Statische Gefäßanalyse in nonmydriatischen und mydriatischen Bildern

Zusammenfassung

Hintergrund: Die statische retinale Gefäßanalyse bestimmt Gefäßdurchmesserwerte in Fundusbildern. Untersucht wurde die Eignung nonmydriatischer und mydriatischer Aufnahmen für derartige Auswertungen sowie der Einfluss der medikamentösen Mydriasis auf die Messergebnisse. Material und Methoden: In die prospektive Untersuchung wurden 30 Augen von 15 Patienten (10 weiblich, mittleres Alter 51,6 J ± 13,2) einbezogen. Zunächst wurden von jedem Auge 3 Aufnahmen mit der Netzhautkamera Topcon NW 200 (Aufnahmewinkel 1) erstellt. Nach Pupillenerweiterung mit Tropicamid AT wurden dann erneut 3 Bilder mit der Topcon NW 200 und folgend 3 Bilder mit dem System Visualis (IMEDOS Jena, FF 450plus, 535 - 561 nm, Bildwinkel 30°, 1840 × 1360 Pixel) aufgenommen. Die Bestimmung der Gefäßdurchmesser erfolgte mit dem Programm Vesselmap2 (IMEDOS Jena). Dabei werden vom Untersucher die Gefäße Arterien und Venen zugeordnet und die Durchmesser automatisch vom System ermittelt. Bei schlechter Abbildung besteht die Möglichkeit, Gefäßkanten manuell festzulegen. Berechnet wurden nach der Parr-Hubbard-Formel das zentrale retinale arterielle und das venöse Äquivalent (CRAE, CRVE) sowie der arteriovenöse Quotient (AVQ). Für die Bestimmung des Einflusses von Tropicamid auf den Gefäßdurchmesser wurden die nasalen Gefäße > 60 µm separat ausgewertet. Ergebnisse: Aufgrund schlechter Ausleuchtung und Kontrastverhältnisse konnten in 21 % der nonmydriatischen Bilder nicht alle Gefäße automatisch erfasst werden. In weiteren 7 % der nonmydriatischen Bilder war eine geringere Anzahl von Gefäßen messbar als in den mydriatischen Bildern. Der Variationskoeffizient für CRAE und AVQ von jeweils 3 Bildern war im Mittel größer bei den nonmydriatischen Aufnahmen (2,6 %; 3,2 %) im Vergleich zu den mydriatischen Aufnahmen mittels Topcon (1,8 %; 2,3 %) und FF450 (1,7 %; 1,8 % ANOVA p < 0,05). Der Variationskoeffizient des CRVE (1,9 %; 1,8 %; 1,7 %) sowie die Mittelwerte von CRAE, CRVE und AVQ wiesen keine signifikanten Unterschiede zwischen den 3 Aufnahmemethoden auf. Die Messung der in allen Bildern gut abgebildeten nasalen arteriellen und venösen Gefäße > 60 µm ergab ebenfalls keine signifikanten Mittelwertunterschiede zwischen den 3 Aufnahmetechniken. Schlussfolgerungen: Nonmydriatische Bilder weisen häufig eine visuell schlechtere Bildqualität als mydriatische Bilder auf. Dies kann die größere Streuung der Messwerte dieser Bilder erklären. Voraussetzung für die Auswertung eines Bildes ist die messbare Darstellung aller relevanten Gefäßabschnitte. Ein Einfluss der medikamentösen Mydriasis mit Tropicamid auf die retinalen Gefäßdurchmesser > 60 µm konnte nicht nachgewiesen werden.

Abstract

Background: Static vessel analysis is a method to determine the diameter of retinal vessels in images of the ocular fundus. The suitability of non-mydriatic and mydriatic images for that method and the influence of mydriasis on the results were examined. Materials and Methods: In the prospective study, 30 eyes of 15 patients (10 women, mean age 51.6 ± 13.2 years) were examined. At first, 3 images were taken of each eye with the retinal camera Topcon NW 200 (magnification 1). After pupil dilation with tropicamid eye drops, 3 more images were taken using the Topcon and 3 others using the system Visualis (IMEDOS, Jena/Germany, FF450plus, 535 - 561 nm, 30° image, 1840 × 1360 pixel). The vessel diameters were measured with the software Vesselmap2 (IMEDOS). The investigator assigned vessels to arteries or veins and their diameters were calculated automatically by the software. There is the possibility to define the vessel edge manually in cases of a poor image quality. The calculation of the central retinal arterial and venous equivalent (CRAE, CRVE) as well as the arterio-venous ratio (AVR) were made according to the formula of Parr-Hubbard. Furthermore, the nasal retinal vessels > 60 µm were examined to estimate the influence of tropicamid on the vessel diameter. Results: Because of insufficient illumination and poor contrast in 21 % of the non-mydriatic images not all vessels could be detected automatically. Additionally, fewer vessels could be detected in 7 % of the non-mydriatic images compared to the mydriatic images. The average coefficient of variation of CRAE and AVR of each triplet of images was higher in non-mydriatic images (2.6 % and 3.2 %, respectively) than in mydriatic images of the Topcon (1.8 %; 2.3 %) and the FF 450 (1.7 %; 1.8 % ANOVA p < 0.05). No significant differences were found between the various examination methods for both the coefficient of variation of CRVE (1.9 %; 1.8 %; 1.7 %) and the average values of CRAE, CRVE and AVR. With regard to their diameters, the nasal retinal arteries and veins > 60 µm, were depicted sufficiently in all images, and only differed insignificantly between the three methods. Conclusion: The quality of non-mydriatic images is often lower than that of mydriatic images. This fact can account for the high variance of measured parameters in the non-mydriatic images. The depiction of all relevant vessel segments is a precondition for the image-based analysis. An influence of the mydriasis caused by tropicamid on the retinal vessel diameters > 60 µm was not found.

Schlüsselwörter

Netzhautgefäßdurchmesser - Tropicamid - Mydriasis - nonmydriatische Netzhautkamera

Key words

retinal vessel diameter - tropicamid - mydriasis - non-mydriatic retinal camera

Literatur

• 1 Blum M, Bachmann K, Wintzer D. et al . Noninvasive measurement of the Bayliss effect in retinal autoregulation.  Graefe`s Arch Clin Exp Ophthalmol. 1999;  237 (4) 296-300
• 2 Brinchmann-Hansen O, Myhre K, Sandvik L. Retinal vessel responses to exercise and hypoxia before and after high altitude acclimatisation.  Eye. 1989;  3 (6) 768-776
• 3 Ikram M K, Jong F J, Vingerling J R. et al . Are retinal arteriolar or venular diameters associated with markers for cardiovascular disorders? The Rotterdam Study.  Invest Ophthal Vis Sci. 2004;  45 (7) 2129-2134
• 4 Lanzl I M, Kotliar K E, Vilser de W. Can a single drop of phenylephrine 10 % influence retinal vein diameter? ARVO-Poster, Abstract in.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2001;  42 (Suppl 1) 474
• 5 Leung H, Wang J J, Rochtchina E. et al . Impact of current and past blood pressure on retinal arteriolar diameter in an older population.  J Hypertens. 2004;  22 (8) 1543-1552
• 6 Michelson G, Groh M, Groh M J. et al . Telemedizinisch unterstütztes Screening der retinalen Gefäße („Talking Eyes”).  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2005;  222 (4) 319-325
• 7 Nagel E, Münch K, Vilser W. Durchmesserbestimmung von Netzhautgefäßabschnitten in digitalen Fundusfotografien - Eine klinische Studie zur Methodik und Reproduzierbarkeit.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2001;  218 (9) 616-620
• 8 Parr J C, Spears G. Mathematic relationship between the width of a retinal artery and the widths of its branches.  Am J Ophthal. 1974;  77 478-483
• 9 Scheie H G. Evaluation of ophthalmoscopic changes of hypertension and arteriolar sclerosis.  Arch Ophthalmol. 1953;  49 117-119
• 10 Smith W, Wang J J, Wong T Y. et al . Retinal arteriolar narrowing is associated with 5-year incident severe hypertension: the Blue Mountains Eye Study.  Hypertension. 2004;  44 (4) 442-447
• 11 Wang J J, Mitchell P, Rochtchina E. et al . Retinal vessel wall signs and the 5 year incidence of age related maculopathy: the Blue Mountains Eye Study.  Br J Ophthalmol. 2004;  88 (1) 104-109
• 12 Wong T Y, Klein R, Couper D J. et al . Retinal microvascular abnormalities and incident stroke: the Atherosclerosis Risk in Communities Study.  Lancet. 2001;  358 (9288) 1134-1140
• 13 Wong T Y, Klein R, Nieto F J. et al . Retinal microvascular abnormalities and 10-year cardiovascular mortality: a population-based case-control study.  Ophthalmology. 2003;  110 (5) 933-940
• 14 Wong T Y, Knudtson M D, Klein R. et al . Computer-assisted measurement of retinal vessel diameters in the Beaver Dam Eye Study: methodology, correlation between eyes, and effect of refractive errors.  Ophthalmology. 2004;  111 (6) 1183-1190
• 15 Wong T Y, Shankar A, Klein R. et al . Prospective cohort study of retinal vessel diameters and risk of hypertension.  BMJ. 2004;  329 799-800