elektroretinogrammet (ERG) är ett diagnostiskt test som mäter näthinnans elektriska aktivitet som svar på en ljusstimulans. ERG uppstår från strömmar som genereras direkt av retinala neuroner i kombination med bidrag från retinal glia. Viktigt är att ERG är ett objektivt mått på retinalfunktion som kan registreras icke-invasivt under fysiologiska förhållanden. ERGs registreras ofta med hjälp av en tunn fiberelektrod som placeras i kontakt med hornhinnan eller en elektrod som är inbäddad i en kontaktlins för hornhinnan. Dessa elektroder tillåter att den elektriska aktiviteten som genereras av näthinnan registreras vid hornhinnans yta. ERG kan framkallas av diffusa blixtar eller mönstrade stimuli. International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV) har infört standarder för olika former av ERG-inspelningar. ERG har viktig klinisk nytta, genom att den ger diagnostisk information om en mängd ärftliga och förvärvade retinala störningar. Dessutom kan ERG användas för att övervaka sjukdomsprogression och utvärdera retinal toxicitet på grund av olika läkemedel eller behållna intraokulära främmande kroppar.

historia

den första kända ERG registrerades från Amfibian retina 1865 av den svenska fysiologen Alarik Frithiof Holmgren. James Dewar av Skottland registrerade därefter ERG hos människor 1877. 1908 separerade Einthoven och Jolly erg-svaret i tre komponenter: a-våg, b-våg och c-våg, som beskrivs vidare nedan. Trots den tidiga upptäckten av ERG inträffade utbredd tillämpning inte förrän 1941, då den amerikanska psykologen Lorin Riggs introducerade en kontaktlinselektrod för ERG-inspelning. Många av de observationer som ligger till grund för vår förståelse av ERG genomfördes av Ragnar Granit, för vilken han vann Nobelpriset för fysiologi och medicin 1967. Granits studier genomfördes främst på mörkanpassad, stavdominerad katthinna. Med hjälp av denna modell kunde han demonstrera fysiologin bakom olika erg-källor genom att ändra nivån på anestesi och observera förlusten av olika erg-komponenter. Moderna farmakologiska manipulationer i olika djurmodeller har bekräftat Granits fynd och har utvidgat vår förståelse för de cellulära källorna till ERG.

beredning av patienten

enligt iscev 2015 full-field erg-riktlinjer:

• Undvik fundusfotografering, fundus autofluorescens, fluoresceinangiografi och annan intensiv belysning före erg-inspelning. Om detta är oundvikligt, Tillåt minst 30 min återhämtningstid i vanlig rumsbelysning.
• utvidga eleverna maximalt (notera pupillstorlek före testning).
• Det finns inget behov av att korrigera brytningsfel.
• före mörka anpassade protokoll: 20 min mörk anpassning.
• före ljusanpassade protokoll: 10 min ljusanpassning.
• Om hornhinnans kontaktlinselektroder sätts in efter mörk anpassning, bör detta utföras under svagt rött ljus. Tillåt 5 min extra mörk anpassning efter insättning av kontaktlinselektroder.
• nuvarande låg styrka blinkar innan starkare blinkar för att undvika partiell ljusanpassning från starka blinkar.
• be patienten att fixera stadigt och inte röra ögonen. Okulära rörelser introducerar stora elektriska artefakter, ändrar elektrodposition och kan orsaka blockering av ljus av ögonlocken/elektroden.

typer av Inspelningselektroder

• Burian-Allen( BA): består av en ringformad ring av rostfritt stål som omger en polymetylmetakrylat (PMMA) kontaktlinskärna. BA-elektroder innehåller ett lockspekulum, vilket hjälper till att minimera ögonblinkningar/stängning. Ba-linser är återanvändbara och finns i storlekar från barn till vuxen.
• Dawson-Trick-Litzkow (DTL): ledande Silver/nylontråd med låg massa. DTL-elektroder är disponibla och är vanligtvis mer bekväma för patienterna jämfört med andra hornhinneelektroder.
• Jet: engångsplastlins med en guldpläterad perifer omkrets.
• Hudelektrod: kan användas som ersättning för hornhinneelektroder genom att placera en elektrod på huden över infraorbital åsen nära nedre ögonlocket. Erg-amplituder tenderar att vara små och bullriga, men hudelektroder tolereras bättre i pediatriska populationer.
• Mylar elektrod: aluminiserad eller guldbelagd Mylar (inte i vanligt bruk).
• Cotton-Wick: Burian-Allen elektrod skal försedd med en Bomull veke, vilket är användbart för att minimera ljusinducerade artefakter (inte i allmänt bruk).
• Hawlina-Konec elektrod: Teflonisolerad tunn metalltråd (silver, guld, platina) med tre centrala fönster, 3 mm långa, gjutna för att passa in i den nedre konjunktivalsäcken (inte i vanligt bruk).

Inspelningselektroder: i kontakt med hornhinna, bulbar konjunktiva eller hud under nedre ögonlocket

• skydda hornhinnans yta med icke-irriterande jonisk ledande lösning (artificiella tårar eller kontaktlinslösningar innehållande natriumklorid och inte mer viskös än 0, 5% metylcellulosa). Felaktig installation av kontaktlinselektroder kan orsaka skador på hornhinnan.
• lokalbedövning används för kontaktlinselektroder, men kanske inte är nödvändig för DTL-elektroder.

referens-och jordelektroder

• elektrisk aktivitet från hornhinneelektroden jämförs med den för en referenselektrod placerad på en avlägsen plats (öra, panna, tempel är vanliga).
• en differentialförstärkare används vanligtvis för att förstärka skillnaden mellan två ingångar (hornhinneelektrod och referenselektrod) och avvisa signaler som är gemensamma för båda ingångarna (relativt en jordelektrod placerad på en tredje plats).
• referens-och jordelektroder är vanligtvis gjorda av ett mycket ledande material som är fixerat till patienten med pasta. Guldkoppelektroder är vanliga, eftersom de kan återanvändas; engångslim hudelektroder finns också tillgängliga.
• vissa hornhinneelektroder innehåller en referens som undanröjer behovet av att en referens placeras någon annanstans (t.ex. ba bipolära elektroder och vissa hudelektroder).

Full-field ERG

full-field ERG är ett massrespons av näthinnan som har bidrag från flera retinala källor, summerade i hela näthinnan. Detta är användbart vid sjukdomar som har utbredd retinal dysfunktion: t.ex. stav/kon dystrofier, cancerassocierad retinopati och toxiska retinopatier. Viktigt är att ffERG inte är användbart för att upptäcka små retinala lesioner.Fferg-vågformskomponenterna och deras underliggande källor beror på både styrkan hos stimulansflashen och anpassningstillståndet. Det är, scotopic mätningar som mål rod-pathway funktion görs från den mörka anpassade ögat, medan photopic mätning som mål kon-pathway funktion görs från ljus-anpassade ögat. En minsta uppsättning svar som bör erhållas har definierats av International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV) 1989, som senast uppdaterades 2015. Exempel på den minsta ISCEV-specificerade fferg-uppsättningen svar under mörka och ljusanpassade förhållanden visas nedan (se Figur 1).

Figur 1. Exempel på den minsta ISCEV-specificerade ffERG-uppsättningen svar under mörka och ljusanpassade förhållanden (med tillstånd av J. Jason McAnany, PhD.)

Panel A visar ffERG inspelad under mörka anpassade förhållanden som svar på en svag, diffus, fullfältblixt av ljus. Denna stimulans framkallar en långsam hornhinnapositiv potential, benämnd b-vågen, som främst genereras av bipolära celler av typ. Svaret kvantifieras genom att mäta amplituden hos b-vågen från baslinjens spänning före stimulans (0 occlv) till svarets topp. Tidpunkten för svaret mäts också: den implicita tiden för b-vågen definieras som tiden mellan blixten och svarets topp.

Panel B visar ffERG inspelad under mörka anpassade förhållanden som svar på en starkare ljusblixt. Denna stimulans framkallar en snabb hornhinnad negativ potential, benämnd a-Vågen och en efterföljande positiv b-våg. Amplituden för a-vågen mäts vanligtvis från baslinjen före stimulansen (0 occlv) till tråget för a-vågen. A-vågens imwaveplicita tid mäts från tiden för blixten till A-vågens tråg. Amplituden för b-vågen mäts från A-vågens tråg till toppen av b-vågen. Den implicita tiden för b-vågen mäts från tiden för blixten till toppen av b-vågen. Detta svar kallas ofta ”blandat stavkonrespons”, eftersom det finns bidrag från både stavar och kottar till a-vågen. Stavbidraget överstiger emellertid konbidraget, med tanke på stången/konfördelningen av den mänskliga näthinnan. B-vågen genereras av bipolära celler av on – och OFF-typ. Vissa villkor inklusive fullständig medfödd stationär nattblindhet, melanomassocierad retinopati, och juvenil X-länkad retinoschisis producerar en karakteristisk abnormitet i detta svar som har kallats ”elektronegativ.”Specifikt har a-vågen en normal (eller nästan normal) Amplitud, medan b-vågen är markant dämpad. Således kan ett elektronegativt svar ha diagnostiskt värde. Observera att en serie wavelets kan ses på den stigande delen av b-vågen. Dessa vågor kallas oscillatoriska potentialer (OPs) och tros genereras främst av amakrinceller, men detaljer om deras källa diskuteras för närvarande. OPs som reduceras i amplitud och / eller fördröjd i tid indikerar ofta störningar i retinal blodtillförsel.

Panel C visar ffERG inspelad under ljusanpassade förhållanden som svar på en stark blixt som presenteras mot en ljus bakgrund. Avsikten med den ljusa bakgrunden är att undertrycka stångresponsen, vilket möjliggör bedömning av konvägen. Denna stimulans framkallar en negativ a-våg och en positiv b-våg, ungefär som den som visas i panel B. amplituden och implicita tiderna för A – och b-vågorna kvantifieras på samma sätt som för de mörkanpassade svaren som visas i panel B. Med tanke på att detta svar registreras under fotopiska förhållanden genereras a-vågen av konfotoreceptorer, med ytterligare bidrag från bipolära celler av off-typ. B-vågen genereras av en kombination av bipolära celler av on – och OFF-typ.

Panel d visar ffERG som framkallas av ett 31-Hz flimmertåg. Snabb flimmer är en användbar stimulans för att bedöma konvägsfunktion, eftersom stångfotoreceptorer i allmänhet inte kan följa snabb flimmer. Varje stimulusflamp i flimmertåget genererar ett svar som har en topp och ett tråg. Amplituden för flimmer ERG definieras typiskt som tråg-till-topp-amplituden, medan tidpunkten för flimmerresponsen definieras typiskt som tiden mellan en stimulus-blixt och motsvarande svarstopp.

andra vågformskomponenter

Photopic negative response (PhNR): PhNR är en långsam negativ potential som följer b-vågen inspelad under ljusanpassade förhållanden (panel C, ovan). PhNR har fått intresse eftersom det främst drivs av retinala ganglionceller. Således är det en av få fferg-komponenter som ger insikt i retinal ganglioncellfunktion. Det mest effektiva måttet på PhNR och de optimala inspelningsförhållandena diskuteras, men det mäts ofta från baslinjen före stimulansen till responsens tråg eller vid en fast tid efter stimulansflampen. År 2018 publicerade ISCEV riktlinjer för mätning och rapportering av PhNR.

c-våg: c-vågen är en långsam positiv komponent som följer b-Vågen och genereras från retinalpigmentepitelet och fotoreceptorerna. Konventionella iscev-inspelningar ger inte Bedömning av c-vågen.

d-våg: D-vågen är en snabb positiv potential som följer ljusförskjutning och genereras av bipolära celler av off-typ. Konventionella iscev-inspelningar ger inte Bedömning av d-vågen.

rapportering ffERG enligt ISCEV-standarder

rapporter bör innehålla:

• minst 20 ms baslinjeinspelning före stimulus för enkel blixt ERGs
• Stimulus starttid bör markeras
• minst 2 Svar från varje stimulustillstånd bör erhållas för att validera konsistens/bedöma variabilitet
• stimulansens tidsintegrerade luminans (cd-s-m-2) och bakgrundsluminans (cd/m2 ) ska rapporteras
• inkludera referensvärden och intervall
• notera avvikelser från standarden iscev-protokollet
• tid för testning
• pupilldiameter
• typ och position av elektroder
• någon sedering/anestesi
• nivå av överensstämmelse

faktorer som påverkar fferg

• stimulus varaktighet
• storlek på retinalområdet upplyst (amplituden kan minskas om stimulansen inte är fullfält eftersom patienten är placerad för långt från stimulanskällan)
• intervall mellan stimuli
• storlek på pupill
• systemisk cirkulation och läkemedel
• utveckling av näthinnan
• li>
• klarhet i okulära medier (Observera att mild katarakt har minimala effekter på fferg)
• ålder
• erg-amplituden kan minskas vid hög myopi
• anestesi

andra typer av ERG-mätning

focal ERG (fERG) används främst för att mäta den centrala makulaens funktionella integritet och är därför användbar för att tillhandahålla information vid sjukdomar begränsade till makula. För närvarande är denna teknik inte vanligt, delvis på grund av brist på kommersiellt tillgängliga instrument. Dessutom kan den multifokala ERG (diskuteras nedan) användas för att bedöma makulär funktion. Elektrodtyperna och placeringen som diskuteras för ffERG kan också tillämpas för fERG-mätning. En mängd olika tillvägagångssätt har beskrivits i litteraturen för inspelning av fERGs. Olika fältstorlekar varierar från 3 grader till 18 grader och stimulus temporala frekvenser har använts i de olika metoderna. Varje teknik måste emellertid ta itu med utmaningen att begränsa mängden ljus som sprids utanför det fokala testområdet. fERG är användbart för att bedöma makulär funktion vid tillstånd som åldersrelaterad makuladegeneration, men god fixering från ämnet krävs.

multifokal ERG (mfERG)

multifokal ERG (mfERG) bedömer många lokala erg-svar, vanligtvis 61 eller 103, inom de centrala 30 graderna. Detta ger viktig rumslig information som saknas i ffERG, vilket gör att dysfunktion i makula som kan missas av ffERG kan bedömas. mferg-svar registreras under ljusanpassade förhållanden från konvägen. Det är viktigt att notera att mfERG inte ersätter ffERG: om pan-retinal skada eller stavväg dysfunktion misstänks, bör ffERG också utföras. Mferg blir allt vanligare för både forskning och kliniska ändamål, och ISCEV tillhandahöll de första standarderna för mfERG 2007 (Uppdaterad 2011).

klarhet i okulära medier och korrekt brytning är viktiga för mferg-mätning. Elektroder och deras placering kan vara desamma som de som beskrivs för ffERG. Ett skalat sexkantigt mönster, som det som visas nedan, används ofta för att framkalla mfERG. Var och en av hexagonerna i stimulansen har 50% chans att bli upplyst vid en given tidpunkt. Även om det är slumpmässigt i utseende används samma på / av-sekvens för varje hexagon (en ”m-sekvens”). Detta tillåter ett svar att återvinnas för varje stimulus hexagon. De resulterande mferg-vågformerna (visas nedan) har samma form som de för den ljusanpassade ffERG: det finns en initial negativ avböjning (benämnd N1), följt av en positiv avböjning (benämnd P1) och en andra negativ avböjning (benämnd N2). Forskning tyder på att N1 har generatorer som liknar a-vågen i den ljusanpassade ffERG, medan P1 och N2 har generatorer som liknar den ljusanpassade b-Vågen och OPs. Det sätt på vilket mfERG framkallas och bearbetas skiljer sig emellertid avsevärt från ffERG; som sådan är mferg-svaret inte nödvändigtvis en miniatyr ffERG.

detta tillvägagångssätt ger en mängd information och det finns flera sätt på vilka informationen kan kondenseras för visning. Exempel mferg-svar från ett normalt öga visas nedan. Samma mfERG-data visas på tre olika sätt. Matrisen av spår i den översta raden visar mferg-svaret erhållet från varje hexagon. Den mellersta panelen av spår Visar ’ ring medelvärden.’Dessa är genomsnittliga mferg spår Inom ringar av olika excentricitet. Det röda spåret är till exempel mferg-svaret erhållet från fovea, medan det orange spåret är medelvärdet av ringen av hexagoner som omedelbart omger fovea. De andra spåren representerar medelvärden av ringar med ökande excentricitet, som visas i schemat till höger. Ofta jämförs förhållandet mellan amplituder inom ringar (dvs. ”ringförhållandena”). Den nedre bilden är en tredimensionell mferg-amplitudplott. Denna topografiplot visar den största amplituden vid fovea, med en generellt enhetlig minskning av amplituden som rör sig mot mer excentriska platser. Ett annat användbart tillvägagångssätt för att visualisera data är att plotta standardavvikelsen för amplituden (eller implicit tid) i förhållande till visuellt normala kontroller inom varje hexagon. Således finns det ett antal sätt på vilka svaren kan sammanfattas för visning; den optimala visualiseringen styrs av den fråga som eftersträvas.

Figur 2. mferg svar från ett normalt öga. Samma mfERG-data visas på tre olika sätt. (Med tillstånd av J. Jason McAnany, PhD.)

Med tanke på att mfERGs är användbara för att detektera lokaliserade abnormiteter i makula, har en vanlig tillämpning varit vid bedömning av retinal dysfunktion vid hydroxiklorokintoxicitet. Den mferg-abnormitet som observerats hos dessa patienter är ofta en minskning av den andra ringamplituden i förhållande till den centrala ringen. MfERG har också registrerats under tillstånd som retinitis pigmentosa, gren retinal artär ocklusion och Stargardt-sjukdom.

mönster ERG (pERG)

mönstret ERG (pERG) använder kontrastomvändningsmönsterstimuli (sinusgaller eller schackbrädor) för att bedöma makulär retinal ganglioncell (RGC) aktivitet. Elektroder och deras placering kan vara desamma som de som beskrivs för ffERG. Kontaktlinselektroder undviks emellertid ofta för att bibehålla optimal optisk kvalitet hos stimulansen. Klarhet i okulära medier och korrekt brytning är viktiga för pERG-mätning. Pergen registreras vanligtvis med naturliga elever. ISCEV har tillhandahållit en standard för inspelning av pERG som senast har uppdaterats 2012. Ett exempel på en vanlig perg-stimulans visas nedan (se Figur 3, vänster). Med tiden blir de mörka kontrollerna ljusa och ljuskontrollerna blir mörka (vanligtvis med en hastighet av 4 omkastningar per sekund). Det är viktigt att det inte sker någon nettoförändring i luminans under Mörk-till-ljus-övergången av kontrollerna (dvs. skärmens genomsnittliga luminans måste vara konstant över tiden), eller en luminans artefakt kommer att införas i svaret.

Med tanke på att pergsvaren har relativt liten amplitud erhålls många repetitioner i klinisk praxis. Spåret nedan (se Figur 3, höger) visar pERG från en visuellt normal individ (i genomsnitt 150 svar). PERG-vågformen består av en liten negativ avböjning nära 35 ms, benämnd N35-komponenten, en positiv avböjning nära 50 ms, benämnd P50-komponenten och en negativ avböjning nära 95 ms, benämnd N95-komponenten. Amplituden och den implicita tiden för var och en av dessa komponenter kan mätas. Observera att denna vågform är karakteristisk för den ”övergående pERG” som erhålls med en stimulans som vänder 4 gånger per sekund, så att svaret är väsentligen fullständigt innan nästa kontrastomvandling börjar. För högre reverseringshastigheter (t. ex. 16 reverseringar per sekund) en” steady-state ” pERG produceras, som har olika egenskaper.

N95-komponenten reduceras eller elimineras markant i experimentell glaukom eller genom att blockera åtgärdspotentialer med tetrodotoxin. Således genereras N95-komponenten sannolikt av åtgärdspotentialer från RGCs. Källan till P50 diskuteras, men det finns vissa bevis som tyder på att det genereras av RGC med ytterligare bidrag från mer distala platser. P50-och N95-komponenterna är beroende av makulär konfunktion, eftersom fotoreceptorerna ger inmatning i RGCs. Makulär kondysfunktion kan minska amplituden hos P50 och fördröja svaret. Selektiv reduktion av N95-amplituden, med bevarande av P50-komponenten, antyder RGC-dysfunktion. PERG kan vara användbart för att bedöma RGC-funktion vid tillstånd som glaukom och ischemisk optisk neuropati. PERG har också visat sig vara onormalt vid diabetisk retinopati och idiopatisk intrakraniell hypertoni.

Figur 3. Mönstret erg (pERG) kontrasterar omvänd mönsterstimuli och spår från en visuellt normal individ (i genomsnitt 150 svar). (Med tillstånd av J. Jason McAnany, PhD.)

avvikelser i olika sjukdomstillstånd

td>

1. McCulloch DL, Marmor MF, Brigell MG, Hamilton R, Holder GE, Tzekov R, Bach M (2015). ISCEV Standard for full-field clinical electroretinography (2015 update). Doc Ophthalmol 130:1–12
2. Hood DC, Bach M, Brigell M, Keating D, Kondo M, Lyons JS, Marmor MF, McCulloch DL, Palmowski-Wolfe AM (2012). ISCEV Standard for clinical multifocal electroretinography (2011 edition). Doc Ophthalmol 124:1-13
3. Bach M, Brigell MG, Hawlina M, hållare GE, Johnson MA, McCulloch DL, Meigen T, Viswanathan S (2013). ISCEV-standard för klinisk mönsterelektroretinografi (PERG) – 2012-Uppdatering. Doc Oftalmol 126: 1-7
4. Frishman L, Sustar M, Kremers J, McAnany JJ, Sarossy M, Tzekov R, Viswanathan S. (2018). Protokoll för photopic negative response (PhNR) för hela fältet elektroretinogram. Doc Oph. 136:207-211.
5. Brigell M, Bach M, Frisör C, Moskowitz A, Robson J (2003). Riktlinjer för kalibrering av stimulus-och inspelningsparametrar som används i klinisk elektrofysiologi av syn. Doc Oftalmol 107: 185-193
6. Robson AG, Nilsson J, Li S, Jalali S, Fulton AB, Tormene AP, hållare GE, Brodie SE (2018). ISCEV guide till visuella elektrodiagnostiska förfaranden. Doc Oftalmol 136: 1-26.
7. Marmor MF, Cabael L. (2018). Klinisk visning av mferg-data. Doc Oftalmol. 137:63-70.
8. elektrofysiologisk testning i störningar i näthinnan, optisk nerv och visuell väg (Pearls-serien) av Gerald Allen Fishman M. D. Publiceringsdatum: 2 januari 2001 | ISBN-10: 1560551984 | ISBN-13: 978-1560551980/utgåva: 2
9. principer och praxis för klinisk elektrofysiologi av syn. Heckenlively JR, Arden G. (Red). Cambridge, MA, MIT Press; 2006.
10. Tzekov R, Arden GB (1999) elektroretinogrammet i diabetisk retinopati. Surv Oftalmol. 44(1):53-60.
11. Bearse MA Jr, Ozawa GY (2014). Multifokal elektroretinografi vid diabetisk retinopati och diabetiskt makulärt ödem. Curr Diab Rep.14:526.
12. Vincent A, Robson AG, innehavare GE. (2013). Patognomonisk (diagnostisk) ERGs en översyn och uppdatering. Retina, Journal of Retinal och glasartade sjukdomar. 33: 5-12.