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Klin Monbl Augenheilkd 2005; 222(6): 463-470
DOI: 10.1055/s-2005-858422
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© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Hämodynamik und diabetische Retinopathie

Haemodynamics and Diabetic RetinopathyM. Blum1 , M. Eichhorn2 , W. Vilser3, 4
  • 1Klinik für Augenheilkunde, Helios Klinikum Erfurt
  • 2Anatomisches Institut der Universität Erlangen-Nürnberg
  • 3Institut BMTI, Technische Universität Ilmenau
  • 4IMEDOS GmbH, Jena
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Publication History

Eingegangen: 1.7.2004

Angenommen: 13.1.2005

Publication Date:
23 June 2005 (online)

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Zusammenfassung

Die diabetische Retinopathie ist in den Industrieländern eine der Hauptursachen für Erblindungen im Erwachsenenalter. In der jüngeren Vergangenheit konnten wesentliche Fortschritte im pathophysiologischen Verständnis dieser Erkrankung erzielt werden. Es ist gesichert, dass eine funktionelle Störung der Hämodynamik vorliegt, bevor an der Netzhaut morphologische Veränderungen erkennbar werden. Die technischen Möglichkeiten zur Messung hämodynamischer Parameter werden vorgestellt und zur Pathophysiologie der diabetischen Retinopathie in Beziehung gesetzt. Diese Parameter als frühe Indikatoren einer Verschlechterung des Krankheitsbildes diagnostisch zu nutzen, bevor morphologische Änderungen manifest werden, ist in greifbare Nähe gerückt. Sie zusätzlich auch als Erfolgskriterium bei der Therapie und Dosierungshilfe z. B. als Dosis-Wirkungs-Beziehung bei der Laserkoagulation einzusetzen scheint möglich.

Abstract

Diabetic retinopathy is the most common cause of blindness in adults in all industrialised countries. A much better pathophysiological understanding of the disease has been achieved during the last years. There is evidence that a functional deficit in haemodynamics proceeds the morphological changes of the retina. Modern technologies for measuring haemodynamic parameters and their correlation to pathophysiology in diabetic retinopathy are discussed. In the near future it will be possible to use these parameters as an early sign of worsening before morphological changes occur. Measurement of the therapeutic success, e. g., in laser coagulation would seem to be possible.

Schlüsselwörter

Diabetische Retinopathie - Hämodynamik - Blutflussgeschwindigkeit - retinale Gefäßdurchmesser - Blutfluss

Key words

Diabetic retinopathy - haemodynamics - velocity of blood flow - diameter of retinal vessels - blood flow

Literatur

  • 1 Arend O, Harris A, Martin B J. et al . Retinal blood velocities during carbogen breathing using scanning laser ophthalmoscopy.  Acta Ophthalmol. 1994;  72 332-336
    PubMedGoogle Scholar
  • 2 Arend O, Wolf S, Remky A. et al . Perifoveal microcirculation with non-insulin dependent diabetes mellitus.  Graefe’s Arch Clin Exp Ophthalmol. 1994;  232 225-231
    PubMedGoogle Scholar
  • 3 Ashton N, de Oliveira F. Nomenclature of pericytes intramural and extramural.  Brit J Ophthalmol. 1966;  50 119-123
    PubMedGoogle Scholar
  • 4 Bayliss W M. On the local reactions of the arterial wall to changes in internal pressure.  J Physiol. 1902;  28 220-231
    PubMedGoogle Scholar
  • 5 Blair N P, Feke G T, Morales-Stoppello J. et al . Prolongation of the retinal mean circulation time in diabetes.  Arch Ophthalmol. 1982;  100 764-768
    PubMedGoogle Scholar
  • 6 Blum M, Hykin P, Sanders M. et al . Theodor Leber: A Founder of Ophthalmic Research.  Surv Ophthalmol. 1992;  37 63-68
    PubMedGoogle Scholar
  • 7 Blum M, Bachmann K, Wintzer D. et al . Noninvasive measurement of the Bayliss effect in retinal autoregulation.  Graefe’s Arch Clin Exp Ophthalmol. 1999;  237 296-300
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 8 Blum M, Kubetschka U, Hunger-Dathe W. et al . Autoregulation retinaler Arteriolen bei Patienten mit Diabetes mellitus und Normalprobanden.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2000;  216 40-44
    Article in Thieme ConnectPubMedGoogle Scholar
  • 9 Blum M, Scherf C, Bachmann K. et al . Alterskorrelierte Kontraktilität retinaler Arteriolen bei Sauerstoffatmung.  Ophthalmologe. 2001;  98 265-268
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 10 Blum M, Vollrath D, Bachmann K. et al . Kontraktilität retinaler Arteriolen unter Sauerstoffatmung bei Diabetischer Retinopathie.  Ophthalmologe. 2003;  100 306-309
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 11 Buerk D G, Riva C E, Cranstoun S D. Nitric oxide has a vasodilatory role in cat optic nerve head during flicker stimuli.  Microvasc Res. 1996;  52 13-26
    PubMedGoogle Scholar
  • 12 Chen H C, Patel V, Wiek J. et al . Vessel diameter changes during the cardiac cycle.  Eye. 1994;  8 97-103
    PubMedGoogle Scholar
  • 13 Cioffi G A, Granstam E, Alm A. Ocular Circulation. Kaufmann PL, Alm A Adler’s Physiology of the Eye St. Louis; Mosby 2003: 747-784
    Google Scholar
  • 14 Cunha-Vaz J G, Fonesca J R, Abren J RF. Studies on retinal blood flow. II. Diabetic retinopathy.  Arch Ophthalmol. 1978;  96 809-813
    PubMedGoogle Scholar
  • 15 Damon D N, Duling B R. A comparison between mean blood velocities and center-line red cell velocities as measured with a mechanical image streaking velocimeter.  Microvasc Res. 1979;  17 330-332
    PubMedGoogle Scholar
  • 16 Feke G T, Green G J, Goger D G. et al . Laser Doppler measurements of the effect of panretinal photocoagulation on retinal blood flow.  Ophthalmology. 1982;  89 757-762
    PubMedGoogle Scholar
  • 17 Formaz F, Riva C E, Geiser M. Diffuse luminance flicker increases retinal vessel diameters in humans.  Curr Eye Res. 1997;  16 1252-1257
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 18 Frayser R, Hickham J B. Retinal vascular response to breathing increased carbon dioxide and oxygen concentrations.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1964;  3 427-431
    PubMedGoogle Scholar
  • 19 Frederiksen C A, Jeppesen P, Bek T. Retinal autoregulation decreases with increasing diabetic maculopathy.  ARVO-Abstract. 2004;  4133
    PubMedGoogle Scholar
  • 20 Funk R HW. Die Anatomie und Physiologie der Blutversorgung des Auges. In: Durchblutungsstörungen am Auge. Bücherei des Augenarztes Stuttgart; Enke Verlag 1995 Band 134: 1-14
    Google Scholar
  • 21 Gaethgens P. Flow of blood through narrow capillaries: Rheological mechanismus determining capillary hematocrit and apparent viscosity.  Biorheology. 1980;  17 183-189
    PubMedGoogle Scholar
  • 22 Garhöfer G, Zawinka C, Huemer K H. et al . Flicker light-induced vasodilation in the human retina: effect of lactate and changes in mean arterial pressure.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2003;  44 5309-5314
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 23 Garhöfer G, Zawinka C, Resch H. et al . Reduced response of retinal vessel diameters to flicker stimulation in patients with diabetes.  Br J Ophthalmol. 2004;  88 887-891
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 24 Geyer O, Neudorfer M, Snir T. et al . Pulsatile ocular blood-flow in diabetic retinopathy.  Acta Ophthalmol. 1999;  77 522-525
    PubMedGoogle Scholar
  • 25 Grunwald J E, Riva C E, Brucker A J. et al . Altered retinal vascular response to 100 % oxygen breathing in diabetes mellitus.  Ophthalmology. 1984;  91 1447-1452
    PubMedGoogle Scholar
  • 26 Grunwald J E, Riva C E, Sinclair S H. et al . Laser Doppler velocimetry study of retinal circulation in diabetes mellitus.  Arch Ophthalmol. 1986;  104 991-996
    PubMedGoogle Scholar
  • 27 Grunwald J E, Brucker A J, Petrig B L. et al . Retinal blood flow regulation and the clinical response to panretial photocoagulation in proliferative diabetic retinopathy.  Ophthalmology. 1989;  96 1518-1522
    PubMedGoogle Scholar
  • 28 Grunwald J E, DuPont J, Riva C E. Retinal haemodynamics in patients with early diabetes mellitus.  Br J Ophthalmol. 1996;  80 327-331
    PubMedGoogle Scholar
  • 29 Guan K, Hudson C, Wong T. et al . Retinal hemodynamics and systemic measures in stratified groups of diabetic patients at increasing risk for the development of clinically significant diabetic macula edema.  ARVO Abstract. 2004;  4081
    PubMedGoogle Scholar
  • 30 Günther S. Verbesserung der myogenen Antwort bei verbesserter Stoffwechseleinstellung bei Menschen mit Diabetes mellitus. Dissertation zur Erlangung des Dr. med. Friedrich-Schiller-Universität Jena 2005
    Google Scholar
  • 31 Haessler F H, Squier T L. Measurements of retinal vessels in early hypertension.  Trans Am Ophthalmol Soc. 1931;  29 254-262
    PubMedGoogle Scholar
  • 32 Harris A, Arend O, Wolf S. et al . CO2 dependence of retinal arterial and capillary blood velocity.  Acta Ophthalmol. 1995;  73 421-424
    PubMedGoogle Scholar
  • 33 Hayreh S S. The ophthalmic artery. III. Branches.  Brit J Ophthalmol. 1962;  46 212-247
    PubMedGoogle Scholar
  • 34 Heimann K. Die Anatomie der choriodalen und retinalen Gefäßversorgung des hinteren Augenpols.  Ber Zusammenkunft Dtsch Ophthalmol Ges. 1975;  73 37-43
    PubMedGoogle Scholar
  • 35 Hickam J B, Frayser R, Ross J. A study of retinal venous blood oxygen saturation in human subjects by photographic means.  Circulation. 1963;  27 375-385
    PubMedGoogle Scholar
  • 36 Hogan M J, Feeney L. The ultrastructure of the retinal blood vessels. I. The large vessels.  J Ultrastr Res. 1963;  9 10-28
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 37 Hogan M J, Feeney L. The ultrastructure of the retinal blood vessels. II. The small vessels.  J Ultrastr Res. 1963;  9 29-46
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 38 Joussen A M, Fauser S, Krohne T U. et al . Diabetische Retinopathie: Pathophysiologie und Therapie einer hypoxieinduzierten Entzündung.  Ophthalmologe. 2003;  100 363-370
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 39 Kagemann L, Harris A, Chung H S. et al . Heidelberg retinal flowmetry: factors affecting blood flow measurement.  Br J Ophthalmol. 1998;  82 131-136
    PubMedGoogle Scholar
  • 40 Klein R, Klein B EK, Moss S E. et al . The relation of retinal vessel calibre to the incidence and progression of diabetic retinopathy.  Arch Ophthalmol. 2004;  122 76-83
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 41 Koerner F, Imobersteg A, Nager G. Gefäßkalibermessungen bei diabetischer Retinopathie vor und nach Photokoagulation.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 1990;  196 354-356
    PubMedGoogle Scholar
  • 42 Kohner E M, Hamilton A M, Saunders S J. et al . The retinal blood flow in diabetes.  Diabetologia. 1975;  11 27-33
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 43 Kohner E M, Patel V, Rassam S M. Role of blood flow and impaired autoregulation in the pathogenesis of diabetic retinopathy.  Diabetes. 1995;  44 603-607
    PubMedGoogle Scholar
  • 44 Kotliar K E, Vilser W, Nagel E. et al . Retinal vessel reaction in response to chromatic flickering light.  Graefe’s Arch Clin Exp Ophthalmol. 2004;  242 377-392
    PubMedGoogle Scholar
  • 45 Krohne T U, Fauser S, Kirchhof B. et al . Entstehungsmechanismen des diabetischen Makulaödems.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2003;  220 521-525
    Article in Thieme ConnectPubMedGoogle Scholar
  • 46 Kuwabara T, Cogan D G. Studies of retinal vascular patterns. Part I. Normal Architecture.  Arch Ophthalmol. 1960;  64 904-911
    PubMedGoogle Scholar
  • 47 Kuwabara T, Cogan D G. Retinal Vascular Patterns. VI. Mural cells of retinal capillaries.  Arch Ophthalmol. 1963;  69 492-502
    PubMedGoogle Scholar
  • 48 Lang G E, Kampmeier J. Die Bedeutung der Proteinkinase C in der Pathophysiologie der diabetischen Retinopathie.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2002;  219 769-776
    Article in Thieme ConnectPubMedGoogle Scholar
  • 49 Lang G E. Therapie der diabetischen Retinopathie mit Somatostatinanaloga.  Ophthalmologe. 2004;  101 290-293
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 50 Langham M E, Farrell R A, O’Brien V. et al . Blood flow in the human eye.  Acta Ophthalmol. 1989;  67 (suppl 191) 9-13
    PubMedGoogle Scholar
  • 51 Laties A M. Central retinal artery innervation. Absence of adrenergic innervation to intraocular branches.  Arch Ophthalmol. 1967;  77 405-409
    PubMedGoogle Scholar
  • 52 Leber T. Über den Verlauf und Zusammenhang der Gefäße am menschlichen Auge.  Graefe’s Arch Clin Exp Ophthlamol. 1865;  11 1-57
    PubMedGoogle Scholar
  • 53 Luan H, Leitges M, Gupta R R. et al . Effect of PKCß on retinal oxygenation response in experimental diabetes.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2004;  45 937-942
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 54 Maar N, Luksch A, Graebe A. et al . Effect of laser photocoagulation on the retinal vessel diameter in branch and macular vein occlusion.  Arch Ophthalmol. 2004;  122 987-991
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 55 MacKinnon J R, O’Brien C, Swa K. et al . Pulsatile ocular blood flow in untreated diabetic retinopathy.  Acta Ophthalmol. 1997;  75 661-664
    PubMedGoogle Scholar
  • 56 Meves H. Zur Struktur der Netzhautarterien.  Graefe’s Arch Clin Exp Ophthlamol. 1948;  148 459-467
    PubMedGoogle Scholar
  • 57 Moore R F. The retinitis of arterio-sclerosis and its relation to renal retinitis and cerebral vascular disease.  QJM. 1916;  10 29-77
    PubMedGoogle Scholar
  • 58 Nagel E, Vilser W. Autoregulative behaviour of retinal arteries and veins during changes of perfusion pressure: a clinical study.  Graefes’s Arch Clin Exp Ophthalmol. 2004;  242 13-1753
    PubMedGoogle Scholar
  • 59 Nagel E, Vilser W, Lanzl I. Age, blood-pressure and vessel diameters as factors influencing the arterial retinal flicker response.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2004;  45 1486-1492
    PubMedGoogle Scholar
  • 60 Oswald B, Vilser W, Oswald H. et al . Messung strömungsphysiologischer Größen der Netzhautzirkulation bei Diabetikern Typ 1 und 2.  Graefe’s Arch Clin Exp Ophthalmol. 1983;  220 42-46
    PubMedGoogle Scholar
  • 61 Patel V, Rassam S, Newsom R. et al . Retinal blood flow in diabetic retinopathy.  BMJ. 1992;  305 678-683
    PubMedGoogle Scholar
  • 62 Pils C. Myogene Antwort bei unterschiedlichen Formen der Diabetischen Retinopathie. Dissertation zur Erlangung des Dr. med.; Friedrich-Schiller-Universität Jena 2004
    Google Scholar
  • 63 Polak K, Dorner G T, Kiss B. et al . Evaluation of the new Zeiss retinal vessel analyzer.  Br J Ophthalmol. 2000;  84 1285-1290
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 64 Polak K, Schmetterer L, Riva C E. Influence of flicker frequency on flicker induced changes of retinal vessel diameters.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2002;  43 2721-2726
    PubMedGoogle Scholar
  • 65 Riva C E, Grunwald J E, Sinclair S H. et al . Fundus camera based retinal laser Doppler velocimetry.  Appl Opt. 1981;  20 117-120
    PubMedGoogle Scholar
  • 66 Riva C E, Grunwald J E, Sinclair S H. et al . Blood velocity and volumetric flow rate in human retinal vessels.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1985;  26 1124-1132
    PubMedGoogle Scholar
  • 67 Riva C E, Grunwald J E, Petrig B L. Autoregulation of human retinal blood flow: an investigation with Laser Doppler velocimetry.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1986;  27 1706-1712
    PubMedGoogle Scholar
  • 68 Riva C E, Harino S, Petrig B L. et al . Laser Doppler flowmetry in the optic nerve.  Exp Eye Res. 1992;  55 499-506
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 69 Rohen J W. Das Auge und seine Hilfsorgane. In: Handbuch der mikroskopischen Anatomie des Menschen, Band III/4: Bau- und Entwicklungsprinzipien Berlin, Göttingen, Heidelberg, New York; Springer Verlag 1964: 4-8
    Google Scholar
  • 70 Roy C, Sherrington C. On the regulation of the blood supply of the brain.  J Physiol. 1890;  11 85-108
    PubMedGoogle Scholar
  • 71 Savage H I, Hendrix J W, Peterson D C. et al . Differences in pulsatile ocular blood flow among three classifications of diabetic retinopathy.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2004;  45 4504-4509
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 72 Schmetterer L, Woltz M. Ocular blood flow and associated functional deviations in diabetic retinopathy.  Diabetologia. 1999;  42 387-405
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 73 Schüttauf F, Cobet U, Klemenz A. et al . Duplexsonographische Untersuchungen zur retinalen Durchblutung nach Inhalation verschiedener Atemgasgemische.  Ophthalmologe. 1998;  95 225-228
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 74 Seitz R. Klinik und Pathologie der Netzhautgefäße. Stuttgart; Enke Verlag 1968: 3-16
    Google Scholar
  • 75 Skovborg F, Nielsen A V, Lauritzen E. et al . Diameters of retinal vessels in diabetic and normal subjects.  Diabetes. 1969;  18 292-298
    PubMedGoogle Scholar
  • 76 Ulrich W D, Ulrich C. Oculo-oscillodynamography: A diagnostic procedure for recording ocular pulses and measuring retinal and ciliary arterial blood pressures.  Ophthalmic Res. 1985;  17 308-315
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 77 Vilser W, Königsdörffer E, Jütte A. et al . Klinische Interpretation retinaler Durchblutungsmessungen. Teil I. Messtechnische Möglichkeiten und klinische Interpretationshilfe.  Ophthalmologica. 1986;  193 78-87
    PubMedGoogle Scholar
  • 78 Vilser W, Seewald D, Dietze D. et al . Klinische Interpretation retinaler Durchblutungsmessungen. Teil II. Blutfluss.  Ophthalmologica. 1986;  193 88-96
    PubMedGoogle Scholar
  • 79 Vilser W, Gräser T, Leisner H. et al . Klinische Interpretation retinaler Durchblutungsmessungen. Teil III. Blutgeschwindigkeiten und Gefäßdurchmesser bei Normalpersonen und bei Patienten mit venösen Verschlusskrankheiten.  Ophthalmologica. 1986;  193 97-107
    PubMedGoogle Scholar
  • 80 Vilser W, Deufrains A, Dietze U. et al . Klinische Interpretation retinaler Durchblutungsmessungen. Teil IV. Fotokoagulation bei diabetischer Retinopathie und venösen Verschlusskrankheiten.  Ophthalmologica. 1986;  193 108-125
    PubMedGoogle Scholar
  • 81 Vilser W, Nagel E, Fuhrmann G. et al .Retinale Gefäßanalyse - Neue Möglichkeiten zur Untersuchung von Netzhautgefäßen. Schmidt KG, Pillunat L Fortbildung Glaukom, Vol 3: Funktionsdiagnostik und pathogenetische Konzepte Stuttgart; Enke/Thieme 1999: 73-91
    Google Scholar
  • 82 Wolbarsht M L, Landers M B, Stefansson E. Vasodilatation and the etiology of diabetic retinopathy: a new model.  Ophthalmic Surg. 1981;  17 104-107
    PubMedGoogle Scholar
  • 83 Wolf S, Arend O, Toonen H. et al . Measurement of retinal micro- and macrocirculation in patients with diabetes mellitus with scanning laser ophthalmoscopy.  Clin Vis Sci. 1992;  7 461-469
    PubMedGoogle Scholar
  • 84 Wolf S, Arend O, Reim M. Measurement of retinal hemodynamics with scanning laser ophthalmoscopy: Reference values and variation.  Surv Ophthalmol. 1994;  38 (Suppl) S95-S100
    PubMedGoogle Scholar
  • 85 Yoshida A, Feke G T, Morales-Stoppello J. et al . Retinal blood flow alterarions during progression of diabetic retinopathy.  Arch Ophthalmol. 1983;  101 225-227
    PubMedGoogle Scholar

PD Dr. M. Blum

Klinik für Augenheilkunde, Helios Klinikum Erfurt

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