Computerised Three-Dimensional Analysis of Optic Nerve Head Topography in Normal and Glaucomatous Eyes

Abstract: Popular Abstract in Swedish Bakgrunnen for den foreliggende avhandling er et ønske om å utnytte moderne tredimensjonell bildeanalyse for å forbedre undersøkelse og tolkning av synsnervehodets (papillens) form og størrelse (topografi). Synsnervehodet representerer den delen av synsnerven som trer inn i bakre del av øyet gjennom senehinnen (sklera). Den normale synsnerve har ca 1.2 millioner nervetråder, og disse passerer synsnervehodet før de fordeler seg i øyets netthinne. Den delen av synsnervehodet som representeres av de passererende nervetråder kalles ofte brem, og i de fleste tilfelle finnes en fordypning som kalles cup eller ekskavasjon i sentrum av synsnervehodet. Både brem og cup viser en svært vid variasjon i form, størrelse og dybde. Hos pasienter med grønn stær (glaukom) skades synsnervetråder. Denne skade kan avleses som endringer i synsnervehodets form. Sammen med synsfeltundersøkelse (perimetri), er undersøkelse av synsnervehodet den viktigste metoden for å gjenkjenne de typiske forandringer som kan oppstå i forløpet av grønn stær. Introduksjonen av oftalmoskopet i 1851 la grunnlaget for systematiske studier av synsnervehodet hos levende individ. Tidlige rapporter benyttet kun enkle skisser for å illustrere sine funn, men i takt med den tekniske utvikling ble nye fotografiske metoder introdusert for bedret dokumentasjon av aktuelle observasjoner. Ved hjelp av ulike korreksjonsformler kunne man beregne synsnervehodets mål i absolutte tall og dermed studere og sammenligne ulike grupper, samt følge individuelle synsnervehoder over tid. De siste tretti år har det blitt lansert en rekke instrument som er bygget for å studere synsnervehodets tredimensjonale form. De første instrumentene var svært kostbare, undersøkelsene tidkrevende, og dette reduserte deres kliniske betydning. Senere teknikker har blitt kraftig forbedret, og tredimensjonell analyse av synsnervens form og størrelse er nå tilgjengelig ved de fleste institusjoner som er aktive innen grønn stær forskning. Ved hjelp av rastertomografi og laserskannertomografi, to ulike metoder for moderne tredimensjonell billedanalyse, har vi utført omfattende studier av synsnervehodets form og størrelse hos normale individ og hos pasienter med grønn stær. Bedret kunnskap om synsnervens normalvariasjon er en grunnleggende forutsetning for å kunne skille ekte sydomsprogress fra naturlig endring. Vi har derfor studert ulike parametre i et stort og representativt normalmateriale (450 øyne) for å påvise eventuell endring av synsnervehodets topografi som følge av økende alder, øket øyetrykk eller ved ulike brytningsfeil. Hverken alder eller kjønn påvirket synsnervehodets form eller størrelse i normalmaterialet, mens ulike brytningsfeil og øket øyetrykk kun ga mindre endringer. Dette er viktige observasjoner som blant annet har praktisk betydning når pasienter skal følges over lengre tid. Synsnervens vitalitet avhenger blant annet av antallet fungerende nervetråder. Dette antallet kan ikke beregnes direkte, og man har derfor brukt synsnervehodets bremareal som et indirekte mål på synsnervens funksjon. I vårt normalmateriale har vi studert relasjonen mellom dette bremareal og synsnervens størrelse, form og dybde. Vi fant en nærmest lineær sammenheng mellom bremareal og synsnervens form og størrelse, der ca 80% av bremarealets variasjon kunne forklares ved hjelp av disse parametre. Således øker bremarealet med stigende synsnervestørrelse og/eller grunnere cupform og minsker ved redusert synsnervestørrelse od/eller økende cupdybde. Kombinasjonen smal brem og dyp cup er ikke uvanlige hos normale. Dette viser at en smal synsnervebrem ikke nødvendigvis indikerer begynnende grønn stær i motsetning til hva vi tidligere har trodd. Disse observasjoner representer ny kunnskap som er viktig for å skille pasienter med tidlig, men manifest grønn stær fra normale individ. Synsnervens vide normalvariasjon vanskeliggjør en korrekt separasjon mellom normalpersoner og pasienter med grønn stær. For å omgå dette problem, i tillegg til å studere synsnervens form i ulike områder, delte vi synsnerven inn i mindre sektorer. Sektorer fra ulike regioner av synsnervehodet viste en stor variasjon mellom normale individ og hos pasienter med manifest grønn stær. Lokaliserte forandringer i bremmens form ga betydelig bedre separasjon mellom normale øyne og øyne med glaukom sammenlignet med analyser som omfattet hele synsnervehodet. Små sektorer lokalisert ved synsnervehodets øvre og nedre pol ga de beste resultat. Om analysen kun ble begrenset til disse områdene, oppnådde vi en oppsiktsvekkende god diagnostisk treffsikkerhet. I denne sammenheng er det svært viktig at de enkelte sektorer bevarer sin lokalisasjon. Hvis dette prinsipp fravikes, risikerer man en kraftig redusert diagnostisk presisjon. Dette kan observeres i vårt siste arbeide, der vi studerte en sektoranalyse hvor lokalisasjonen ikke bevares (kumulative defektkurver). Den diagnostiske treffsikkerhet falt kraftig ved bruk av denne analysestrategi. De to metoder vi har valgt å studere i denne avhandling benytter helt ulike teknikker for å avbilde synsnervehodets tredimensjonale form. Til tross for dette gav begge instrument nesten sammenfallende resultat, både for absolutte verdier og i sin evne til å separare normaløyne fra øyne med manifest grønn stær. Dette indikerer at funn og prinsipper observert med en metode kan overføres, hvilket gir resultatene større allmenngyldighet og tyngde.