy użyciu tej samej aparatury co mfERG [5]. Stosowany jest jednak inny rodzaj bodźca optycznego w postaci złożonej z 60 segmentów tarczy „dartboard”. Radialne rozmieszczenie segmentów jest podyktowane anatomią kory wzrokowej [10], a otrzymywane mapy lokalnej czynności elektrycznej jej niewielkich obszarów mają również radialny układ. Migotanie (zmiany fazy kontrastu) segmentów – podobnie jak w przypadku mfERG – jest kontrolowane przez niezależne, unikalne m-sekwencje, które stanowią „wizytówki” poszczególnych segmentów [5]. Umożliwia to, przy zastosowaniu obliczeń koreacyjnych, ekstrakcję lokalnych mikroodpowiedzi z określonych obszarów kory wzrokowej. To mapowanie jest realizowane przy użyciu konwencjonalnych elektrod typu EEG (od dwóch do czterech), umieszczanych na skórze głowy w okolicach potylicznych. Konfiguracja układu odprowadzeń, w tym liczba kanałów, jest przedmiotem badań optymalizacyjnych. Uśrednianie odpowiedzi i pomiar parametrów oraz dalsza analiza są dokonywane w kwadrantach.

Technika mfVEP dostarcza obiektywnej, ilościowej informacji o czynności całej drogi wzrokowej, co jest istotne dla oceny funkcji tego systemu w obrębie pola widzenia. Stąd w zastosowaniach klinicznych dokonuje się porównań wyników testów mfVEP z subiektywnymi badaniami perymetrycznymi. Typowym testem używanym w naszej pracowni do tego celu jest 24-2 HVF (Humphrey Visual Field dla pola widzenia 240 od centrum). Dla ułatwienia takiego porównania autor wraz ze swoim dyplomantem stworzyli aplikację realizującą fuzję dwóch obrazów: wyniku subiektywnego testu 24-2 HVF z wynikiem obiektywnego badania mfVEP w tym samym obszarze kątowym [5], ryc. 8. Takie podejście jest typowe dla dzisiejszych tendencji do integrowania wyników badań w diagnostyce medycznej.

Ryciny 5.–8. objaśniają bliżej technologię mfVEP.

Ryc. 5. Sposób otrzymywania mapy czynności elektrycznej kory wzrokowej w technologii mfVEP [5].

Ryc. 6. Stymulacja w technice mfVEP – zmiana fazy kontrastu w obrębie 60 segmentów tarczy testowej („dartboard”), sterowana dla każdego z nich unikalną m-sekwencją [5].

a)

b)

c)

Ryc. 7. Test mfVEP w naszej pracowni; przygotowanie pacjenta (a), pacjent w czasie badania z użyciem systemu RetiScan firmy Roland Consult GmbH, Niemcy (b), wynik badania w postaci mapy lokalnych odpowiedzi elektrycznych z kory wzrokowej (c) [zdjęcia autora, 5].

Ryc. 8. Fuzja obrazów uzyskanych u pacjenta w subiektywnym badaniu pola widzenia (Automated Static Perimetry, test 24-2 HVF – Humphrey Field Analyzer HFA II, USA) i w technologii mfVEP (obiektywne badanie pola widzenia – RetiScan, Roland Consult GmbH, Niemcy) [5].

W ostatnich miesiącach we współpracy z firmą Roland Consult przygotowujemy modyfikacje oprogramowania najnowszej wersji systemu Reti-port/scan 21, dostosowując je do potrzeb naszej pracowni. System ten może zostać uzupełniony o kolejne moduły sprzętowe i programowe do badań obrazowych. Są to technologie SLO (Scanning Laser Ophthalmoscopy), OCT (Optical Coherence Tomography) i FA (Fluorescein Angiography). Taka integracja różnych modalności aparatury do badań diagnostycznych, z fuzją obrazów i zwiększonymi możliwościami oceny ilościowej i jakościowej, to typowy przykład systemu hybrydowego, zgodnego ze współczesnymi tendencjami rozwojowymi w medycynie. Bliższe dane na temat tych rozwiązań można znaleźć na stronie firmy Roland Consult, w zakładce Support/Downloads/.

Od lat zespół naszej pracowni utrzymuje kontakty z producentami i dystrybutorami sprzętu do elektrofizjologicznych badań układu wzrokowego, uczestnicząc aktywnie w sesjach szkoleniowych, kursach i specjalistycznych wystawach towarzyszących konferencjom i sympozjom. Czytelników zainteresowanych techniczno-medycznymi charakterystykami takiej aparatury odsyłamy na strony, do których linki znajdują się na końcu piśmiennictwa.

Piśmiennictwo:

1. Hoffmann M.B. i in. (2020) ISCEV standard for clinical multifocal electroretinography (mfERG) (2021 update). For the International Society for Clinical Electrophysiology of Vision, draft.
2. Hood D.C. i in. (2012) ISCEV Standard for clinical multifocal electroretinography (2011 ed.). Doc Ophthalmol 124:1–13.
3. Lubiński W., Gosławski W., Penkala K. (2019) MfERG basics and clinical application. Roland Consult Course – Lectures, Berlin.
4. Palacz O., Lubiński W., Penkala K. (2003) Elektrofizjologiczna diagnostyka kliniczna układu wzrokowego. OFTAL Sp. z o.o., Warszawa.
5. Penkala K. (2005) MfERG and mfVEP – technical aspects. I Sympozjon Sekcji Neurookulistyki i Elektrofizjologii Klinicznej PTO, Międzyzdroje.
6. Penkala K. (2019), Co optyk okularowy powinien wiedzieć o elektrofizjologicznych badaniach układu wzrokowego? Optyk Polski 52, Feniks Media Group, Kraków.
7. Penkala K. (2020), Elektroretinografia – ERG. Optyk Polski 54, Feniks Media Group, Kraków.
8. Penkala K. (2020), Elektrookulografiia – EOG. Optyk Polski 55, Feniks Media Group, Kraków.
9. Penkala K. (2020), Elektroretinogram wywołany wzorcem – PERG. Optyk Polski 56, Feniks Media Group, Kraków.
10. Styszyński A. (2020) Widzimy mózgiem. Optyk Polski 53, Feniks Media Group, Kraków.

https://iscev.wildapricot.org/
http://www.roland-consult.de/
https://www.lkc.com/

Front Page

Home


http://www.tomey.com/
https://metrovision.fr/
https://www.optopol.com.pl/products-list/okulistyka/elektrofizjologia-oka/#produkty
http://www.optotech.pl/32,diagnostyka


Dr Krzysztof Penkala
Instytut Fizyki, Uniwersytet Szczeciński,
Zakład Fizyki Medycznej, Pomorski Uniwersytet Medyczny (PUM) w Szczecinie,
Pracownia Elektrofizjologii Siatkówki, Dróg Wzrokowych i Perymetrii,
II Katedra i Klinika Okulistyki PUM


 

Polecamy