Anomalias electrofisiológicas e psicofísicas na evolução da doença glaucomatosa

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1 Anomalias Acta Oftalmológica electrofisiológicas 11; 43-48, e psicofísicas 2001 na evolução da doença glaucomatosa 43 Anomalias electrofisiológicas e psicofísicas na evolução da doença glaucomatosa A. Rocha-Sousa 1 ; O Faria 2, F Falcão Reis 3 INTRODUÇÃO: O glaucoma é a segunda causa de cegueira a nível mundial. É responsável por 6,8 milhões de cegueiras legais em todo o mundo. A investigação de métodos electrofisiológicos e psicofísicos para a sua detecção tem avançado significativamente nos últimos anos. O ERG pattern parece ter um papel relevante como meio auxiliar de diagnóstico. Por seu turno as alterações cromáticas no eixo azul-amarelo são uma característica importante desta neuropatia. MATERIAL E MÉTODOS: Dois grupos de doentes um com glaucoma (n=21) e outro com hipertensão ocular (n=17), randomizados para a idade e sexo, foram estudados. Efectuou-se exame oftalmológico geral, perimetria Humprhey 30.2, ERG pattern (0.8º), estudo da via on-off, ERG cones curto comprimento de onda e sensibilidade ao contraste cromático. Foi feita a comparação destes grupos com a população padrão (randomizada para a idade e sexo). RESULTADOS: Verificou-se uma redução generalizada das ondas do ERG pattern P50 e N95 de ambas as populações quando comparadas com o grupo controlo (P50 = 1,21±0,544 vs 1,12±0,544; N95= 2,30±0,959 vs 2,13±1,030) (p< 0,05). Não se verificou diferenças estatisticamente significativas no ERG pattern entre as duas populações doentes. No estudo da via on-off não se verificaram diferenças estatisticamente significativas entre os três grupos. Apesar de se verificar aumento do limiar de sensibilidade ao contraste cromático entre os 2 grupos e a população controlo (p< 0,05) estas diferenças não se verificaram após a análise das curvas resultantes do ERG de cones de curto comprimento de onda. DISCUSSÃO: O ERG pattern identifica precocemente a presença de lesão retiniana mesmo anteriormente à sua manifestação nos testes psicofísicos.o ERG cones azuis e o estudo da via on-off parecem pouco importantes na detecção precoce do glaucoma. O estudo da progressão da população com hipertensão ocular poderá determinar de que forma o ERG pattern permite distinguir doentes com hipertensão dos que tem propensão para a progressão da doença. Palavras-chave: Glaucoma; Hipertensão ocular; ERG cones azuis; Via on-off ; ERG pattern INTRODUÇÃO O glaucoma é a segunda causa de cegueira a nível mundial (Leske, 1983). Afecta, nos países desenvolvidos, cerca de 68 milhões de habitantes e causa em 7 milhões de doentes cegueira legal. (10% da população doente) (Quingley, 1996). A prevalência 1. Assistente Hospitalar de Oftalmologia no Serviço de Oftalmologia do Hospital de S. João; Assistente convidado de Fisiologia da Faculdade de Medicina da Universidade do Porto 2. Interna Complementar 3º ano de Oftalmologia do Hospital de S. João 3. Director do Serviço de Oftalmologia do Hospital de S. João; Professor Associado Agregado de Oftalmologia da Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Correspondência: A. Rocha-Sousa Serviço de Oftalmologia; H. SJ oão / Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Porto arsousa@med.up.pt estimada na população branca é de 1.1% sendo 3.0% na população negra. A gravidade da doença pode ser aferida pela probabilidade de evolução para cegueira legal. Em populações sujeitas a terapêutica médica ou cirúrgica a probabilidade de evolução para cegueira legal é de 5% aos 12 anos (King e col, 1996). A terapêutica instituída actualmente trata um dos seus factores etiológicos, a hipertensão ocular (Quigley e col, 1979). Essa visa a redução da pressão intra-ocular e a diminuição da progressão da doença. Actualmente o diagnóstico de glaucoma baseiase na perda de fibras e na progressão do campo visual. A detecção precoce da lesão e sua monitorização é fundamental. Os primeiros sinais de neuropatia estão correlacionados, na perimetria, com

2 44 A. Rocha Sousa, O. Faria, F. Falcão Reis perdas superiores a 40% dos axónios do nervo óptico (Schefrin e col, 1988), pelo que a determinação de um grupo de risco pode ser importante para o prognóstico da doença. A investigação em métodos electrofisiológicos e psicofísicos tem sido frutuosa para a determinação precoce da doença glaucomatosa. As alterações no ERG pattern foram correlacionadas com a progressão da doença glaucomatosa. A redução total da sua amplitude, nomeadamente com estímulos de alta frequência espacial, está correlacionada com a lesão axonal. Também a diminuição da amplitude da onda P50 tem sido sugerida, por alguns autores, como um importante índice de glaucoma (Wanger e Persson, 1983; Holder e col, 1987). No entanto outros trabalhos sugerem que a maior correlação com a perda de fibras nervosas estabelece-se na redução da onda N95 (Weinstein e col, 1988). Alguns estudos demonstram anomalias nas latências de ambas as ondas. O valor diagnóstico e prognóstico do ERG pattern na avaliação da hipertensão ocular tem vindo a ser estabelecido. O objectivo final, dos vários estudos em curso, é o de separar, dentro dessa população, dois sub-grupos: um primeiro com factores de risco indiciadores do desenvolvimento de glaucoma, e um segundo sem esses mesmos factores. Segundo Trick, a população com alterações no ERG pattern tem uma probabilidade de 50% de desenvolverem glaucoma. Por outro lado a população sem alterações no ERG pattern a probabilidade desce para 8,7% (Trick 1987). Os cones de longo e médio comprimento de onda conduzem a sua informação através de duas vias diferentes que despolarizam (via on) ou hiperpolarizam (via off) as células bipolares (Famiglietti e col, 1976). Por outro lado os bastonetes bem como os cones de curto comprimento de onda só despertam a via despolarizadora. (Falk 1991). A caracterização electrofisiológica da via on-off faz-se através do desdobramento da onda b do ERG clássico em dois componentes. O primeiro designado de onda b e o segundo de onda d. Estes são perfeitamente individualizados quando o estímulo tem uma duração superior a 80 mseg e a retina se encontra iluminada num ambiente fotópico (Sieving 1993). As alterações na via on têm sido descrita para além das distrofias retinianas em doentes com melanoma cutâneo, sendo um indicador de doença metastática (Alexander e col, 1992). Não têm sido referidas alterações do electroretinograma em doentes com glaucoma ou hipertensão ocular, tendo sido este exame muito pouco estudado nesse sentido. A associação entre a doença glaucomatosa e as alterações na percepção cromática, nomeadamente no eixo azul-amarelo tem sido descritas por numerosos autores. Estas alterações cromáticas não surgem somente na porção central do campo visual mas são bastante específicas quando se observam nos 30º de campo (Falcão-Reis e col, 1991; Greenstein e col, 1993). Durante muito tempo têm sido usados vários métodos por formas a tentar, embora com pouco êxito, isolar a resposta electrorretinográfica dos cones azuis. Esta resposta é difícil de obter face à sobreposição das frequências espectrais dos cones de curto comprimento de onda e dos bastonetes. Alguns métodos tem uma contaminação pelos bastonetes relativamente baixa (da ordem dos 10-15%) e tem sido sugeridos como úteis para o uso na clínica (Arden e col, 1999). O ERG s cone é a resposta eléctrica de toda a retina, detectada exteriormente, a um estímulo luminoso. Consiste na resposta ao estímulo azul sobreum ecrán laranja que bloqueia a actividade dos cones de médio e longo comprimento de onda (Arden e col, 1999). O registo desta resposta é recolhido através de eléctrodos corneanos de referência (lente de contacto). Este não é o único método para determinar a actividade dos cones azuis. O uso do estímulo cromático gerado por LED (Light Emitting Diode) é recente (Spillers, Falcão-Reis 1993; Arden e col. 1999). Permite a manutenção constante do comprimento de onda e intensidade luminosa do estímulo (Mushin e col, 1984). Por outro lado é uma fonte de luz fria o que é vantajoso. Os estudos psicofísicos da sensibilidade ao contraste permitem a avaliação do limiar de contraste cromático, permitindo a calibração a eliminação de factores individuais. Assim, neste sistema, as alterações cromáticas desencadeadas por meios ópticos (córnea ou o cristalino) podem ser eliminados pelo ajuste do sistema para cada doente. A sensibilidade ao contraste cromático identifica defeitos nos três eixos cromáticos (protan, deutran e tritan), quantificando-se percentualmente conforme o limiar atingido (Yu e col, 1992; Falcão- -Reis e col, 1990). Nos estudos clínicos existentes, observaram-se alteração do limiar da sensibilidade ao contraste cromático no eixo tritan em doentes com glaucoma (Della Sala e col., 1985; Sokol e col, 1985; Daley e col., 1987; Falcão-Reis e col, 1991; Greenstein e col, 1993). O presente estudo analisa duas populações diferentes, uma com glaucoma e outra com hipertensão ocular. O seu objectivo é o de determinar semelhanças electrofisiológicas e psico-fisicas entre ambas. A presença semelhanças poderá estar correlacionada com a progressão da doença.

3 Anomalias electrofisiológicas e psicofísicas na evolução da doença glaucomatosa 45 MATERIAL E MÉTODOS Estímulo ERG Pattern O ERG pattern é registado segundo as normas da ISCEV, com a melhor correcção e sem dilatação pupilar. A área de estimulação subtende 14º de arco na retina, com uma luminância central de 400 cd/m2 e periférica de 200 cd/m 2. O estímulo estruturado compõe-se de quadrados de 0.8º de arco na retina e que alternam entre si. A largura de banda é de Hz e os artefactos são rejeitados acima de 60µV. Os registos são efectuados com eléctrodos corneanos de folha de ouro (CH electronics), com a referência no canto externo e o electrodo terra frontal mediano. A frequência de estimulação são de 2,4 Hz sendo o tempo de aquisição de 180 mseg. ERG On- Off O electrorretinograma on-off é registado após dilatação pupilar com tropicamida 1% e fenilefrina 10%. O estímulo utilizado é de 200 mseg, produzido por um mini-estimulador Ganzfeld com sistema de iluminação gerado por LED. O estímulo cromático laranja (650 cd/m 2 ) é sobreposto a um écran verde de 160cd/m 2. A resposta condicionada por estas condições anulam a contribuição dos cones azuis e dos bastonetes. O estimulo é gerado a uma frequência de 2,5 Hz. O tempo de aquisição é de 300 mseg. São registadas 150 aquisições processadas por média num sistema de computação. A band-pass é de Hz, sendo o ganho de 10K. ERG S cone As pupilas são dilatadas com tropicamida a 1% e ciclopentolato 1%. O ERG é registado com eléctrodos corneanos de contacto e por eléctrodos de prata colocados na região temporal. O eléctrodo de referência é colocado na região frontal, superiormente ao nasion (Arden e col, 1979). O estímulo é produzido por um mini estimulador Ganzfeld, com um estímulo contínuo supressor da actividade dos bastonetes e cones de médio e longo comprimento de onda (20100 Td e 610 nm). Nestas condições a retina é estimulada por um outro estímulo azul de 440 nm, cuja intensidade varia entre os 0,4 e 1,41 Td. A frequência dos estímulos são de 0.5 Hz e a resposta gravada num traçado de 200 mseg (Arden e col, 1999). A amplificação é de 10db com uma banda entre o 1Hz e os 1000 Hz, processado e armazenado em micro-computador. A resposta obtida caracteriza-se por uma onda b com latência de mseg e cerca de 20 µvolt de amplitude. Sensibilidade ao contraste cromático A sensibilidade ao contraste cromático é avaliada pelo sistema desenvolvido pelo Moorfields Eye Hospital (Falcão-Reis e col., 1990, 1991). O sistema é calibrado individualmente no início do teste. Os doentes, não dilatados e com a correcção óptica habitual, devem identificar uma letra colorida, projectada sobre um ecrán, de contraste variável e igual luminância. O sistema informático determina no final do teste o limiar atingido, a média e respectivo desvio padrão. Os valores são determinados sobre a forma percentual de sensibilidade ao contraste. Os testes são avaliados monocularmente e são determinadas as sensibilidades ao contraste cromático nos três eixos de confusão (protan, deutran e tritan). Grupos de doentes analisados Grupo controlo Foi recrutado um grupo de indivíduos normais que recorreu à consulta para correcção de erro refractivo. Neste grupo de indivíduos efectuou-se exame oftalmológico, medição da pressão intra-ocular, observação do fundo ocular e perimetria estática (Humphrey 30.2). Os critérios de inclusão nesta população foi a ausência de hipertensão ocular (tensão ocular medida por aplanação inferior a 21 mmhg); ausência de escavação patológica relação C/D inferior a 0,6 e campos visuais dentro dos limites de normalidade. Grupo de doentes com glaucoma e com hipertensão ocular Este estudo incluiu dois grupos de doentes. Um primeiro com glaucoma crónico de ângulo aberto e um segundo com hipertensão ocular. As características dos dois grupos estão descritas na tabela 1. Os critérios de exclusão foram qualquer doença ocular excluído o glaucoma, nomeadamente diabetes mellitus, miopia superior a 8 dpt e acuidade visual inferior a 0.4. Tabela 1 Características da população analizada HTO Glaucoma n Idade (anos) 64.76±7.63# 67.43±7.34# AV 0.93±0.12# 0.91±0.1# PIO s/ med. (mmhg) 26.86±4.7# 28.25±10.40# Defeito perimetrico médio (db) -1.16±1.24* -3.72±10.28* Sinais de glaucoma no FO N S *p< 0.05 # p> 0.05

4 46 A. Rocha Sousa, O. Faria, F. Falcão Reis Todos os doentes tinham tensão ocular superior a 21 mmhg um várias medições efectuadas em medicação. O grupo de doentes com glaucoma tem relação C/D superior a 0.6 e outras alterações do bordalete neurorretiniano que no seu todo são diagnósticos de glaucoma. Foram efectuados perimetria estática Humphrey 30.2 a todos os doentes. Foram rejeitados os campos visuais com índice de falsos positivos ou negativos superiores a 12%. No grupo de doentes com hipertensão ocular a perimetria foi sempre normal. Todos os doentes possuem meios ópticos anteriores transparentes e ângulo aberto e todos deram o seu consentimento após informação. Análise estatística Fig 1 Amplitudes da onda P50 nas populações estudadas. Verificou-se uma diminuição estatisticamente significativa entre ambas as populações e o grupo controlo. *P<0,05 vs controlo. Os dados são apresentados sob a forma de média ± desvio padrão. Na comparação dos resultados foi usado o teste t student para comparação de variáveis emparelhadas. A significância estatística foi considerada para um P<0.05. RESULTADOS Quando comparados os dois grupos de doentes com a população normal seleccionada (randomizada para idade e sexo) verificou-se uma redução estatisticamente significativa entre estas e a população normal (p=0.008). Esta redução observou-se quer na amplitude da onda P50, quer na amplitude da onda N 95. Por seu turno os teste de usados para efectuar a divisão clínica entre a população com glaucoma e a população com hipertensão ocular. Não se verificaram diferenças estatisticamente significativas entre as amplitudes da onda N95 em ambas as populações com hipertensão ocular e as populações com glaucoma (P50 = 1.21±0.544 vs 1.12±0.544; N95 = 2.30±0.959 vs 2.13±1.030). Em relação à amplitude das ondas do ERG pattern verificamos uma manutenção da latência de ambas as ondas quando comparadas com o grupo controle. As diferenças entre ambos os grupos estão apresentadas na figura 1 e 2. Quando comparamos os outros exames complementares de diagnóstico não se observou diferenças significativas na razão entre a amplitude da onda d/b do ERG on-off. Apesar das alterações observadas no limiar de sensibilidade ao contraste cromático no eixo tritan (p= ) entre as duas populações, não se verificaram diferenças quando foram comparadas as amplitudes dos electrorretinogramas para pesquisa da actividade dos cones azuis (figura 3). Fig 2 Amplitudes da onda N95 nas populações estudadas. Verificou-se uma diminuição estatisticamente significativa entre ambas as populações e o grupo controlo. *P<0,05 vs controlo. Fig 3 Amplitudes da onda b do ERGs cone nas populações estudadas. Não se verificou uma diferença estatisticamente significativa entre ambas as populações e o grupo controlo. DISCUSSÃO O resultado principal deste estudo é a observação da diminuição generalizada do ERG pattern na população com glaucoma e na população em que se observa hipertensão ocular.

5 Anomalias electrofisiológicas e psicofísicas na evolução da doença glaucomatosa 47 Assim, e quando comparados com a população padrão, a redução verificada traduz uma consequente redução generalizada da actividade retiniana. Como é sabido a amplitude da onda P50 é condicionada, na sua fase inicial, pela actividade das camadas externas da retina. Por seu turno, a onda N95 resulta da actividade eléctrica das células ganglionares (Holder e col, 1987). No entanto, a lesão selectiva das células ganglionares, condiciona alteração no ERG pattern com uma diminuição da amplitude e diminuição do tempo de latência da onda P50, ausência de onda N95 (Holder, 1997). A afecção selectiva da retina interna traduzir-se-ia pela diminuição específica da amplitude da onda N95, com preservação da P50. Na nossa série observamos uma diminuição generalizada das várias ondas pressupondo a afecção generalizada da retina. Quando comparamos ambos os grupos verificamos uma redução significativa da amplitude de ambas as ondas mesmo no grupo em que não se observam sinais na perimetria. A relação N95/P50 foi mantida nos dois grupos manteve-se constante e sem diferenças significativas entre ambos os grupos. No grupo de doentes com hipertensão ocular há diminuição da amplitude de ambas as ondas. Neste grupo há evidência de lesão precoce na retina. Na observação das amplitudes das várias ondas verifica-se uma diminuição da sua amplitude que se acentua à medida que evoluímos da hipertensão ocular para o glaucoma. Esta observação contrapõe a de alguns autores que registaram diminuições sucessivas da amplitude da onda N95 ou da onda P50 (Wanger e Perrson, 1983; Holder e col,1987; Weinstein e col, 1988). Quando comparamos as latências das mesmas ondas não verificamos diferenças significativas entre os vários grupos. A lesão da via off é característica de raras distrofias retinianas ( Alexander e col, 1992). Não existem estudos experimentais que descrevam alguma alteração desta via em doenças retinianas generalizadas. No nosso estudo estas alterações não verificamos qualquer alteração. No nosso protocolo de avaliação da via off usamos a razão entre as amplitudes das duas ondas geradas após a estimulação luminosa com um estímulo de longa duração (200 mseg) (Spilleers e col, 1993). Estabelecemos a razão d/b classicamente descrita como normal para valores superiores a 1(Sieving 1993). Na comparação de ambos os grupo com a população padrão não verificamos qualquer diferença. Isto permite-nos concluir que a lesão retiniana causada pelo glaucoma, que é uma lesão difusa, não apresenta especificação fisiológica (via despolarizadora vs via hiperpolarizadora) (Famiglietti e col, 1976). Outro resultado não nos parece esperado, já que a lesão do sistema de curto comprimento de onda não condiciona alterações na via off (Falk 1991). Esse, tal qual os basto-netes, só conduz a informação visual pela via despolarizadora. Em conclusão a via off não nos parece útil para o rastreio de populações que possam ter evidência de perda celular no âmbito da doença glaucomatosa. No entanto esta continua a ter o seu papel específico no diagnóstico de distrofias retinianas. Como classicamente descrito também neste grupo de doentes verificamos uma diminuição da sensibilidade ao contraste no eixo tritan (Falcão-Reis e col, 1991; Greenstein e col, 1993). A lesão do glaucoma manifesta-se como uma neuropatia que afecta preferencialmente o eixo azul-amarelo. A diminuição da população de cones azuis e a sua correlação com a lesão da doença glaucomatosa foi um dos pressupostos que nos levou à realização da sua avaliação em ambas as populações. Apesar de verificarmos alterações nos testes psicofísicos que avaliam a função cromática, quando efectuamos a comparação pelo ERG para os cones de curto comprimento de onda não verificamos qualquer diferença entre os vários grupos. Esta pode dever-se ao facto de, apesar de termos verificado uma distribuição normal, haver uma larga distribuição da amplitude do ERG dos cones azuis, quer na população normal, quer nos grupos de doentes. Por outro lado, aquando da descrição deste método, os autores referem uma contaminação por parte dos bastonetes que poderá atingir 15% da onda final (Arden et col, 1999). Estes resultados observam-se entre duas populações com elevada semelhança em termos objectivo (glaucoma vs hipertensão ocular), face à grandeza da resposta retiniana do ERG. Classicamente, em electrofisiologia, a resposta obtida com a estimulação luminosa do electrorretinograma é uma resposta conjunta de todos os fotorreceptores. Uma diminuição da sua população pode não ser observável no registo obtido, se não for extremamente significativa. Como conclusão podemos afirmar que o ERG pattern estabelece precocemente a presença de lesão retiniana, em situações em que a perimetria ainda não o faz. A evolução deste grupo de doentes com hipertensão ocular poderá posteriormente estabelecer se estes achados electrofisiológicos se tornam em achados perimétricos e fundos-cópicos, estabelecendo definitivamente o diagnóstico de glaucoma. O estabelecimento neste grupo de doentes de dois sub-grupos, um com lesão glaucomatosa e outro com perpetuação da sua ausência permitirá dividir a população de hipertensão ocular e assim catalogá-la. Esta progressão determinará o papel importante do ERG pattern na sua detecção precoce.

6 48 A. Rocha Sousa, O. Faria, F. Falcão Reis SUMMARY Introduction: Glaucoma is the 2nd world cause of blindness It affects 6.8 million people blind people around the world. The research in psicophysic and electrophysiologic tests for the early detection of glaucoma lesions has been increase. Pattern ERG seems to be the one of the most relevant way to detect early lesions in glaucoma.also tritan defects is an important characteristic of thesedisease. Material and Methods: Two groups one with glaucoma (n=21) and other with ocular hypertension (n=17), matched for age and sex, were studied. Patients were evaluation with clinicalexamination, Humprey 30.2 visual fields, Pattern ERG (0.8¼), Òon-offÓ ERG, short wave lengh cones ERG and cromatic contrast sensitivity test. They were compared with a normal population (age and sex randomized) Results: We observed a general reduction on pattern ERG in the two patients population when compared to control (P50 = 1,21±0,544 vs 1,12 ±0,544; N95= 2,30±0,959 vs 2,13±1,030) (p< 0,05). Without differences between the patients groups. In theòon-offóerg study we did not observe significant differences. Also in short wave length cones ERG there were no significant differences between groups, in spit of differences in tritan axes detected by chromatic contrast sensitivity. Discussion : Pattern ERG can detect the early glaucoma lesion even when psicophysic test do not detect these lesions. Short wave length and ÒonoffÓ ERG seams to be less important in glaucoma detection. The progression of lesions between ocular hypertension and glaucoma could be recorded by pattern ERG. These examination can determine a sub-group of patients with ocular hypertension and propensity to glaucoma. Key words Glaucoma, ocular hypertension, short wave lenght ERG, Òon-offÓ ERG, pattern ERG AGRADECIMENTOS Os autores agradecem reconhecidamente às técnicas de ortóptica Ana Martins, Fernanda Vidal e Angela Quintas pela sua colaboração na realização do estudo. Projecto financiado pela Bolsa de Investigação Científica do Programa de Incentivo à Investigação aplicada em Cuidados de Saúde (Ministério da Saúde; portaria nº 258 de 7/11/98 DR II série) BIBLIOGRAFIA Alexander KR, Fishman GA, Peachey NS, et al. On response defect in paraneoplastic night blindness with cutaneous malignant melanoma. Invest Ophthalmol Vis Sci. 33: , Arden G, Wolf J, Benninger T e col. S-cone ERGs elicited by a simple technique in normals and in tritanopes. Vision Res 1999; 39: Daley ML, Watzke RC, Riddle MC. Early loss of blue-sensitive color vision in patients with type I diabetes. Diabetes care 1987; 10: Della Sala S, Bertoni G, Somazzi L e col. 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