Vliv rohovky na měření nitroočního tlaku tonometry ICARE PRO a ORA

Souhrn

Cíl: Porovnat nitrooční tlak (IOP) měřený pomocí tonometrů ICARE PRO a ORA G3 a zhodnotit vliv rohovkové hystereze (CH), centrální rohovkové tloušťky (CCT), průměrného centrálního poloměru zakřivení rohovky, velikosti rohovkového astigmatismu a věku na naměřené hodnoty. Dále porovnat opakovatelnost měření oběma přístroji.

Metodika: Do studie bylo zahrnuto 40 probandů ve věku 41 až 86 let s diagnostikovaným glaukomem nebo s podezřením na glaukom, měřeny byly obě oči. Celkem bylo zahnuto 74 očí, v případě opakovatelnosti ORA jen 70 očí. Ostatní byly vyřazeny z důvodu rohovkových abnormalit, neúplného nebo nekvalitního měření. V případě tonometru ORA byla sledována jak hodnota IOP_G korespondující s Goldmannovým tonometrem, tak hodnota IOP_CC se započtenou korekcí na hysterezi rohovky. Hodnoty CH byly měřeny pomocí ORA, CCT ultrazvukovým pachymetrem, poloměr zakřivení a astigmatismus autokeratometrem. Vliv rohovkových parametrů a věku na IOP, popř. na rozdíly mezi přístroji byl sledován pomocí vícerozměrné lineární regrese. Pro porovnání údajů z obou přístrojů a analýzu opakovatelnosti měření metodou testu-retestu byl využit párový t-test a Bland-Altmanova metoda. Všechny statistické testy probíhaly na hladině významnosti 0,05.

Výsledky: Hodnoty IOP z obou přístrojů pozitivně korelovaly s CCT a negativně s CH, u ostatních parametrů nebyl zjištěn významný vliv. Průměrné hodnoty z ICARE PRO se významně nelišily od IOP_G, ale byly signifikantně nižší než IOP_CC. Vzájemné rozdíly ale vykazovaly vysokou variabilitu a byly ovlivněny IOP a CH (ICARE PRO měřil s klesajícím IOP a rostoucí hysterezí vyšší tlak). Nejmenší koeficient opakovatelnosti vykazoval ICARE PRO (3,0 mmHg), následoval IOP_G (3,8 mmHg) a IOP_CC (4,8 mmHg).

Závěr: Při měření nitroočního tlaku tonometry ICARE PRO i ORA jsou výsledky výrazně ovlivněny především rohovkovou hysterezí a centrální tloušťkou rohovky. Přitom zaznamenaný efekt CCT může nepřímo poukazovat na vliv tuhosti rohovky. Výsledky z obou přístrojů není možné vzhledem k vysoké variabilitě rozdílů navzájem zaměňovat. ICARE PRO vykazuje za daných podmínek opakovatelnost srovnatelnou s Goldmannovým aplanačním tonometrem, opakovatelnost u ORA byla horší.

Klíčová slova:

nitrooční tlak – ICARE – ORA – hystereze rohovky – centrální tloušťka rohovky

ÚVOD

Měření nitroočního tlaku (IOP, intraocular pressure) hraje významnou roli v diagnostice a screeningu glaukomu. Za zlatý standard v měření nitroočního tlaku je považován Goldmannův aplanační tonometr, jehož použití však vyžaduje aplikaci anestetik, fluoresceinu a dostatečně zkušeného vyšetřujícího. V případě nestandardních podmínek, jako je např. měření ležících či nespolupracujících pacientů nebo dětí, vyšetření mimo ambulanci atd., se mohou s výhodou uplatnit malé a jednoduše přenosné tzv. rebound tonometry typu ICARE firmy Icare Finland. Nitrooční tlak odvozují ze změny pohybových vlastností malé jednorázové sondy při jejím zpětném odrazu od rohovky [17,18]. Nevyžadují anestezii rohovky ani aplikaci jiných farmak a současně vykazují v rámci doposud provedených studií dobrou shodu měření s výsledky Goldmannovy aplanační tonometrie [2,8,9,12,22,24,28,29].

Další skupinou tonometrů, které nevyžadují aplikaci farmak a navíc vzhledem k možnosti automatického režimu minimalizují vliv obsluhy, jsou bezkontaktní tonometry. Jsou založeny na sledování deformace rohovky proudem vzduchu. Postupně sílící velmi krátký vzduchový pulz působí oploštění (aplanaci) rohovky, přičemž IOP je odvozen z času potřebného k aplanaci a z aktuálního tlaku pulzu vzduchu v okamžiku aplanace [17]. Obecně může dojít působením tlaku vzduchového pulzu ke dvěma aplanacím – k první při zesilování proudu vzduchu a k druhé při jeho zeslabování, kdy se rohovka vrací do původního tvaru. Standardní tonometry využívají ke stanovení tlaku obvykle jen jednu aplanaci. Zařízení ORA (Ocular Response Analyser) firmy Reichert Technologies umožňuje sledovat obě aplanace a na základě zjištěných rozdílů vyhodnocuje též biomechanické vlastnosti rohovky, které odrážejí její viskoelasticitu, viz např. [16,17,35], konkrétně rohovkovou hysterezi (CH, corneal hysteresis) a tuhost. Hystereze se projevuje odlišnými hodnotami tlaku odpovídajícími první a druhé aplanaci a číselně je definována jako rozdíl obou aplanačních tlaků. Na základě těchto parametrů jsou stanoveny dvě výstupní hodnoty, a to IOP_G, který by měl korelovat s měřením Goldmannovým tonometrem, a nitrooční tlak se započtenou kompenzací vlivu hystereze (IOP_CC). Přitom IOP_G je stanoven jako průměr z obou aplanačních tlaků.

Tonometr ICARE v porovnání s ORA obvykle nevykazuje výrazný průměrný rozdíl oproti IOP_G, nicméně liší se oproti IOP_CC [10,14,35]. Přitom některé studie, např. [35], tento rozdíl udávají jen v případě glaukomatiků. Je známo, že parametry rohovky významně ovlivňují údaje z obou typů tonometrů, přičemž významnou roli hrají zejména biomechanické vlastnosti [3,35], ale také např. tloušťka [2,13,14,19,21,28]. Lze proto očekávat, že vzájemné srovnání obou přístrojů bude vykazovat závislost na těchto parametrech, jak v případě hystereze rohovky poukazuje práce Shin, J a spol. [35]. Protože hystereze současně vykazuje významnou souvislost s výskytem glaukomu (pro přehled problematiky viz např. [6]), je podstatné znát její vliv na měření IOP různými přístroji.

Cílem této studie bylo vzájemně porovnat výsledky měření nitroočního tlaku získané tonometry ICARE PRO (IOP_IC) a ORA G3 (IOP_G a IOP_CC) a zjistit vliv hystereze rohovky (CH), centrální rohovkové tloušťky (CCT), průměrného centrálního poloměru zakřivení rohovky (R), velikosti rohovkového astigmatismu (Ast) a věku. Srovnání bylo doplněno analýzou opakovatelnosti měření.

METODIKA

Soubor probandů

Studie probíhala na Oční klinice Fakultní nemocnice Univerzity Palackého v Olomouci. Do studie bylo zahrnuto 40 probandů, z toho 24 žen a 16 mužů ve věku 41 až 86 let s průměrným věkem 66 let a směrodatnou odchylkou 11 let. U všech probandů byl buďto diagnostikován glaukom, nebo se jednalo o osoby sledované s podezřením na glaukom. U každého probanda byly vyšetřeny obě oči, přičemž do studie byly zařazeny pouze oči s normální zdravou rohovkou, u kterých byly úspěšně změřeny všechny sledované parametry. U měření hystereze rohovky byla požadována přístrojem sledovaná kvalita měření větší nebo rovna 3. Celkem bylo do studie zařazeno 74 očí, u kterých byly splněny všechny stanovené požadavky, vyjma stanovení opakovatelnosti tonometru ORA, kdy z důvodu nízké kvality měření u retestu bylo zařazeno pouze 70 očí. Studie byla provedena v souladu s ustanoveními Helsinské deklarace.

Postup vyšetření

Veškerá vyšetření proběhla v rámci jednoho komplexního oftalmologického vyšetření. Nejprve byly pomocí autokeratorefraktometru určeny R a Ast. Následně bylo pro účely ultrazvukového měření tloušťky rohovky do spojivkového vaku každého oka aplikováno anestetikum Benoxi 0,4 % (výrobce Unimed Pharma) a z důvodů dalších oftalmologických vyšetření též fluorescein pro obarvení slzného filmu. Po změření centrální tloušťky rohovky ultrazvukovým pachymetrem Accupach V (výrobce Accutome) proběhlo na tomtéž stanovišti (bez nutnosti přesunu probanda) s odstupem asi tří minut měření nitroočního tlaku IOP_IC tonometrem ICARE PRO. Každé oko bylo změřeno dvakrát po sobě (test a retest). Výsledné měření na daném oku bylo průměrem ze série šesti v rychlém sledu po sobě provedených dílčích měření. Bylo-li měření vyhodnoceno softwarem přístroje jako chybné, popř. pokud dílčí hodnoty měly velký rozptyl, nebylo měření akceptováno a celá série byla opakována. Následně se proband v rámci jedné místnosti přesunul k přístroji ORA, kde mu byl opět dvakrát po sobě změřen IOP. Na základě prvního měření (testu) tonometrem ORA byly stanoveny CH, IOP_G a IOP_CC. U druhého měření (retestu) byly zaznamenány jen obě hodnoty nitrooční tlaku. U testu i retestu byl vždy sledován koeficient kvality měření. Měření na obou tonometrech bylo prováděno vždy stejným operátorem s dostatečnými zkušenostmi.

Analýza dat

Nejprve byla vyhodnocena závislost nitroočního tlaku na CCT, CH, R, Ast a věku probanda při společném působení těchto faktorů pomocí vícenásobné lineární regrese. Pro účely regrese byly od každého probanda použity vždy pouze hodnoty IOP_IC, IOP_G a IOP_CC z prvního měření (testu).

Shoda dat získaných oběma přístroji (konkrétně IOP_IC x IOP_G a IOP_IC x IOP_CC) a analýza opakovatelnosti měření metodou testu-retestu byly hodnoceny párovým t-testem a pomocí Bland-Altmanových grafů [1,31], které vystihují závislost rozdílů sledovaných veličin na jejich průměru. Pro vzájemné porovnání přístrojů byly opět použity pouze hodnoty z prvního měření (testu). V rámci analýzy byly pro každé oko stanoveny dílčí rozdíly srovnávaných hodnot, tj. IOP_IC – IOP_G a IOP_IC – IOP_CC, respektive rozdíly měření z testu a retestu, průměrné hodnoty a směrodatné odchylky (SD) těchto rozdílů ve sledovaném souboru očí a odpovídající 95% konfidenční intervaly. Horní a dolní mez konfidenčního intervalu byla stanovena jako průměrný rozdíl ± 1,96·SD. V případě opakovatelnosti je hodnota 1,96·SD označována též jako koeficient opakovatelnosti (CoR). Dále byly pro každé oko spočteny aritmetické průměry srovnávaných hodnot z obou přístrojů, (IOP_IC + IOP_G)/2 a (IOP_IC + IOP_CC)/2, respektive průměry hodnot z testu a retestu. Vliv sledovaných parametrů rohovky a věku na rozdíly mezi jednotlivými přístroji byl analyzován vícenásobnou lineární regresí.

Ke zpracování dat bylo využito programu MS Excel, vícenásobná lineární regrese a případné testy normality dat (Shapiro-Wilkův test) byly provedeny v programu STATISTICA 13.0 (StatSoft, Tulsa, OK, USA). Všechny statistické hypotézy byly testovány na hladině významnosti 0,05. V textu jsou výsledky uváděny ve formě průměr ± příslušná směrodatná odchylka.

VÝSLEDKY

Průměrné hodnoty nitroočního tlaku zjištěné při testu byly 16,7 mmHg ± 3,5 mmHg pro IOP_IC, 16,1 mmHg ± 5,5 mmHg pro IOP_G a 17,8 mmHg ± 5,3 mmHg pro IOP_CC. Koeficient kvality měření na přístroji ORA se pohyboval od 3,2 do 9,0 s průměrnou hodnotou 5,3 a směrodatnou odchylkou 1,5. Průměrné hodnoty měřených rohovkových parametrů včetně příslušných směrodatných odchylek uvádí tab. 1. Vícenásobná regrese prokázala signifikantní vliv CH a CCT jak v případě IOP_CI (p = 0,0077 a p = 0,00018), tak i obou hodnot nitroočního tlaku z ORA (ve všech případech p < 0,0001). Ostatní sledované veličiny významně nekorelovaly s IOP_IC, IOP_G ani IOP_CC. Parciální korelační koeficienty (tj. korelace stanovené při odstranění vlivu ostatních sledovaných proměnných) všech hodnocených parametrů s naměřenými hodnotami nitroočního tlaku jsou shrnuty v tab. 2. Odtud vyplývá, že u obou přístrojů odpovídá vyšší CCT vyšším naměřeným hodnotám nitroočního tlaku, naopak s rostoucí CH naměřený nitrooční tlak klesá. Hodnoty tlaku naměřené tonometrem ORA vykazují silnější závislost na CH a CCT než v případě údajů z ICARE PRO.

Grafické srovnání hodnot z obou přístrojů pomocí Bland-Altmanových grafů ukazuje obr. 1. Horní graf srovnává IOP_IC a IOP_G, spodní graf IOP_IC a IOP_CC. Průměrný rozdíl (v grafech reprezentovaný plnou čarou) mezi IOP_IC a IOP_G (0,6 mmHg ± 3,5 mmHg) byl statisticky nevýznamný (párový t-test, p = 0,13), zatímco IOP_CC byl oproti IOP_IC signifikantně vyšší o 1,1 mmHg ± 3,6 mmHg (p = 0,013). Odpovídající rozsah 95% konfidenčního intervalu (v grafech vyznačen čárkovanými čarami) byl od -6,2 mmHg do 7,4 mmHg pro IOP_IC a IOP_G a od -8,2 mmHg do 6,0 mmHg pro IOP_IC a IOP_CC. Z grafů je vidět, že rozdíl má s rostoucím nitroočním tlakem klesající tendenci, která je vyznačena regresní přímkou (tečkovaně). Přitom pro nízké hodnoty tlaku ICARE PRO oproti ORA přeměřuje, pro vysoké hodnoty je tomu obráceně. Vícenásobná regrese v souladu s grafy potvrdila signifikantní korelaci rozdílu měřených tlaků s průměrnou velikostí nitroočního tlaku (p < 0,0001 a p = 0,023) a navíc prokázala souvislost s rohovkovou hysterezí (p = 0,027 a p < 0,0001). Ostatní parametry neměly významný vliv. Parciální korelační koeficienty rozdílů mezi přístroji a všech zahrnutých parametrů rohovky a věku shrnuje tab. 3. U pacientů s vyšší hysterezí udává ICARE PRO vyšší hodnoty než ORA. Rozdíl mezi hodnotami je v případě srovnání s IOP_G ovlivněn více tlakem, u IOP_CC hysterezí. Vliv hystereze na rozdíl hodnot mezi ICARE PRO a ORA demonstrují grafy na obr. 2.

Výsledky měření opakovatelnosti prezentuje tab. 4, která shrnuje průměrné hodnoty z testu a retestu, jejich průměrný rozdíl a odpovídající směrodatné odchylky. V případě hodnot z ICARE PRO nebyl nalezen významný rozdíl mezi testem a retestem (párový t-test, p = 0,68), hodnoty testu a retestu pro výstupy z ORA se však signifikantně odlišovaly (p = 0,0043 pro IOP_G a p = 0,014 pro IOP_CC). Tab. 4 ukazuje, že opakované měření u ORA dává mírně nižší hodnoty, v průměru lze ale rozdíl považovat z klinického hlediska za nevýznamný. Výsledky jsou graficky zachyceny na obr. 3. Z grafů i tab. 4 vyplývá, že nejlepší opakovatelnost vykazuje IOP_IC (ICARE PRO), naopak nejhorší byla zaznamenána u IOP_CC.

DISKUZE

Výsledek měření nitroočního tlaku může být ovlivněn řadou faktorů. Jednak to mohou být nežádoucí změny IOP přímo před měřením, jednak jsou to faktory zkreslující vlastní měření. Bezprostřední vliv na IOP má například pohybová aktivita před měřením [25,26,38], hypoxie [4,7,15,27,30], příjmem tekutin [33,34,37], změna pozice těla či hlavy (pro přehled viz např. [32]). Na vlastní měření IOP pak mají dopad především měřicí metoda a vlastnosti rohovky. Výsledky získané různými metodami se proto mohou mezi sebou lišit. V tomto článku prezentovaná studie provedla srovnání očních tonometrů ICARE PRO a ORA na souboru očí glaukomatiků nebo osob se suspektním glaukomem. Do srovnání byla zahrnuta též analýza vlivu vybraných rohovkových parametrů. Bylo zjištěno, že údaje o IOP z obou sledovaných přístrojů jsou významně korelovány s rohovkovou hysterezí (s rostoucím CH naměřené hodnoty IOP klesají) a centrální rohovkovou tloušťkou (vyšší CCT vede k vyšším naměřeným hodnotám IOP). Silnější závislost byla pozorována v případě výstupů z ORA. Zjištěný vliv rohovkové hystereze na měření oběma tonometry potvrzují též další studie [3,35]. V případě centrální rohovkové tloušťky se však stávající publikace neshodují. Většina studií, které hodnotili vliv CCT bez ohledu na další (zejména biomechanické) parametry, zjistila pozitivní korelaci, tj. rostoucí hodnotu tlaku s rostoucí CCT u tonometrů typu ICARE [2,13,14,19,21,28,35] i ORA [14,20,35]. Naopak při zvážení současného působení CCT a biomechanických parametrů metodou vícenásobné regrese [3,35,3] nebyl její vztah s IOP potvrzen. Protože je CCT pozitivně korelována s tuhostí rohovky (tlustší rohovky jsou i tužší, viz např. [5,35,5]), lze na základě vzájemného vztahu pokládat vliv CCT pozorovaný v naší i v jiných studiích za odraz vlivu tuhosti rohovky. Měření CH však nebylo do této práce zahrnuto. Na ostatních parametrech (R, Ast, věk) nebyla metodou vícenásobné regrese zjištěna ve shodě s [11,20,35] žádná závislost. Studie [35] navíc zjistila, že výstupy z ICARE i ORA nejsou (při souhrnném hodnocení vícenásobnou regresí) ovlivněny ani axiální délkou oka nebo sférickým ekvivalentem.

Ze vzájemného srovnání přístrojů vyplynulo, že IOP_IC a IOP_G se signifikantně neliší, zatím co průměrná hodnota IOP_IC byla statisticky významně nižší oproti průměru IOP_CC o asi 1,1 mmHg ± 3,6 mmHg. V obou případech však byla nalezena poměrně vysoká variabilita rozdílů mezi přístroji u jednotlivých očí, reprezentovaná širokými konfidenčními intervaly v Bland-Altmanových grafech (viz obr. 2). Díky této variabilitě není možná vzájemná zaměnitelnost výsledků z ICARE PRO a ORA. Stávající srovnávací studie vykazují podobnou [10] nebo mírně menší [35] šířku konfidenčních intervalů. Námi zjištěné průměrné rozdíly jsou přitom ovlivněny velikostí nitroočního tlaku a CH, zatímco parametry CCT, R, Ast a věk nevykázaly žádný podstatný vliv. Při vyšším průměrném tlaku udával ICARE PRO oproti tonometru ORA nižší hodnoty a obráceně. Naopak vyšší rohovková hystereze vedla k nárůstu údajů z ICARE PRO oproti oběma hodnotám z ORA. Obdobnou závislost rozdílů mezi oběma testovanými přístroji na CH uvádí publikace [35], ovšem bez vlivu IOP. Předchozí provedené studie v souladu s našimi výsledky jednotně prokazují, že se hodnoty IOP_IC a IOP_G v průměru neliší, a to jak u normálních zdravých jedinců [10,14,35], tak u glaukomatiků [35]. Oproti tomu rozdíl mezi IOP_IC a IOP_CC je hodnocen odlišně. Shin a kol. [35] zjistili, že glaukomatici vykazují o asi 0,89 mmHg nižší hodnotu IOP_IC oproti IOP_CC, zatímco u normálních zdravých jedinců nenalezli žádný významný rozdíl. Naopak studie [10,14] udávají rozdíl mezi IOP_IC a IOP_CC i u normálních zdravých probandů, přičemž podle [10] vykazuje ICARE PRO nižší a podle [14] vyšší hodnoty než ORA. Příčina rozdílů může být v námi nalezené závislosti na velikosti IOP a CH, přičemž je známo, že CH dosahuje jiných průměrných hodnot u glaukomatiků oproti normálním jedincům [6].

Test-retest prokázal lepší opakovatelnost v případě ICARE, která je srovnatelná s publikovanými daty pro Goldmannův aplanační tonometr (např. [36,39]). Opakovatelnost u ORA byla mírně horší, přičemž nejhorší výsledek byl u IOP_CC. Tato skutečnost může být dána tím, že IOP_CC je určen výpočtem, do kterého vstupuje CH (měřená veličina s vlastní variabilitou), čímž se může výsledná opakovatelnost zhoršovat. Rozdíl v opakovatelnosti mezi IOP_CC ve srovnání s IOP_G vykazují i některé další studie, např. [23,36,39], přičemž ale [23] udává jako mírně lepší IOP_CC oproti IOP_G. V případě obou hodnot u ORA byla zjištěna z klinického pohledu sice malá, ale statisticky významná změna mezi testem a retestem - při opakovaném měření na ORA docházelo k mírnému průměrnému poklesu měřených hodnot. Důvodem může být praktická obeznámenost probanda s měřením a tedy menší stres při opakovaném vyšetření. Všechna měření byla prováděna jedním operátorem. Vzhledem k tomu, že měření na tonometru ORA je do značné míry automatické, lze očekávat menší vliv osoby operátora (tento předpoklad dokládají např. výsledky [23]) na rozdíl od měření na ICARE PRO. V případě, že bude každé měření provádět jiný operátor, lze tedy očekávat zhoršení opakovatelnosti u ICARE PRO a jen minimální změny u ORA.

ZÁVĚR

Výsledky této studie prokázaly, že při měření nitroočního tlaku tonometry ICARE PRO i ORA jsou výsledky ovlivněny především rohovkovou hysterezí a centrální tloušťkou rohovky. Při výrazně vybočujících hodnotách těchto parametrů od průměru tedy může docházet ke zkreslení výsledku měření. Pozorovaný vliv rohovkové tloušťky přitom může nepřímo odrážet vliv tuhosti rohovky, které je tloušťka přímo úměrná. Z prezentovaných výsledků též vyplývá, že hodnoty z obou porovnávaných přístrojů mezi sebou nelze navzájem zaměňovat a tedy např. při sledování změn IOP v čase je nutné používat vždy tentýž typ přístroje. Přitom ICARE PRO vykázal při užití stejným operátorem opakovatelnost srovnatelnou s Goldmannovým aplanačním tonometrem, u hodnot IOP_G je opakovatelnost mírně a IOP_CC zřetelně horší.

Poděkování

Tato studie byla podpořena projektem 16RPT03 inTENSE v rámci programu European Metrology Programme for Innovation and Resarch (EMPIR). EMPIR je spolufinancován programem Evropské unie Horizon 2020 pro výzkum a inovace a státy podílejícími se na programu EMPIR. Podporu také zajistil projekt VEGA (1/0556/18) s názvem „Zabezpečení metrologické kontroly měřidel nitroočního tlaku“.

Autoři práce prohlašují, že vznik a téma odborného sdělení není ve střetu zájmu a není podpořeno farmaceutickou firmou.

Do redakce doručeno dne: 27.5.2019

Do tisku přijato dne: 18.6.2019

František Pluháček, RNDr., Ph.D.

Katedra optiky, Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci,

17. listopadu 12, 771 46 Olomouc

e-mail: frantisek.pluhacek@upol.cz