IOP ja tonometria

by Ahmad A. Aref, MD, MBA 11. kesäkuuta 2019.

Intraokulaarinen paine ja tonometria

Silmän silmänsisäinen paine (intraocular pressure, IOP) määräytyy silmän tuottaman kammionesteen määrän ja sen helppouden, jolla se poistuu silmästä, välisen tasapainon perusteella. Goldmannin yhtälön mukaan:

Yhteys kohonneen silmänpaineen ja glaukooman aiheuttaman näön menetyksen välillä on havaittu jo vuosisatojen ajan. 1700-luvulla Richard Bannister (englantilainen lääkäri) huomasi silmien kovettumisen tapauksissa, joissa kaihileikkaukset eivät parantaneet näköä. 1800-luvulla William Bowman (englantilainen silmälääkäri) kehitti menetelmän silmän kireyden eli kovuuden arvioimiseksi tunnustelemalla sitä sormillaan suljetun silmäluomen läpi. Bowman ja muut huomasivat, että silmänpaineen tason ja silmän näkökyvyn menettämisen todennäköisyyden välillä oli selvä yhteys; mitä korkeampi silmänpaine, sitä suurempi mahdollisuus, että silmä sokeutuu. Tämän vuoksi silmänpaine pysyi glaukooman diagnosoinnissa ja hoidossa pääpainona useita vuosia.

Kun IOP:n objektiivisempaan mittaamiseen kehitettiin välineitä, väestötutkimuksissa todettiin tuolloin, että vain noin 2 prosentilla väestöstä IOP oli yli 21 mmHg. Tämä havainto johti uskomukseen, että yli 21 mmHg:n IOP-mittaus on epänormaali ja että glaukooman hoidon tavoitteena oli laskea IOP alle 21 mmHg:n. Myöhemmät tutkimukset kyseenalaistivat tämän uskomuksen. 1960-luvulla Armaly järjesti yhteistutkimuksen ”silmän hypertensiivisistä”, joiden silmänpaine oli yli 21 mmHg, mutta joilla ei ollut näköhermon vaurioita tai näköhäiriöitä. Näitä potilaita seurattiin huolellisesti ilman hoitoa. Hän havaitsi, että suurimmalle osalle hänen tutkimukseensa osallistuneista potilaista ei kehittynyt näkökentän heikkenemistä 7 vuoden aikana.

Ocular Hypertension Treatment Study -tutkimuksessa tutkittiin myös silmänpainetautipotilaita ja selvitettiin, estäisikö kohonneen silmänpaineen hoito glaukoomavaurion puhkeamista tai viivästyttäisikö se sitä. Puolet osallistujista satunnaistettiin hoitoon, jolla IOP:ta alennettiin 20 %, ja puolet satunnaistettiin tarkkailuun. Kaikkia koehenkilöitä seurattiin tiiviisti näkökenttätutkimuksin ja näköhermon valokuvin. Viiden vuoden seurannan jälkeen 9,5 prosentille tarkkailuryhmästä kehittyi glaukooma, kun taas 4,4 prosentille lääkitysryhmästä kehittyi glaukooma, joka määriteltiin näkökentän tai näkökentän heikkenemisenä. Silmänpaineen alentaminen vähensi glaukooman kehittymisen riskiä;- suurimmalle osalle silmänpainetautipotilaista ei kuitenkaan kehittynyt vaurioita viiden vuoden kuluessa.

Kun IOP:n ja glaukooman välistä suhdetta tutkitaan edelleen, IOP on tällä hetkellä ainoa merkittävästi muutettavissa oleva riskitekijä glaukooman hoidossa. Hoito aloitetaan silmille, joille on kehittynyt glaukoomaperäinen näköhermovaurio ja/tai näkökenttäpuutos, tai silmille, joilla on merkittävä riski sairastua glaukoomaan. Sen jälkeen silmänpaine lasketaan ”tavoitetasolle”, joka määräytyy monien tekijöiden perusteella, kuten silmänpaineen lähtötason, vaurion laajuuden, aiempien muutosten nopeuden, riskitekijöiden, elinajanodotteen, sairaushistorian ja sukuhistorian perusteella. Tavoite-IOP:tä on arvioitava jatkuvasti uudelleen, jotta voidaan varmistaa näköhermon ja näkökentän vakaus ja viime kädessä säilyttää potilaan näkötoiminta.

Applanaatiotonometria

Applanaatiotonometria perustuu Imbert-Fickin periaatteeseen, jonka mukaan ihanteellisen, kuivan ja ohutseinäisen pallon sisällä vallitseva paine on yhtä suuri kuin sen pinnan litistymiseen tarvittava voima jaettuna litistyneen pinta-alan pinta-alalla (P = F/A, jossa P = paine, F = voima ja A = ala). Applanaatiotonometriassa sarveiskalvo litistetään ja IOP määritetään muuttamalla applanointivoimaa tai litistettyä pinta-alaa.

Goldmannin ja Perkinsin applanaatiotonometria

Goldmannin applanaatiotonometrilla mitataan voima, joka tarvitaan sarveiskalvon halkaisijaltaan 3,06 mm:n alueen litistämiseen. Tällä halkaisijalla sarveiskalvon litteyden vastusta tasapainottaa kyynelkalvon meniskin kapillaarinen vetovoima tonometrin päähän. Ilmanpaine (mm Hg) on yhtä suuri kuin litistävä voima (grammoina) kerrottuna 10:llä. Potilaan silmään laitetaan fluoreseiiniväriainetta kyynelfilmin korostamiseksi. Käytetään jaetun kuvan prismaa siten, että kyynelmeniskin kuva jaetaan ylempään ja alempaan kaareen. Silmänpaine mitataan, kun nämä kaaret on kohdistettu siten, että niiden sisäreunat juuri ja juuri koskettavat toisiaan.

Applanaatiotonometriamittauksiin vaikuttaa sarveiskalvon keskipaksuus (CCT). Kun Goldmann suunnitteli tonometriään, hän arvioi sarveiskalvon keskimääräiseksi paksuudeksi 520 mikronia, jotta pintajännityksen ja sarveiskalvon jäykkyyden vastakkaiset voimat kumoutuisivat ja mahdollistaisivat sisennyksen. Nyt tiedetään, että sarveiskalvon paksuus vaihtelee suuresti yksilöiden välillä. Paksumpi CCT voi antaa keinotekoisen korkean IOP-mittauksen, kun taas ohuempi CCT voi antaa keinotekoisen matalan lukeman.

Muita virheitä, jotka voivat vaikuttaa Goldmann-tonometrin lukemien tarkkuuteen, ovat liiallinen tai riittämätön fluoreseiini kyynelfilmissä, suuri astigmatismi, epäsäännöllinen tai arpeutunut sarveiskalvo, sormella silmäluomeen kohdistuva paine mittauksen aikana sekä potilaan hengityksen pidättäminen ja Valsalvan manööveri mittauksen aikana.

Perkinsin tonometri on pohjimmiltaan kannettava Goldmannin applanaatiotonometri, jota voidaan käyttää potilaan ollessa joko pysty- tai selinmakuulla.

Kontaktiton tonometria

Air puff -tonometriassa applanaatiovoima on ilmapylväs, jota päästetään ulos asteittain lisääntyvällä voimakkuudella. Sarveiskalvon litistymispisteessä ilmapylväs sammutetaan, ja sillä hetkellä vallitseva voima rekisteröidään ja muunnetaan mmHg:ksi. Näistä laitteista saadut lukemat saattavat aliarvioida IOP:n korkeilla alueilla ja yliarvioida IOP:n matalilla alueilla Goldmannin applanaatiotonometrin lukemiin verrattuna. Keskimääräisen IOP:n arvioimiseksi on laskettava keskiarvo vähintään kolmesta lukemasta, koska IOP vaihtelee sydämen syklin aikana.

Ocular Response Analyzer

Ocular Response Analyzer on uudentyyppinen kontaktiton tonometri. Myös tämä laite käyttää applanointivoimana voimakkuudeltaan kasvavaa ilmapylvästä. Silmän vasteanalysaattori havaitsee applantaatiohetken, mutta ilmapatsas jatkaa voimakkuuden lisääntymistä, kunnes sarveiskalvo on painautunut. Tämän jälkeen ilmapatsaan voima vähenee, kunnes sarveiskalvo on jälleen applanaatiopisteessä. Paineiden ero kahdessa applantaatiopisteessä on sarveiskalvon kimmoisuuden mitta (hystereesi). Matemaattisia yhtälöitä voidaan käyttää applanaatiopisteen ”korjaamiseen” korkean tai matalan elastisuuden vuoksi. Tämän ”korjatun” IOP:n uskotaan olevan vähemmän riippuvainen sarveiskalvon paksuudesta kuin muiden applanaatiopaineiden muotojen.

Syvennystonometria

Syvennystonometrian periaatteena on, että voima tai paino painautuu tai uppoaa pehmeään silmään pidemmälle kuin kovaan silmään.

Schiotzin tonometri

Schiotzin tonometri koostuu kaarevasta jalkalevystä, joka asetetaan makuuasennossa olevan koehenkilön sarveiskalvon päälle. Jalkalevyyn kiinnitetty painotettu mäntä uppoaa sarveiskalvoon määrän, joka on epäsuorasti verrannollinen silmänpaineeseen. Mäntä uppoaa pehmeän silmän sarveiskalvoon syvemmälle kuin kovemman silmän sarveiskalvoon. Pistokkeen yläosassa oleva asteikko antaa lukeman, joka riippuu siitä, kuinka paljon pistoke uppoaa sarveiskalvoon, ja muuntotaulukon avulla asteikon lukema muunnetaan silmänpaineeksi, joka mitataan millimetreinä Hg.

Pneumotonometri

Pneumotonometri on applanaatiotonometri, jossa on joitakin piirteitä indentaatiotonometriasta. Se koostuu halkaisijaltaan 5 mm:n läpimittaisesta, hieman kuperasta silikonikärjestä männän päässä, joka liikkuu ilmavirran päällä. Silikonikärki painaa sarveiskalvoa. Kun sarveiskalvo ja kärki ovat tasaiset, kärkeen kohdistuva paine on yhtä suuri kuin silmänpaine. Laite mittaa järjestelmän sisäisen paineen tässä vaiheessa, ja näyttöön tulee paine millimetreinä Hg. Lukemat korreloivat hyvin Goldmannin applanaatiotonometrian kanssa normaaleilla IOP-alueilla.

Tono-Pen

Tono-Pen sisältää sekä applanaatio- että indentaatioprosessin. Se on pieni, kannettava, paristokäyttöinen laite. Tonometrissä on applanointipinta, jonka keskeltä työntyy mikroskooppisen pieni mäntä. Kun tonometri koskettaa silmää, mäntä saa sarveiskalvosta ja silmänpaineesta vastusta, mikä johtaa voiman nousevaan rekisteröintiin venymämittarilla. Applantaatiohetkellä voima jakautuu jalkalevyn ja männän kesken, mikä johtaa tasaisesti kasvavan voiman hetkelliseen pieneen vähenemiseen. Tämä on applanaatiopiste, joka luetaan elektronisesti. Useat lukemat lasketaan keskiarvona. Koska applanaatiopisteen pinta-ala on tiedossa, IOP voidaan laskea. Lukemat korreloivat hyvin Goldmannin tonometrian kanssa normaaleilla silmänpaineen vaihteluväleillä.

Rebound-tonometria

Rebound-tonometrin uusin versio on ICare-laite (Helsinki, Suomi). Kädessä pidettävässä paristokäyttöisessä laitteessa ruostumattomasta teräksestä valmistetussa langassa oleva halkaisijaltaan 1,8 mm:n muovipallo pysyy paikallaan sähkömagneettisen kentän avulla. Kun painiketta painetaan, jousi vie lankaa ja palloa nopeasti eteenpäin. Kun pallo osuu sarveiskalvoon, pallo ja lanka hidastuvat; hidastuminen on nopeampaa, jos silmänpaine on korkea, ja hitaampaa, jos silmänpaine on matala. Hidastumisnopeus mitataan, ja laite muuntaa sen IOP:ksi. Puudutusta ei tarvita. Laite vastaa hyvin Goldmannin ja Tono-kynän lukemia. Tällä tonometrillä saatuihin IOP-mittauksiin on myös osoitettu vaikuttavan sarveiskalvon paksuus, sillä paksumman sarveiskalvon kohdalla IOP-lukemat ovat korkeammat. Sarveiskalvon muiden biomekaanisten ominaisuuksien, kuten sarveiskalvon hystereesin ja sarveiskalvon vastuskertoimen, on osoitettu vaikuttavan tähän tonometriin.

Pascal Dynamic Contour Tonometer

Pascal Dynamic Tonometer (Zeimer Ophthalmic systems AG, Port, Sveitsi) käyttää tonometrin kärkeen upotettua pietsosähköistä anturia, jolla voidaan mitata dynaamisia sykkiviä verenpaineen vaihteluja. Toisin kuin Goldmann-tonometrillä, DCT:llä tehtäviin mittauksiin on raportoitu vaikuttavan vähemmän sarveiskalvon paksuus ja ehkä sarveiskalvon kaarevuus ja jäykkyys. In vitro- ja in vivo -manometritutkimukset tukevat näitä väitteitä. DCT:tä voidaan käyttää myös silmän pulssin amplitudin mittaamiseen. Jokaisessa mittauksessa käytetään kertakäyttösuojuksia, ja digitaalinen näyttö antaa Q-arvon, jolla arvioidaan mittausten laatua.

1. 1.0 1.1 1.2 American Academy of Ophthalmology. Basic and Clinical Science Course Section 10: Glaucoma. Singapore: American Academy of Ophthalmology, 2008.
2. Bowman, William. The Collected Papers of Sir William Bowman, Bart., F.R.S. Vol. 2. London: Harrison and Sons, 1892.
3. Alimuddin M. Normal Intra-ocuar pressure. Br J Ophthalmol 1956; 40(6): 366-72.
4. Armaly MF. Applanaatiopaineen ja kaarevan skotooman jakautumisesta. In: Patterson G, Miller SJ, Patterson GD, eds. Drug Mechanisms in Glaucoma. Boston, MA: Little, Brown; 1966.
5. Kass MA, Heuer DK, Higgenbotham EJ, et al. The Ocular Hypertension Treatment Study, a randomized trial determines that topical hypotensive medication delays or prevent the onset of primary open-angle glaucoma. Arch Ophthalmol 2002; 120(6): 701-13.
6. 6.0 6.1 6.2 Stamper R. A History of Intraocular Pressure and its Measurement. Optom Vis Sci 2011; 88(1): E16-28.
7. 7.0 7.1 Bhan A, Browning AC, Shah S, et al. Sarveiskalvon paksuuden vaikutus silmänsisäisen paineen mittauksiin pneumotonometrillä, Goldmannin applantaatiotonometrillä ja Tono-Penillä. Invest Ophthalmol Vis Sci 2002; 43(5): 1389-92.
8. Gupta V, Sony P, Agarwal HC , et al. Inter-instrumental agreement and influence of central corneal thickness on measurements with Goldmann, Pneumotonometer and noncontact tonometer in glaucomatous eyes. Indian J Ophthalmol 2006; 43(5): 1389-92.
9. Pakrou N, Gray T, Mills R, et al. Icare-tonometrin ja Goldmannin applantaatiotonometrian kliininen vertailu. J Glaucoma. 2008 Jan-Feb;17(1):43-47.
10. Poostchi A, Mitchell R, Nicholas S, et al. Icare rebound tonometer: vertailu Goldmannin tonometriaan ja sarveiskalvon keskipaksuuden vaikutus. Clin Experiment Ophthalmol. 2009 Sep;37:687-691.
11. Chi ,WS, Lam A, Chen D, et al. The influence of corneal properties on rebound tonometry. Ophthalmology 2008;115:80-84.
12. Jorge Jm, Gonzalez-Meijome JM, Queiros A, et al. Korrelaatiot sarveiskalvon biomekaanisten ominaisuuksien välillä, jotka on mitattu okulaarisen vasteen analysaattorilla ja ICare rebound tonometrialla. J Glaucoma. 2008;17:442-448.
13. Kniestedt C, Lin S, Choe J, et al. Clinical comparison of contour and applanaion tonometry and their relationship to pachymetry. Arch Ophthalmol 2005; 123: 1532-1537.

• Toimittaneet Tania Tai ja Jody Piltz-Seymour

.