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Was sind die physiologischen Auswirkungen einer Netzhautexposition bei 380-400 nm Licht?

Was sind die physiologischen Auswirkungen einer Netzhautexposition bei 380-400 nm Licht?


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Es gibt zwei Kategorien von Sonnenbrillen: UV380-Sonnenbrillen blockieren alles Licht mit einer Wellenlänge von 380 nm oder niedriger, während UV400-Sonnenbrillen alles Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm oder niedriger blockieren.

Dies ließ mich fragen, was sind die physiologischen Auswirkungen der Netzhautexposition gegenüber dem 380-400nm-Lichtband, das von einer UV380-Sonnenbrille nicht abgedeckt wird?

Unter der Annahme, dass das 380-400-nm-UV-Licht Augenschäden verursacht, hat eine mögliche Pupillenerweiterung, die durch die dunkle Tönung solcher Brillen verursacht wird, einen Einfluss auf die Höhe des verursachten Schadens?


Beantwortung meiner eigenen Frage nach gründlicher Recherche:

Definitionen

Zuerst ist mir aufgefallen, dass es keinen Konsens darüber gibt, wo das UV-Spektrum endet und der blaue Anteil des sichtbaren Lichtspektrums beginnt.

Nach Angaben der WHO sowie der meisten anderen Quellen deckt das UV-Spektrum den Wellenlängenbereich von 100-400 nm ab (1). Einige andere Quellen, insbesondere SCENIHR, definieren jedoch sichtbares Licht als beginnend bei 380 nm (2), daher würde UV-Licht 100-380 nm betragen.

Eine andere Quelle, die ICNIRP, erwähnt direkt, dass die Grenze nicht klar ist, „das Band 315 bis 380-400 nm wird als UVA bezeichnet“ (3) . Mindestens eine Quelle bezeichnet das 385-405-nm-Band als „UV/Visible Radiation Boundary Region“ (4).

Getönte Gläser

Um den Teil über die dunkle Tönung von Linsen, die zu einer Pupillenerweiterung führt, zu behandeln, sei zunächst darauf hingewiesen, dass nicht alle Linsen, die UV-Licht herausfiltern, eine dunkle Tönung aufweisen. Tatsächlich können klare Gläser bis zu UV400-Schutz bieten (5). Es gibt sogar einige Untersuchungen speziell zum UV-Schutz durch klare Gläser (6).

Rückreflexion von UV-Licht

UV380 und UV400 sind nicht die einzigen Brillenspezifikationen, die für den UV-Schutz relevant sind. Es gibt auch den Augensonnenschutzfaktor (E-SPF®), der eingeführt wurde, um auch die Rückreflexion von UV-Licht von Brillengläsern zu den Augen zu berücksichtigen (7). Daher sollte diese Rückreflexion auch berücksichtigt werden, wenn die Auswirkungen von 380-400 nm Lichtexposition auf das Auge untersucht werden.

Das 380-400-nm-Band

Kommen wir nun zur Beantwortung der Frage.

Nach Angaben des Texas Technical University Health Sciences Center fallen 40 % der für unsere Augen schädlichen Strahlung in den Bereich von 380-400 nm, was sie als „UV-Schutzlücke“ bezeichnen (8). Eine andere Quelle gibt an, dass 100-380-nm-Licht zwar „sehr schädlich“ ist, 400-460-nm-Blaulicht jedoch immer noch Netzhautschäden und Makuladegeneration verursachen kann (9). Die American Optometric Association gibt auch an, dass blaues Licht, das sie als Bereich von 380-500 nm definieren, Augenschäden verursachen kann (10).

Ein Artikel von ZEISS Vision Care erklärt, dass der UV380-Standard eine „pragmatische Entscheidung“ der Augenheilkunde war und nicht „biomedizinische Realitäten“ widerspiegelt (11). Der Artikel bezeichnet das 380-400-nm-Spektrum als den „intensivsten Teil des solaren UVR auf der Erde“. Ich gehe davon aus, dass sich der Autor auf die physikalische Definition der Intensität der Strahlungsenergie bezieht, die die pro Flächeneinheit übertragene Leistung ist, aber ich bin mir nicht 100% sicher, dass dies die beabsichtigte Bedeutung von „am intensivsten“ ist.

Ich habe auch einen Artikel gefunden, in dem behauptet wird, dass die WHO einen UV-Schutz bis zu 400 nm empfiehlt (12), was wiederum bedeutet, dass 380-400 nm erhebliche Netzhautschäden verursachen. Allerdings konnte ich die eigentliche WHO-Veröffentlichung mit der Empfehlung nicht finden.


Hallo und willkommen hb20007,

Ich möchte Ihnen zuerst die Arten des ultravioletten Lichts vorstellen.

  • Ultraviolett A - UVA - 400-315 Nanometer
  • Ultraviolett B - UVB - 315-280 Nanometer
  • Ultraviolett C - UVC - 280-100 Nanometer

UV380-Sonnenbrillen blockieren alles Licht mit einer Wellenlänge < 380 nm. Blockierung die meisten UVA, UVB und UVC.

UV400-Sonnenbrillen blockieren alles Licht mit einer Wellenlänge < 400 nm. Blockierung alle UVA, UVB und UVC.

Der erste Artikel, den Sie angehängt haben, ist schlecht geschrieben. Darin heißt es, dass einige Sonnenbrillenhersteller an der Qualitätskontrolle schuld sind. Das bedeutet, dass einige Sonnenbrillen nicht richtig hergestellt werden, weil sie nicht den entsprechenden Herstellungsstandards entsprechen. Daher sind sie augenschädigend. Was wahr ist.

Auch der zweite Artikel stimmt.

UV380-Sonnenbrillen eignen sich gut für den UV-Augenschutz, wenn Sie einen besseren Schutz vor ultraviolettem Licht (alles UVA) wünschen, dann kaufen Sie UV400-Sonnenbrillen.

Ich spreche hier mehr über ultraviolettes (UV) Licht und seine krebsartigen Folgen.

Wikipedia bietet gut geschriebene kostenlose wissenschaftliche Informationen, die ich sehr empfehlen kann.


Anpassung (Auge)

In der visuellen Physiologie, Anpassung ist die Fähigkeit der Netzhaut des Auges, sich an verschiedene Lichtverhältnisse anzupassen. Natürliches Nachtsicht oder skotopisches Sehen ist die Fähigkeit, bei schlechten Lichtverhältnissen zu sehen. Beim Menschen sind ausschließlich Stäbchenzellen für das Nachtsehen verantwortlich, da Zapfenzellen nur bei höheren Beleuchtungsstärken funktionieren können. [1] Nachtsicht ist von geringerer Qualität als Tagsicht, da die Auflösung begrenzt ist und Farben nicht erkannt werden können, nur Graustufen sind zu sehen. [1] Damit Menschen von Tag- auf Nachtsicht übergehen können, müssen sie sich einer Dunkeladaption Zeitraum von bis zu zwei Stunden [2], in dem sich jedes Auge von einer hohen zu einer niedrigen Lumineszenz-"Einstellung" einstellt, was die Empfindlichkeit um viele Größenordnungen enorm erhöht. [1] Diese Anpassungszeit ist zwischen Stäbchen- und Zapfenzellen unterschiedlich und resultiert aus der Regeneration von Photopigmenten, um die Netzhautempfindlichkeit zu erhöhen. [1] Die Lichtadaption hingegen funktioniert sehr schnell, innerhalb von Sekunden.


Schutz des Melatonin-Rhythmus durch zirkadiane gesunde Lichtexposition

Derzeit wird in den Industrieländern die Nacht übermäßig beleuchtet (Nachtlicht), während der Tag hauptsächlich in Innenräumen verbracht wird und die Menschen daher viel geringeren Lichtintensitäten ausgesetzt sind als unter natürlichen Bedingungen. Trotz der positiven Wirkung von künstlichem Licht zahlen wir einen Preis für den leichten Zugang zu Licht in der Nacht: Desorganisation unseres circadianen Systems oder Chronodisruption (CD), einschließlich Störungen des Melatoninrhythmus. Epidemiologische Studien zeigen, dass CD mit einer erhöhten Inzidenz von Diabetes, Fettleibigkeit, Herzerkrankungen, kognitiven und affektiven Beeinträchtigungen, vorzeitigem Altern und einigen Krebsarten verbunden ist. Das Wissen um retinale Photorezeptoren und die Entdeckung von Melanopsin in einigen Ganglienzellen zeigen, dass Lichtintensität, Timing und Spektrum berücksichtigt werden müssen, um die biologische Uhr richtig mitzuführen. Wichtig ist, dass nicht alle Wellenlängen des Lichts gleich chronodisruptiv sind. Blaues Licht, das tagsüber besonders vorteilhaft ist, scheint nachts eher störend zu sein und induziert die stärkste Melatonin-Hemmung. Die nächtliche Exposition mit blauem Licht nimmt derzeit aufgrund der Verbreitung energieeffizienter Beleuchtung (LEDs) und elektronischer Geräte zu. So könnte die Entwicklung von Beleuchtungssystemen, die den Melatonin-Rhythmus erhalten, die Gesundheitsrisiken durch Chronodisruption reduzieren. Diese Übersicht befasst sich mit dem Stand der Technik bezüglich des Übersprechens zwischen Licht und dem zirkadianen System.

Figuren

Allgemeiner Überblick über die Funktions…

Allgemeiner Überblick über die funktionelle Organisation des circadianen Systems bei Säugetieren. Eingänge:…

Molekulare Uhr der Säugetiere. Circadian…

Molekulare Uhr der Säugetiere. Circadiane Bewegungszyklen Kaput (UHR)/Gehirn und Muskel Aryl…

Fehlen und Vorhandensein von circadianen…

Fehlen und Vorhandensein von zirkadianer Photorezeption bei zwei völlig blinden Probanden. EIN und…

Schematische Darstellung der Hirnregionen…

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Beispiel einer pupillographischen Aufnahme…

Beispiel einer Pupillenaufnahme als Reaktion auf ein helles weißes Licht von 5 s…

Spektrale Reaktionen der Pupille…

Spektrale Reaktionen des Pupillenlichtreflexes (PLR). Vergleich der PLR mit…

Altersbedingte Verluste der Netzhautbeleuchtung…

Altersbedingte Verluste der Netzhautbeleuchtung durch abnehmende Lichtdurchlässigkeit der Augenlinse und…

Lichtempfindlichkeit kurzwelliger…

Kurzwellige Lichtempfindlichkeit zur Melatoninunterdrückung. Vergleich der Wirkungen von 460…


Photobiomodulation schützt die Netzhaut vor lichtinduzierter Degeneration der Photorezeptoren

Zweck: In dieser Studie wurde die Hypothese getestet, dass die Nahinfrarot-(NIR)-Lichtbehandlung (Photobiomodulation) die Schäden durch helles Licht in der Netzhaut von Albino-Ratten abschwächt.

Methoden: Junge erwachsene Sprague-Dawley (SD) Albinoratten wurden bei schwachem (5 Lux), zyklischem Licht aufgezogen und dann für 24 Stunden hellem (1000 Lux) kontinuierlichem Licht ausgesetzt. Die Tiere wurden vor, während oder nach der Belichtung mit 670-nm-Licht (9 J/cm(2)) in einem LED-Array behandelt. Die Netzhaut wurde 1 Woche und 1 Monat nach der Exposition gegenüber schädlichem Weißlicht auf Funktion, strukturelle Veränderungen, Zellverlust und Marker für Stress und Entzündung untersucht.

Ergebnisse: Helles Licht verursachte den Photorezeptor-spezifischen Zelltod in der Kontrollnetzhaut. Eine signifikante Hochregulierung von Stress und neuroprotektiven Faktoren sowie das Vorhandensein von aktivierten Mikroglia wurden auch nach lichtinduzierten Schäden festgestellt. Die Photobiomodulation schwächte die histopathologischen Veränderungen in allen drei Behandlungsgruppen stark ab. Die NIR-Behandlung beseitigte auch die Mikroglia-Invasion der Netzhaut und reduzierte signifikant das Vorhandensein von Stress und neuroprotektiven Molekülen. Durch helles Licht induzierte Reduktionen der Photorezeptorfunktion wurden durch Photobiomodulation bei Tieren, die vor und während der Exposition gegenüber schädlichem Licht behandelt wurden, signifikant verbessert. Die Photorezeptorfunktion war anfänglich bei Tieren, die nach einem durch helles Licht induzierten Schaden behandelt wurden, reduziert, erholte sich jedoch 1 Monat nach der Exposition.

Schlussfolgerungen: Die NIR-Photobiomodulation schützt vor einer durch helles Licht induzierten Netzhautdegeneration, selbst wenn eine NIR-Behandlung nach der Belichtung durchgeführt wird. Dieser Schutzeffekt scheint eine Verringerung des Zelltods und der Entzündung zu beinhalten. Die Photobiomodulation hat das Potenzial, eine wichtige Behandlungsmethode zur Vorbeugung oder Behandlung von lichtinduziertem Stress in der Netzhaut zu werden. Ganz allgemein könnte es bei der Vorbeugung und Behandlung von Netzhauterkrankungen mit entzündlichen Mechanismen von Vorteil sein.


Ergebnisse

Auswirkungen von hellem Licht

In der ersten Studie, nachdem Blutproben von 24 Frauen (mittleres Alter = 42 ± 14 Jahre) entnommen wurden, fanden wir, dass lichtunexponiertes Gas aus dem peripheren Blut im Headspace eine mittlere CO-Konzentration von 1,8 ± 0,4 SD ppm/g aufwies. Blutproben, die 2 Stunden lang hellem weißen Licht von 10.000 Lux ausgesetzt waren, hatten eine mittlere CO-Konzentration von 3,7 ± 1,2 ppm/g (P < 0,0001, zweischwänziges Paar T-Prüfung, T = 8,728, df = 23) (Abb. 1).

Die dicke Linie zeigt Mittelwerte aus den beiden Bedingungen.

In der zweiten Studie hatte nach Blutproben von 11 Frauen (mittleres Alter = 46 ± 13 Jahre) das lichtunexponierte Gas aus dem peripheren Blut im Headspace eine mittlere CO-Konzentration von 1,4 ± 0,5 SD ppm/g. Identisch behandelte Blutproben mit 2 h Belichtung mit hellem weißem Licht von 10.000 Lux hatten eine mittlere CO-Konzentration von 2,8 ± 1,7 ppm/g (P < 0,02, zweiseitig gepaart T-Prüfung, T = 2,966, df = 10) (Abb. 2).

Die dicke Linie zeigt Mittelwerte aus den beiden Bedingungen.

Assoziation der Tageszeit mit Hell-Licht-Effekt

In der ersten Studie mit 24 Frauen war die Tageszeit während des Tages signifikant umgekehrt mit dem Anstieg der CO-Konzentration bei hellem Licht vs. Dunkelheit verbunden (F(1,22) = 4.843, P < 0.04), mit an R 2 von 0,1804 (Abb. 3).

Die Linie zeigt eine „best-fit“-Kurve aus der linearen Regression.

In der zweiten Studie mit 11 Frauen war tagsüber die Tageszeit visuell, aber nicht signifikant, umgekehrt mit dem Anstieg der CO-Konzentration bei hellem Licht vs. Dunkelheit verbunden (F(1,9) = 2.961, P = 0,12), mit an R 2 von 0,2476 (Abb. 4).

Die Linie zeigt eine „Best-Fit“-Kurve aus der linearen Regression.


Management des Verschlusses der zentralen Netzhautarterie: Eine wissenschaftliche Stellungnahme der American Heart Association

Der zentrale retinale Arterienverschluss (CRAO) ist eine Form des akuten ischämischen Schlaganfalls, die einen schweren Sehverlust verursacht und ein Vorbote weiterer zerebrovaskulärer und kardiovaskulärer Ereignisse ist. Es gibt einen Mangel an wissenschaftlichen Informationen über die angemessene Behandlung von CRAO, wobei die meisten Strategien auf Beobachtungsliteratur und Expertenmeinungen basieren. In dieser wissenschaftlichen Stellungnahme werten wir die Literatur zu CRAO kritisch aus und geben einen Rahmen für die Betrachtung von Akutbehandlung und Sekundärprävention.

Methoden:

Wir führten eine Literaturrecherche von randomisierten kontrollierten klinischen Studien, prospektiven und retrospektiven Kohortenstudien, Fall-Kontroll-Studien, Fallberichten, klinischen Leitlinien, Übersichtsartikeln, grundlagenwissenschaftlichen Artikeln und Leitartikeln zum Management von CRAO durch. Wir stellten ein Gremium aus Experten aus den Bereichen vaskuläre Neurologie, Neuroophthalmologie, vitreoretinale Chirurgie, Immunologie, endovaskuläre Neurochirurgie und Kardiologie zusammen, und die Dokumentabschnitte wurden unter den Mitgliedern der Autorengruppe aufgeteilt. Jedes Mitglied erhielt den Auftrag, eine Literaturrecherche durchzuführen, die Daten zu synthetisieren und Überlegungen für die Praxis anzubieten. Mehrere Entwürfe wurden in der Gruppe verteilt, bis ein Konsens erzielt wurde.

Ergebnisse:

Akute CRAO ist ein medizinischer Notfall. Die Versorgungssysteme sollten sich weiterentwickeln, um der Früherkennung und der Triage von CRAO für die medizinische Notfallversorgung Priorität einzuräumen. Es gibt erhebliche Unterschiede in den Managementmustern zwischen Praktikern, Institutionen und subspezialisierten Gruppen. Die aktuelle Literatur legt nahe, dass eine Behandlung mit intravenösem Gewebeplasminogenaktivator wirksam sein kann. Patienten sollten sich einem dringenden Screening und einer Behandlung von vaskulären Risikofaktoren unterziehen. Hier besteht Bedarf an qualitativ hochwertigen randomisierten klinischen Studien.

Der zentrale Netzhautarterienverschluss (CRAO) ist eine Form des akuten ischämischen Schlaganfalls. 1 Trotz >150 Jahren Forschung gibt es keine wirksamen evidenzbasierten Therapieformen für diese Erkrankung. Weniger als 20 % der betroffenen Patienten erlangen die funktionelle Sehschärfe des betroffenen Auges wieder. 2,3 Analog zum zerebralen ischämischen Schlaganfall ist CRAO mit einem Risiko für rezidivierende vaskuläre Ereignisse verbunden. 4–8 Die Wirksamkeit weit verbreiteter Behandlungsstrategien für diese Erkrankung wurde nicht in randomisierten, placebokontrollierten klinischen Studien getestet. In dieser wissenschaftlichen Stellungnahme diskutieren wir das Management der CRAO mit besonderem Bezug auf Akuttherapie und kardiovaskuläre Sekundärpräventionsstrategien.

Definitionen

Der ischämische Schlaganfall ist definiert als eine „Episode einer neurologischen Dysfunktion, die durch einen fokalen Hirn-, Spinal- oder Netzhautinfarkt verursacht wird“. 1 Das Großhirn, das Rückenmark und die Netzhaut bilden das zentrale Nervensystem, und ein Infarkt des zentralen Nervensystems wird definiert als

Zelltod des Gehirns, des Rückenmarks oder der Netzhaut, der auf eine Ischämie zurückzuführen ist, basierend auf 1. pathologischen, bildgebenden oder anderen objektiven Hinweisen auf eine Hirn-, Rückenmarks- oder retinale fokale ischämische Verletzung in einer definierten vaskulären Verteilung oder 2. klinische Hinweise auf eine zerebrale, spinale Nabelschnur oder retinale fokale ischämische Schädigung basierend auf Symptomen, die >24 Stunden andauern oder bis zum Tod, und andere Ursachen ausgeschlossen. 1

CRAO bezieht sich auf die Beeinträchtigung des Blutflusses über die zentrale Netzhautarterie zu den inneren Schichten der Netzhaut. Dies kann zu einem Infarkt der Netzhaut führen, und wenn dies der Fall ist, entspricht dies der Diagnose eines akuten ischämischen Schlaganfalls. Für den Rest dieses Dokuments verwenden wir CRAO, um auf CRAO mit Netzhautinfarkt zu verweisen, um die Übereinstimmung mit seiner Verwendung in der veröffentlichten Literatur zu gewährleisten. Darüber hinaus kann ein Netzhautinfarkt durch einen Verschluss von Netzhautarterienzweigen entstehen, an denen kleinere Segmente der Netzhaut beteiligt sein können. Der Verschluss der Augenarterien umfasst variabel einen Infarkt der inneren und äußeren Netzhaut, des Sehnervenkopfes, des Augapfels und des Augengewebes (wobei das Ausmaß der Gewebebeteiligung vom Grad des Kollateralflusses über die äußere Halsschlagaderzirkulation abhängt). Die Diagnose einer CRAO wird durch die Identifizierung klassischer klinischer Befunde eines plötzlichen, schmerzlosen Sehverlustes, eines relativen afferenten Pupillendefekts und funduskopischer Befunde, die auf eine retinale Hypoperfusion hinweisen, gestellt. Eine eigenständige Variante der CRAO mit günstigerem visuellem Ergebnis tritt auf, wenn eine Zilioretinalarterie vorhanden ist und ausgespart wird (siehe Abschnitt Pathophysiologie). Die meisten Fälle (95%) von CRAO werden als nichtarteritisch klassifiziert, während 5% der Fälle arteritisch sind und als Teil einer entzündlichen Erkrankung wie der Riesenzellarteriitis (GCA) auftreten. 9 Definitionen sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1. Definitionen

CRAO weist auf einen Verschluss der zentralen Netzhautarterie hin.

Epidemiologie und Risikofaktoren

Die alters- und geschlechtsbereinigte Inzidenz von CRAO beträgt 1,9 pro 100 000 Personenjahre in den Vereinigten Staaten, 10 1,8 pro 100 000 Personenjahre in Südkorea, 11 und 2,5 pro 100 000 Personenjahre in Japan. 12 Die Inzidenz steigt auf 10,1/100 000 Personenjahre im Alter von >80 Jahren. 11 Männer haben eine etwas höhere Inzidenz als Frauen. 11,13 Die Inzidenz asymptomatischer arterieller Zweigembolien ist mit einer kumulativen 10-Jahres-Inzidenz von 2,9% bei den 49-Jährigen weitaus höher. 14 Im Gegensatz dazu beträgt die Inzidenz symptomatischer Okklusion von Netzhautarterienästen ≈ 30 % der von CRAO. 15 Eine große Studie auf der Grundlage der National Readmissions Database in den Vereinigten Staaten ergab, dass Patienten, die mit CRAO oder Verschluss von Netzhautastarterien aufgenommen wurden, etwas jünger sind als Patienten mit einem zerebralen ischämischen Schlaganfall (66,8 Jahre gegenüber 70,8 Jahren). fünfzehn

CRAO ist am stärksten mit einer ipsilateralen Stenose der A. carotis interna assoziiert. 16 Eine Single-Center-Studie mit 103 Fällen von CRAO ergab, dass 37 % der Patienten eine ipsilaterale kritische Karotiserkrankung hatten (in dieser Studie definiert als ≥ 70 % Stenose, arterielle Dissektion oder intraarterielle Thrombus). 17 In der EAGLE-Studie (European Assessment Group for Lysis in the Eye) wurden 13 77 von 84 Patienten umfassend auf mögliche Pathogenesen abgeklärt, wobei 31 (40%) eine Karotisstenose von ≥ 70% aufwiesen. 18 Embolien der zentralen Netzhautarterie können auch vom Herzen (einschließlich der Aorten- und Mitralklappen), dem Aortenbogen oder den großen Gefäßen ausgehen. 19 Dies spiegelt sich im Risikofaktorprofil von Patienten mit CRAO wider. Die EAGLE-Studie 13 zeigte eine hohe Prävalenz von kardiovaskulären Risikofaktoren: Fettleibigkeit (82 %), Bluthochdruck (73 %), Tabakkonsum (49 %), Hypercholesterinämie (49 %) und Diabetes (14 %) bei den 77 untersuchten Patienten. 18 Insgesamt hatten 67 % der Patienten mindestens 1 kardiovaskulären Risikofaktor. Darüber hinaus hatten 20 % der Patienten eine Herzrhythmusstörung, 17 % eine Herzklappenerkrankung und 5 % eine Herzinsuffizienz. Patienten mit CRAO haben häufiger Vorhofflimmern (VHF) als alters- und geschlechtsangepasste Kontrollen 20 und CRAO weist bei Patienten mit bekanntem Vorhofflimmern auf ein hohes Risiko für einen erneuten Schlaganfall hin. 21 Eine längere Dauer der kardialen Überwachung ist bei Patienten mit CRAO mit einem höheren Risiko verbunden, VHF zu erkennen. 22

Pathophysiologie

Die zentrale Netzhautarterie und ihre Äste versorgen die innere Netzhaut. Die innere Netzhaut besteht aus der Nervenfaserschicht der Netzhaut, der Ganglienzellschicht und der inneren plexiformen Schicht. Die zentrale Netzhautarterie entspringt der Augenarterie, die bei den meisten Menschen der erste Zweig der A. carotis interna ist (Abbildung 1). In etwa einem Drittel der Augen ist eine Arterie cilioretinalis vorhanden, die oft die für das zentrale Sehen entscheidende Fovea versorgt. 23 Die A. cilioretinalis entspringt dem hinteren Ziliarkreislauf, nicht dem zentralen arteriellen Kreislauf der Netzhaut. Daher kann die Sehschärfe nach einer CRAO, wenn sie vorhanden ist, nahezu normal sein, 23 während das periphere Sehen stark beeinträchtigt ist.

Abbildung 1. Arterielle Versorgung der Netzhaut.

Die wichtigste Determinante für Netzhautschäden und das endgültige visuelle Ergebnis ist die Verschlussdauer der zentralen Netzhautarterie. Ein entscheidender Punkt bei der Modellierung der Pathophysiologie der CRAO ist die Aufteilung des inneren retinalen Kreislaufs (bereitgestellt durch die zentrale Netzhautarterie) und des äußeren retinalen/choroidalen Kreislaufs (bereitgestellt durch den hinteren Ziliarkreislauf). Bei CRAO kommt es zu einer passiven Sauerstoffdiffusion von der äußeren Netzhaut zur dünnen inneren Netzhaut 24,25 (die die theoretische Grundlage für die hyperbare Sauerstofftherapie [HBO] bildet, siehe Abschnitt Akutbehandlung). Darüber hinaus besteht zwischen diesen beiden Kreisläufen am Sehnervenkopf und über Pialanastomosen der zentralen Netzhautarterie eine robuste Kollateralisation. 26 Es wurde postuliert, dass retinale Ganglienzellen innerhalb von 12 bis 15 Minuten nach Arterienverschluss anfällig für Schäden sein können, 27 aber klinische und experimentelle Beweise deuten auf ein längeres Zeitfenster der Lebensfähigkeit hin. 2,28 Bei älteren, arteriosklerotischen und hypertensiven Rhesusaffen verursachte CRAO keine nachweisbaren Sehnerven- oder Netzhautschäden, wenn sie für <97 Minuten vorhanden waren, wohingegen nach 240 Minuten Okklusion schwere und irreversible Schäden auftraten. 29,30

Mehrere Mechanismen können ohne Entzündung der Gefäße zur akuten Störung der retinalen Blutversorgung führen. Am häufigsten ist der embolische Verschluss der zentralen Netzhautarterie oder der Netzhautastarterien durch Fernembolisation aus der ipsilateralen A. carotis interna, dem Aortenbogen oder dem Herzen. Diese Behauptung basiert auf einer Studie mit 234 Patienten mit nicht-arteritischer CRAO, bei 85 % wurde eine Bildgebung der Zervikalgefäße durchgeführt, und bei 71 % von diesen wiesen ipsilaterale Karotis-Plaques auf. Nur 18% der Patienten in dieser Studie hatten eine Stenose von >80%, was eine hämodynamische Beeinträchtigung als Mechanismus der CRAO weniger wahrscheinlich macht. Der arterielle Subtyp, bei dem Arterien durch einen entzündlichen Prozess verschlossen sind, ist weniger verbreitet als der thromboembolische Subtyp. Die häufigste Ursache einer arteritischen CRAO ist eine GCA, die mittlere und große extrakranielle Arterien, einschließlich distaler Äste der Halsschlagader, 3,31 betrifft und zu einer okklusiven Intimahyperplasie führt. 32 Augen mit GCA-induzierter CRAO können gleichzeitig eine arteriitische anteriore ischämische Optikusneuropathie (AION) und choroidale Ischämie aufweisen, die aus dem vaskulitischen Verschluss der hinteren Ziliararterien resultiert. 3 Gelegentlich kann bei GCA ein arteritischer Verschluss der hinteren Ziliararterien zu einer Durchblutungsstörung auch in der Zilioretinalarterie führen und sich als GCA-assoziierter Zilioretinalarterienverschluss präsentieren. In einer großen Kohorte von Patienten mit biopsiebewiesener GCA entwickelten 8,2 % einen dauerhaften Sehverlust, der bei 6,9 % auf AION, bei 1,6 % auf CRAO und bei 0,4 % auf einen zilioretinalen Arterienverschluss zurückzuführen war. 33 Eine entzündliche Erkrankung der proximalen Augenarterie wie bei der GCA kann eine begleitende Ischämie der inneren und äußeren Netzhaut sowie des Sehnervenkopfes induzieren. In der obigen Kohorte hatten beispielsweise 33 1 Patient (0,4%) CRAO und eine kontralaterale AION und 1 Patient (0,4%) hatte einen kombinierten zilioretinalen Arterienverschluss und AION am selben Auge.

Darüber hinaus wurde CRAO als Manifestation einer Vielzahl von infektiösen und entzündlichen systemischen Erkrankungen, einschließlich anderer autoimmuner Vaskulitiden, berichtet. In seltenen Fällen kann eine Thrombose der zentralen Netzhautarterie bei einem hyperkoagulierbaren Zustand auftreten. 34 Eine iatrogene CRAO kann als Komplikation kosmetischer Gesichtsinjektionen auftreten, wenn das synthetische Material versehentlich in die mit der Augenarterie kollateralen Gesichtsarterien eingeführt wird. 35 Im Allgemeinen ist die Prognose in solchen Fällen schlecht, und da das Material nicht auf Fibrin basiert, trifft die Diskussion der Thrombolyse (im Abschnitt zur akuten Behandlung) nicht zu.

Diagnose

Typischerweise präsentiert sich CRAO als plötzlicher, schmerzloser monokularer Verlust der Sehschärfe und des peripheren Sehens. Der Grad des Sehverlustes ist variabel: Bei >80% der Patienten ist die anfängliche Sehschärfe „Finger zählen“ oder schlimmer, kann aber bei Vorhandensein einer Zilioretinalarterie fast normal sein. Das beeinträchtigte Farbsehen ist proportional zur Sehschärfe. Die meisten Patienten haben einen ipsilateralen relativen afferenten Pupillendefekt (der bei einer kontralateralen Optikusneuropathie möglicherweise nicht vorhanden ist). Zu den typischen funduskopischen Befunden zählen ein Netzhautödem (erkennbar als Netzhautaufhellung), ein kirschroter Fleck (als Folge einer erhaltenen Aderhautzirkulation unter der Fovea, die von einer blassen, ischämischen Netzhaut umgeben ist), ein langsamer segmentaler Blutfluss (sog Netzhautarterien, die abgeschwächt sind, und normalerweise eine normal aussehende Papille (Abbildung 2). Bei Patienten mit CRAO sind retinale Emboli in <10% der Fälle in den Ast der Netzhautarterien sichtbar, und Emboli in der zentralen Netzhautarterie selbst sind selten sichtbar, da der Großteil ihres Verlaufs retrobulbär ist. Die Assoziation eines Papillenödems mit akuter CRAO weist auf die seltene Kombination von AION und innerer retinaler Ischämie hin, die wahrscheinlich eine Vaskulitis widerspiegelt, die auch die hinteren Ziliararterien betrifft. Bei Patienten über 50 Jahren mit systemischen Symptomen wie Claudicatio Kiefer, Polymyalgia rheumatica, diffusen Nackenschmerzen, Druckempfindlichkeit der Kopfhaut mit oder ohne Knötchen, neu auftretenden Kopfschmerzen oder erhöhten Entzündungsmarkern sollte eine arteritische CRAO vermutet werden. 36–38

Figur 2. Untersuchungsbefund bei akutem zentralem Netzhautarterienverschluss (CRAO linkes Auge).EIN durch D, Akute CRAO am linken Auge, die 5 Stunden nach Beginn des Sehverlusts beobachtet wurde. EIN, Fundusfoto des normalen rechten Auges. Beachten Sie die normale Fovea (weißer Pfeil) und die normalen Netzhautarterien (weiße Pfeilspitzen). B, Fundusfoto eines linken CRAO mit diffuser Netzhautaufhellung (schwarzer Pfeil) mit einem kirschroten Fleck (gelber Pfeil), abgeschwächten Arterien (orange Pfeilspitzen). Beachten Sie den Farbunterschied der ödematösen Netzhaut im Vergleich zum normalen rechten Auge. C, Normale optische Kohärenztomographie der Makula des rechten Auges mit normalen Netzhautschichten und der Fovea, in der die inneren Netzhautschichten normal dick sind (*). D, Optische Kohärenztomographie der Makula des linken Auges mit akuter CRAO, die eine Verdickung und Unregelmäßigkeit der inneren Netzhautschichten zeigt, die einem Netzhautödem als Folge einer akuten Netzhautischämie entspricht (weißer Pfeil). Beachten Sie das hellere Erscheinungsbild der inneren Netzhaut, die im Vergleich zum normalen rechten Auge hyperreflektiv ist. E, Fibrin-Thrombozyten-Emboli im oberen Ast der Netzhautarterie (rote Pfeile) mit langsamem segmentalem Blutfluss („Boxcarring“) in distalen Netzhautarterien (rote Pfeilspitze). F, Zilioretinalarterienschonung bei akuter CRAO (linkes Auge). Es gibt eine diffuse Netzhautaufhellung (schwarze Pfeile), die der infarktierten ödematösen Netzhaut entspricht, im Gegensatz zum normalen zentralen Bereich (*), der von zilioretinalen Arterien (weiße Pfeilspitze) vaskularisiert ist.

Eine ophthalmologische Untersuchung einschließlich einer erweiterten funduskopischen Untersuchung oder einer nichtmydriatischen Farbfundusfotografie ist erforderlich, um die Diagnose einer CRAO zu bestätigen und andere Erkrankungen auszuschließen, die einen akuten schmerzlosen Sehverlust verursachen können, einschließlich Glaskörper- und Chorioretinalblutung, Netzhautablösung und akuter Optikusneuropathie. Seltener können Erkrankungen des vorderen Augenabschnitts (Hornhaut und Linse) zu einem akuten Sehverlust führen. 39 Wenn möglich, sollte sich der Notarzt von einem Augenarzt anleiten lassen, um die Diagnose CRAO zu bestätigen. Wenn ein Augenarzt für eine Notfallabklärung vor Ort nicht verfügbar ist und der behandelnde Arzt die Diagnose nicht stellen möchte, kann eine Augenhintergrundfotografie angefertigt und per Telemedizin/Teleschlaganfall an einen Augenarzt zur Bestätigung der Diagnose weitergeleitet werden. 39

Zu Beginn des okklusiven Ereignisses kann der Fundus relativ normal und scheinbar durchblutet erscheinen. Ein plötzlicher schmerzloser Sehverlust in der Anamnese und das Vorhandensein eines relativen afferenten Pupillendefekts, einer anhaftenden Netzhaut und eines normalen Sehnervs implizieren stark einen Verschluss der zentralen Arterie. Bildgebende Verfahren wie die optische Kohärenztomographie, die optische Kohärenztomographie-Angiographie oder die Fluoreszein-Angiographie können die Diagnose einer CRAO unterstützen, insbesondere wenn die erwarteten Befunde subtil sind oder fehlen. Die optische Kohärenztomographie kann ein Netzhautödem in der akuten Situation einfach und schnell erkennen (Abbildung 2C und 2D). Die Fluoreszein-Angiographie kann eine verzögerte oder fehlende Netzhautperfusion und Netzhautarterienastverschlüsse zeigen, ist aber zeitaufwendig und in der Regel nicht notwendig, um eine sichere Diagnose zu stellen. 40 Weitere Einzelheiten zur klinischen Diagnose von CRAO und anderen retinalen Gefäßerkrankungen finden Sie im Preferred Practice Pattern der American Academy of Ophthalmology zu Retinal and Ophthalmic Artery Occlusions. 41

Naturgeschichte

Mehrere Studien legen nahe, dass der natürliche Verlauf von CRAO in Bezug auf die visuelle Erholung schlecht ist. Eine Studie mit 177 Patienten mit nicht-arteritischer CRAO (von denen 121 eine Sehschärfe während der Nachuntersuchung aufwiesen) ergab, dass fast 80 % der Patienten bei der Nachuntersuchung eine Sehschärfe von „Fingerzählen“ oder schlechter aufwiesen. 9 Eine Metaanalyse von 8 Studien, in denen visuelle Ergebnisse von 396 unbehandelten Patienten mit CRAO berichtet wurden, ergab, dass nur 17,7 % (70 von 396) eine funktionelle Seherholung aufwiesen (definiert als Verbesserung der Sehschärfe von 20/200 oder schlechter bei der Vorstellung auf 20/ 100 oder besser) mit minimaler Heterogenität zwischen den Studien. 2

Im Allgemeinen führt eine Einschränkung des Sehvermögens zu einer langfristigen Behinderung. Einseitiger nicht korrigierbarer Sehverlust ist mit einer erhöhten Sturzwahrscheinlichkeit (Odds Ratio 2,86 [95 % KI 1,16–7,08]) und funktioneller Abhängigkeit (Odds Ratio 7,50 [95 % KI 1,97–28,6]) verbunden. 42 Dies kann eine Behinderung genug sein, um eine Unterbringung in einer Langzeitpflegeeinrichtung zu rechtfertigen. 42,43 Eine Mixed-Methods-Studie 44 untersuchte die Auswirkungen von einseitigem Sehverlust auf die gesundheitsbezogene Lebensqualität mittels einer 36 Items umfassenden Gesundheitsbefragung (Short-Form Health Survey) 45 an 3108 Teilnehmern. Die Befragten mit mäßigem bis schwerem Sehverlust hatten Einschränkungen in der körperlichen und sozialen Funktionsfähigkeit und selbst berichteten funktionelle Einschränkungen, die auf emotionale Probleme zurückzuführen waren. Eine Umfrage unter Erwachsenen mit normalem Sehvermögen, bei der die Präferenz der Patienten für die Behandlung von CRAO 46 untersucht wurde, zeigte, dass 39 % der befragten Erwachsenen ein gewisses Schlaganfallrisiko akzeptieren würden und 37 % sogar ein gewisses Sterberisiko akzeptieren würden, um die Wahrscheinlichkeit einer Heilung von 20/100 visuell zu verdreifachen Sehschärfe in einem Auge, wenn das nicht betroffene Auge anvisiert wird. Mehr als 80 % der Menschen würden diese Risiken akzeptieren, wenn das nicht betroffene Auge nicht gesichtet wird. 46

Akutbehandlung

Triage und schnelle Beurteilung von Patienten mit Verdacht auf CRAO

Zuverlässige Systeme zur schnellen Identifizierung und Behandlung von Patienten mit CRAO werden entwickelt und sind sowohl für die breite Verfügbarkeit der Behandlung als auch für die Sicherstellung einer angemessenen Teilnahme an klinischen Studien von entscheidender Bedeutung. 47 Die Verwendung vorhandener Strichcode-Systeme gewährleistet eine schnelle und reproduzierbare Bewertung von Risikofaktoren für Blutungen. Zwei Ergänzungen zum Schlaganfall-Code-Verfahren sind im Rahmen der CRAO notwendig: (1) eine funduskopische Untersuchung zur Bestätigung der Diagnose und zum Ausschluss alternativer Ursachen wie Glaskörper- oder Netzhautblutungen und (2) Screening auf Arteriitis. Die Wirksamkeit der Thrombolyse wurde bei arteritischer CRAO nicht untersucht, aber ein frühzeitiges Screening und eine sofortige Steroidtherapie sind angezeigt, um das Sehvermögen im kontralateralen Auge zu erhalten. 48 Eine detailliertere Erörterung des Managements der arteriitischen CRAO würde den Rahmen dieser Übersichtsarbeit sprengen.

Es gibt ein enges Zeitfenster für eine wirksame Behandlung der CRAO und eine hohe Rate an schweren Begleiterkrankungen. Wenn CRAO in einer Augenheilkunde, Optometrie, Neurologie oder Primärklinik diagnostiziert wird, ist daher eine sofortige Triage in eine Notaufnahme erforderlich und sollte nicht verzögert werden, um eine weitere ambulante Untersuchung zu erhalten oder andere Behandlungen einzuleiten. 41 Schlaganfallzentren sollten Beziehungen zu niedergelassenen Augenärzten und Optometristen aufbauen, um effiziente Wege für den Transfer von Patienten mit CRAO zu fördern. Dies könnte es mehr Patienten ermöglichen, die Notaufnahme innerhalb des Fensters für Gewebeplasminogenaktivator (tPA) zu erreichen. Öffentlichkeitskampagnen sollten den plötzlichen, schmerzlosen, monokularen Sehverlust als Symptom eines möglichen Schlaganfalls hervorheben, der mit plötzlicher, einseitiger Schwäche, Gesichtsschwäche und Sprachschwierigkeiten einhergeht.

Der Ablauf der thrombolytischen Behandlung der CRAO in der Notaufnahme sollte mit einer sofortigen augenärztlichen Untersuchung parallel zu einer strukturierten neurologischen Untersuchung (über eine Berechnung der Schlaganfallskala des National Institutes of Health) und einer Computertomographie des Gehirns ohne Kontrastmittel beginnen. Bei hohem Verdacht auf eine Koagulopathie sollten Thrombozytenzahl- und Gerinnungsstudien (Prothrombinzeit/International Normalized Ratio und aktivierte partielle Thromboplastinzeit) durchgeführt werden, bei Patienten mit hohem klinischem Verdacht auf GCA eine Untersuchung der Erythrozytensedimentationsrate und CRP (C-reaktives Protein) sinnvoll ist, bevor eine endgültige Entscheidung über die Verabreichung von tPA getroffen wird. Nach Abschluss dieses Prozesses und Feststellung der Kandidatur eines Patienten für eine Akuttherapie sollte eine beschleunigte stationäre Abklärung erfolgen. Ein vorgeschlagenes Behandlungsprotokoll für akute CRAO ist in Abbildung 3 dargestellt.

Figur 3. Behandlungsprotokoll für zentrale Netzhautarterienverschluss (CRAO). CRP zeigt C-reaktives Protein CT, Computertomographie ED, Notaufnahme ESR, Erythrozytensedimentationsrate GCA, Riesenzellarteriitis IA, intraarterielle IV, intravenöse STAT, sofort und tPA, Gewebeplasminogenaktivator an.

Intravenöses tPA

Die intravenöse tPA ist eine evidenzbasierte Therapie des akuten ischämischen Schlaganfalls. 49 Bei Patienten, die sich innerhalb von 4,5 Stunden nach dem letzten bekannten Zeitpunkt ohne Anzeichen einer intrakraniellen oder systemischen Blutung vorstellen, verbessert es die langfristigen funktionellen Ergebnisse. 50 Das am häufigsten verwendete Mittel ist Alteplase, das über eine intravenöse Infusion verabreicht wird (0,9 mg/kg, wobei 10 % über 1 Minute und der Rest über 59 Minuten verabreicht werden).

Seit den 1960er Jahren wurden intravenöse thrombolytische Mittel empirisch zur Behandlung von CRAO verwendet, und tPA wird derzeit bei 5,8 % der Patienten verabreicht, die mit CRAO in den Vereinigten Staaten aufgenommen wurden. 15 In einer Metaanalyse von Beobachtungsstudien auf Patientenebene fanden Schrag et al. 2 heraus, dass Patienten mit akuter CRAO, die mit einem lytischen Arzneimittel behandelt wurden, eine 50%ige klinische Erholungsrate zeigten, wenn sie innerhalb von 4,5 Stunden nach Beginn behandelt wurden. 2 An important accomplishment of this study was the standardization of outcome measures for CRAO, called visual recovery. This was defined as a final visual acuity of 20/100 or better in the affected eye when the initial best-corrected visual acuity was 20/200 or worse. This definition captures a minimum of 3 lines of improvement in visual acuity and functional clinical improvement. Moreover, this measure is reproducible between studies and performs better than older definitions, which were inconsistent and often ambiguous. On the basis of the strength of the observational data and in the absence of other effective treatments, more than half of academic neurologists treat selected patients with acute CRAO with intravenous tPA.

To date, there have been no adequate randomized clinical trials of intravenous tPA because previous attempts were limited as a result of difficulty with patient enrollment. Since the publication of the meta-analysis of observational studies, 2 intravenous tPA was re-evaluated in 4 modern cohorts with acute CRAO within 4.5 hours of onset. 28,51–53 An updated meta-analysis including these modern cohorts again demonstrated a strong effect with treatment within 4.5 hours. 28 This analysis robustly reproduced the earlier findings and formed the basis for several ongoing clinical trials. Three randomized trials being conducted in Europe will evaluate treatment with intravenous thrombolysis compared with placebo in adults with CRAO presenting within 4.5 hours of symptoms onset: THEIA (A Phase III Randomized, Blind, Double Dummy, Multicenter Study Assessing the Efficacy and Safety of IV Thrombolysis [Alteplase] in Patients With Acute Central Retinal Artery Occlusion URL: ClinicalTrials.gov. Unique identifier: NCT03197194 comparing tPA with placebo), REVISION (Early Reperfusion Therapy with Intravenous Alteplase for Recovery of Vision in Acute Central Retinal Artery Occlusion) (pending ClinicalTrials.gov registration comparing tPA with placebo), and TenCRAOS (Tenecteplase in Central Retinal Artery Occlusion Study URL: ClinicalTrials.gov. Unique identifier: NCT04526951 comparing tenecteplase with placebo). Until a fully powered efficacy trial has been completed, we feel that there is equipoise in the utility of intravenous tPA for CRAO, and the decision to use this therapy rests on a thorough discussion between the treating specialist and the affected patient, which includes an acknowledgment of the limitations inherent in the literature to date.

The risk of symptomatic intracranial hemorrhage appears to be low when tPA is administered to treat CRAO. There are no recorded cases of symptomatic intracranial hemorrhage when tPA is administered within 4.5 hours of symptom onset and without the concomitant administration of anticoagulation. 28 Larger data sets are needed to clarify the risk of symptomatic intracranial hemorrhage associated with alteplase administration for CRAO. Because of a 30% incidence of concurrent cerebral ischemic stroke 17,56 and a reduced efficacy signal in the 4.5- to 6-hour time epoch, 2,28 treatment beyond 4.5 hours requires further study, potentially including the exploration of novel biomarkers of retinal viability. Emerging evidence suggests that immediate optical coherence tomography may be useful for identifying patients who are within the 4.5-hour window for treatment if they are unable to report the time of symptom onset. 57

Intra-Arterial tPA

Introducing tPA directly into the ophthalmic circulation via superselective microcatheterization of the ostium of the ophthalmic artery (intra-arterial thrombolysis [IAT]) has the theoretical advantage of directly administering thrombolytic therapy to the thrombus while reducing the risk of intracranial and systemic hemorrhage. 58 Thus, the dose of tPA reaching the systemic circulation is much lower, so it may be considered in patients with systemic contraindications to intravenous thrombolysis such as recent surgery, gastrointestinal hemorrhage, or coagulopathy. This reduction in systemic complications is accompanied by risks of arterial dissection, catheter-induced spasm, and dislodgement of atheromatous plaque in the ophthalmic circulation with the possibility of distal embolization. Given the size of the vessels in question (the ophthalmic artery is 1.3 mm in diameter and the central retinal artery is 160 µm in diameter at its terminus), mechanical clot retrieval is not possible with existing technology. Over the past 20 years, several retrospective studies have investigated this treatment with variable results. Some case series suggest that IAT may improve visual outcomes. 59 The only prospective randomized controlled study was EAGLE. 13 EAGLE enrolled patients up to 24 hours from symptom onset. It was stopped prematurely because of a failure of the treatment group to outperform the conservative treatment group. Two patients had an intracerebral hemorrhage. The mean time between symptom onset and treatment was 13 hours in this study no patients were treated within 4.5 hours, and only 4 of 41 were treated within 6 hours. Therefore, treatment with IAT at early time points remains untested. Although conceptually appealing, a number of logistical and procedural challenges render the study of IAT at early time points difficult. For instance, IAT requires the mobilization of an on-call endovascular interventional team and preparation of a catheterization laboratory. It also has inherent difficulties because, in contrast to endovascular thrombectomy for cerebral stroke, it necessitates cannulation of the much smaller ophthalmic artery.

The recommended technique for superselective ophthalmic artery microcatheterization is placement of a small microcatheter (0.60 mm) in the ostium of the artery. Although distal microcatheterization of the ophthalmic artery is possible, overall, it is not recommended because it increases the risk of arterial dissection and thromboembolic events. This technique of proximal ophthalmic artery microcatheterization is used widely for the intra-arterial administration of chemotherapy for retinoblastoma 60 however, the technical challenges are increased in the presence of atherosclerosis, which is likely in the majority of patients with nonarteritic CRAO. In cases of occlusion or high-grade stenosis of the internal carotid artery, tPA can be injected into the external carotid artery and delivered to the ophthalmic artery via collateral flow from the distal middle meningeal artery. In CRAO, tPA is delivered in increments of 15 mg accompanied by serial bedside ophthalmological examinations until visual acuity is restored, a choroidal blush is visualized, or a dose of 50 mg has been reached. 13 The literature favors continued study of intra-arterial tPA at early time points.

Conservative Treatments

Several so-called conservative approaches have been used in an effort to restore vision. These include anterior chamber paracentesis, ocular massage, topical intraocular pressure-lowering agents, sublingual isosorbide dinitrate, systemic β-blockade, carbogen therapy (inhaling a 95% O2/5% CO2 mixture), and breathing into a paper bag. The putative rationale behind most conservative therapies is that modulation of intraocular pressure or vasodilation of the retinal vasculature may dislodge the obstruction and allow the embolus to migrate peripherally. Typically, ≥2 of these modalities are combined (eg, in the active control arm of the EAGLE trial, patients were treated with hemodilution, timolol, intravenous acetazolamide, and ocular massage 13 ), making it difficult to disentangle the effect of one from the effect of another. None is known to be more effective than placebo. 61 Indeed, a meta-analysis suggested that patients treated with differing combinations of such strategies had a visual recovery rate of 7.4% compared with the natural history of 17.7%. 2 Most studies exploring such strategies are small, retrospective, uncontrolled, and limited by selection and reporting bias. Two retrospective analyses, one of combined treatment with anterior chamber paracentesis and carbogen 62 and the other with anterior chamber paracentesis alone, 63 found no benefit of treatment independent of the timing of the intervention. An additional study found that anterior chamber paracentesis was independently associated with worse visual outcome when performed before HBO therapy. 64 Ocular massage is intended to produce fluctuations in intraocular pressure and conceptually increase the chance of embolus migration and reperfusion. The use of ocular massage to treat CRAO dates to the 1880s, yet no study has demonstrated that it has any convincing effect. Other techniques used include pentoxifylline and isovolumic hemodilution (to reduce erythrocyte viscosity). Because of a lack of evidence for efficacy and suggestions of harm in the literature, these treatments are not currently endorsed in professional guidelines on the management of CRAO. 41

HBO therapy is used as a method of salvaging retinal tissue in acute CRAO. In normal physiology, >50% of the retinal oxygen supply is derived from passive diffusion from the choroidal circulation, 25 whereas with hyperbaric oxygenation, it is as high as 97%. 65 Several case series 66–68 suggest that HBO improves visual outcome in CRAO. HBO may provide benefit as a temporizing measure while definitive reperfusion is pursued, although is not felt to promote reperfusion itself. It is associated with a low risk of systemic complications, and intracranial or systemic hemorrhage rates are not increased. 69 We could find only 1 case report of concurrent use of HBO and tPA for CRAO. 70 HBO is labor intensive to deploy and available at only select centers in the United States.

Secondary Prevention

The optimal approach to long-term secondary prevention in patients with CRAO should be guided by a multidisciplinary collaboration among a neurologist, an ophthalmologist, and a primary care physician or an internist. Patients with CRAO require ophthalmological follow-up for optimization of residual vision, serial visual assessment, monitoring for neovascularization-related complications, 71 and preservation of the health of the contralateral eye. The neurologist’s role is to determine the cause, initiate an appropriate pharmacological secondary prevention strategy, and work in concert with the patient’s internist/primary care physician to control modifiable risk factors.

Treatment of hypertension, dyslipidemia, diabetes, obesity, and obstructive sleep apnea smoking cessation implementation of a plant-based diet and regular physical activity are critical for secondary prevention after CRAO and should follow established professional guidelines for cerebral ischemic stroke 72 (note that ischemic stroke guidelines do not explicitly mention CRAO at present, although it is formalized in the American Heart Association’s definition of ischemic stroke). For those without an indication for anticoagulation or surgery, an antithrombotic therapy regimen paralleling that seen in cryptogenic ischemic stroke is reasonable. In patients with a presenting National Institutes of Health Stroke Scale score of ≤3, an initial course of 21 days of dual antiplatelet therapy may be reasonable followed by long-term treatment with a single antiplatelet agent, typically aspirin 81 mg daily or clopidogrel 75 mg daily as recommended by current guidelines. 49,72 The THALES trial (Acute Stroke or Transient Ischaemic Attack Treated With Ticagrelor and ASA for Prevention of Stroke and Death) 73 and SOCRATES trial (Acute Stroke or Transient Ischemic Attack Treated With Aspirin or Ticagrelor and Patient Outcomes) 74 suggest that ticagrelor (either alone or in combination with aspirin) may reasonably form part of pharmacological secondary prevention in patients with transient ischemic attack or minor stroke and thus might be reasonable after CRAO.

The etiological workup should be done urgently because it frequently will unmask concurrent disease that requires prompt intervention. 17,75 High-grade stenosis of the ipsilateral carotid artery should be identified rapidly with computed tomography/magnetic resonance angiography or cervical artery ultrasound and treated as symptomatic carotid stenosis. The choices in this scenario include surgical revascularization or medical management (antiplatelet therapy, a statin, risk factor modification, smoking cessation, and other lifestyle measures), depending on the patient’s surgical risk. Because of the high rate of structural heart disease among patients with CRAO, 17 it is reasonable to consider transthoracic echocardiography to examine for evidence of a cardioembolic source. Transesophageal echocardiography should be reserved for those patients in whom there is a high suspicion for an occult structural cardiac lesion and an otherwise negative diagnostic workup. The ideal screening regimen for AF in patients with CRAO has not yet been defined, but some duration of ambulatory cardiac rhythm monitoring is appropriate in patients without a clear other cause for the CRAO. When AF is detected, oral anticoagulation should be initiated in accordance with established guidelines for stroke secondary prevention. 72 CRAO was not classified as an ischemic event in the derivation of the CHADS2 and CHA2DS2-VASc scores 76 but in our opinion should be classified as stroke for the purposes of determining an individual patient’s score. Screening for less common causes of CRAO, including hypercoagulable states, paradoxical emboli, and septic emboli, should be considered in select high-risk patients.

Conclusions and Future Directions

CRAO and cerebral ischemic stroke share the same underlying mechanisms and therapeutic approaches. At present, there is no widely accepted therapy, and practitioners vary in their management of this condition. To date, the literature on intravenous tPA for CRAO is constrained by multiple variables, including a very long treatment window and inconsistent or poorly defined visual recovery outcomes. Intravenous tPA may be a reasonable treatment for patients with CRAO after a discussion of the benefits and risks with the patient or surrogate. Historical strategies (including anterior chamber paracentesis, ocular massage, and hemodilution) are not beneficial with respect to visual outcome. Emerging treatments, including HBO and intra-arterial tPA at early time points, show promise but require further study. We must develop systems of care for the urgent recognition, triage, and management of CRAO in a manner similar to cerebral ischemic stroke. Telemedicine will allow expert evaluation and initiation of treatment at peripheral centers that lack in-house specialists. Further studies are necessary to evaluate long-term quality of life after CRAO, and population-based studies are needed to more precisely clarify the modern epidemiology of CRAO. Vascular secondary prevention after CRAO should be a collaborative effort among a neurologist, an ophthalmologist, and an internist. There is an unmet need for a pragmatic, multicenter, randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial comparing intravenous tPA with placebo at early time points in patients with CRAO. Prospective multicenter observational registries will aid in feasibility testing and sample size calculations for such a clinical trial. Future research should be directed toward the development of novel biomarkers of retinal tissue viability that can be deployed in real time and complement existing time-based decision-making algorithms, potentially allowing the use of tPA at delayed time points in selected patients. Additional treatment modalities that require further study include evaluation of novel thrombolytic agents such as tenecteplase, HBO therapy, and novel neuroprotectants for use in tandem with recanalization therapy. Considerations for practice from this statement are summarized in Table 2.

Tabelle 2. Summary of Suggestions for Clinical Practice According to Section

AF indicates atrial fibrillation CRAO, central retinal artery occlusion GCA, giant cell arteritis IAT, intra-arterial thrombolysis and tPA, tissue plasminogen activator.


Untangling the biological effects of blue light

Blue light can both set the mood and set in motion important biological responses. Researchers at the University of Pennsylvania's School of Medicine and School of Arts and Sciences have teased apart the separate biological responses of the human eye to blue light, revealing an unexpected contest for control. Their work addresses the properties of melanopsin, a light-sensitive protein in the eye that establishes the rhythm of our day-night cycle and the familiar constriction of the pupil to bright light. They measured the pupil response to stimulation of melanopsin and of short-wave-sensitive (S) cones, the other blue light-sensing cells that operate in daylight. Surprisingly, they found that melanopsin and S-cones have opposite effects and compete for control of the pupil in blue light. Their complete results are published in the current issue of PNAS.

Drs. Aguirre and Brainard and graduate student Spitschan found that melanopsin, a protein and short wave-sensitive S-cones, both in the retina have opposite effects and compete for control of the pupil in response to blue light.

"The challenge of studying melanopsin is that it is very sensitive to blue light, a short-wave light emitted by digital devices including smartphones, tablets, and computers, as are S-cones," says lead author, Manuel Spitschan, a Penn graduate student in psychology. "Previous studies in the human eye have not separately studied the S-cones and melanopsin because flashing a blue light stimulates both of these cells, so we didn't know if what a person saw or the response of the pupil was from one or both." To overcome this problem, the Penn team developed a special class of visual stimuli: they produced flickering light that stimulates melanopsin but is invisible to S-cones, and a second flickering light that stimulates S-cones but is invisible to melanopsin. The lights were created using a machine that can sculpt and switch between computer-designed rainbows of light.

The researchers had 16 people watch this flickering light while the response of their pupil was recorded. The light that stimulates melanopsin made the pupil slowly contract. To their surprise, they also discovered that stimulation of S-cones made the pupil get larger. That is, when the S-cones of the eye captured more light, the pupil enlarged, the opposite of what is generally thought of as the natural pupil response. This means that blue light sets off a tug-of-war between melanopsin and S-cones to make your pupil smaller or bigger. The melanopsin effect is stronger, resulting in the familiar shrinking of the pupil to bright light of any color.

"For the first time in people we are able to probe the relationship between melanopsin signals and the cones and how they work together or in opposition," says David Brainard, PhD, RRL professor of Psychology, director of the Vision Research Center and director of the Institute for Research in Cognitive Science. And what do these special flickering lights look like? "The flicker that stimulates S-cones looks like it is switching between a bluish and yellowish color. The flicker that stimulates melanopsin, however, is hard to see, and looks like a soft glow that rises and falls in brightness."

Light enters the human eye and is imaged on the retina. It has long been know that the retinal image is sensed by neurons known as the rods and cones. The rods operate in dim light levels and allow us to see at night. It is the signals from rods and cones that the brain converts into the images we see. Recently, though, another class of retinal cells has been identified that also senses light. These cells are known as intrinsically photosensitive ganglion cells, and they contain the protein melanopsin. Melanopsin is sensitive to light at wavelengths intermediate to those sensed by the S and M cones. It appears that it primarily mediates light-driven functions other than conscious vision, such as setting our circadian clock and contributing to control of the pupil.

The work of the Penn team makes it possible to isolate and study the properties of melanopsin in people, separate from the cone cells. We can now ask what we "see" with melanopsin.

"This is important because we think melanopsin could be involved in clinical conditions," says Geoffrey K. Aguirre, MD, PhD, a behavioral neurologist and associate professor in the department of Neurology. "For example, it seems that too much stimulation of melanopsin produces the feeling of pain from light that is too bright, and not having enough melanopsin stimulation may be part of seasonal affective disorder, in which people become depressed when they don't have enough light exposure. Having now teased apart the melanopsin and cone responses to blue light, we can study how the eye is involved in these disorders."

A patent on this alternative photoreceptor isolation method and its applications has been filed by the University of Pennsylvania with Spitschan, Aguirre and Brainard as inventors. In addition, they have founded a company with the Penn UpStart incubator with the goal to commercialize a device based upon these techniques. This work was supported by NIH grants R01 EY020516, R01 EY10016 and P30 EY001583.


Inhalt

UVB radiation with a wavelength of 290–315 nanometers penetrates uncovered skin and converts cutaneous 7-dehydrocholesterol to previtamin D3, which in turn becomes vitamin D3. [12] [13] [14] UVB radiation does not penetrate glass, so exposure to sunshine indoors through a window does not produce vitamin D. [15] Time of day, time of year, geographic latitude, ground altitude, cloud cover, smog, skin melanin content, and sunscreen are among the factors that greatly affect UV intensity and vitamin D synthesis, [14] making it difficult to provide general guidelines. It has been suggested by some researchers, for example, that adequate amounts of vitamin D can be produced with moderate sun exposure to the face, arms and legs, averaging 5–30 minutes twice per week without sunscreen. (The darker the complexion, or the weaker the sunlight, the more minutes of exposure are needed, approximating 25% of the time for minimal sunburn. Vitamin D overdose is impossible from UV exposure the skin reaches an equilibrium where the vitamin degrades as fast as it is created.) [14] [16] [17] Individuals with limited sun exposure need to include good sources of vitamin D in their diet or take a supplement.

The only way to quantify adequate levels of vitamin D is with a serum 25(OH)D3 (calcifediol) test. [18] In the United States, serum 25(OH)D3 was below the recommended level for more than a third of white men in a 2005 study, with serum levels even lower in women and in most minorities. This indicates that vitamin D deficiency may be a common problem in the US. [19] Australia and New Zealand have had similar findings, which indicate insufficient protection against rickets for children and osteoporosis for adults. [20]

Over the past several years, levels of ultraviolet radiation have been tracked at over 30 sites across North America as part of the United States Department of Agriculture's UVB Monitoring and Research Program at Colorado State University. The first map at right shows levels of UVB radiation in June 2008, expressed in Vitamin D Equivalents. [21]

Using satellite data, measurements from the European Space Agency produce similar maps expressed in units of the widely followed UV Index, for locations around the world. [22] Effects of UV-radiation at high latitudes, where snow stays on the ground into early summer and the sun then remains at a low position even at its zenith, have been reviewed by Meyer-Rochow. [8]

Exposure to ultraviolet radiation from the sun is a source of vitamin D. One minimal erythemal dose of sunlight UV radiation provides the equivalent of about 20,000 IU of vitamin D2, taken as an oral supplement. [ Zitat benötigt ] If an adult's arms and legs are exposed to a half minimal erythemal UV radiation, it is the same as taking 3,000 IU of vitamin D3 through an oral supplement. This exposure of 10–15 minutes, on a frequency of two to three times per week, will cause the adult's skin to produce enough vitamin D. It is not necessary to expose the face to the UV, as facial skin provides little vitamin D3. Individuals whose metabolism makes taking oral vitamin D ineffective are able, through exposure to an ultraviolet lamp that emits UV-B radiation, to achieve a 25 (OH) D blood level. [23]

Three benefits of UV exposure are production of vitamin D, improvement in mood, and increased energy. [24]

UVB induces production of vitamin D in the skin at rates of up to 1,000 IUs per minute. This vitamin helps to regulate calcium metabolism (vital for the nervous system and bone health), immunity, cell proliferation, insulin secretion, and blood pressure. [25] In low and middle income countries, foods fortified with vitamin D are "practically nonexistent." Most people in the world depend on the sun to get vitamin D. [26]

There are not many foods that naturally have vitamin D. [27] Examples are cod liver oil and oily fish. If people cannot get sunlight, then they will need 1,000 IU of vitamin D per day to stay healthy. [28] A person would have to eat oily fish three or four times per week in order to get enough vitamin D from that food source alone.

People with higher levels of vitamin D tend to have lower rates of diabetes, heart disease, and stroke and tend to have lower blood pressure. However, it has been found that vitamin D supplementation does not improve cardiovascular health or metabolism, so the link with vitamin D must be in part indirect. [ Zitat benötigt ] People who get more sun are generally healthier, and also have higher vitamin D levels. It has been found that ultraviolet radiation (even UVA) produces nitric oxide (NO) in the skin, and nitric oxide can lower blood pressure. High blood pressure increases the risk of stroke and heart disease. Although long-term exposure to ultraviolet contributes to non-melanoma skin cancers that are rarely fatal, it has been found in a Danish study that those who get these cancers were less likely to die during the study, and were much less likely to have a heart attack, than those who did not have these cancers. [29]

People in certain situations, such as people with intellectual disabilities and neurodevelopmental disorders who stay inside most of the time have low vitamin D levels. Getting enough vitamin D can help stave off "autoimmune diseases, cardiovascular disease, many types of cancer, dementia, types 1 and 2 diabetes mellitus, and respiratory tract infections." [30]

Fetuses and children who do not get enough vitamin D can suffer from "growth retardation and skeletal deformities." [27]

Multiple sclerosis (MS) is least prevalent in the sunniest regions. [31] [32] [33] Exposure to the ultraviolet-B radiation of sunlight appears to be most important and this may operate via vitamin D synthesis. [34]

Ultraviolet (UV) irradiation present in sunlight is an environmental human carcinogen. The toxic effects of UV from natural sunlight and therapeutic artificial lamps are a major concern for human health. The major acute effects of UV irradiation on normal human skin comprise sunburn inflammation erythema, tanning, and local or systemic immunosuppression. [35] The most deadly form, malignant melanoma, is mostly caused by indirect DNA damage from UVA radiation. This can be seen from the absence of a direct UV signature mutation in 92% of all melanoma. [36] UVC is the highest-energy, most-dangerous type of ultraviolet radiation, and causes adverse effects that can variously be mutagenic or carcinogenic. [37]

Despite the importance of the sun to vitamin D synthesis, it is prudent to limit the exposure of skin to UV radiation from sunlight [38] and from tanning beds. [39] According to the National Toxicology Program Report on Carcinogens from the US Department of Health and Human Services, broad-spectrum UV radiation is a carcinogen whose DNA damage is thought to contribute to most of the estimated 1.5 million skin cancers and the 8,000 deaths due to metastatic melanoma that occur annually in the United States. [38] [40] The use of sunbeds is reported by the World Health Organization to be responsible for over 450,000 cases of non-melanoma skin cancer and over 10,000 cases of melanoma every year in the U.S., Europe, as well as Australia. [41] Lifetime cumulative UV exposure to skin is also responsible for significant age-associated dryness, wrinkling, elastin and collagen damage, freckling, age spots and other cosmetic changes. The American Academy of Dermatology advises that photoprotective measures be taken, including the use of sunscreen, whenever one is exposed to the sun. [42] Short-term over-exposure causes the pain and itching of sunburn, which in extreme cases can produce more-severe effects like blistering.

Several countries (such as Australia) provide public forecasts of UV irradiation in the form of the UV Index. The index can be used as a guide to the public of dangers from over-exposure to sunlight, especially at noon, when direct sunlight is at its most intense.

Light to the eyes, primarily blue-wavelength light, is important for the entrainment and maintenance of robust circadian rhythms. Exposure to sunlight in the morning is particularly effective it leads to earlier melatonin onset in the evening and makes it easier to fall asleep. Bright morning light has been shown to be effective against insomnia, premenstrual syndrome and seasonal affective disorder (SAD). [6]

Prolonged optical exposure to sunlight, especially intense ultraviolet light, may be linked to cortical cataracts, [43] [8] and high levels of visible light may be linked to macular degeneration.

However, significant daily exposure to bright light may be necessary for children to avoid myopia (nearsightedness). [44]

Short-term over-exposure can cause snow blindness, which is analogous to sunburn of the cornea, or can cause solar retinopathy, which is long-lasting retinal damage and vision impairment from sungazing. [45] [46]

Frequent exposure to the sun can cause yellow non-cancerous bumps on the middle part of the sclera of the eye, called pingueculae. It is most common in younger people, mainly those who spend a lot of their time outdoors and do not protect their eyes from UV rays. To decrease the risk of developing pingueculae, it may be wise to wear sunglasses when outdoors, even on overcast days. [47]

Blood levels of folate, a nutrient vital for fetal development, can be degraded by UV radiation, [48] raising concerns about sun exposure for pregnant women. [49] Lifespan and fertility can be adversely affected for individuals born during peaks of the 11-year solar cycle, possibly because of UV-related folate deficiency during gestation. [50]

According to a 2007 study submitted by the University of Ottawa to the US Department of Health and Human Services, there is not enough information to determine a safe level of sun exposure that imposes minimal risk of skin cancer. [51] In addition, there is not yet conclusive evidence on which components of ultraviolet radiation (UVA, UVB, UVC) are actually carcinogenic. [10] UVC is almost completely absorbed by the atmosphere and does not reach the surface in any appreciable quantity. [52] As a result, only the broad-spectrum combination (UVA, UVB, UVC) known as "ultraviolet radiation" is listed as a carcinogen the components are only "likely to become" known carcinogens. Solar radiation (sunlight) and sunlamps are listed as carcinogens because they contain ultraviolet radiation. [10]

There are currently no recommendations on a safe level of total lifetime sun exposure. [51] According to epidemiologist Robyn Lucas at Australian National University, analysis of lifespan versus disease shows that far more lives worldwide could be lost to diseases caused by lack of sunlight than to those caused by too much, [54] and it is inappropriate to recommend total avoidance of sunlight. [55]

Over thousands of years, in many climate zones, genetic selection has helped indigenous human populations adapt toward skin pigmentation levels that provide a healthy level of UV exposure. This largely explains the tendency toward darker-skinned populations in the sunniest tropical environments, and lighter skin tones in less-sunny regions and for those who most need vitamin D for rapid bone growth, specifically children and reproductive-age women. The map to the right illustrates the geographic distribution of skin color for native populations prior to 1940, based on von Luschan's chromatic scale. These long-term adaptations for optimal health can be confounded by patterns of food, clothing and shelter, especially at a time when large populations have migrated far from the climates for which their skin was genetically adapted. [56] [57]


How Can I Protect My Eyes from Bright Lights?

The simplest way to protect against possible retinal light damage is to wear sunglasses and a hat. The sunglasses should have dark tint. If you hold the glasses up to a light, the light coming through the lenses should appear grey, brown, or yellowish brown—not blue, which is probably the most damaging light wavelength. If picking ready-made sunglasses in a store, choose the ones that transmit the least light (but only wear them if you can still see well enough). If ordering custom sunglasses, ask the optician for a very dark tint. Polarization will also decrease the amount of light coming through sunglasses and helps reduce glare. UV protection helps protect the lens inside the eye against cataracts. Since UV light is blocked by the lens inside the eye it is the visible light that can harm the retina.

Since it is thought that blue light can damage the retina, ophthalmologists can now offer blue-blocking lens implants when performing cataract surgery. While these may be helpful, the same effect can be achieved by wearing sunglasses.


Sources of blue light include the sun, digital screens (TVs, computers, laptops, smart phones and tablets), electronic devices, and fluorescent and LED lighting.

Natural blue light versus artificial blue light

Blue light is actually everywhere. When outside, light from the sun travels through the atmosphere. The shorter, high energy blue wavelengths collide with the air molecules causing blue light to scatter everywhere. This is what makes the sky look blue. In its natural form, your body uses blue light from the sun to regulate your natural sleep and wake cycles. This is known as your circadian rhythm. Blue light also helps boost alertness, heighten reaction times, elevate moods, and increase the feeling of well being. Artificial sources of blue light include electronic devices such as cell phones and laptop computers, as well as energy-efficient fluorescent bulbs and LED lights.

Why should we be concerned about blue light exposure?

Blue light waves are the among the shortest, highest energy wavelengths in the visible light spectrum. Because they are shorter, these "Blue" or High Energy Visible (HEV) wavelengths flicker more easily than longer, weaker wavelengths. This kind of flickering creates a glare that can reduce visual contrast and affect sharpness and clarity.

This flickering and glaring may be one of the reasons for eyestrain, headaches, physical and mental fatigue caused by many hours sitting in front of a computer screen or other electronic device.

Our eyes' natural filters do not provide sufficient protection against blue light rays from the sun, let alone the blue light emanating from these devices or from blue light emitted from fluorescent-light tubes. Prolonged exposure to blue light may cause retinal damage and contribute to age-related macular degeneration, which can lead to loss of vision.


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