Klinische Studie
Pupillenweite in Alltagssituationen Pupillary Diameter in Every Day Situations
Autoren
C. Heine, F. Yazdani, H. Wilhelm
Institut
Department für Augenheilkunde, Universitätsklinikum Tübingen, Tübingen
Schlüsselwörter " Pupillenweite l " Pupillografie l " Altersabhängigkeit l " Nahfixation l " Intraokularlinse l " refraktive Chirurgie l
Zusammenfassung
Abstract
!
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Ziel der Studie: Bei der Konstruktion von echten akkommodationsfähigen Intraokularlinsen ist es, genau wie in der refraktiven Chirurgie wichtig, zu wissen, mit welchen Pupillenweiten man unter Alltagsbedingungen rechnen muss. Ausreichende Daten aller Altersgruppen gibt es bisher nur für Messungen im Dunkeln. Material und Methoden: Wir untersuchten 206 freiwillige Probanden von 18 bis 72 Jahre ohne Krankheiten, welche die Pupille abnorm beeinflussen, bei 2 Helligkeiten (3 und 30 cd/m2) und 3 Fixationsentfernungen (5 m, 1 m, 0,33 m) mittels Pupillografie. Ergebnisse: Die Pupillenweite nimmt bei der schwächeren Beleuchtung um 0,42 mm pro Lebensdekade ab, bei der helleren Beleuchtung sind es 0,25 mm. Beim Blick von 5 m auf 1 m ändert sich die Pupillenweite unter allen Bedingungen nur minimal, beim Blickwechsel nach 0,33 m hingegen im Mittel um 0,33 mm im Hellen und 0,43 mm im Dunkeln. Schlussfolgerung: Die Helligkeit beeinflusst die Pupille am stärksten, Nahfixation hat erst ab 1 m relevanten Einfluss. Die aus Untersuchungen in Dunkelheit bekannte Altersabhängigkeit der Pupillenweite hat auch bei hellerer Beleuchtung Gültigkeit. Bei 3 cd/m2 entsprach sie den Werten in völliger Dunkelheit, bei 30 cd/m2 war sie geringer, allerdings relativ zur Weite in der Jugend gesehen war die Altersabnahme ähnlich. Diese Studie gibt Anhaltswerte für die Praxis.
Aim of the Study: For the construction of true accommodating intraocular lenses and for refractive surgery a knowledge about pupil diameter in daily life is important. Sufficient data are available only in darkness. Material and Methods: 206 volunteers aged between 18 and 72 years without disorders influencing the pupil have been examined by means of pupillography at two luminance conditions (3 and 30 cd/m2) and 3 fixation distances (5 m, 1 m, 0.33 m). Results: Pupil size decreases by 0.42 mm per decade with the darker condition and 0.25 mm per decade with brighter light. Fixation change from 5 to 1 m has hardly any influence on pupil size, changing to 0.33 m constricts the pupil by 0.43 mm at dark condition and 0.33 mm at the lighter condition. Conclusion: Luminance has the strongest influence on pupil size, near fixation has hardly any influence down to 1 m. The well-known age relation of pupil size in darkness is also valid for mesopic and photopic conditions. At 3 cd/m2 it was the same as reported in darkness, at 30 cd/m2 it was less in absolute numbers, but relative as compared to young adults it was approximately the same.
Einleitung
setzen. Durch Verschieben von Linsenelementen ließe sich dadurch die Akkommodation wieder herstellen. Da sich die Pupille bei der Naheinstellung verengt, könnte mit dieser Pupillenverengung die Naheinstellung der künstlichen Augenlinse gesteuert werden. Diesbezüglich gibt es bereits vielversprechende Ansätze (Fliedner et al.,
Key words " pupil size l " pupillography l " age relation l " near fixation l " intraocular lens l " refractive surgery l
eingereicht 9. 7. 2013 akzeptiert 13. 9. 2013 Bibliografie DOI http://dx.doi.org/ 10.1055/s-0033-1350927 Klin Monatsbl Augenheilkd 2013; 230: 1114–1118 © Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York · ISSN 0023-2165 Korrespondenzadresse Prof. Helmut Wilhelm Universitätsklinikum Tübingen Augenheilkunde Schleichstraße 12 72076 Tübingen Tel.: ++49/0 70 71/2 98 37 36 Fax: ++49/0 70 71/29 53 61 helmut.wilhelm@ med.uni-tuebingen.de
!
Auf das hier zu behandelnde Problem stießen wir bei den Vorarbeiten zur Entwicklung einer akkommodationsfähigen Intraokularlinse. Mikroelektronische Implantate könnten in der Zukunft nach einer Kataraktoperation die Augenlinse er-
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IOVS eingereicht). Für die Nutzung der Pupille zur Akkommodationssteuerung benötigt das Implantat einen Sensor für die Pupillengröße. Da das Implantat sehr klein ist, bedeutet jeder Platzgewinn einen Vorteil. Deshalb ist es wichtig, den maximalen und minimalen Pupillendurchmesser möglichst genau zu kennen. Die Datenlage erwies sich als nicht ausreichend, denn valide Werte sind für den Pupillendurchmesser im Dunkeln [1– 5] und für sehr helles Licht bekannt [6]. Für den im hohen Maße alltagsrelevanten Bereich der „normalen Raumbeleuchtung“ finden sich Daten nur von einer großen Population Kinder und Jugendlicher [7], nicht in dem für die Kataraktoperation relevanten Alter. Ziel unserer Studie war es, den Pupillendurchmesser bei mindestens 200 gesunden Probanden stratifiziert nach Altersgruppen unter realen Bedingungen zu messen. Die dabei erhaltenen Werte sind natürlich auch für die refraktive Chirurgie von Interesse.
sichtsfeld der Probanden. Die Zielobjekte waren verschiedene Abbildungen mit Text, deren Größe so gewählt war, dass ausreichend Details in der entsprechenden Entfernung als Fixationsanreiz erkennbar waren (Passbildgröße für 33 cm, halbe Postkartengröße für 1 m und 15 × 15 cm in 5 m.) Gemessen wurde jeweils die Pupille eines Auges, während das Partnerauge ein Fixationsobjekt in den Entfernungen 5 m, 1 m und 0,33 m fixierte. Es wurden somit insgesamt 12 Messungen pro Proband an beiden Augen durchgeführt. Die Erfassung des Pupillendurchmessers erfolgte dabei mittels Pupillografie mit dem Compact Integrated Pupillograph (CIP) (Fa. AMTech Pupilknowlogy GmbH, Dossenheim) auf Zeilenkamerabasis mit Infrarotbeleuchtung. Die Messung musste aus technischen Gründen (störende Reflexe) ohne Brille erfolgen, vorhandene Kontaktlinsen wurden getragen. Die deskriptive Statistik erfolgte mit Microsoft Excel 2003/2010.
Material und Methoden
Ergebnisse
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Es wurden insgesamt 206 freiwillige Probanden zwischen 18 und 72 Jahren aus Patienten und Begleitpersonen in der Ambulanz der Universitätsaugenklinik Tübingen rekrutiert. Dabei galten folgende Einschlusskriterien und Ausschlusskriterien: " älter als 18 und jünger als 80 Jahre " Refraktion zwischen + 5 und − 5 dpt sphärisches Äquivalent " keine Augenoperation, schwerwiegende Verletzung oder Erkrankung, welche die Pupille beeinflussen könnte in der Vorgeschichte " Lesefähigkeit " keine Therapie mit pupillenbeeinflussenden Augentropfen (systemische Therapie, z. B. trizyklische Antidepressiva, war kein Ausschlusskriterium, wurde aber erfasst) Die Messung der Pupillenweite erfolgte bei Fixation eines Zielobjekts in unterschiedlichen Entfernungen und bei jeweils 2 Helligkeiten: 30 cd/m2 (hell – Neonröhre tageslichtfarben) und 3 cd/ m2 (dunkel – konventionelle Glühlampe) auf dem Fixationsziel. Eine weitestgehend gleichmäßige Ausleuchtung des Umfelds konnte durch weiße Wände und eine weiße Decke des Untersuchungsraums gewährleistet werden. Dunklere Strukturen wie Fensterverdunklung, Tür und Boden lagen nur im peripheren Ge-
Von den rekrutierten 206 Probanden waren 83 männlich und 123 weiblich. Das durchschnittliche Alter lag bei 43,4 Jahren (min. 18 Jahre, max. 72 Jahre). Die Alters- und Geschlechterver" Abb. 1 teilung der unterschiedlichen Altersgruppen sind in l dargestellt. Es konnten bei allen Probanden beide Augen gemessen werden, sodass insgesamt 412 Augen in die Auswertung einbezogen werden konnten. Das sphärische Äquivalent der Refraktion lag zwischen − 5,375 dpt und + 4,25 dpt. Die Messwerte waren unter allen Messbedingungen sym" Abb. 2 und 3). Es zeigte sich metrisch um den Median verteilt (l eine Abnahme der durchschnittlichen Pupillenweite mit zunehmendem Alter unter allen Entfernungs- und Lichtbedingungen " Abb. 4). Bei abnehmender Fixationsentfernung nahm der Pu(l " Tab. 1, Abb. 5). Die Abnahme pillendurchmesser gleichfalls ab (l des Pupillendurchmessers beim Fixationswechsel von 5 auf 1 m war (mit einer Ausnahme) zwar signifikant, aber sehr gering. Am linken Auge führte die Abstandsänderung von 5 m auf 1 m bei 30 cd/m2 Leuchtdichte nicht zu einer signifikanten Änderung. Im Seitenvergleich waren die Pupillen des linken Auges bei der größeren Helligkeit (30 cd/m2) in allen 3 Messentfernungen signifikant weiter als die rechten (Differenz 0,12 mm in 5 m,
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Abb. 1 Alters- und Geschlechtsverteilung der Probanden.
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Abb. 2 Verteilung der Messwerte bei 3 cd/m2 für alle Probanden.
Abb. 3 Verteilung der Messwerte bei 30 cd/m2 für alle Probanden.
Abb. 4 Vergleich der durchschnittlichen Pupillendurchmesser in den verschiedenen Altersklassen.
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Tab. 1 Durchschnittlicher Pupillendurchmesser in mm.
3 cd/m2 (RA) 3 cd/m2 (LA) 30 cd/m2 (RA) 30 cd/m2 (LA)
5m
1m
33 cm
5,95 5,92 3,98 4,10
5,86 5,84 3,92 4,10
5,44 5,40 3,64 3,73
Die Änderung des Pupillendurchmessers bei Entfernungsänderung ist jeweils statistisch signifikant (p < 0,01) mit Ausnahme der Änderung von 5 m auf 1 m am linken Auge bei 30 cd/m2.
0,18 mm in 1 m und 0,09 mm in 0,33 m). Bei 3 cd/m2 bestand kein signifikanter Seitenunterschied.
Diskussion !
Es zeigte sich in den Messungen die typische Altersabhängigkeit für die Pupillenweite auch bei normaler Beleuchtung. Im Dunkeln nimmt die Pupillenweite typischerweise um 0,4 mm pro Dekade ab [1]. Dies hat auch für die 3 cd/m2-Bedingung Gültigkeit. Es gelten deshalb für mesopische bzw. tief photopische Bedingungen die gleichen Regeln. Betrachtet man den photopischen Bereich isoliert, wird der Alterseinfluss absolut gesehen geringer (0,25 mm/Dekade), relativ gesehen ist die Abnahme jedoch annähernd gleich: Der Pupillendurchmesser der ältesten Gruppe beträgt bei der hellen Bedingung 78 % des Pupillendurchmessers der jüngsten Gruppe, bei dunklerem Umfeld sind es 74%. Im Vergleich der Messergebnisse in verschiedenen Fixationsentfernungen zeigte sich überraschenderweise eine nur leichte Verringerung der Pupillenweite bei Verkürzung des Abstands von 5 m auf 1 m, jedoch eine deutliche Abnahme bei Fixation in 0,33 m. Dieser Effekt besteht in alle Altersklassen und bei beiden Lichtintensitäten. Zu erklären ist dies dadurch, dass für die Abstandsänderung von 5 m auf 1 m lediglich eine Akkommodation von 0,8 dpt, für die Änderung von 1 m auf 0,33 m jedoch 2,0 dpt erforderlich sind. Bei Fixation in 0,33 m zeigt sich die stärkste Pupillenverengung bei den 30- bis 45-Jährigen, also in einer Grup" Abb. 4). Es ist zu befürchpe, die noch akkommodieren kann (l ten, dass die älteren Patienten, die ohne Nahkorrektur untersucht
wurden, sich vielleicht gar nicht ausreichend angestrengt haben („Das kriege ich ohnehin nicht scharf“). Es könnte sein, dass die Naheinstellungsmiosis in unserer Studie methodenbedingt etwas unterschätzt wird. Dass auch die unter 30-Jährigen z. T. nur eine geringe Naheinstellungsmiosis haben, ist von früheren Studien bekannt [8]. Deshalb sind die 30- bis 45-Jährigen als Referenzgruppe zu sehen, bei denen wahrscheinlich die realistischste Naheinstellungsmiosis gemessen wurde. Es mag verwundern, dass bei der hellen Beleuchtung signifikante Rechts-links-Unterschiede gemessen wurden. Dies erklärt sich aber aus dem Geräteaufbau: Der CIP wird wie eine Spaltlampe bedient. Um einen Rechts-links-Unterschied bei sequenziell gemessenen Pupillen zu vermeiden, müssten Gerät und Untersucher im Gesichtsfeld des Untersuchten exakt symmetrisch erscheinen. Dies ist in der Praxis natürlich nicht zu realisieren. Es ist verständlich, dass sich ein solcher Einfluss stärker bei heller Beleuchtung auswirkt, da Untersucher und Gerät dunkler erscheinen als die Wand dahinter. Die angegebenen Lichtstärken wurden gewählt, um sowohl das Lesen bei schlechten Lichtbedingungen (3 cd/m2) als auch das Lesen bei normaler Lesebeleuchtung (von 30 cd/m2) zu simulieren. Bei maximaler Sonneneinstrahlung ist mit einer noch stärkeren maximalen Pupillenverengung zu rechnen. Dies hat jedoch wegen der Wirkung der Pupille als stenopäische Blende nur eine geringe Bedeutung für die künstliche Akkommodationssteuerung, und auch für die Planung refraktiver Eingriffe sollte die maximale Pupillenverengung von geringem Interesse sein. Angesichts der Fragestellung des maximalen und minimalen Pupillendurchmessers für die Sensorik des künstlichen Akkommodationssystems einer zukünftigen Intraokularlinse erscheint es sinnvoll, v. a. die Daten der Patienten oberhalb des 45. Lebensjahrs zu beachten, da diese Altersgruppe die Zielgruppe derartiger Implantate darstellt. Dementsprechend ist anhand der Messungen von einem maximalen Pupillendurchmesser von 5,4 mm (± 0,13; Konfidenzintervall 95%) auszugehen, wie er bei 3 cd/m2 und einer Fixierentfernung von 5 m gemessen wurde. Der geringste auftretende Pupillendurchmesser ist 3,4 mm (± 0,08; Konfidenzintervall 95 %), gemessen bei 30 cd/m2 und 0,33 m Fixierentfernung. Zu beachten ist dabei, dass es sich bei den Werten um die durch die Hornhaut gemessenen Pupillenweiten handelt, die spätere Sensoreinheit jedoch direkt hinter der Pupille
Abb. 5 Veränderung des durchschnittlichen Pupillendurchmessers bei Akkommodation auf ein Fixationsziel in unterschiedlichen Abständen.
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sitzen muss. Daher muss eine Vergrößerung durch die Hornhaut von ca. 10 % (8–13 % [9]) herausgerechnet werden.
Interessenkonflikt !
Nein
Schlussfolgerung !
Die vorliegenden Daten geben einen Eindruck von der Pupillenweite unter Alltagsbedingungen. Die Pupillenweite nimmt bei schwachem Licht 0,4 mm pro Lebensdekade ab, bei hellerem Licht sind dies 0,25 mm. Fixationswechsel von 5 m auf 1 m hat nur ganz minimalen, der von 1 m auf 0,33 m einen erheblich stärkeren Einfluss auf die Pupillenweite. Dies deutet auf eine enge Korrelation zwischen der Pupillenkonstriktion und der Akkommodation hin, was als Voraussetzung für die Steuerung eines künstlichen Akkommodationssystems über die Pupille angesehen werden muss. In der Altersgruppe der über 45-Jährigen ist bei einem 95% Konfidenzintervall mit realen Pupillendurchmessern zwischen 3,0 mm und 5,0 mm unter den hier geprüften Lichtbedingungen zu rechnen.
Danksagung !
Wir danken für die Förderung der Studie im Rahmen des Forschungsprojekts OptiMi II, Teilprojekt B – „Mikrooptisches Akkommodationssystem“ durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung.
Literatur 1 Loewenfeld IE. Pupillary Changes related to Age. In: Thompson HS, Daroff R, Frisén L, Glaser JS, Sanders MD, eds. Topics in Neuro-Ophthalmology. Baltimore: Williams and Wilkins; 1972: 124–150 2 Fotiou DF, Brozou CG, Tsiptsios DJ et al. Effect of age on pupillary light reflex: evaluation of pupil mobility for clinical practice and research. Electromyogr Clin Neurophysiol 2007; 47: 11–22 3 Kohnen T, Terzi E, Kasper T et al. Correlation of infrared pupillometers and CCD-camera imaging from aberrometry and videokeratography for determining scotopic pupil size. J Cataract Refract Surg 2004; 30: 2116–2123 4 Chaidaroon W, Juwattanasomran W. Colvard pupillometer measurement of scotopic pupil diameter in emmetropes and myopes. Jpn J Ophthalmol 2002; 46: 640–644 5 Schnitzler EM, Baumeister M, Kohnen T. Scotopic measurement of normal pupils: Colvard versus Video Vision Analyzer infrared pupillometer. J Cataract Refract Surg 2000; 26: 859–866 6 Witting MD, Goyal D. Normal pupillary size in fluorescent and bright light. Ann Emerg Med 2003; 41: 247–250 7 MacLachlan C, Howland HC. Normal values and standard deviations for pupil diameter and interpupillary distance in subjects aged 1 month to 19 years. Ophthalmic Physiol Opt 2002; 22: 175–182 8 Wilhelm H, Schaeffel F, Wilhelm B. Die Altersabhängigkeit der Pupillennahreaktion. Klin Monatsbl Augenheilkd 1993; 203: 110–116 9 Parker JA. Distortion of pupil size by the cornea. Can J Ophthalmol 1973; 8: 474–475
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Ziel der Studie: Bei der Konstruktion von echten akkommodationsfähigen Intraokularlinsen ist es, genau wie in der refraktiven Chirurgie wichtig, zu wissen, mit welchen Pupillenweiten man unter Alltagsbedingungen rechnen muss. Ausreichende Daten aller Altersgruppen gibt es bisher nur für Messungen im Dunkeln. Material und Methoden: Wir untersuchten 206 freiwillige Probanden von 18 bis 72 Jahre ohne Krankheiten, welche die Pupille abnorm beeinflussen, bei 2 Helligkeiten (3 und 30 cd/m2) und 3 Fixationsentfernungen (5 m, 1 m, 0,33 m) mittels Pupillografie. Ergebnisse: Die Pupillenweite nimmt bei der schwächeren Beleuchtung um 0,42 mm pro Lebensdekade ab, bei der helleren Beleuchtung sind es 0,25 mm. Beim Blick von 5 m auf 1 m ändert sich die Pupillenweite unter allen Bedingungen nur minimal, beim Blickwechsel nach 0,33 m hingegen im Mittel um 0,33 mm im Hellen und 0,43 mm im Dunkeln. Schlussfolgerung: Die Helligkeit beeinflusst die Pupille am stärksten, Nahfixation hat erst ab 1 m relevanten Einfluss. Die aus Untersuchungen in Dunkelheit bekannte Altersabhängigkeit der Pupillenweite hat auch bei hellerer Beleuchtung Gültigkeit. Bei 3 cd/m2 entsprach sie den Werten in völliger Dunkelheit, bei 30 cd/m2 war sie geringer, allerdings relativ zur Weite in der Jugend gesehen war die Altersabnahme ähnlich. Diese Studie gibt Anhaltswerte für die Praxis.
Aim of the Study: For the construction of true accommodating intraocular lenses and for refractive surgery a knowledge about pupil diameter in daily life is important. Sufficient data are available only in darkness. Material and Methods: 206 volunteers aged between 18 and 72 years without disorders influencing the pupil have been examined by means of pupillography at two luminance conditions (3 and 30 cd/m2) and 3 fixation distances (5 m, 1 m, 0.33 m). Results: Pupil size decreases by 0.42 mm per decade with the darker condition and 0.25 mm per decade with brighter light. Fixation change from 5 to 1 m has hardly any influence on pupil size, changing to 0.33 m constricts the pupil by 0.43 mm at dark condition and 0.33 mm at the lighter condition. Conclusion: Luminance has the strongest influence on pupil size, near fixation has hardly any influence down to 1 m. The well-known age relation of pupil size in darkness is also valid for mesopic and photopic conditions. At 3 cd/m2 it was the same as reported in darkness, at 30 cd/m2 it was less in absolute numbers, but relative as compared to young adults it was approximately the same.
Einleitung
setzen. Durch Verschieben von Linsenelementen ließe sich dadurch die Akkommodation wieder herstellen. Da sich die Pupille bei der Naheinstellung verengt, könnte mit dieser Pupillenverengung die Naheinstellung der künstlichen Augenlinse gesteuert werden. Diesbezüglich gibt es bereits vielversprechende Ansätze (Fliedner et al.,
Key words " pupil size l " pupillography l " age relation l " near fixation l " intraocular lens l " refractive surgery l
eingereicht 9. 7. 2013 akzeptiert 13. 9. 2013 Bibliografie DOI http://dx.doi.org/ 10.1055/s-0033-1350927 Klin Monatsbl Augenheilkd 2013; 230: 1114–1118 © Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York · ISSN 0023-2165 Korrespondenzadresse Prof. Helmut Wilhelm Universitätsklinikum Tübingen Augenheilkunde Schleichstraße 12 72076 Tübingen Tel.: ++49/0 70 71/2 98 37 36 Fax: ++49/0 70 71/29 53 61 helmut.wilhelm@ med.uni-tuebingen.de
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Auf das hier zu behandelnde Problem stießen wir bei den Vorarbeiten zur Entwicklung einer akkommodationsfähigen Intraokularlinse. Mikroelektronische Implantate könnten in der Zukunft nach einer Kataraktoperation die Augenlinse er-
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IOVS eingereicht). Für die Nutzung der Pupille zur Akkommodationssteuerung benötigt das Implantat einen Sensor für die Pupillengröße. Da das Implantat sehr klein ist, bedeutet jeder Platzgewinn einen Vorteil. Deshalb ist es wichtig, den maximalen und minimalen Pupillendurchmesser möglichst genau zu kennen. Die Datenlage erwies sich als nicht ausreichend, denn valide Werte sind für den Pupillendurchmesser im Dunkeln [1– 5] und für sehr helles Licht bekannt [6]. Für den im hohen Maße alltagsrelevanten Bereich der „normalen Raumbeleuchtung“ finden sich Daten nur von einer großen Population Kinder und Jugendlicher [7], nicht in dem für die Kataraktoperation relevanten Alter. Ziel unserer Studie war es, den Pupillendurchmesser bei mindestens 200 gesunden Probanden stratifiziert nach Altersgruppen unter realen Bedingungen zu messen. Die dabei erhaltenen Werte sind natürlich auch für die refraktive Chirurgie von Interesse.
sichtsfeld der Probanden. Die Zielobjekte waren verschiedene Abbildungen mit Text, deren Größe so gewählt war, dass ausreichend Details in der entsprechenden Entfernung als Fixationsanreiz erkennbar waren (Passbildgröße für 33 cm, halbe Postkartengröße für 1 m und 15 × 15 cm in 5 m.) Gemessen wurde jeweils die Pupille eines Auges, während das Partnerauge ein Fixationsobjekt in den Entfernungen 5 m, 1 m und 0,33 m fixierte. Es wurden somit insgesamt 12 Messungen pro Proband an beiden Augen durchgeführt. Die Erfassung des Pupillendurchmessers erfolgte dabei mittels Pupillografie mit dem Compact Integrated Pupillograph (CIP) (Fa. AMTech Pupilknowlogy GmbH, Dossenheim) auf Zeilenkamerabasis mit Infrarotbeleuchtung. Die Messung musste aus technischen Gründen (störende Reflexe) ohne Brille erfolgen, vorhandene Kontaktlinsen wurden getragen. Die deskriptive Statistik erfolgte mit Microsoft Excel 2003/2010.
Material und Methoden
Ergebnisse
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Es wurden insgesamt 206 freiwillige Probanden zwischen 18 und 72 Jahren aus Patienten und Begleitpersonen in der Ambulanz der Universitätsaugenklinik Tübingen rekrutiert. Dabei galten folgende Einschlusskriterien und Ausschlusskriterien: " älter als 18 und jünger als 80 Jahre " Refraktion zwischen + 5 und − 5 dpt sphärisches Äquivalent " keine Augenoperation, schwerwiegende Verletzung oder Erkrankung, welche die Pupille beeinflussen könnte in der Vorgeschichte " Lesefähigkeit " keine Therapie mit pupillenbeeinflussenden Augentropfen (systemische Therapie, z. B. trizyklische Antidepressiva, war kein Ausschlusskriterium, wurde aber erfasst) Die Messung der Pupillenweite erfolgte bei Fixation eines Zielobjekts in unterschiedlichen Entfernungen und bei jeweils 2 Helligkeiten: 30 cd/m2 (hell – Neonröhre tageslichtfarben) und 3 cd/ m2 (dunkel – konventionelle Glühlampe) auf dem Fixationsziel. Eine weitestgehend gleichmäßige Ausleuchtung des Umfelds konnte durch weiße Wände und eine weiße Decke des Untersuchungsraums gewährleistet werden. Dunklere Strukturen wie Fensterverdunklung, Tür und Boden lagen nur im peripheren Ge-
Von den rekrutierten 206 Probanden waren 83 männlich und 123 weiblich. Das durchschnittliche Alter lag bei 43,4 Jahren (min. 18 Jahre, max. 72 Jahre). Die Alters- und Geschlechterver" Abb. 1 teilung der unterschiedlichen Altersgruppen sind in l dargestellt. Es konnten bei allen Probanden beide Augen gemessen werden, sodass insgesamt 412 Augen in die Auswertung einbezogen werden konnten. Das sphärische Äquivalent der Refraktion lag zwischen − 5,375 dpt und + 4,25 dpt. Die Messwerte waren unter allen Messbedingungen sym" Abb. 2 und 3). Es zeigte sich metrisch um den Median verteilt (l eine Abnahme der durchschnittlichen Pupillenweite mit zunehmendem Alter unter allen Entfernungs- und Lichtbedingungen " Abb. 4). Bei abnehmender Fixationsentfernung nahm der Pu(l " Tab. 1, Abb. 5). Die Abnahme pillendurchmesser gleichfalls ab (l des Pupillendurchmessers beim Fixationswechsel von 5 auf 1 m war (mit einer Ausnahme) zwar signifikant, aber sehr gering. Am linken Auge führte die Abstandsänderung von 5 m auf 1 m bei 30 cd/m2 Leuchtdichte nicht zu einer signifikanten Änderung. Im Seitenvergleich waren die Pupillen des linken Auges bei der größeren Helligkeit (30 cd/m2) in allen 3 Messentfernungen signifikant weiter als die rechten (Differenz 0,12 mm in 5 m,
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Abb. 1 Alters- und Geschlechtsverteilung der Probanden.
Klinische Studie
Abb. 2 Verteilung der Messwerte bei 3 cd/m2 für alle Probanden.
Abb. 3 Verteilung der Messwerte bei 30 cd/m2 für alle Probanden.
Abb. 4 Vergleich der durchschnittlichen Pupillendurchmesser in den verschiedenen Altersklassen.
Heine C et al. Pupillenweite in Alltagssituationen Klin Monatsbl Augenheilkd 2013; 230: 1114–1118
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Tab. 1 Durchschnittlicher Pupillendurchmesser in mm.
3 cd/m2 (RA) 3 cd/m2 (LA) 30 cd/m2 (RA) 30 cd/m2 (LA)
5m
1m
33 cm
5,95 5,92 3,98 4,10
5,86 5,84 3,92 4,10
5,44 5,40 3,64 3,73
Die Änderung des Pupillendurchmessers bei Entfernungsänderung ist jeweils statistisch signifikant (p < 0,01) mit Ausnahme der Änderung von 5 m auf 1 m am linken Auge bei 30 cd/m2.
0,18 mm in 1 m und 0,09 mm in 0,33 m). Bei 3 cd/m2 bestand kein signifikanter Seitenunterschied.
Diskussion !
Es zeigte sich in den Messungen die typische Altersabhängigkeit für die Pupillenweite auch bei normaler Beleuchtung. Im Dunkeln nimmt die Pupillenweite typischerweise um 0,4 mm pro Dekade ab [1]. Dies hat auch für die 3 cd/m2-Bedingung Gültigkeit. Es gelten deshalb für mesopische bzw. tief photopische Bedingungen die gleichen Regeln. Betrachtet man den photopischen Bereich isoliert, wird der Alterseinfluss absolut gesehen geringer (0,25 mm/Dekade), relativ gesehen ist die Abnahme jedoch annähernd gleich: Der Pupillendurchmesser der ältesten Gruppe beträgt bei der hellen Bedingung 78 % des Pupillendurchmessers der jüngsten Gruppe, bei dunklerem Umfeld sind es 74%. Im Vergleich der Messergebnisse in verschiedenen Fixationsentfernungen zeigte sich überraschenderweise eine nur leichte Verringerung der Pupillenweite bei Verkürzung des Abstands von 5 m auf 1 m, jedoch eine deutliche Abnahme bei Fixation in 0,33 m. Dieser Effekt besteht in alle Altersklassen und bei beiden Lichtintensitäten. Zu erklären ist dies dadurch, dass für die Abstandsänderung von 5 m auf 1 m lediglich eine Akkommodation von 0,8 dpt, für die Änderung von 1 m auf 0,33 m jedoch 2,0 dpt erforderlich sind. Bei Fixation in 0,33 m zeigt sich die stärkste Pupillenverengung bei den 30- bis 45-Jährigen, also in einer Grup" Abb. 4). Es ist zu befürchpe, die noch akkommodieren kann (l ten, dass die älteren Patienten, die ohne Nahkorrektur untersucht
wurden, sich vielleicht gar nicht ausreichend angestrengt haben („Das kriege ich ohnehin nicht scharf“). Es könnte sein, dass die Naheinstellungsmiosis in unserer Studie methodenbedingt etwas unterschätzt wird. Dass auch die unter 30-Jährigen z. T. nur eine geringe Naheinstellungsmiosis haben, ist von früheren Studien bekannt [8]. Deshalb sind die 30- bis 45-Jährigen als Referenzgruppe zu sehen, bei denen wahrscheinlich die realistischste Naheinstellungsmiosis gemessen wurde. Es mag verwundern, dass bei der hellen Beleuchtung signifikante Rechts-links-Unterschiede gemessen wurden. Dies erklärt sich aber aus dem Geräteaufbau: Der CIP wird wie eine Spaltlampe bedient. Um einen Rechts-links-Unterschied bei sequenziell gemessenen Pupillen zu vermeiden, müssten Gerät und Untersucher im Gesichtsfeld des Untersuchten exakt symmetrisch erscheinen. Dies ist in der Praxis natürlich nicht zu realisieren. Es ist verständlich, dass sich ein solcher Einfluss stärker bei heller Beleuchtung auswirkt, da Untersucher und Gerät dunkler erscheinen als die Wand dahinter. Die angegebenen Lichtstärken wurden gewählt, um sowohl das Lesen bei schlechten Lichtbedingungen (3 cd/m2) als auch das Lesen bei normaler Lesebeleuchtung (von 30 cd/m2) zu simulieren. Bei maximaler Sonneneinstrahlung ist mit einer noch stärkeren maximalen Pupillenverengung zu rechnen. Dies hat jedoch wegen der Wirkung der Pupille als stenopäische Blende nur eine geringe Bedeutung für die künstliche Akkommodationssteuerung, und auch für die Planung refraktiver Eingriffe sollte die maximale Pupillenverengung von geringem Interesse sein. Angesichts der Fragestellung des maximalen und minimalen Pupillendurchmessers für die Sensorik des künstlichen Akkommodationssystems einer zukünftigen Intraokularlinse erscheint es sinnvoll, v. a. die Daten der Patienten oberhalb des 45. Lebensjahrs zu beachten, da diese Altersgruppe die Zielgruppe derartiger Implantate darstellt. Dementsprechend ist anhand der Messungen von einem maximalen Pupillendurchmesser von 5,4 mm (± 0,13; Konfidenzintervall 95%) auszugehen, wie er bei 3 cd/m2 und einer Fixierentfernung von 5 m gemessen wurde. Der geringste auftretende Pupillendurchmesser ist 3,4 mm (± 0,08; Konfidenzintervall 95 %), gemessen bei 30 cd/m2 und 0,33 m Fixierentfernung. Zu beachten ist dabei, dass es sich bei den Werten um die durch die Hornhaut gemessenen Pupillenweiten handelt, die spätere Sensoreinheit jedoch direkt hinter der Pupille
Abb. 5 Veränderung des durchschnittlichen Pupillendurchmessers bei Akkommodation auf ein Fixationsziel in unterschiedlichen Abständen.
Heine C et al. Pupillenweite in Alltagssituationen Klin Monatsbl Augenheilkd 2013; 230: 1114–1118
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Klinische Studie
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sitzen muss. Daher muss eine Vergrößerung durch die Hornhaut von ca. 10 % (8–13 % [9]) herausgerechnet werden.
Interessenkonflikt !
Nein
Schlussfolgerung !
Die vorliegenden Daten geben einen Eindruck von der Pupillenweite unter Alltagsbedingungen. Die Pupillenweite nimmt bei schwachem Licht 0,4 mm pro Lebensdekade ab, bei hellerem Licht sind dies 0,25 mm. Fixationswechsel von 5 m auf 1 m hat nur ganz minimalen, der von 1 m auf 0,33 m einen erheblich stärkeren Einfluss auf die Pupillenweite. Dies deutet auf eine enge Korrelation zwischen der Pupillenkonstriktion und der Akkommodation hin, was als Voraussetzung für die Steuerung eines künstlichen Akkommodationssystems über die Pupille angesehen werden muss. In der Altersgruppe der über 45-Jährigen ist bei einem 95% Konfidenzintervall mit realen Pupillendurchmessern zwischen 3,0 mm und 5,0 mm unter den hier geprüften Lichtbedingungen zu rechnen.
Danksagung !
Wir danken für die Förderung der Studie im Rahmen des Forschungsprojekts OptiMi II, Teilprojekt B – „Mikrooptisches Akkommodationssystem“ durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung.
Literatur 1 Loewenfeld IE. Pupillary Changes related to Age. In: Thompson HS, Daroff R, Frisén L, Glaser JS, Sanders MD, eds. Topics in Neuro-Ophthalmology. Baltimore: Williams and Wilkins; 1972: 124–150 2 Fotiou DF, Brozou CG, Tsiptsios DJ et al. Effect of age on pupillary light reflex: evaluation of pupil mobility for clinical practice and research. Electromyogr Clin Neurophysiol 2007; 47: 11–22 3 Kohnen T, Terzi E, Kasper T et al. Correlation of infrared pupillometers and CCD-camera imaging from aberrometry and videokeratography for determining scotopic pupil size. J Cataract Refract Surg 2004; 30: 2116–2123 4 Chaidaroon W, Juwattanasomran W. Colvard pupillometer measurement of scotopic pupil diameter in emmetropes and myopes. Jpn J Ophthalmol 2002; 46: 640–644 5 Schnitzler EM, Baumeister M, Kohnen T. Scotopic measurement of normal pupils: Colvard versus Video Vision Analyzer infrared pupillometer. J Cataract Refract Surg 2000; 26: 859–866 6 Witting MD, Goyal D. Normal pupillary size in fluorescent and bright light. Ann Emerg Med 2003; 41: 247–250 7 MacLachlan C, Howland HC. Normal values and standard deviations for pupil diameter and interpupillary distance in subjects aged 1 month to 19 years. Ophthalmic Physiol Opt 2002; 22: 175–182 8 Wilhelm H, Schaeffel F, Wilhelm B. Die Altersabhängigkeit der Pupillennahreaktion. Klin Monatsbl Augenheilkd 1993; 203: 110–116 9 Parker JA. Distortion of pupil size by the cornea. Can J Ophthalmol 1973; 8: 474–475
Heine C et al. Pupillenweite in Alltagssituationen Klin Monatsbl Augenheilkd 2013; 230: 1114–1118
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