Electroretinogram

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by Robert A Hyde, MD, PhD on February 15, 2021.網膜電図(ERG)は、光刺激に応答して網膜の電気的活動を測定する診断テストです。 ERGは、網膜グリアからの寄与と組み合わせて網膜ニューロンによって直接生成される電流から生じる。 重要なことに、ERGは、生理学的条件下で非侵襲的に記録することができる網膜機能の客観的尺度である。 ERGは、角膜に接触する薄い繊維電極または角膜コンタクトレンズ内に埋め込まれた電極を使用して記録されることが多い。 これらの電極は、網膜によって生成された電気的活性を角膜表面に記録することを可能にする。 ERGは、びまん性の閃光またはパターン化された刺激によって誘発され得る。 国際視覚臨床電気生理学協会(ISCEV)は、ERG録音のさまざまな形式の標準を導入しました。 ERGは、様々な遺伝性および後天性網膜障害に関する診断情報を提供するという点で、重要な臨床的有用性を有する。 さらに、ERGは、疾患の進行をモニターし、種々の薬物または保持された眼内異物に起因する網膜毒性を評価するために使用することができる。最初に知られているERGは、スウェーデンの生理学者Alarik Frithiof Holmgrenによって1865年に両生類の網膜から記録されました。 スコットランドのジェームズ-デュワーは1877年にこの曲を録音している。 1908年、EinthovenとJollyはERG応答をa波、b波、およびc波の3つの成分に分離しました。 ERGの初期の発見にもかかわらず、アメリカの心理学者Lorin RiggsがERG記録のためのコンタクトレンズ電極を導入した1941年まで、広範な応用は起こらなかった。 ERGの理解の基礎となる観測の多くは、ラグナー-グラニットによって行われ、1967年にノーベル生理学-医学賞を受賞しました。 グラニットの研究は、主に暗い適応、棒支配猫の網膜で行われました。 このモデルを使用して、彼は麻酔のレベルを変え、異なるERG成分の損失を観察することによって、異なるERG源の根底にある生理学を実証することがで 様々な動物モデルにおける現代の薬理学的操作は、Granitの知見を確認し、ERGの細胞源の理解を拡張している。

患者の準備

ISCEV2015フルフィールドERGガイドラインに従って:

  • ERG記録の前に眼底写真、眼底自家蛍光、フルオレセイン血管造影、および他の強烈な照 これが避けられない場合は、通常の部屋の照明で少なくとも30分の回復時間を許可してください。
  • 瞳孔を最大限に拡張します(テスト前に瞳孔のサイズに注意してください)。
  • 屈折異常を修正する必要はありません。
  • 暗い適応プロトコルの前に:暗い適応の20分。
  • 光適応プロトコルの前に:光適応の10分。
  • 角膜コンタクトレンズ電極が暗順応後に挿入される場合、これは薄暗い赤色光の下で行われるべきである。 コンタクトレンズの電極の挿入の後で余分暗い適応の5分を許可して下さい。
  • 強い点滅からの部分的な光の適応を避けるために、強い点滅の前に低強度の点滅を提示します。
  • 患者に着実に固定し、目を動かさないように要求する。 眼の動きは、大きな電気的アーチファクトを導入し、電極の位置を変更し、まぶた/電極によって光の閉塞を引き起こす可能性があります。

記録電極の種類

  • Burian-Allen(BA):ポリメタクリル酸メチル(PMMA)コンタクトレンズコアを囲むステンレス鋼の環状リングで構成されています。 BAの電極は目の点滅/閉鎖を最小にするのを助けるふたの鏡を組み込む。 BAレンズは再使用可能で、小児科から大人まで及ぶサイズで利用できる。
  • Dawson-Trick-Litzkow(DTL):低質量導電性銀/ナイロン糸。 DTL電極は、使い捨てであり、典型的には、他の角膜電極と比較して、患者にとってより快適である。
  • ジェット:金メッキ周周と使い捨てプラスチックレンズ。
  • 皮膚電極: 角膜電極の代わりとして、下眼瞼の近くの眼窩下隆起部の上に皮膚に電極を置くことによって使用することができる。 ERG振幅は小さくてノイズが多い傾向がありますが、皮膚電極は小児集団ではより良好に許容されます。
  • マイラー電極:アルミ化または金コーティングされたマイラー(一般的には使用されていません)。
  • 綿芯:綿芯を取り付けたBurian-Allen電極シェルは、光誘起アーティファクト(一般的には使用されていません)を最小限に抑えるのに便利です。
  • Hawlina-Konec電極: テフロン絶縁された薄い金属線(銀、金、プラチナ)3つの中央窓、長さが3つのmmが付いている、より低い結膜嚢に合うために形成される(共通の使用ではない)。

記録電極:角膜、球結膜、または下まぶたの下の皮膚と接触して

  • 非刺激性イオン導電性溶液(塩化ナトリウムを含み、0.5%以下のメチルセルロースを含む人工涙またはコンタクトレンズ溶液)で角膜表面を保護する。 コンタクトレンズの電極の不適当な取付けによりcorneal摩耗を引き起こすことができます。
  • 局所麻酔はコンタクトレンズ電極に使用されますが、DTL電極には必要ではないかもしれません。

基準電極と接地電極

  • 角膜電極からの電気的活性は、遠くのサイト(耳、額、寺院が一般的です)に配置された基準電極のそれと比較されます。
  • 差動アンプは、通常、二つの入力(角膜電極と基準電極)の差を増幅し、両方の入力に共通の信号を除去するために使用されます(第三のサイトに配置さ
  • 基準電極と接地電極は、一般的に、ペーストで患者に固定された高導電性材料で作られています。 金のコップの電極は再使用することができるので、共通です;使い捨て可能な付着力の皮の電極はまた利用できます。
  • いくつかの角膜電極には基準が含まれており、基準を他の場所に配置する必要がなくなります(例えば、BAバイポーラ電極およびいくつかの皮膚電極)。

全視野ERG

全視野ERGは、網膜全体に合計されたいくつかの網膜源からの寄与を有する網膜の質量応答である。 これは、広範な網膜機能障害を有する疾患、例えば、桿体/錐体ジストロフィー、癌関連網膜症、および毒性網膜症において有用である。 重要なことに、ffERGは小さな網膜病変を検出するために有用ではない。FfERG波形成分とその基礎となるソースは、刺激フラッシュの強さと適応状態の両方に依存します。 すなわち、桿体経路機能を標的とする暗所測定は暗順応眼から行われ、一方、錐体経路機能を標的とする明所測定は、光順応眼から行われる。 得られるべき最小の応答セットは、1989年に国際視覚臨床電気生理学協会(ISCEV)によって定義されており、最近では2015年に更新されました。 暗および光に適合した条件下でのISCEVで指定された最小のffERG応答セットの例を以下に示します(図1を参照)。

図1。 暗順応および光順応条件下での最小ISCEV指定FFERG応答セットの例(J.Jason McAnany,PhD.パネルAは、弱い、拡散した、フルフィールドフラッシュの光に応答して、暗い適応条件下で記録されたffERGを示しています。 この刺激は、主にオン型バイポーラ細胞によって生成されるb波と呼ばれる遅い角膜陽性電位を誘発する。 応答は、刺激前のベースライン電圧(0μ V)から応答のピークまでのb波の振幅を測定することによって定量化される。 応答のタイミングも測定されます:b波の暗黙の時間は、フラッシュと応答のピークとの間の時間として定義されます。

パネルBは、光の強いフラッシュに応答して暗い適応条件下で記録されたffERGを示しています。 この刺激は、a波と呼ばれる急速な角膜負の電位、およびその後の正のb波を誘発する。 A波の振幅は、典型的には、刺激前のベースライン(0μ V)からa波のトラフまで測定される。 A波のimwavepricit時間は,フラッシュの時間からa波のトラフまで測定した。 B波の振幅は、a波のトラフからb波のピークまで測定されます。 B波の陰的時間は、フラッシュの時間からb波のピークまで測定されます。 この応答は、棒と円錐の両方からa波への寄与があるため、「混合棒-円錐応答」と呼ばれることがよくあります。 しかし、人間の網膜の棒/円錐分布を考えると、棒の寄与は円錐の寄与を超えています。 B波はオンおよびオフ型バイポーラセルによって生成される。 完全な生来の静止した夜盲症、黒色腫関連付けられたretinopathyおよび若年性Xリンクされたretinoschisisを含むある特定の条件は”電気陰性と名づけられたこの応答の特「具体的には、a波は正常な(またはほぼ正常な)振幅を有するが、b波は著しく減衰する。 したがって、電気陰性応答は診断値を有することができる。 注目すべきことに、一連のウェーブレットは、b波の上昇部分に見ることができる。 これらのウェーブレットは振動電位(OPs)と呼ばれ、主にアマクリン細胞によって生成されると考えられているが、そのソースの詳細は現在議論されている。 振幅が減少し、および/または時間が遅延するOPは、しばしば、網膜血液供給の障害を示す。

パネルCは、光の背景に対して提示された強いフラッシュに応答して、光に適応した条件下で記録されたffERGを示しています。 光の背景の目的は、円錐経路の評価を可能にするロッド応答を抑制することである。 この刺激は、パネルBに示されているように、負のa波と正のb波を誘発します。a波とb波の振幅と暗黙の時間は、パネルBに示されている暗い適応応答の場合と同じ方法で定量化されます。この応答が明所条件下で記録されることを考えると、a波は円錐光受容体によって生成され、オフタイプのバイポーラ細胞からの追加の寄与があります。 B波は、オン型とオフ型のバイポーラセルの組み合わせによって生成されます。

パネルDは、31Hzのフリッカ列によって誘発されるffERGを示しています。 ロッド光受容体は一般的に急速なちらつきに従うことができないので、急速なちらつきは、円錐経路機能を評価するための有用な刺激である。 フリッカ列の各刺激フラッシュは、ピークとトラフを持つ応答を生成します。 フリッカERGの振幅は、典型的にはトラフからピークへの振幅として定義され、フリッカ応答のタイミングは、典型的には刺激フラッシュと対応する応答ピークとの間の時間として定義される。

その他の波形成分

明所性負応答(PhNR):PhNRは、光に適応した条件下で記録されたb波に続く遅い負電位である(上記のパネルC)。

その他の波形成分

明所性負応答(PhNR):PhNRは、光に適応した条件下で記録されたb波 PhNRは主に網膜神経節細胞によって駆動されるため、関心を集めています。 したがって、それは網膜神経節細胞機能への洞察を提供する数少ないffERG成分の1つである。 PhNRと最適な記録条件の最も効果的な尺度は議論されていますが、それはしばしば刺激前のベースラインから応答のトラフまで、または刺激フラッシュ 2018年、ISCEVはPhNRの測定と報告のためのガイドラインを発表しました。

c波:c波は、b波に続く遅い陽性成分であり、網膜色素上皮および光受容体から生成される。

c波:c波は、網膜色素上皮および光受容体か 従来のISCEV記録は、c波の評価を提供しない。d-wave

d-wave: D波はライトオフセットに続く急速な肯定的な潜在性で、以外タイプの両極細胞によって発生する。 従来のISCEV記録は、d−waveの評価を提供しない。

ISCEV標準に従ってffERGを報告する

レポートには次のものが含まれている必要があります:

  • 単一フラッシュERGsの刺激の前に少なくとも20ミリ秒のベースライン記録
  • 刺激開始時間をマークする必要があります
  • 一貫性を検証/変動性を評価するために、各刺激条件から少なくとも2つの応答を取得する必要があります
  • 刺激の時間積分輝度(cd-s-m-2)と背景輝度(cd/m2)を報告する必要があります
  • 基準値と範囲を含む
  • 標準ISCEVプロトコルからの逸脱に注意してください
  • テストの時間
  • 瞳孔径
  • 電極の種類と位置
  • 任意の 鎮静/麻酔
  • コンプライアンスのレベル

Ffergに影響を与える要因

  • 刺激の持続時間
  • 照射された網膜領域の大きさ(患者が刺激源から遠すぎる位置にあるため、刺激がフルフィールドでない場合、振幅を減少させることができる)
  • 刺激間の間隔
  • 瞳孔の大きさ
  • 全身循環および薬物
  • 網膜の発達
  • li>
  • 眼媒体の透明度(軽度の白内障はffergに最小限の影響を有することに注意してください)
  • 年齢
  • erg振幅は、高近視で減少させることができます
  • 麻酔

ERG測定の他のタイプ

焦点ERG(fERG)は、主に中央黄斑の機能的完全性を測定するために使用されるため、黄斑に限定される疾患の情報を提 現時点では、この技術は一般的に使用されておらず、部分的には市販の機器が不足しているためです。 さらに、多焦点ERG(後述)を使用して、黄斑機能を評価することができる。 FfERGのために論議される電極のタイプおよび配置はまたfERGの測定のために適用することができる。 Fergsを記録するための文献には様々な手法が記載されている。 3度から18度まで変化する異なるフィールドサイズと刺激時間周波数は、様々な方法で使用されています。 しかし、各技術は、焦点試験領域の外側に散乱される光の量を制限するという課題に対処しなければならない。 fergは加齢黄斑変性症などの条件における黄斑機能を評価するのに有用であるが,被験者からの良好な固定が必要である。

多焦点ERG(mfERG)

多焦点ERG(mfERG)は、中心30度以内に多くの局所ERG応答、典型的には61または103を評価する。 これは、FFERGに欠けている重要な空間情報を提供し、ffergによって見逃される可能性のある黄斑内の機能不全を評価することを可能にする。 MFERG応答は、錐体経路からの光適応条件下で記録される。 MfergはffERGの代わりではないことに注意することが重要です:汎網膜損傷またはロッド経路機能不全が疑われる場合は、ffERGも実行する必要があります。 MFERGは研究目的と臨床目的の両方でより一般的に使用されるようになりつつあり、ISCEVは2007年にmfERGの最初の標準を提供しました(2011年に更新)。

眼媒体の明瞭さと適切な屈折は、mfERG測定にとって重要です。 電極およびそれらの配置は、FFERGについて説明したものと同じであり得る。 以下に示すようなスケーリングされた六角形のパターンは、mfERGを引き出すために一般的に使用されます。 刺激の六角形のそれぞれにある特定の時間に照らされることの50%のチャンスがあります。 外観はランダムですが、同じオン/オフシーケンスが各六角形に使用されます(”mシーケンス”)。 これにより、各刺激の六角形に対して応答が回復することが可能になる。 得られたMFERG波形(以下に示す)は、光適合FFERGの波形と形状が類似しており、最初の負の偏向(N1と呼ばれる)があり、その後に正の偏向(P1と呼ばれる)があり、第2の負の偏向(N2と呼ばれる)がある。 研究によると、N1は光適応ffERGのa波と同様の発電機を持っていますが、P1とN2は光適応b波とOPsに似た発電機を持っています。 しかしながら、MFERGが誘発され、処理される方法は、FFERGとはかなり異なるので、MFERG応答は、必ずしも小型のFFERGではない。

このアプローチは、豊富な情報を生成し、情報を表示するために凝縮することができるいくつかの方法があります。 正常眼からのMFERG応答の例を以下に示す。 同じmfERGデータは、3つの異なる方法で表示されます。 一番上の行のトレースの配列は、各六角形から得られたmfERG応答を示しています。 トレースの中央のパネルには、”リング平均”が表示されます。’これらは、異なる偏心のリング内の平均mfERGトレースです。 例えば、赤色のトレースは中心窩から得られたmfERG応答であり、オレンジ色のトレースは中心窩をすぐに囲む六角形のリングの平均である。 他のトレースは、右の回路図に示すように、増加する偏心のリングの平均を表します。 多くの場合、環内の振幅の比が比較される(すなわち、「環比」)。 下の画像は、3次元mfERG振幅プロットです。 このトポグラフィプロットは中心窩で最大の振幅を示し、振幅の一般的に均一な減少はより偏心した位置に向かって移動します。 データを視覚化する別の有用なアプローチは、各六角形内の視覚的に正規のコントロールに対する振幅(または暗黙的な時間)の標準偏差をプロットするこ したがって、応答を表示するために要約することができる方法はいくつかあります; 最適な可視化は、追求されている質問によって導かれます。

図2。 mfERGは正常な目から応答します。 同じmfERGデータは、3つの異なる方法で表示されます。 (J.Jason McAnany、PhDの礼儀。)

mfergsは黄斑内の局在異常を検出するために有用であることを考えると、一般的なアプリケーションは、ヒドロキシクロロキン毒性における網膜 これらの患者で観察されるMFERG異常は、しばしば、中心リングに対する第2のリング振幅の減少である。 MFERGは、網膜色素変性症、網膜動脈分枝閉塞、およびStargardt病などの状態でも記録されている。

パターンERG(pERG)

パターンERG(pERG)は、黄斑網膜神経節細胞(RGC)活性を評価するために、コントラスト反転パターン刺激(正弦波格子または市松板)を使用しています。 電極およびそれらの配置は、FFERGについて説明したものと同じであり得る。 しかしながら、コンタクトレンズ電極は、刺激の最適な光学品質を維持するためにしばしば回避される。 Perg測定には眼媒体の明瞭さと適切な屈折が重要である。 PERGは、典型的には、自然の瞳孔で記録されています。 ISCEVは、最近2012年に更新されたpERGを記録するための標準を提供しています。 一般的なpERG刺激の例を以下に示します(図3、左を参照)。 時間が経つにつれて、ダークチェックは明るくなり、ライトチェックは暗くなります(通常は毎秒4反転の割合で)。 チェックの暗から明への遷移中に輝度に正味の変化がないこと(つまり、画面の平均輝度は時間の経過とともに一定でなければならない)、または輝度

pERG応答の振幅が比較的小さいことを考えると、臨床診療では多くの繰り返しが得られる。 下のトレース(図3、右参照)は、視覚的に正常な個人からのpERGを示しています(平均150件の回答)。 PERG波形は、N35成分と呼ばれる35ms付近の小さな負の偏向、P50成分と呼ばれる50ms付近の正の偏向、およびN95成分と呼ばれる95ms付近の負の偏向から これらの各成分の振幅および陰時間を測定することができる。 注目すべきは、この波形は、次のコントラスト反転が始まる前に応答が本質的に完了するように、毎秒4回反転する刺激で得られる”過渡pERG”の特徴である。 より高い逆転率のため(例えば… 16reversals/second)異なる特性を持つ”定常状態”pERGが生成されます。

N95成分は、実験的な緑内障において、またはテトロドトキシンを用いて活動電位を遮断することによって著しく減少または排除される。 したがって、N95成分はRGCsからの活動電位によって生成される可能性が高い。 P50のソースは議論されているが、それはより遠位のサイトからの追加の貢献とRGCsによって生成されたことを示唆するいくつかの証拠があります。 光受容体がRGCsに入力を提供するため、P50およびN95成分は黄斑円錐関数に依存します。 黄斑錐体機能不全は、P50の振幅を減少させ、応答を遅延させることができる。 P50コンポーネントの保存とN95振幅の選択的な減少は、RGC機能不全を示唆しています。 PERGは、緑内障および虚血性視神経障害などの状態におけるRGC機能を評価するために有用であり得る。 PERGはまた糖尿病性のretinopathyおよび特発性のintracranial高血圧で異常であるために示されていました。

図3. パターンERG(pERG)は、視覚的に正常な個人(150応答の平均)からのパターン刺激とトレースを逆転させるコントラスト。 (J.Jason McAnany、PhDの礼儀。

様々な病態における異常

th>

疾患実体 フルフィールドERG所見 多焦点ERG所見
色素脱失症(棒状体)
色素脱失症(棒状体)
色素脱失症(棒状体)
色素脱失症(棒状体)
色素脱失症(棒状体)
色素脱失症(棒状体)
色素脱失症(棒状体)
th> 暗点応答は正常/ほぼ正常です; 明視反応は検出できない 異常
バッテン病 異常暗視反応;強いフラッシュ反応は電気陰性である可能性があります;明視反応は異常 異常
最高の硝子体黄斑ジストロフィー 正常ffERG(異常電気口造影) 病変の位置に局在する可能性のあるmfERG異常
バードショット脈絡網膜症 疾患状態に応じて変数;明所性ちらつき応答は、一般的に遅延しています; 反応は初期段階では超正常であり、後期段階では減少/遅延する可能性があります 減少/遅延することができます。
癌関連網膜症(CAR) 多くの場合、重度の異常または検出できない;明所性反応は、多くの場合、暗所性よりも異常 多くの場合、有意に異常
網膜中心動脈および静脈閉塞 多くの場合、有意に異常;暗所性の減少b波の広さ; OP異常 変数
クロロキン/ヒドロキシクロロキン 暗所性および明所性応答は軽度の症例では可変であり、重度の 後の中心窩/中枢関与を伴う初期段階の傍窩部異常で異常である可能性が高い
脈絡膜血症 多くの場合、重度の異常である。; 多くの場合、明所性よりも悪い暗所性応答 典型的には異常、特に後期黄斑関与を有する
コーンジストロフィー 正常/ほぼ正常な暗所性応答を有する異常な明所性応答
先天性赤緑色欠乏症 正常 正常
コーンロッドth> ; 明所性応答は暗所性応答よりも影響を受ける 多くの場合、早期および重度の異常を示しています
先天性静止夜盲症(完全、シューベルト-ボルンシェイン型) 暗所適応弱いフラッシュ応答は存在しない;強いフラッシュ応答は電気陰性である;明所性応答は通常異常である 異常
先天性静止夜盲症(不完全、シューベルト-ボルンシェイン型) /th> 暗い適応弱いフラッシュ応答は異常であり、強いフラッシュ応答は電気陰性である; 明所性反応は実質的に異常である 異常
先天性静止夜盲症(リッグス型) 暗所性反応は存在しない;明所性反応は通常正常である 正常
糖尿病性網膜症 疾患段階に応じて変数;振動電位は初期段階で異常である可能性があります;フリッカー応答を減少させ、遅延させることができます;PhNRを減少させることができます 斑状異常; タイミング遅延の位置は、現在/将来の微小動脈瘤と相関する可能性があります
強化されたS-コーン症候群 検出できない/有意に異常な暗所性応答;有意に異常な暗所性応答 異常な
眼底albipunctatus 異常な暗所性応答;可変明所性応答;暗所性応答は、長期の暗所適応後に改善します 可変
異常な暗所性応答;可変明所性応答;暗所性応答は、長期の暗所適応後に改善します 可変
leber先天性amaurosis 重度の異常または検出不可能な暗所および明所性応答; 幼児期にしばしば存在する異常 異常
メラノーマ関連網膜症(MAR) 暗い適応弱いフラッシュ応答は存在しない;強いフラッシュ応答は電気陰性である;明視応答は可変であるが、異常である可能性がある 異常
多発性エバネセントホワイトドットシンドローム(MEWDS) 急性期後に解決する暗所/明所性異常 td> 変数; 異常は、急性期に続く解決することが観察することができます
ノースカロライナ黄斑ジストロフィー 典型的には正常 中央黄斑の異常
大口病 暗い適応弱いフラッシュ応答が存在しない;強いフラッシュ応答が電気陰性である;明所性応答が正常である;暗所性応答が長期暗所適応後に改善する 正常
パターンジストロフィー 正常 正常
キニーネ毒性 異常な暗点応答; 強いフラッシュ応答は電気陰性であり得る;異常な明所性応答 異常な
網膜色素変性症 重度の異常または検出不可能な暗所性応答;明所性応答は可変であるが、通常は異常である;暗所/明所性は後期段階で検出不可能である 変数
Siderosis 通常異常;暗所性応答は通常、明所性よりも影響を受ける。最初は時間の経過とともに振幅損失が続く超正規応答を生成することができます 異常であることができます
スターガード病 変数: 正常な暗所および明所性応答を見つけることができます;正常な暗所および異常な明所性;異常な暗所および明所性
ビタミンA欠乏症 異常な暗所性応答;正常な明所性応答(ただし、変化する可能性があります) 正常な
Xリンクされた網膜剥離 暗い適応弱いフラッシュ応答が有意に減少/不在;強いフラッシュ応答が頻繁に減少します。電気陰性度; photopic responses are abnormal Abnormal
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