Elektroretinografi

Definisjon:

Stimulusfremkalte svar fra retina etter lysstimulering.

Forhold til anatomi og fysiologi:

Elektroretinografi (ERG) er en undersøkelse av funksjonen i øyets netthinne. Netthinnen er embryologisk utviklet fra sentralnervesystemet og består av celler som registrerer lys, lysreceptorer, samt en rekke ulike typer releceller som bearbeider lysinntrykkene før informasjonen sendes videre gjennom gangliecellene og synsnerven til synscortex. I netthinnen er det to ulike reseptorceller: staver (mørkesyn) og tapper (dagsyn, fargesyn). Ulike sykdommer i netthinnen og i sentralnervesystemet kan angripe forskjellige deler av netthinnen og ERG undersøkelsen gir mulighet for å differensiere mellom disse.

ERG gir informasjon om mørkesyn (staver; skotopisk ERG) og lysadaptert (LAD) synsevne (tapper; fotopisk ERG). For å få en ren skotopisk respons benyttes mørkeadaptasjon (MAD; 15-60 min) og svake lysglimt (blå eller hvite) med lyssstyrke under tappenes terskelverdi. Ren fotopisk respons fås etter lysadaptasjon (bakgrunnslys som eliminerer stav-funksjonen) og ved flikker med rask repetisjon; 30 Hz. I tillegg kan rødt lys brukes fordi tappene (i motsetning til staver) er mest følsomme for rødt. Kraftige lysblink etter mørkeadaptasjon gir en blandet respons hvor både tapper og staver gir bidrar.

ERG svaret fra de to systemene er forskjellige, men består generelt av et sammensatt potensial som er dannet av summen av all aktivitet i netthinnen, se Figur 21. Vanligvis skilles mellom en første negativ a-bølge, og en senere stor positiv topp som kalles b-bølgen, se Figur 22. A-bølgen er cornea-negativ, men fremstilles ofte nedover i apparatur på grunn av en annen konvensjon (pluss opp) i ERG. A-bølgen dannes av fotoreseptorene. Den er svært lavamplitudig eller fraværende ved skotopisk stimulering med svakt lys. Ved sterkere lys kommer det en (sen) a2-bølge (fra staver) og en litt tidligere a1-bølge (fra tappene). B-bølgen (positiv) dannes sannsynligvis av bipolarcellene, men tidligere er det også publisert data som tydet på at de Müllerske støttecellene dannet b-bølgen. Det kan sees en tidlig "b1" (opprinnelig kalt x-bølgen) fra tappene og en sen b2-bølge fra stavene. Oscillatoriske potensialer (fra amakrinceller?) sees mellom a og b. C-bølgen er en sen positiv respons fra pigmentepitelet som er vanskelig å registrere, og som ikke brukes i vanlig klinisk ERG.

I de seneste årene har ERG metodikken blitt utviklet videre med mulighet til fokal diagnostikk og testing også av synsnerven i øyet (fokalt ERG, rutemønster ERG). Rutemønster ERG kan registreres samtidig med VEP (f. eks. 30 bueminutter, 70 % kontrast med gull-folie elektrode i nedre conjuctivalfold).

 

Figur 21. Elektroretinografi med lysstimulering. Plassering av aktiv (●) og referanse (○) elektroder på huden. Registrerte potensialer etter lys og mørkeadaptasjon.

 
Figur 22.  ERG potensialet. oc = oscillatoriske potensialer   

I netthinnen og de sentrale synsbanene er det også minst to systemer med forskjellige ganglieceller og reléceller. Det ene parvocellolære (p) systemet har med detalj-syn å gjøre (lese-syn, farger etc), mens det andre magnocellulære (m) systemet håndterer romsyn (omgivelser, bevegelser, hvor i synsfeltet ting befinner seg). Det finnes flere andre systemer, bl.a. det koniocellulære (k) systemet som formidler blå-gult fargesyn. Den perifere delen av m-systemet testes med mørkeadaptert ERG. Den perifere delen av p-systemet testes med lysadaptert ERG.

Registreringsmetodikk

Filtere: Det anbefales at lavfrekvensfilteret ikke overstiger 10 Hz og høyfrekvensfilteret bør ikke være lavere enn 500 Hz. Optimal filtersetting er antakelig 1 Hz – 1 kHz.

Summering: Summering benyttes ved fotopisk (20 responser) og skotopisk (3–4 responser) stimulering. For mange stimuleringer kan føre til utilsiktet lysadaptasjon. Mørkeadaptert ERG-amplitude overstiger oftest 100 µV ved cornearegistrering. Ved hudregistrering er svaret mindre og summering av flere responser er nødvendig.

Analysetid: B-bølgen kommer etter ca. 20–60 ms. En analysetid på 200 ms er derfor tilstrekkelig.

Plassering av elektroder

Best resultat oppnås ved bruk av elektroder som plasseres direkte på cornea (kontaktlinseelektrode, bipolar Burian-Allen eller unipolar ERG-jet) og referanse elektroden integrert i corneaelektroden eller plassert på huden bak øyet. Det er nødvendig med lokalbedøvelse av hornhinnen og dilatasjon av pupillen. Dette kan i praksis gjøres på alle pasienter ned til ca. 5–6 år. Cornearegistrering hos barn under denne alder krever som regel narkose.

En engangs fiberelektrode (DTL-elektrode), som festes i nedre conjunctivalfold, kan være et akseptabelt alternativ.  ERG-amplituden reduseres da gjennomsnittlig med ca 18% og latensene med ca 5%. Fordelen er at en unngår lokalbedøvelse og at det ikke er noen risiko for cornea-avskrapning

Stimulering

Vanligvis benyttes korte lysglimt med ulike farger og frekvens. Ved såkalt mønster ERG benyttes rutestimulering på samme måte som ved VEP. For å differensiere mellom retinas ulike «systemer» anbefales å gjøre såkalt fotopisk ERG og skotopisk ERG. Fotopisk ERG tester tappene, dvs fovea området, mens skotopisk ERG tester stavsystemet og de perifere deler av netthinnen.

De fleste anbefaler å gjøre full-felt (Ganzfeld) stimulering, som sikrer jevn belysning av de største deler av retina. Unnlates dette blir amplituden lavere. Kalibrering av lyskilden er nødvendig. Laboratoriet må ha en ingeniør eller fysiker tilgjengelig, eller forsikre seg om at utstyrsleverandøren har tilfredsstillende kalibreringsrutine (Appendix 1).

ERG svaret varierer normalt ganske mye i amplitude. Konstante registreringsprosedyrer / omgivelser er derfor viktige: lysforhold i rom, avstand fra øye til lyskilde, lysstyrke mm.

Som standardprosedyre anbefales å starte registreringen med å mørkeadaptere i minimum 10 minutter (helst 20 minutter) og deretter registrere med lysadaptert øye.

Undersøkelsesprosedyre

Den som utfører ERG må kjenne den internasjonale standarden (Marmor og Zrenner 1995). Denne inneholder et nødvendig minimum responser som bør følges for å kunne sammenligne resultater med andre laboratorier som anvender standarden. Standarden er oppsummert i tabell 35.

Undersøkelsen starter med mørke-adaptasjon. Etter dette stimuleres 1–3 ganger med svakt blått lys (for å få isolert stavaktivering). Som en kontroll kan registreringen avsluttes med hvite, sterke lysglimt.

Så følger lysadaptering. Ved lysadaptert (fotopisk) registrering tas først et vanlig ERG med inntil 20 hvite lysglimt for hver intensitet.         

Deretter gjøres flikker stimulering med hvite lysglimt som gjentas med en frekvens på 30 Hz i 1–2 sekunder. Dette gir opphav til de såkalte flikker-bølgene.

Metoden ved KNF-laboratoriet ved St.Olavs hospital

Metoden er basert på Kjeld Andersens prosedyre. En Grass PS22 stimulator er festet i en lokalt produsert Ganzfeldt kule med egenproduserte filtre (Tabell 29). Kommersielle systemer leveres ferdig kalibrert.

Standardparameterne er:

  • Lokalbedøvelse av cornea og dilatasjon av pupillen.
  • Mørkeadaptering i 20 minutter.
  • Skotopisk ERG med blått lys styrke 1.
  • Blandet respons først med blått, deretter med rødt lys styrke 16.
  • Så følger lysadaptering (LAD) i 10 minutter.
  • Deretter stimuleres med hvitt lys styrke 2, styrke 8 og sist styrke 16. I tillegg stimuleres med rødt lys styrke 16. Til sist gjøres 5 hz og 30 hz flikker med styrke 16 hvitt lys.
  • Det  benyttes engangs monopolar kontaktlinse-elektrode (ERG-Jet) med referanse i pannen (FZ); 1-1000 Hz filter.
  • MAD: 4-6 elektroniske summeringer, LAD ca 20 summeringer per respons.
  • Narkose brukes ofte på barn.

Analyse av svaret

ERG signalet består av flere enkeltkomponenter som dannes i ulike deler av retina. A-bølgen dannes i receptorlaget og kommer med en maksimal topp etter ca. 11–15 ms. Den følges av et høyt positivt potensial, b bølgen, med maksimum etter ca 20–40 ms (lysadaptert) eller 40–60 ms (mørkeadaptert). a-b amplituden er vanligvis ca 50–80 µV eller mer ved vanlig fotopisk stimulering og øker til 150–500 µV ved mørkeadaptasjon (skotopisk stimulering). Den oppstigende fase på b bølgen avbrytes av tre små potensialer, såkalte oscillasjonspotensialer eller O-bølger som av enkelte benyttes i diagnostisk øyemed.

Ved ERG registrering varierer metoder og utstyr og man kan derfor med fordel bruke eget normalmateriale.

Latenstider i ERG (kalles ofte "implicit time" på engelsk) måles fra flash til toppunkt av henholdsvis a og b-bølgen. A-amplituden måles fra basislinje til toppunktet av a, mens b-amplituden konvensjonelt måles fra toppunkt a til toppunkt b. Amplituder og latenstider er kritisk avhengig av den lysmengden som når retina (se f.eks. Naka-Rushton ligningen i vedlegget). Derfor er det vanskelig å benytte normalmateriale fra andre laboratorier.

Faktorer som påvirker ERG

Det er påvist at vanlige anestesimidler (disoprofol, fentanyl, halothan, enfluran) påvirker ERG-amplituden i ingen eller liten grad. Lett økning av b-latens under narkose, ca 5 ms, er beskrevet (Raitta et al 1982).

Nyfødte har lavere ERG-amplitude og lenger latenstid. Voksne verdier nås stort sett ved ett års alder (Fulton og Hansen 1985). I en annen grundig studie ble det påvist en noe langsommere modning (voksne verdier ved ca 3 års alder). Stavresponser (svakt lys) modnes langsomst (Westall et al 1998). 

Kvinner har litt høyere ERG-amplitude enn menn, men forskjellen er relativ liten i de fleste studier. Det er ikke påvist at kjønn har praktisk betydning for normalgrenser.

Myope har litt lavere ERG amplitude enn normale og hypermetrope, men dette er av usikker praktisk betydning.

Hos voksne synes det å være en reduksjon av b-amplitude og en økning av latens med alderen som er relativ moderat, iallfall fram til 40-50 års alder. Latenser endres mindre enn amplituder. A-amplituden endres mindre enn b-amplituden. 

For å få mest mulig ut av ERG-diagnostikken kan en bruke matematiske modeller. Ved sykdommer i indre retina reduseres b-bølgen mens a-bølgen er intakt (”negativt ERG”), og da kan a/b ratio brukes. Naka-Rushton-ligningen er et annet litt mer komplisert eksempel (appendix), men det er vanskelig å bruke den på individuelle registreringer.

Litteratur

Omtalen av ERG i standard lærebøker er ofte litt for kortfattet og utilstrekkelig for å kunne etablere ERG som metode i klinisk praksis. Ett unntak er:

  • Ikeda H. Clinical electroretinography I: Halliday AU. Evoked potentials in clinical testing 2nd ed Churchill Livingstone 1993.
  • En fin innføring er gitt i Van Boemel GB, Ogden TE. Clinical electrophysiology I: Ryan SJ Retina 3rd ed Volume 1 Mosby 2001:317-39.

Den internasjonale standarden må benyttes som veiledning:

  • Marmor MF, Zrenner E. Standards for clinical electroretinography (1994 update) Doc Ophtalmol 1995;89:199-210.

Standarden kan med fordel utvides med farger og flere intensiteter:

  • Jacobi P, Miliczek K, Zrenner E. Experiences with the international standard for clinical electroretinography: normative values and clinical practice. Doc Ophtalmol 1993;85:95-114

Forøvrig bør et standardverk konsulteres f.eks:

  • Heckenlively JR, Arden GB Principles and practice of clinical electrophysiology of vision. Mosby year book 1991.

Normalverdier i ulike aldre finnes bl.a. i:

  • Marvin DA, Heckenlively JR, The normal electroretingram. Doc Ophtalmol Proc series 1982;31:135-44.
  • Birch and Anderson. Standardized full-field electroretinography. Normal values and their variation with age. Arch Ophtalmol 1992;110:1571.
  • Fulton A, Hansen RM Electroretinography: Application to clinical studies in infants. J Ped Ophtalmol Strab 1985;22:251-5.
  • Westall CA, Panton CM, Levin AV. Time courses for maturation of electroretinogram responses from infancy to adulthood. Doc Ophthalmol. 1998-99;96:355-79.
  • Weleber R. The effect of age on human cone and rod. Invest Ophtalmol Invest Sci 1981;20:392-9.
  • Jacobson DM, Tetzlaff BA, Berg RL. Establishing an ERG laboratory according to ani nternational standard. Am J EEG Technol 1996;36:47-65.

Påvirkning av narkosemidler omtales i:

  • Raitta C, Karhunen U, Seppalainen AM. Changes in the electroretinogram and VEP during general anesthesia using enflurane. Graefes Arch Clin Exp Ophtalmol 1982;218:294-6.
  • Andreasson S, Tornqvist K, Ehinger B. Full-field electroretingrams during general anesthesia in normal children compared to examination with topical anesthesia. Arch Ophtalmol 1993;71:491-5.
  • Wongpichedchai S et al. Effects of halothane on childrens electroretingrams Ophtalmology 1992;99:1309-12.