10 Jahre Verlaufsbeobachtung aus dem Erlanger Glaukomregister zur Untersuchung von strukturellen und funktionellen Zusammenhängen bei Glaukomen

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Year
2023
Authors
Paulig, Patrick
Editor
Abstract

Purpose. A prospective long-term study with an average follow-up of 10 years was performed to observe patients with manifest glaucoma, ocular hypertension and healthy individuals. Our goal was to prove the theory of a simple linear relationship between structure and function which has been stated in “A framework for comparing structural and functional measures of glaucomatous damage” by Hood and Kardon with real follow-up data. Methods. Over a period of 122 ± 11.75 months, 150 eyes (78 female, 72 male) of the Erlangen glaucoma registry (EGR; NTC00494923) had an annual examination. At each appointment patients received a measurement of the peripapillary retinal nerve fiber layer (RNFL) using spectral domain optical coherence tomography (Spectralis-OCT, Heidelberg Engineering, Heidelberg, Deutschland) and automated visual field testing using white-on-white threshold perimeter (Octopus 500, 900, Programm G1, Interzeag, Schlieren, Schweiz, Peridata Software). Collected data were analyzed by using a statistics program (SPSS, Version 24, IBM, USA). By calculating R² we tested an exponential as well as a linear function to describe the relationship between OCT and perimeter. Those tests have been repeated for each visual field region 1, 2 and 6 with an anatomically corresponding OCT sector. Likewise, tests had been repeated for each medical outcome. Results. Significant correlation existed between OCT sector temporal-superior and visual field region 2, r = -0.637, between OCT sector temporal-inferior and visual field region 6, r = -0.714, as well as OCT sector temporal and visual field region 1, r = 0.409 (all p < 0.001). At OCT sector temporal-superior and visual field region 2 the exponential function R² = 0.502, p < 0.001 outclassed the linear function R² = 0.412, p < 0.001. Similar results were seen for the OCT sector temporal-inferior and visual field region 6. The exponential function R² = 0.569, p < 0.001 exceeded the linear function R² = 0.467, p < 0.001. However, comparing OCT-sector temporal to visual field region 1 both functions only showed weak predictability for visual field defects with exponential function R² = 0.215, p < 0.001 and linear function R² = 0.188, p < 0.001. Healthy individuals as well as patients with ocular hypertension showed no significant or irrelevant R². Considering patients with perimetric glaucoma exponential function was superb for OCT sector temporal-inferior and visual field area 6 R² = 0.475, p < 0.001, similarly to OCT sector temporal-superior and visual field area 2 R² = 0.466, p < 0.001. Conclusion. Using an individualized long-term follow-up for glaucoma patients at a different stage of disease, the theory of a linear relationship between structure and function could be mostly proved. Different variables units have to be taken into consideration as RNFL is measured in a linear unit, micrometer and mean deviation is measured in a non-linear unit, decibel. Under those circumstances the exponential function corresponds to the log-linear model described by Hood and Kardon, serving with a high model quality. Both arcuate field regions and corresponding OCT sectors, equally to patients with perimetric glaucoma, had the highest R² for the exponential function. At central region, meaning visual field region 1 and OCT sector temporal, only a weak correlation could be shown for either function. As expected, there was no relationship between structure and function for healthy individuals.

Abstract

Hintergrund und Ziele. In dieser prospektiven, longitudinalen Datenanalyse über durchschnittlich 10 Jahre, wurde der Verlauf der retinalen Nervenfaserschicht und dem Gesichtsfeld von Patienten mit Glaukom, okulärer Hypertension und einer gesunden Vergleichsgruppe untersucht. Die Längsschnittanalyse aus dem Erlanger Glaukomregister (EGR; NTC00494923) soll die Hypothese eines linearen Zusammenhangs zwischen der strukturellen optischen Kohärenztomographie (OCT) und der funktionellen Perimetrie, welche von Hood und Kardon in ihrer Arbeit „A framework for comparing structural and functional measures of glaucomatous damage“ aufgestellt wurde, im Verlauf überprüfen. Methoden. Über einen Zeitraum von 122 ± 11,75 Monaten, wurden 150 Augen (78 weibliche, 72 männliche Patienten) aus dem Erlanger Glaukomregister einmal im Jahr untersucht. Bei jedem Untersuchungstermin erhielten die Patienten unter anderem eine Messung der peripapillären retinalen Nervenfaserschichtdicke (RNFL) mit Spectral-domain optische Kohärenztomographie (Spectralis-OCT, Heidelberg Engineering, Heidelberg, Deutschland), sowie eine statische, computerisierte Gesichtsfelduntersuchung mit der Weiß-auf-Weiß-Octopus-G1-Perimetrie (Octopus 500, 900, Programm G1, Interzeag, Schlieren, Schweiz, Peridata Software). Die gesammelten Daten wurden anschließend mit einem Statistikprogramm (SPSS, Version 24, IBM, USA) statistisch ausgewertet. Hierbei wurde durch Bestimmung des R², sowohl ein exponentielle als auch eine lineare Gleichung für die Beschreibung des Zusammenhanges zwischen OCT und Perimetrie untersucht. Dieser Vorgang wurde für die Glaukomerkrankung bedeutungsvollen Gesichtsfeldareale 1, 2 und 6 mit den entsprechenden korrelierenden OCT - Sektoren, sowie für die unterschiedlichen Enddiagnosen der Patienten wiederholt. Ergebnisse und Beobachtungen. Die Bestimmung des Korrelationskoeffizienten nach Spearman-Rho zeigte eine signifikante Korrelation des OCT-Sektors temporal superior mit dem Gesichtsfeldareal 2, r = -0,637, des OCT-Sektors temporal-inferior mit dem Gesichtsfeldareal 6, r = -0,714, sowie des OCT-Sektors temporal und dem Gesichtsfeldareal 1, r = -0,409 (alle p < 0,001). Im OCT-Sektor temporal-superior und dem Gesichtsfeldareal 2 war bei Betrachtung aller gesammelter Daten die exponentielle Gleichung mit R² = 0,502, p < 0,001 der linearen Gleichung mit R² = 0,412, p < 0,001 überlegen. Ähnlich verhält es sich bei dem OCT-Sektor temporal-inferior und dem Gesichtsfeldareal 6. Auch hier übertrifft die exponentielle Gleichung mit R² = 0,569, p < 0,001 der linearen Gleichung mit R² = 0,467, p < 0,001. In dem OCT-Sektor temporal und dem Gesichtsfeldareal 1 hingegen spricht sowohl die exponentielle Gleichung mit R² = 0,215, p < 0,001, als auch die lineare Gleichung mit R² = 0,188, p < 0,001 für eine eher mäßige Modellgüte. Hinsichtlich der Enddiagnose konnte für die „normale“ Vergleichsgruppe und Patienten mit okulärer Hypertension kein signifikantes und nur ein irrelevantes R² nachgewiesen werden. Bei Patienten mit perimetrischem Glaukom hingegen zeigte die exponentielle Gleichung insbesondere in dem OCT-Sektor temporal-inferior und dem Gesichtsfeldareal 6 mit R² = 0,475, p < 0,001, sowie dem OCT-Sektor temporal-superior und dem Gesichtsfeldareal 2 mit R² = 0,466, p < 0,001, eine hohe Modellgüte.

Schlussfolgerungen und Diskussion. Durch eine echte individuelle Langzeitbeobachtung von Patienten mit Glaukom in unterschiedlichen Stadien der Erkrankung konnte die Hypothese eines linearen Zusammenhangs zwischen strukturellem OCT und funktioneller Perimetrie zum überwiegenden Teil bestätigt werden. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Einheiten der Messvariablen, RNFL mit der linearen Einheit Mikrometer und Mean Deviation des Gesichtsfeldareals mit der nicht-linearen Einheit Dezibel, zeigte eine exponentielle Gleichung, welche einem log-linearen Modell entspricht, die höchste Modellgüte. Insbesondere die großen bogenförmigen Gesichtsfeldareale 6 mit korrelierendem OCT-Sektor temporal-inferior und Gesichtsfeldareal 2 mit korrelierendem OCT-Sektor temporal-superior lassen sich hiermit ebenso gut beschreiben wie die Patientengruppe mit perimetrischem Glaukom. Für die Makularegion, also das zentrale Gesichtsfeldareal 1 und den OCT-Sektor temporal, konnte hingegen nur eine niedrige Modellgüte nachgewiesen werden. Wie erwartet kann das Modell nicht für die gesunde Normalpopulation angewendet werden, da in dieser Gruppe kein signifikanter Zusammenhang zwischen OCT und Perimetrie besteht.

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