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Retinale Oximetrie und Kontrolle der Sauerstoffversorgung der Netzhaut durch die Blutflussregulation (Kopie 1)

Dr. rer. nat. Martin Hammer

Universitätsklinikum Jena, Klinik für Augenheilkunde,
AG experimentelle Ophthalmologie

Die Netzhaut ist ein Gewebe mit außergewöhnlich hohem Sauerstoffverbrauch. Andererseits ist die retinale Vaskularisation äußerst sparsam, da viele Gefäße vor den Photorezeptoren den Sehprozess beeinträchtigen würden. Eine präzise Regulation der retinalen Sauerstoffversorgung ist für das Überleben und die Funktion der inneren Retina essentiell. Die Regelung erfolgt über die Durchmesser der retinalen Gefäße und hat das Ziel, das Sauerstoffangebot für das Gewebe bedarfsgerecht bereit zu stellen. Die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins in retinalen Gefäßen ist ein Parameter, der die Sauerstoffversorgung und den Sauerstoffverbrauch in einem bestimmten, von diesen Gefäßen versorgten Netzhautareal charakterisiert. Daher kann die intravasale Bestimmung der Sauerstoffsättigung, die Oximetrie, helfen, Störungen in der Sauerstoffversorgung zu erkennen.

In Kooperation mit unseren geschätzten Kollegen der Imedos Systems GmbH haben wir das Imedos Oximetriemodul entwickelt. Grundlage des Verfahrens ist eine photometrische Messung die sich die Tatsache, dass oxigeniertes und reduziertes Hämoglobin unterschiedliche Absorptionsspektren haben, zu Nutze macht. 

Erste Tests des Systems an der Universitätsaugenklinik Jena ergaben physiologische Werte der arteriellen und venösen Sauerstoffsättigung von 98% bzw. 65%. Die Messung ist in allen Gefäßen mit einem Durchmesser von mindestens 50 µm möglich. Spontanatmung von reinem Sauerstoff durch die Probanden führte nach 6 Minuten zu einer Erhöhung der arteriellen Sauerstoffsättigung um 2% und zu einer hoch signifikanten (p<0.0005) Erhöhung der venösen Sauerstoffsättigung um 7%1. Die Reproduzierbarkeit wurde in Untersuchungen in Jena und Wien zu 2.52% für Arteriolen und 3.25% für Venolen bestimmt1,2. Ein Zusammenhang der retinalen Sauerstoffsättigung mit der im peripheren kapillären Blut konnte gezeigt werden3. Mit zunehmendem Schweregrad der diabetischen Retinopathie finden wir eine schrittweise Erhöhung der venösen Sauerstoffsättigung die auf eine unzureichende Sauerstoffversorgung des retinalen Gewebes hinweist4. Ein besonderer Vorteil des Imedos – Oximetriemoduls ist die Möglichkeit, die Sauerstoffsättigungsmessung durch eine exakte Messung der Gefäßdurchmesser zu ergänzen und mit der Stimulation neuronaler Aktivität mittels Flimmerlicht zu kombinieren. Damit ist erstmals die Untersuchung der Regulation der retinalen Sauerstoffversorgung unter physiologischer Belastung möglich. Zur Deckung des erhöhten Sauerstoffbedarfs bei neuronaler Aktivität dilatieren die Gefäße und die venöse Sauerstoffsättigung steigt physiologisch um 5%5. Diese Steigerung ist  bei nichtproliferativer diabetischer Retinopathie reduziert6. Weitere Ergebnisse liegen für arterielle Verschlüsse7 sowie das Glaukom8 vor. Hier scheint die Erhöhung der venösen Sauerstoffsättigung den Nervenzellschaden zu charakterisieren, der mit einem verringerten Sauerstoffverbrauch einhergeht.

 

 

 

1. Hammer M, Vilser W, Riemer T, Schweitzer D. Retinal vessel oximetry-calibration, compensation for vessel diameter and fundus pigmentation, and reproducibility. J Biomed Opt. Sep-Oct 2008;13(5):054015.

2. Lasta M, Palkovits S, Boltz A, et al. Reproducibility of retinal vessel oxygen saturation measurements in healthy young subjects. Acta Ophthalmol. Dec 2012;90(8):e616-620.

3. Palkovits S, Lasta M, Boltz A, et al. Measurement of retinal oxygen saturation in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Invest Ophthalmol Vis Sci. Feb 2013;54(2):1008-1013.

4. Hammer M, Vilser W, Riemer T, et al. Diabetic patients with retinopathy show increased retinal venous oxygen saturation. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. Aug 2009;247(8):1025-1030.

5. Hammer M, Vilser W, Riemer T, et al. Retinal venous oxygen saturation increases by flicker light stimulation. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2011;52(1):274-277.

6. Hammer M, Heller T, Jentsch S, et al. Retinal Vessel Oxygen Saturation under Flicker Light Stimulation in Patients with Nonproliferative Diabetic Retinopathy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012;53(7):4063-4068.

7. Gehlert S, Dawczynski J, Hammer M, Strobel J. Haemoglobin Oxygenation of Retinal Vessels in Branch Retinal Artery Occlusions over Time and Correlation with Clinical Outcome. Klin Monatsbl Augenh. Dec 2010;227(12):976-980.

8. Hammer M, Jentsch S, Schmidtke KU, et al. Response of Retinal Vessel Diameters and Hemoglobin Oxygenation to Flicker Light Stimulation of Neuronal Activity in Glaucoma Patients ARVO2012:253.

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