The Distribution of Retinal Venous Pressure and Intraocular Pressure Differs Significantly in Patients with Primary Open-Angle Glaucoma

Abstract

Introduction Until now, venous pressure within the eye has widely been equated with intraocular pressure (IOP). Measurements with dynamometers calibrated in instrument units or in force showed that the retinal venous pressure (RVP) may be higher than the IOP in glaucoma patients. In this study, the RVP was measured with a contact lens dynamometer calibrated in mmHg.

Methods Study type: cross-sectional. Subjects: Fifty consecutive patients with primary open-angle glaucoma (POAG) who underwent diurnal curve measurement under medication. Age: 69 ± 8 years. Measurement of RVP: contact lens dynamometry. IOP measurement: dynamic contour tonometry.

Results Pressures are given in mmHg. In all 50 patients, the IOP was 15.9 (13.6; 17.1) [median (Q1; Q3)], and the RVP was 17.4 (14.8; 27.2). The distribution of the IOP was normal and that of the RVP was right skewed. In the subgroup of 34 patients with spontaneous pulsation of the central retinal vein (SVP), the IOP and therefore, by definition, the RVP was 16.5 (13.7; 17.4). In the subgroup of 16 patients without SVP, the IOP was 14.8 (13.3; 16.4), and the RVP was 31.3 (26.2; 38.8) (p ≤ 0.001). In systemic treatment, the prescribed drugs were (the number of patients is given in parentheses): ACE inhibitors (20), β-blockers (17), angiotensin II-receptor blockers (13), calcium channel blockers (12), diuretics (7). No difference in RVP was observed between patients receiving these drugs and not receiving them, except in the β-blocker group. Here, the 17 patients with systemic β-blockers had a median RVP of 15.6 mmHg and without 20.2 mmHg (p = 0.003). In the 16 patients with a higher RVP than IOP, only one patient received a systemic β-blocker. The median IOP was 15.7 mmHg with systemic β-blockers and 16.1 mmHg without (p = 0.85).

Conclusion In a subgroup of 16 of the 50 patients studied, the RVP was greater than the IOP by a highly statistically and clinically significant degree. According to the widely accepted thinking on the pathophysiology of retinal and optic nerve head circulation, the blood flow in these tissues may be much more compromised in this group of patients than has been assumed. They may be identified by a missing SVP. Topical and systemic medications showed no statistically significant influence on the RVP, except for the systemic β-blockers, in which the RVP was lower by 4.6 mmHg than for the patients who did not receive these drugs (p = 0.003).

Zusammenfassung

Hintergrund Bis heute wird der venöse Druck im Auge weithin dem intraokularen Druck (IOP) gleichgesetzt. Messungen mit Dynamometern, die in Geräteeinheiten oder Kraft kalibriert waren, zeigten, dass der retinale Venendruck (RVP) bei Glaukompatienten höher sein kann als der IOP. In der hier vorgestellten Studie wurde der RVP mit einem Kontaktglasdynamometer (KGD) gemessen, das in mmHg kalibriert war.

Methoden Studientyp: Querschnittstudie. Untersuchte Personen: 50 Patienten mit primärem Offenwinkelglaukom, bei denen ein Tagesdruckprofil unter Medikation erstellt wurde. Das durchschnittliche Alter war 69 ± 8 Jahre. Messung des IOP: dynamisches Konturtonometer.

Ergebnisse Druckwerte in mmHg. Bei allen 50 Patienten war der IOP 15,9 (13,6; 17,1) (Median, Q1; Q3) und der RVP 17,4 (14,8; 27,2). Die Verteilung des IOP war normal und die Verteilung des RVP war linksgipflig. In der Untergruppe mit 34 Patienten, die eine spontane Pulsation der Zentralvene aufwiesen, war der IOP und somit definitionsgemäß der RVP 16,5 (13,7; 17,4). In der Untergruppe mit 16 Patienten, die keine spontane Pulsation der Zentralvene aufwiesen, war der IOP 14,8 (13,3; 16,4) und der retinale Venendruck 31,3 (26,2; 38,8) (p ≤ 0,001). Bei den 17 der 50 Patienten, die systemische β-Blocker erhielten, war der mediane RVP 15,6 mmHg, bei den 33 Patienten ohne diese Medikamente war er 20,2 mmHg (p = 0,003). Bei den 16 Patienten, bei denen der RVP höher war als der IOP, war nur 1 Patient, der einen systemischen β-Blocker erhielt. Der IOP zeigte keinen Unterschied (p = 0,85).

Schlussfolgerung In der Untergruppe mit 16 der 50 untersuchten Patienten war der retinale Venendruck statistisch und klinisch signifikant höher als der Augeninnendruck. Entsprechend der weithin akzeptierten Ansicht in der Pathophysiologie der retinalen Durchblutung und der Durchblutung des Sehnervenkopfes war somit bei diesen 16 Patienten der Blutfluss deutlich mehr beeinträchtigt als bisher angenommen. Diese Patienten können an der fehlenden spontanen Pulsation der Zentralvene erkannt werden. Bei Patienten mit systemischen β-Blockern war der RVP um 4,6 mmHg niedriger als bei den Patienten ohne diese Therapie. Die Beobachtung, dass nur ein Patient mit höherem RVP als der IOP einen systemischen β-Blocker erhielt, mag als Hinweis dienen, dass systemische β-Blocker den RVP senken könnten. Besonders effektiv könnte Nebivolol sein, das die Synthese und die Freisetzung von NO anregt.

Key words

glaucoma - venous pressure - retina - β-blocker - optic nerve fibres - intraocular pressure

Schlüsselwörter

Glaukom - Venendruck - Netzhaut - Sehnerv - β-Blocker - Augeninnendruck

Publikationsverlauf

Eingereicht: 19. Juli 2020

Angenommen: 02. Oktober 2020

Artikel online veröffentlicht:
12. Januar 2021

• References

• 1 Konstas AG, Mikropoulos DG, Irkec M. Open-angle glaucoma and ocular perfusion. Br J Ophthalmol 2010; 94: 1273-1274 doi:10.1136/bjo.2010.182527
• 2 Cherecheanu AP, Garhofer G, Schmidl D. et al. Ocular perfusion pressure and ocular blood flow in glaucoma. Curr Opin Pharmacol 2013; 13: 36-42 doi:10.1016/j.coph.2012.09.003
• 3 Kiel JW. Local determinants. In: Schmetterer L, Kiel JW. Hrsg. Ocular blood flow. Heidelberg: Springer; 2012: 211-241
• 4 Caprioli J, Coleman AL. Blood pressure, perfusion pressure, and glaucoma. Am J Ophthalmol 2010; 149: 704-712 doi:10.1016/j.ajo.2010.01.018
• 5 Cybulska-Heinrich AK, Baertschi M, Loesche CC. et al. Patients with diabetic retinopathy have high retinal venous pressure. EPMA J 2015; 6: 5 doi:10.1186/s13167-015-0027-1
• 6 Mozaffarieh M, Bartschi M, Henrich PB. et al. Retinal venous pressure in the non-affected eye of patients with retinal vein occlusions. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 2014; 252: 1569-1571 doi:10.1007/s00417-014-2617-3
• 7 Baertschi M, Dayhaw-Barker P, Flammer J. The effect of hypoxia on intra-ocular, mean arterial, retinal venous and ocular perfusion pressures. Clin Hemorheol Microcirc 2016; 63: 293-303 doi:10.3233/CH-152025
• 8 Jonas JB. Central retinal artery and vein collapse pressure in eyes with chronic open angle glaucoma. Br J Ophthalmol 2003; 87: 949-951
• 9 Morgan WH, Balaratnasingam C, Hazelton ML. et al. The force required to induce hemivein pulsation is associated with the site of maximum field loss in glaucoma. Invest Ophthalmol Vis Sci 2005; 46: 1307-1312
• 10 Stodtmeister R, Ventzke S, Spoerl E. et al. Enhanced pressure in the central retinal vein decreases the perfusion pressure in the prelaminar region of the optic nerve head. Invest Ophthalmol Vis Sci 2013; 54: 4698-4704 doi:10.1167/iovs.12-10607
• 11 Pillunat KR, Ventzke S, Spoerl E. et al. Central retinal venous pulsation pressure in different stages of primary open-angle glaucoma. Br J Ophthalmol 2014; 98: 1374-1378 doi:10.1136/bjophthalmol-2014-305126
• 12 Fang L, Baertschi M, Mozaffarieh M. The effect of flammer-syndrome on retinal venous pressure. BMC Ophthalmol 2014; 14: 121 doi:10.1186/1471-2415-14-121
• 13 Morgan WH, Hazelton ML, Azar SL. et al. Retinal venous pulsation in glaucoma and glaucoma suspects. Ophthalmology 2004; 111: 1489-1494
• 14 Balaratnasingam C, Morgan WH, Hazelton ML. et al. Value of retinal vein pulsation characteristics in predicting increased optic disc excavation. Br J Ophthalmol 2007; 91: 441-444
• 15 Watzlawick P. How real is real?. New York: Vintage Books; 1977
• 16 Morgan WH, Hazelton ML, Balaratnasingamm C. et al. The association between retinal vein ophthalmodynamometric force change and optic disc excavation. Br J Ophthalmol 2009; 93: 594-596
• 17 Fang L, Turtschi S, Mozaffarieh M. The effect of nifedipine on retinal venous pressure of glaucoma patients with the Flammer-Syndrome. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 2015; 253: 935-939 doi:10.1007/s00417-015-3001-7
• 18 Loew UG. Kalibrierung des Kontaktglasdynamometers an enukleierten Schweineaugen und klinischer Vergleich zwischen dem Kontaktglasdynamometer und der Smartlens [Dissertation]. Saarbrücken: Medizinische Fakultät der Universität des Saarlandes; 2002
• 19 European Glaucoma Society. Terminology and Guidelines for Glaucoma. 4th ed. Savona: European Glaucoma Society; 2014
• 20 Baurmann M. Ueber die Entstehung und klinische Bedeutung des Netzhautvenenpulses. Verh dtsch ophthalmol Ges 1925; 45: 53-59
• 21 Williamson-Noble FA. Venous pulsation. Trans Ophthalmol Soc UK 1952; 72: 317-326
• 22 Meyer-Schwickerath R, Stodtmeister R, Hartmann K. Die nicht-invasive Bestimmung des Hirndruckes durch den Augenarzt: physiologische Grundlagen und Vorgehen in der Praxis. Klin Monatsbl Augenheilkd 2004; 221: 1007-1011
• 23 Morgan WH, Hazelton ML, Yu DY. Retinal venous pulsation: Expanding our understanding and use of this enigmatic phenomenon. Prog Retin Eye Res 2016; 55: 82-107 doi:10.1016/j.preteyeres.2016.06.003
• 24 Conrad WA. Pressure-flow relationships in collapsible tubes. IEEE Trans Biomed Eng 1969; 16: 284-295
• 25 Morgan WH. Pressure gradients across the optic disc [doctoral thesis]. Perth: University of Western Australia, Centre for Ophthalmology and Visual Science and Lions Eye Institute; 1999
• 26 Gaehtgens P. Mikrozirkulation. In: Busse R. Hrsg. Kreislaufphysiologie. Stuttgart: Thieme; 1982: 70-103
• 27 Morgan WH, Cringle SJ, Kang MH. et al. Optimizing the calibration and interpretation of dynamic ocular force measurements. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 2010; 248: 401-407
• 28 Costa VP, Harris A, Anderson D. et al. Ocular perfusion pressure in glaucoma. Acta Ophthalmol 2014; 92: e252-e266 doi:10.1111/aos.12298
• 29 Costa VP, Anderson D, Harris A. Surrogates for ocular perfusion pressure are not perfect–authors reply. Acta Ophthalmol 2015; 93: e86-87 doi:10.1111/aos.12381
• 30 Khawaja AP, Crabb DP, Jansonius NM. Time to abandon over-simplified surrogates of ocular perfusion pressure in glaucoma research. Acta Ophthalmol 2015; 93: e85-86 doi:10.1111/aos.12431
• 31 Abegao PL, Vandewalle E, De Clerck E. et al. Lack of spontaneous venous pulsation: possible risk indicator in normal tension glaucoma?. Acta Ophthalmol 2013; 91: 514-520 doi:10.1111/j.1755-3768.2012.02472.x
• 32 Seo JH, Kim TW, Weinreb RN. et al. Relationship of intraocular pressure and frequency of spontaneous retinal venous pulsation in primary open-angle glaucoma. Ophthalmology 2012; 119: 2254-2260 doi:10.1016/j.ophtha.2012.06.007
• 33 Kirsch KA, von Ameln H. Physiologie des Niederdrucksystems. In: Busse R. Hrsg. Kreislaufphysiologie. Stuttgart: Thieme; 1982: 104-135
• 34 Gelman S. Venous function and central venous pressure: a physiologic story. Anesthesiology 2008; 108: 735-748 doi:10.1097/ALN.0b013e3181672607
• 35 Kaplan NM. Kaplanʼs clinical hypertension. 9th ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2006
• 36 Pillunat LE, Spoerl E, Voigt E. et al. Effect of orally administered nitrates on central retinal venous pressure in primary open angle glaucoma patients. Invest Ophthalmol Vis Sci 2017; 58: 731