Okuläre Mikro- und Makrozirkulation Georg Michelson

Okuläre Mikro- und Makrozirkulation Georg Michelson 1. Stand der Forschung bei der letzten Antragstellung 2. Ausgangsfragen 3. Geleistete Arbeit & erreichte Ergebnisse 4. Neue Fragestellungen 1. Stand der Forschung bei der letzten Antragstellung Okuläre Zirkulation in Glaukomen Die bisherigen Ergebnisse der verschiedenen Arbeitsgruppen zeigen, daß bei der glaukomatösen Optikusatrophie v.a. die okuläre Mikrozirkulation und weniger die Makrozirkulation entscheidend verändert ist. Bei manifesten Glaukomen konnte von mehreren Arbeitsgruppen ein signifikant verringerter retinaler und papillärer Blutfluß nachgewiesen werden. Messungen ergaben, daß bereits in Frühformen des primären Offenwinkelglaukoms ein signifikant erniedrigter retinaler kapillärer Blutfluß vorliegt, der nicht mit Verlust von neuronalem Gewebe zu erklären ist. Unsere Arbeitsgruppe konnte bei Augen mit Normaldruckglaukom zeigen, daß die glaukomatös bedingte Abnahme der visuellen Funktion korreliert mit der Abnahme der retinalen Mikrozirkulation. Als mögliche Ursache der Minderperfusion bei Glaukomen wird ein Ungleichgewicht von lokalen Mediatoren diskutiert. Im Detail wurden folgende Befunde der okulären Mikro-und Makrozirkulation bei Glaukomen publiziert: 1. Anatomische/ ophthalmoskopische Befunde bei Glaukomen Choroidea: Histologische Studie mit Messung der Aderhautdicke bei n=20 OWG und n=18 altersangepaßten Kontrollen zeigte, daß primäre Offenwinkelglaukome assoziiert sind mit einer Atrophie der Aderhaut, v.a. im temporalen Fundusbereich 11. Aderhautdicke OWG Kontrolle Papillenrand 70µm, 10mm temporal 110µm* 170µm, 8 mm nasal 90µm* 120µm Choroidale Ganglienzellen: Ganglienzellen in der menschlichen Aderhaut (ca 2000) sind gehäuft zu finden im zentralen 12, 13, 14. Fundusbereich und dienen vermutlich zur Steuerung der choroidalen Zirkulation Eine vorläufige histologische Studie an menschlichen Augen ergab, daß bei Glaukom-Augen (OWG) eine verminderte Ganglienzellzahl zu vermuten ist 15. Retinale Arteriolen Eine retrospektive Untersuchung von Fundusphotos (n=941) zeigte, daß Augen mit Glaukom (OWG, NDG) assoziiert sind mit fokalen Vasoconstriktionen der retinalen Arterien nahe der Papille, vermutlich bedingt durch Mangel an metabolisch aktivem Gewebe (Axonverlust) 17. Glaukom normal Optikusatrophie nach ischäm Papilleninfarkt n=226 n=206 n=28 Proximale Vasoconstriction 42% 5% 87% 2. Okuläre Zirkulation bei Glaukomen Okuläre Makrozirkulation: 90

Mehrere Autoren und unsere Arbeitsgruppe konnten zeigen, daß Glaukome assoziiert sind mit erniedrigten systolischen und diastolischen Fließgeschwindigkeiten bei gleichzeitig erhöhten "Pulsation-indices" in der A.ophthalmica, die zurückgeführt werden auf einen erhöhten vaskulären Widerstand im Aderhautbereich 19, 20 Ebenfalls konnten in der A.centralis retinae sowie in den Aa. ciliares breves posteriores erniedrigte systolische und diastolische Geschwindigkeit nachgewiesen werden Retinale und papilläre Mikrozirkulation: Durch spektrometrische Untersuchungsmethoden mittels des "Imaging Spektrometer" konnte die Arbeitsgruppe Schweitzer zeigen, daß in frühen Glaukomstadien im papillo-makulären Bündel erniedrigte Sauerstoffpartialdrücke vorliegen 21. Fluoreszenzangiographische Untersuchungen mittels der Scanning Laser Ophthalmoskopie an 51 Augen mit OWG und an 51 Kontrollen ergaben, daß Augen mit primären OWG assoziiert sind mit einer arterio-venösen Passagezeit (+41%) und mit einer Verlangsamung der Farbstoff- Fließgeschwindigkeit (-11%) 22. OWG normal AVP 2.3±0.8 sec 1.6±0.3 sec Farbstoff-Geschw. 5.4±1.4 6.1±1.6 Untersuchungen mittels punktueller Laser Doppler Flowmetrie an 17 Augen mit OWG, 18 Augen mit NDG, und 14 gesunden Augen ergaben, daß Augen mit primären OWG und Normaldruckglaukom einen erniedrigten kapillären Blutfluß in der Papille zeigen 23. OWG NDG Kontrolle Alter (J) 51±11 57±5 44±12 papillärer Blutfluß in [Hz] 494±117* 373±141* 853±118 3. Systemische und okuläre Regulation bei Glaukomen Systemische Regulation Ambulante 24h-Blutdruckbestimmung bei 16 Patienten mit NDG ("focal ischemic glaucoma") und bei 16 Patienten mit OWG zeigten bei Patienten mit Normaldruckglaukom im Vergleich zu Patienten mit OWG signifikant niedrigere 24h- Blutdruckwerte 25. systolischer RR diastolischer RR Anteil Blutdruckwerte unter 101/61 mmhg NDG 121.7mmHg* 75.7mmHg* 14.5%* OWG 131.2mmHg 82.5mmHg 2.8% Okuläre Regulation bei Gesunden Die Regulation der okulären Zirkulation geschieht neuronal (Sympathicus, Para-Sympathicus), transmittervermittelt ( systemisch: α-adrenerg, β-adrenerg, cholinerg, lokal: Endothelin, Stickoxid), metabolisch (CO 2, O 2, Glucose), sowie myogen (Perfusionsdruck) a.) Lokale Mediatoren Bei der transmittervermittelten lokalen Regulation der okulären Zirkulation sind die lokalen Transmittersubstanzen Endothelin und Stickoxid NO von größter Bedeutung. Endothelin-1: Endothelin-1 ist ein Peptid und wird in vielen Typen vaskulärer Endothelzellen produziert (zb retinale Endothelzellen). ET-1 führt zu einer Konstriktion von glatten Muskelzellen in Gefäßen und myoepithelialen Zellen. Endothelin-Rezeptoren (ET A, ET B ) befinden sich auf Pericyten der retinalen Kapillaren. Interaktionen zwischen Endothelin -produziert von retinalen Endothelzellen- und Pericyten kontrollieren den Tonus der retinalen Gefäße und damit den Blutfluß. Endothelin-1 führt in retinalen Pericyten zu einem raschen Anstieg der freien intrazellulären Ca++-Konzentration, wahrscheinlich verantwortlich für die Kontraktion der Pericyten. Untersuchungen der Papillenperfusion mittels punktueller Laser Doppler Flowmetrie an 24 Katzen ergaben, daß Endothelin (ET-1) i.v. dosisabhängig zu einer kurzfristigen Erhöhung der Papillendurchblutung führt durch Steigerung der NO-Freisetzung vermutlich ET B -Rezeptor 91

92 Arbeitsbericht vermittelt. Endothelin intravitreal dagegen senkt dosisabhängig die Papillendurchblutung (z.b. ET A Rezeptor-vermittelt) 26, 27. Mittels sogenannter "Vascular corrosion castings"an Affen und Kaninchen konnte gezeigt werden, daß Endothelin-1 in den N.Optikus über 2-5 Wochen perineuronal appliziert zu einer dosisabhängigen Vasoconstriction der prälaminaren, laminaren und retrolaminaren Gefäße des N.Optikus führt. Nach 2 Wochen zeigt sich "Blässe" und "Cupping" der Papille 29. Stickoxid NO: NO-Synthetase (NOS) ist nachgewiesen in verschiedenen okulären Geweben, v.a. in Choriocapillaris> Choroidea> Retina > Ziliarkörperzotten> Trabekelgewebe. Freigesetztes Stickoxid NO besitzt mehrere physiologische Funktionen im Auge und ist beteiligt an der Regulation des Blutflusses in Netzhaut, Papille und Aderhaut durch Vasodilatation, an der Regulation der Kammerwasserdynamik im Ziliarkörper und Trabekelwerk, sowie an der visuelle Transduktion. Mittels NO-Microsensoren und punktueller Laser Doppler Flowmetry an der Papille wurde an n=6 Katzen gezeigt, daß Flimmerlicht die NO-Konzentration am Papillenkopf und gleichzeitig den Papillen-Blutfluß erhöht, bedingt durch die ausgelöste NO-Freisetzung 30. Okuläre Dysregulation bei Glaukomen CO 2 führt zu Normalisierung von pathologisch erhöhten Widerstandindices der orbitalen Makrozirkulation bei besonderer Form der Niederdruckglaukoms. Mittels Color Doppler Imaging (CDI) wurden 15 Patienten mit Niederdruckglaukom und 15 normale Augen untersucht. Mit CO 2 angereicherte Luft (15%) führt bei Patienten mit NDG zu einer Erhöhung (=Normalisierung) der pathologisch diastolischen Fließgeschwindigkeit und zu einer Erniedrigung (=Normalisierung) des vaskulären Widerstandes in der A.ophthalmica, A.centralis retinae, und A.ciliaris posterior. Bei Gesunden zeigt sich bei mit CO 2 angereicherter Luft keine Änderung. Der Autor vermutet, daß Patienten mit NDG einen pathologisch erhöhten Widerstand in diesen Gefäßen aufweisen 33. Es gibt Hinweise darauf, daß bei primär-chronischen Offenwinkelglaukomen und sog. Normaldruckglaukom der vaskuläre Widerstand in der orbitalen Strombahn erhöht ist. Kürzlich wurde berichtet, daß bei Patienten mit Normaldruckglaukom eine erhöhte Empfindlichkeit gegen Endothelin-1 vorliegt. In diesem Zusammenhang ist der positve Effekt von Ca++-Antagonisten bei der Behandlung von Patienten mit NDG zu suchen. Ca++ Antagonisten führen über eine Vasodilatation von Arteriolen zu einer generalisierten Perfusionserhöhung, und beugen damit hypoxischen Zuständen vor, die bei erhöhten Augeninnendruckwerten möglich sind. Wie oben dargestelt konnten verschiedene Autoren zeigen, daß (a) experimentell mittels perineuronal appliziertem Endothelin-1 eine glaukomatös aussehende Optikusatrophie zu erzeugen ist und (b) Patienten mit manifestem Glaukom eine vaskuläre Regulationsstörung haben (Promotionsarbeit, Herr Gründler, Universität Erlangen-Nürnberg). Zusammengefaßt zeigen sich folgende Befunde der okulären Zirkulation bei Glaukomen 1. Sowohl beim primären Offenwinkelglaukom (OWG) wie bei Normaldruckglaukom (NDG) ist eine erniedrigte Mikrozirkulation in der Netzhaut und Papille sowie ein erniedrigter retinaler Sauerstoffpartialdruck nachweisbar. 2. Die glaukomatös bedingte Minderung der visuellen Funktion bei Normaldruckglaukomen (NDG) korreliert mit der Abnahme der retinalen Zirkulation. 3. Histologische Studien zeigen eine Atrophie der Aderhaut verbunden mit einer verringerten Perfusion durch die Aderhaut. Die Photorezeptorenschicht scheint unverändert zu sein. 4. Es bestehen Hinweise, daß Glaukome assoziiert sind mit einer überschießenden Vasoconstriction, die zu einer pathologischen Erhöhung des vaskulären Widerstandes in der okulären Strombahn führt. Die Ursache der Dysregulation in der okulären Mikrostrombahn ist unklar.

2. Ausgangsfragen A) Ist die verminderte retinale/ papilläre Perfusion Ursache oder Wirkung der glaukomatösen Optikusatrophie? -->Messung des retinalen Sauerstoffpartialdruck (po 2 ) und des kapillären Blutflusses in gleichen Netzhaut-arealen. B) Besteht in Glaukom-Augen eine anomale Kopplung zwischen visueller Funktion und Perfusion? --> Messung der Kopplung zwischen visueller Funktion und der dazugehörigen retinalen Mikrozirkulation durch topographisch aufgelöste Darstellung der retinalen Mikrozirkulation nach Musterreizen. 3. Geleistete Arbeit & erreichte Ergebnisse 3.1. Verwendete Methoden 3.1.1. Doppler Sonographie der augenzuführenden Gefäße 3.1.2. Scanning Laser Doppler Flowmetrie 3.1.3. Sauerstoffsättigung retinaler Gefäße 3.1.4. Provokationstests Ocular Cold Pressor Test Flickerlicht induzierte Netzhautperfusionserhhung ( Neuro-Vaskuläre Kopplung ) Endothelin-1 Bestimmung 3.2. Ergebnisse und ihre Bedeutung 3.2.1. Makrozirkulation der augenzuführenden Gefäße 3.2.2. Mikrozirkulation der retinalen & papillären Kapillaren 3.2.3. Sauerstoffsättigung retinaler Gefäße 3.2.4. Provokationstests Ocular Cold Pressor Test Flickerlicht induzierte Netzhautperfusionserhhung ( Neuro-Vaskuläre Kopplung ) Endothelin-1 Bestimmung 3.2.5. Arteriosklerose 3.2.6. Pathogenesmodell 3.2.7. Therapeutische Ansätze 3.3. Publikationsliste 3.4. Dokumentation der sonstigen Aktivitäten 93

3.1. Verwendete Methoden Zur Charakterisierung der okulären Mikro- und Makrozirkulation wurden eingeführte Meßmethoden und neu entwickelte verwandt. Tabelle 1 und Schema 1 gibt einen Überblick über die genutze Methodik. Schema 1: Bildliche Zusammenfassung der gemessenen Blutflussparameter Schema 1: Verwendete Untersuchungsmethoden Retinale Kapillardichte 3 Blutflußgeschwindigkeit und 1.-5. Harmonische Schwingung der A.centralis retinae 5 2 Blutflußgeschwindigkeit und 1.-5. Harmonische Schwingung der A.ophthalmica A.ophthalmica A.centralis retinae 6 Retinale Sauerstoffsättigung A.carotis interna 1 Blutflußgeschwindigkeit und 1.-5. Harmonische Schwingung der A.carotis interna Tabelle 1: Verwendete Methoden 1. Ultraschall-Doppler Sonographie Messung der Blutfußgeschwindigkeit in der A.carotis interna A.ophthalmica A.centralis retinae Quantifizierung der Form der Pulskurve mittels Fast Fourier Transformation und Berechnung der der Leistung der 1.- 5. Harmonischen und des Spektralindexes 94

2. Scanning Laser Doppler Flowmetrie Messung des mittleren Laser Doppler Frequenzverschiebung als Index für kapillären Blutfluss in der juxtapapillären Retina und im Neuroretinalen Randsaum Messung der Kapillardichte * ausgehend vom binärisiertem Kapillarbild im juxtapapillären Retina und im Neuroretinalen Randsaum 3. Messung der retinalen Sauerstoffsättigung und Berechnung des retinalen po2 4. Provokationstests Ocular Cold Pressor Test Messung der Enothelin-1 Konzentration im Retinaler Lichttest (Messung der retinalen Zirkulation während Luminanzflicker) 3.1.1. Ultraschall-Doppler Sonographie Messung der Blutfußgeschwindigkeit mittels gepulster Dopplersonographie in der A.carotis interna A.ophthalmica A.centralis retinae Die Quantifizierung der Form de Pulskurve erfolgt mittels Fast Fourier Transformation der Pulskurve und Berechnung der Leistung der 1.- 5. Harmonischen und des Spektralindexes Geschwindigkeit Fast Fourier Transformation Leistung Zeit [sec] 1.H. 2.H. 3.H. 4.H. 5.Harmonische. Frequenz [Hz] 95

3.1.2. Scanning Laser Doppler Flowmetrie Mittels der Scanning Doppler Flowmetrie wird durch Scanning Techniken die Laser Doppler Frequenzverschiebung mot einer Ortsauflösung von 10 µm gemessen. Damit ist es möglich, (1) ein funktionales Imaging der retinalen Kapillarperfusion durchzuführen, (2) den relativen Kapillarblutfluß der Retina und Papille zu messen und (3) morphologische Parameter wie Kapillardichte der Netzhautzirkulation zu erhalten. Funktionales Imaging der retinalen Kapillarperfusion FLOW- Bild Funktionales Imaging eines gesundes Auges Automatische Messung des mittleren Laser Doppler Frequenzverschiebung als Index für kapillären Blutfluss in der juxtapapillären Retina und im Neuroretinalen Randsaum Automatische Analyse des FLOW- Bildes Histogramm der FLOW- Werte innerhalb der validen Messfläche 96

Bestimmung der retinalen Kapillardichte. Messung der Kapillardichte ausgehend vom binärisiertem FLOW-Kapillarbild im juxtapapillären Retina und im Neuroretinalen Randsaum Durch Kooperation mit dem Lehrstuhl für Mustererkennung der Universität Erlangen (Pal 1999, Pal 2000) entwickelten wir eine Methode zur automatische Bildanalyse und Gefäßsegmentierung von retinalen Gefäßen aufbauend auf Scaning Laser Doppler Flow Bildern. (Michelson G, Welzenbach J, Pal I, Harazny J. Automatic full field analysis of perfusion images gained by scanning laser Doppler flowmetry. BJO 1998;82:1294-1300) Laser Doppler-FLOW Bilder mit automatischer Gefäßsegmentierung A B C D Reflektivitätsbild (A), Doppler Frequenzveränderung (B), nach automatischer Gefäßerkennung(C), nach automatischer Markierung von Gefäßen >30um (D) 3.1.3 Messung der Sauerstoffsättigung in retinalen Gefäßen Seit Juli 1999 können wir mittels des Imaging Spektrometers die Sauerstoffsättigung in retinalen Arteriolen nd Venolen bestimmen. Das Meßprinzip basiert auf einer ortsaufgelösten Spektralanalyse von reflektiertem Weißlicht. 96 % 53 % 93 % 54 % Imaging Spektrometrie: Ortsaufgelöste Bestimmung der Sauerstoffsättigung in retinalen Gefäßen 94 % 64 % 94 % 57 % 97

3.1.4. Provokationstests Zur Charakterisierung der systemischen und lokalen Regulationskapazität entwickelten wir den Ocular Cold Pressor Test zur Messung der Gefäßwandelastizität der A.ophthalmica bei Kälteprovokation und den Flickerlicht-induzierten Netzhautperfusionstest zur Messung der lokalen, auf Netzhautebene vorhandenen neuro-vaskulären Kopplung. Ocular Cold Pressor Test: Kälte ist einer der stärksten vasokonstriktiven Stimuli. Wir entwickelten einen Kälteprovokatonstest, mit dem die Veränderung der Gefäßwandtonizität in der A.ophthalmica, der Blutdruck, die Herzfrequenz, der Nagelfalzblutfluß kontinuierlich während der Kälteprovokation gemessen wird. ophthalmic artery cold provocation sympathicus & parasymphaticus 4 C Auf der folgenden Seite wird exemplarisch der Befundbogen eines Ocular Cold Pressor Tests dargestellt mit Auswertung von den Parametern systolische Blutflußgeschwindigkeit A.ophthalmica (Oben links), diastolische Blutflußgeschwindigkeit A.ophthalmica (Oben rechts), Elastizitäts-Index A.ophthalmica (Mitte links), Vaskulärer Widerstands-Index A.ophthalmica (Mitte rechts), Blutdruck (unten links), Herzfrequenz (unten rechts). Dabei wird der individuelle Verlauf des Meßwertes (rot) in Vergleich zu einer für diesen Patienten neu berechneten alters- und geschlechts-angepassten Streukurve (Mittelwert +- Standardabweichung) (blau) dargestellt. 98

Labor für okuläre Perfusion: Ocular-Cold-Pressor Test Universität Erlangen-Nürnberg Direktor: Prof. Dr. G.O.H. Naumann Schwabachanlage 6 D 91045 Erlangen H. J. geb.: 18 May 1960, Alter: 37, Geschl.: M, Auge: R UntNr: 4, U.-Datum: 17 June 1997, Diagnose: 0.000, Medikation: keine Medikamente (0) Datei: C:\HARAZNY\eistxt\R2517d.txt, Datensätze pro Normkurve: 15, Bereich [25...45] Schema: Ocular Cold Pressor Test [cm 60 /s] 50 A.ophthalmica: systol. Geschw. before ice water after [cm 60 /s] 50 A.ophthalmica: diastol. Geschw. before ice water after 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 300 600 900 Time [s] Syst 0 0 300 600 900 Time [s] Diast 1.00 [rel.] A.ophthalmica: Elastizitätsindex before ice water after 9 [A U] A.ophthalmica: vaskul. Widerstand before ice water after 0.75 6 0.50 0.25 3 0.00 0 300 600 900 Time [s] P3P1 0 0 300 600 900 Time [s] RRSys/VSys 200 [m mh g] Blutdruck before ice water after 200 [1/ min ] Pulsfrequenz before ice water after 150 150 100 100 50 50 0 0 300 600 Time [s] 900 RRSys Diastole 0 0 300 600 900 Time [s] Puls Layout: J. Welzenbach, Jan 6 1999, 15:19:51 Programmversion: V 2.0 Erlangen, den 21 January 1999, 11:49:02 am 99

Durch Analyse der Pulskurvenform der A.ophthalmica mittels der Fast Fourier Analyse (Spektralindex der 1.-5.Harmonischen Schwingung der Pulskurve) ist es möglich die Formänderung der Pulskurve während der Kälteprovokation numerisch zu erfassen (Harazny 1997). A.ophthalmica Pulskurve Vor Kälte während Kälte Flickerlicht-induzierte retinale Blutflußerhöhung (Neuro-vaskuläre Kopplung): In der Neurologie wird schon längere Zeit klinisch mittels fmrt die Funktion von cerebralen Geweben mittels Messung der lokalen, vaskulären Reaktionsfähigkeit bei neuronaler Stimulation überprüft. Dabei wird überprüft, wie stark neuronale Stimulation zu einer Perfusionserhöhung in dem jeweiligen Hirnareal führt. Dieses Phänomen könnte auch genutzt werden zur Abklärung der lokalen, vaskulären Reaktionsfähigkeit von retinalen Gewebe. Wir konnten mittels Scanning Laser Doppler Flowmetrie-Techniken zeigen, daß visuelle Stimulation (Luminanzflicker, 10Hz) der Netzhaut zu einer deutlichen Erhöhung des retinalen und papillären Blutflusses (ca50%) führt. (Michelson 98, Patzelt 98, Michelson 2000). Bei diesem Effekt führt wahrscheinlich Flickerlicht zu einer NO-Freisetzung aus Amacrin-Zellen/ Bipolarzellen und retinalen Ganglienzellen. Das freigesetzte NO diffundiert zu den retinalen Kapillaren und führt zu einer Vasodilatation retinaler Gefäße mit Erhöhung des retinalen und papillären Blutflusses. Die Messung dieses Effektes charakterisiert numerisch die lokale vaskuläre Reaktionsfähigkeit. Ganglienzelle NO Müller-zelle O2 Kapillare Vasodilatation 100

3.2. Ergebnisse und ihre Bedeutung 3.2.1. Makrozirkulation der augenzuführenden Gefäße 3.2.2. Mikrozirkulation der retinalen & papillären Kapillaren 3.2.3. Sauerstoffsättigung retinaler Gefäße 3.2.4. Provokationstests Ocular Cold Pressor Test Flickerlicht induzierte Netzhautperfusionserhöhung ( Neuro-Vaskuläre Kopplung ) Endothelin-1 Bestimmung 3.2.5. Arteriosklerose 3.2.6. Pathogenesmodell 3.2.7. Therapeutische Ansätze, Wirkung des Ca++- Antagonisten Nimodipin auf die retinale Zirkulation 3.2.1. Makrozirkulation der augenzuführenden Gefäße Geschwindigkeitspulskurven in augenzuführenden Gefäßen bei Normaldruck- und Primär chronischen Offenwinkel- Glaukomen: Die Frage nach atherogenen Veränderungen der augenzuführenden Gefäße bei Glaukompatienten wurde mittels Ultraschall-Doppler angegangen. Es wurden 32 Patienten mit Normaldruck, 78 Patienten mit prim.chron.offenwinkelglaukom und 124 Kontrollen hinsichtlich der Geschwindigkeit in der A.carotis interna, A.ophthalmica und A.centralis retinae untersucht. Als atheroge Veränderungen wurden folgende Kriterien gewählt: 1) A.carotis systolische Geschwindigkeit > 70 cm/sec und A.ophthalmica systolische Geschwindigkeit < 20 cm/sec und 2) A.ophthalmica systolische Geschwindigkeit > 50 cm/sec und A.centralis retinae systolische Geschwindigkeit < 7 cm/sec. n Personen n Augen Alter [Jahre] IOP [mmhg] mean defect [db] Rim [mm2] Gesamtfläche [mm2] Kontrolle 124 222 39+-12 16+-3 1.2+-1.2 1.7+-0.32 2.91+-0.78 NDG 32 52 52+-9 20+-2 5.9+-4.1 0.91+-0.42 3.14+-0.56 prim.chr on. OWG 78 118 52+-12 18+-4 7.1+-5.0 0.89+-0.41 2.66+-0.67 Wir fanden bei der Gruppe der Normaldruckpatienten einen Anteil von 40%, der diese Kriterien erfüllte. Bei der Untersuchung von Patienten mit Normaldruckglaukomen fanden wir bei 40% der Patienten Hinweise auf atherogene Veränderungen der augenzuführenden Gefäße (Schlereth 1999). 101

100 A.carotis interna, NDG Hmea(I/IV): p < 0,05 80 60 40 20 Hdia(I/IV): p < 0,05 Geschwindigkeit systolisch [cm/s] mittlere [cm/s] Systolische, mittlere und diastolische Geschwindigkeiten in der A.carotis interna in Abhängigkeit vom Papillenschaden (Stadien nach Jonas) 0 diastolisch [cm/s] N = 134 134 134 8 8 8 15 15 15 13 13 13 8 8 8 Normal Stadium II Stadium IV Stadium I Stadium III A.ophthalmica, NDG 70 60 50 40 30 Hsys(I/IV): p <0,05 Hmea(I/IV): p < 0,05 Hdia(I/IV): p < 0,05 Geschwindigkeit Systolische, mittlere und diastolische Geschwindigkeiten in der A.ophthalmica in Abhängigkeit vom Papillenschaden (Stadien nach Jonas) 20 systolisch [cm/s] 10 mittlere [cm/s] 0 N = 157 157 157 10 10 10 15 15 15 15 15 15 8 8 8 Normal Stadium II Stadium IV Stadium I Stadium III diastolisch [cm/s] 16 A.centralis retinae, NDG 14 12 10 8 Systolische, mittlere und diastolische Geschwindigkeiten in der A.centralis retinae in Abhängigkeit vom Papillenschaden (Stadien nach Jonas) 6 Geschwindigkeit 4 2 systolisch [cm/s] mittlere [cm/s] 0 N = 65 65 65 6 6 6 13 13 13 10 10 10 7 7 7 Normal Stadium II Stadium IV Stadium I Stadium III diastolisch [cm/s] 102

3.2.2. Mikrozirkulation der retinalen & papillären Kapillaren Unsere Arbeitsgruppe konnte zeigen, daß bei manifesten Glaukomen ein signifikant verringerter Blutfluß in der A.ophthalmica (Michelson G 1995) und in retinalen/ papillären Kapillaren (Michelson G 1996, Michelson G 1998) vorliegt. Wir fanden, daß die retinale und papilläre Mikrozirkulation erniedrigt ist bei Patienten mit Normadruck- und prim.chron.offenwinkelglaukomen. Die Veränderung der okulären Mikrozirkulation korrelierte signifikant mit dem Glaukomstadium und diskret mit der mit sinnesphysiologischen Tests überprüften Sehfähigkeit. 3.2.2.1. Retinaler und papillärer kapillärer Blutfluss (FLOW): capillary blood flow. 1000 800 600 400 200 0 N = 66 66 66 121 121 control POAG 121 nasal retina rim area temporal retina Michelson G, Langhans M, Harazny J, Dichtl A. Visual field defect and perfusion of the juxtapapillary retina and the neuroretinal rim area in primary open angle glaucoma. Graefe s Archive of Ophthalmology 1998, 236:80-85 Michelson G, Langhans MJ, Groh MJM. Perfusion of the Juxtapapillary Retina and the Neuroretinal Rim Area in Primary Open Angle Glaucoma. J Glaucoma 1996; 5: 91-98 In der fortlaufenden Auswertung wurden die kapillären Blutflusswerte der juxtapapillären Netzhaut und des Papillenrandes in Korrelation gesetzt zu den Glaukomstadien. Augen Patienten Alter [J] Octopus MD [db] Rim [mm2] Papille [mm2] Kontrolle 125 88 47+-15 0.9+-1.2 1.61+-0.33 2.87+-0.59 Normaldruck glaukom 67 43 58+-13 6.5+-5.3 0.86+-0.27 2.91+-0.63 prim. chron. Offenwinkelglaukom 45 29 59+-9 6.2+-3.8 0.88+-0.33 2.68+-0.48 103

Es zeigte sich, daß der stärkste Abfall des Blutflusses zwischen Kontrollgruppe und ersten Zeichen der Glaukomerkrankung zu finden ist. SLDF- Flow Netzhaut und Papille powg Glaukomstufen 500 400 Kapillärer Flow in verschiedenen Stadien Prim.chron. OWG 300 nasal 95% CI MEAN 200 100 RIM temporal N = 98 112 111 156 159 156 73 74 69 40 43 45 Normal OHT präp.powg powg SLDF- Flow Netzhaut und Papille NDG Glaukomstufen 500 400 Kapillärer Flow in verschiedenen Stadien Normaldru 300 nasal 95% CI MEAN 200 100 RIM temporal N = 98 112 111 18 18 18 37 38 37 62 65 65 Normal verd.papille präp.ndg NDG 104

3.2.2.2. Retinale Kapillardichte bei Glaukomen: Die retinale und papilläre Mikrozirkulation wurde bei Normaldruckglauomen und prim.chron. Offenwinkelglauome untersucht hinsichtlich des kapillären FLOW und hinsichtlich der retinalen Kapillardichte. Retinale und papilläre Gefäßdichte: In einer Vorstudie untersuchten wir die Kapillardichte der juxtapapillären Netzhaut und der Papille bei Patienten mit Normaldruckglaukomen. Wir fanden, daß Patienten mit Normaldruckglaukom der mittlere Abstand zur nächsten Kapillare bei Patienten mit Normaldruckglaukom signifikant vergößert ist (27um), als bei gesunden Kontrollen (21um) ist. (Michelson G 1999) Diagnosis patients eyes age [y] Rim [mm²] mean Defect [db] IOP at measure ment [mmhg] max.iop [mmhg] Normalpressureglaucoma 15 30 60 +-8 0.8 +-0.35 6.8 +-5.7 15 +-3 19 +-2 control 71 93 57 +-8 1.6 +-0.4 1.5 +- 3.5 16 +- 3 16 +- 6 Häufigkeitsverteilung der mittleren Abstände zu nächstgelegenen Kapillaren bei gesunden Kontrollen und Patienten mit Normaldruckglaukomen 60 Normalpersonen 30 Normaldruckglaukom 50 40 20 Anzahl 30 20 10 0 21,3 16,3 11,3 6,3 1,3 76,3 71,3 66,3 61,3 56,3 51,3 46,3 41,3 36,3 31,3 26,3 Anzahl 10 0 mittlere Distanz 21,3 16,3 11,3 6,3 1,3 mittlere Distanz Mittlerer Abstand zur nächsten Kapillare 76,3 71,3 66,3 61,3 56,3 51,3 46,3 41,3 36,3 31,3 26,3 Mittlerer Abstand zur nächsten Kapillare KONTROLLE 21+-6 um NORMALDRUCKGLAUKOM 27.5+-11 um 105

3.2.3. Sauerstoffsättigung retinaler Gefäße Seit Juli 1999 können wir mittels des Imaging Spektrometers wir die Sauerstoffsättigung in retinalen Arteriolen nd Venolen bestimmen. Die Reliabilität dieser Meßmethode beträgt 0.6 bei venösen und 0,8 in arteriellen Gefässen. Der Interclass-koeffizient betrug in Arteriolen 0.82 und in Venolen 0.59. Bei gesunden Personen zeigte sich eine Sauerstoffsättigung von 91+-5% in Arteriolen und 57+- 7% in retinalen Venolen (Scibor M1998a-b) 120 110 Sa uer stof fsät tigu ng 95 % CI 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Arterielle Sauerstoffsättigung avd Venöse Sauerstoffsättigung 10 0 N = 101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010 A 1 A 11 A 2 A 4 A 6 A 8 V 1 V 11 V 2 V 4 V 6 V 8 A V D A V D 11 A V D A V D A V D A V D Sauerstoffsättigung in retinalen Artriolen, Venolen und die arteriovenöse Sauestoffdifferenz bei Gesunden 106

In ersten Vorversuchen untersuchten wir die retinale Sauerstoffsättigung bei Patienten mit Normaldruckglaukomen und primär chronischen Offenwinkelglaukomen. Wir beobachteten eine diskrete und signifikante Erniedrigung der arteriellen Sauerstoffsättigung. Die venösen Sauerstoffsättigungswerte zeigten im Mittel keine siignifikante Abweichung von den Kontrollen. Retinale Sauerstoffsättigung (arteriell und venös) 110 100 * Scibor M.1998c-d, Michelson G, 1998 Scibor M 1999 retinale Sauerst of fs ätt igung 90 80 70 60 50 40 30 N = 24 Kontrolle 24 21 21 11 NDG Diagnos e 11 prim.chron.owg arteriell ve nö s 3.2.4. Provokationstests Flickerlicht induzierte Netzhautperfusionserhöhung ( Neuro-Vaskuläre Kopplung ) Ocular Cold Pressor Test Endothelin-1 Bestimmung Flickerlicht-induzierte retinale Blutflußerhöhung (Neuro-vaskuläre Kopplung): Bei Messung der retinalen Perfusion vor und während Flickerlicht läßt sich die retinale neuronal- metabolische Regulationskapazität abschätzen. Dabei so vermutet man- kommt es zu durch Flickerlicht verursachten Freisetzung von NO aus retinalen Ganglienzellen, Bi-polar und Amakrinzellen, die zu einer Vasodilatation retinaer Gefäße führen. Wir konnten diesen Effekt sowohl an den retinalen Kapillaren wie der A.centralis retinae beobachten. In einer prospektiven Studie wurden in 27 Augen von 27 gesunden Personen mittels Scanning Laser Doppler Flowmetrie die kapilläre Netzhautzirkulation und in 21 Augen von 21 gesunden Personen die A.centralis retinae mittels Doppler Sonographie untersucht. Es zeigte sich eine Steigerung der retinalen Zirkulation zwischen 40-60%. 107

Steigerung des juxtapapillären kapillären Blutflusses in % vom Ausgangswert während Flicker- Normals change in [%] 200 180 160 140 120 100 80-1,5 retinal capillary blood flow during flicker light -1,0 -,5 0,0,5 G.Michelson. Influence of luminance flicker on juxtapapillretinal blood flow. Volume 67, Supplement 1, XII International Congress of Eye Research, Paris July 1998, JERMOV Georg Michelson, Alexander Patzelt, Joana Harazny. Luminance Flickerlight Increases Retinal Blood Flow. Invest Vis Sci, in review Baseline flicker light Steigerung des systolischen Geschwindigkeit in der A.centralis retinae während Flickerlicht Central Retinal Artery systolic velocity systolic velocity with 95% CI [cm/s] 18 16 14 12 10 8 N = 21 21 95% CI baseline 95% CI flickering 108

In einer ersten Vorstudie konnten wir beobachten, daß Patienten mit fortgeschrittener glaukomatöser Opticusatrophie eine verminderten Blutflußanstieg auf Flickerlicht zeigten. change in [%] 200 180 160 140 120 100 80-1,5 Glaucoma Patients retinal blood flow during flicker light -1,0 -,5 0,0 Baseline Flicker light,5 Patzelt A, Michelson G, Harazny J, Welzenbach J. Influence of Luminance Flicker on Juxtapapillary Retinal Blood Flow in Glaucoma Patients Annual Meeting of the Association of Research in Vision and Ophthalmology (ARVO), Fort Lauderdale/USA, 10.- 15.5.1998 Abstrakt: Invest Ophthalmol Vis Sci (Suppl.) 1998; 39: S263 (1196) Ocular Cold Pressor Test Bei gesunden Personen Kälte ist einer der stärksten vasokonstriktiven Stimuli. Wir entwickelten einen Kälteprovokatonstest, mit dem die Verändeung der Gefäßwandtonizität in der A.ophthalmica während der Kälteprovokation gemessen werden kann (Ocular Cold Pressor Test). Durch Analyse der Pulskurvenform der A.ophthalmica mittels der Fast Fourier Analyse (Spektralindex der 1.- 5.Harmonischen Schwingung der Pulskurve) ist es möglich die Formänderung der Pulskurve während der Kälteprovokation numerisch zu erfassen (Harazny 1997). Wir fanden bei gesunden Personen, daß die Veränderung der Gefäßwand der A.ophthalmica stark alters- und geschlechtsabhängig ist. Je jünger, desto stärker verändert sich der Tonus der A.ophthalmica bei Kälteprovokation. 109

Spektralindex der A.ophthalmica vor, während und nach Kälteprovokation 1.00 before ice water after 0.75 0.50 Kälte Alter 20 40 Jahre 0.25 Zeit in s 0.00 0 300 600 900 Time [s] 1.00 0.75 0.50 before ice water after Kälte Alter 40 60 Jahre 0.25 0.00 0 300 600 900 Time [s] 1.00 0.75 before ice water after Kälte Alter 60 80 Jahre 0.50 0.25 0.00 0 300 600 900 Time [s] 110

Bei Patienten mit Normaldruck-Glaukomen Mehrere Arbeitsgruppen beschrieben systemische vaskuläre Regulationsstörungen bei Patienten mit Normaldruckglaukomen. Unsere Arbeitsgruppe fand in ersten Untersuchungen bei Patienten mit Normaldruckglaukom nach Provokation mit Kälte eine veränderte Gefäßwandelastizität der A.ophthalmica und und veränderte Endothelin-1 Plasmaspiegel. In einer ersten Vorstudie an 216 Personen (59 Kontrollen, 84 NDG, 57 V.a. NDG, 16 prim.chron OWG konnten wir zeigen, daß Patienten mit Normaldruckglaukom, die keine Hinweise auf atherogene Veränderungen hatten einen signifikant stärkere Veränderung der Pulskurve zeigten, als die alters- und geschlechtsangepasste Kontrollgruppe.,75 Elastizitäts-Index,50,25 vorher Kältereiz danach Harazny J, Michelson G. Ocular Cold Pressor Test. IOVS, ARVO supplement 1997 0,00 0 300 P<0.001 600 900 Kontrolle Zeit [sec] Normaldruckglaukome Endothelin-1 Serumspiegel bei Kälteprovokation Der mögliche Zusammenhang zwischen überschießender Gefäßtonusreaktion in der A.ophthalmica und Endothelin-1 Konzentration wurde in Kooperation mit der Inneren Medizin II bearbeitet. Durch Zusammenarbeit mit Dr.Garlichs aus der Inneren Medizin II der Universität Erlangen-Nürnberg ist es uns nun möglich die Konzentration von Endothelin-1 im Blut zu bestimmen. In einem Vorversuch untersuchten wir bei 20 Patienten mit Normaldruckglaukom die Endothelin-1 Konzentration vor und sofort nach Kälteprovokation. Bei der Gruppe von Normaldruckpatienten ohne pathologisch verstärkter Gefäßwandtonusreaktion zeigte sich ein signifikanter Abfall der Serum-Endothelin-1Konzentration, bei Normaldruckpatienten mit pathologisch verstärkter Gefäßwandtonusreaktion zeigte sich kein Abfall der Endothelin-1 Konzentration. 111

Plasma Endothelin-1 Konzentration Normaldruckglaukome, OCPT normal 1,0 Konzentration [fmol/ml],9,8,7,6,5,4,3,2 P<0.001 Endothelin-1 Serumspiegel bei vaskulär normal reagierenden Patienten,1 0,0 N = 7 Baseline 7 nach Kälte Plasma Endothelin-1 Konzentration Normaldruckglaukome, OCPT pathologisch 1,0 Konzentration [fmol/ml],9,8,7,6,5,4,3,2 Endothelin-1 Serumspiegel bei vaskulär pathologisch reagierenden Patienten,1 0,0 N = 13 13 Baseline nach Kälte 112

3.2.5. Arteriosklerose Arteriosklerose/ Kapillaratrophie bei Glaukomen: Zusammenhang okulärer Blutfluss und Alter: (1) Abnehmender Blutfluß in Netzhaut und Papille mit zunehmendem Alter: Wir konnten mittels Doppler-sonographie & Scanning Laser Doppler Flowmetrie nachweisen, daß der Blutfluß in der Netzhaut und im Sehnerven mit zunehmendem Alter abnimmt. Der kapilläre Blutfluß in der Netzhaut vermindert sich signifikant um ca. 30% von 30.LJ zum 70.LJ (r=-0.63) Groh MJM, Michelson G, Langhans MJ, Harazny J. Influence of Age on Retinal and Optic Nerve Head Blood Circulation. Ophthalmology 1996; 103: 529-534 (2) Pulskurvenform verändert sich im Alter: Wir untersuchten bei 200 Personen quantitativ die Pulskurvenform der A.ophthalmica mittels Fast Fourer Analyse und berechneten den Spektralindex aus der 1.- 5. Harmonischen Schwingung. Wir fanden eine signifikante Alters- und Geschlecht-Abhängigkeit der Pulskurvenform. Die Abnahme des Spektralindexes mit dem Alter zeigt augenscheinlich die alters-assoziierte Elastizitätsveränderung der A.ophthalmica-Gefäßwand. Spektralindex der Pulswelle der A.ophthalmica in normalen Augen,20,19,18,17 Pearson s Korrelation: Male, n = 156 Augen, r = -0.73 p < 0.0001,16,15,14,13,12,11,10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 female mal e female, n = 121 Augen, r = -0.76 p < 0.0001 signifikanter Unterschied zwischen male und female : p<0.0001 (Mann- Whitney Test) Alter [Jahren] (3) Arteriosklerose bei Patienten mit Normaldruckglaukom: Die Frage nach atherogenen Veränderungen der augenzuführenden Gefäße bei Glaukompatienten wurde mittels Ultraschall-Doppler angegangen. Es wurden 32 Patienten mit Normaldruck, 78 Patienten mit prim.chron.offenwinkelglaukom und 124 Kontrollen hinsichtlich der Geschwindigkeit in der A.carotis interna, A.ophthalmica und A.centralis retinae untersucht. Als atheroge Veränderungen wurden folgende Kriterien gewählt: 1) A.carotis systolische Geschwindigkeit > 70 cm/sec und A.ophthalmica systolische Geschwindigkeit < 20 cm/sec und 2) A.ophthalmica systolische Geschwindigkeit > 50 cm/sec und A.centralis retinae systolische Geschwindigkeit < 7 cm/sec. Wir fanden bei der Gruppe der Normaldruckpatienten einen Anteil von 40%, der diese Kriterien erfüllte. Bei der Untersuchung von Patienten mit Normaldruckglaukomen fanden wir bei 40% der Patienten Hinweise auf atherogene Veränderungen der augenzuführenden Gefäße (Schlereth 1999). 113

114 Arbeitsbericht

3.2.6. Pathogenese-Modell In Kooperation mit den anderen Teilprojekten entwickelten wir ein hypothetisches Pathogenese- Modell der glaukomatösen Opticusatrophie unter besonderer Berücksichtigung der vaskulären Faktoren: Alter vaskuläre Systemerkrankung erhöhter systemische/ lokale Kapillaratrophie /Arteriosklerose Augendruck Regulationsstörung axonales Trauma Minderperfusion Retina/ Aderhaut/ Sehnerv Verlust der Kapillar-Endothelzellen chronische Hypoxie Retina/ Sehnerv Glutamat excitotoxizität Radical* toxizität Apoptose retinale Ganglienzelle Axon-Degeneration Papillenexcavation Gesichtsfelddefekt 3.2.7. Therapeutische Ansätze, Wirkung des Ca++- Antagonisten Nimodipin auf die retinale Zirkulation In einer doppelt-maskierten, placebo-kontrollierten Studie wurden jeweils 10 männliche und 10 weibliche gesunde Probanden, Durchschnittsalter 22,8±3,7 Jahre untersucht.. Nimotop Filmtabletten (Nimodipin 30 mg) 3 /die wurden für für 5 Tage (8 00, 12 00 und 16 00 Uhr) gegeben. Die Verabreichung des Placebo erfolgte in gleicher Form. Eine Auswaschphase von 9 Tagen war zwischen den beiden Einnahme-zeiträumen. Die Abfolge der Applikation von Verum und Placebo war zufällig. Die Maskierung und Codierung der Prüfmedikamente erfolgten durch die Bayer AG. Es erfolgte am 1. und am 5.Tag alle 15 min eine Messung der retinalen Durchblutung mittels der Scanning Laser Doppler Flowmetrie und eine Blutabnahme zur Konzentrationsbestimmung von Nimodipin. Parallel zu jeder Perfusionsmessung erfolgte eine Blutentnahme. Hierfür wurde den Probanden eine Venenverweilkanüle gelegt und jeweils 5-6 ml EDTA- Blut gewonnen. Die Blutproben wurden innerhalb einer Stunde zentrifugiert. 115

Die Blutentnahme erfolgte lichtgeschützt und aller verwendeten Materialien waren frei von Polyvinylchlorid (sonst Anlagerung von Nimodipin). Die Konzentrationsbestimmungen von Nimodipin erfolgte im Labor von Dr. W. Mück (Bayer AG) durch Flüssigchromatographie und massenspektrometrischer Detektion. Es zeigten sich am 1. und am 5.Tag ähnliche Nimodipin-Konzentrationsverläufe. Die retinale Durchblutung stieg signifikant um ca 20% bei der Verum-Gruppe an. 20 Plasmakonzentrationen von Nimodipin Mittelwerte aller Probanden, Tag 1 und 5 Konzentration in ng/ml, 95% Konfidenzintervall 10 0 N = 19 19 19 18 17 17 18 18 19 16 19 17 19 16 18 16 18 17 19 14 14 12 0 15 30 45 60 75 90 105 120 150 180 Netzhautdurchblutung Zeit in Minuten Mittelwerte aller Probanden am Tag 1 und 5 20 Tag 1 Tag 5 Blutfluß in %, 95% Konfidenzintervall 10 0-10 N = 207 Tag 1 205 207 Schlußfolgerend zeigte die Studie, daß der Ca++-Antagonist Nimodipin die retinale Durchblutung um ca 20% erhöht. Tag 5 206 Placebo Verum 116

3. 3. Dokumentation der Veröffentlichungen I. Erfindungen European Patent Michelson Georg, Zinser Gerhard, Schmauß Bernhard: "Verfahren und Gerät zur Messung der Fließgeschwindigkeit, insbesondere des Blutes". 1.6.94, European Patent No 94108430.3- II Publikationen a) Buchbeiträge 1. Georg Michelson: Automatic Full-Field Analysis of Heidelberg Retina Flowmeter Perfusion Images in Healthy Subjects and in Low Tension Glaucoma. In: Current Concepts on Ocular Blood Flow in Glaucoma, pp.205-213 Eds. Le Pillunat., A.Harris, DR Anderson, and EL Greve. 1999 Kugler Publications, The Hague, The Netherlands 2. Pál I, Niemann H, Michelson G: Experimente mit mehrschichtigen Perzeptron-Netzen zur Vorverarbeitung und Merkmalgewinnung auf den SLDF-Perfusionsbildern der Netzhaut. Evers H, Glombitza G, Lehmann T, Meinzer H.-P (Hrsg.), Bildverarbeitung für die Medizin 1999: Algorithmen-Systeme-Anwendungen Proceedings des Heidelberger Workshops, Springer-Verlag, Berlin, Informatik aktuell, März 1999. 3. Pál I, Michelson G: Plattformunabhängige Verarbeitung und Auswertung medizinischer Bilder mittels WWW-Internet Server. Evers H, Glombitza G, Lehmann T, Meinzer H.-P (Hrsg.), Bildverarbeitung für die Medizin 1999: Algorithmen-Systeme-Anwendungen Proceedings des Heidelberger Workshops, Springer-Verlag, Berlin, Informatik aktuell, März 1999. 4. Pál I, Niemann H, Michelson G: Neuronale Netze zur automatischen Auswertung der Zirkulationsstörungen der Netzhaut auf den SLDF-Perfusionsbildern. Lehmann T, Metzler V, Spitzer K, Tolxdorff T (Hrsg.), Bildverarbeitung für die Medizin 1998: Algorithmen- Systeme-Anwendungen Proceedings des Aachener Workshops, Springer-Verlag, Berlin, Informatik aktuell, S. 318-322, März 1998. 5. Pál I, Michelson G, Niemann H, Welzenbach J: Erkennung von Mikrozirkulationsstörungen der Netzhaut mittels ''Scanning Laser Doppler Flowmetrie''. Lehmann T, Scholl I, Spitzer K (Hrsg.), Bildverarbeitung für die Medizin: Algorithmen-Systeme-Anwendungen Proceedings des Aachener Workshops, Verlag der Augustinus Buchh., Aachen, S. 89-94, Nov. 1996. b) Original-Publikationen ( ausgewählt, 1996-2000) 1. Michelson G, Langhans MJ, Groh MJM. Perfusion of the Juxtapapillary Retina and the Neuroretinal Rim Area in Primary Open Angle Glaucoma. J Glaucoma 1996; 5: 91-98 2. Michelson G, Schmauss B, Langhans MJ, Harazny J, Groh MJM. Principle, Validity, and Reliability of Scanning Laser Doppler Flowmetry. J Glaucoma 1996; 5: 99-105 3. Michelson G, Harazny J.Relationship between oocular pulse pressures and retinal vessel velocities Ophthalmology 1997;104:664-671 4. Michelson G, Harazny J. Increased vascular resistance for venous outflow in central retinal vein occlusion. Ophthalmology 1997, 104:659-663 5. Michelson G, Groh MJM, Langhans M: Perfusion of the juxtapapillary retina and optic nerve head in acute ocular hypertension. German J Ophthalmol 1997; 5:315-321 6. Michelson G, Langhans M, Harazny J, Dichtl A. Visual field defect and perfusion of the juxtapapillary retina and the neuroretinal rim area in primary open angle glaucoma.graefe s Archive of Ophthalmology 1998, 236:80-85 117

7. Michelson G, Welzenbach J, Pal I, Harazny J. Automatic full field analysis of analysis of perfusion images gained by scanning laser Doppler flowmetry. Br J Ophthalmol 1998;82:1294-1300 8. Michelson G, Striebel W, Prihoda W, and Schmidt V. Telemedicine in the control of intraocular pressure. J Telemedicine Telecare, 71 (99), 1999 9. Langhans M, Michelson G, Groh MJM.. The effect of breathing 100% oxygen on retinal and optic nerve head capillary blood flow in smokers and non-smokers. British J Ophthalmol 1997, 81:365-369 10. Wenkel, Michelson G. Ultraschallbiomikroskopie bei M.Horton. Klin. Mbl. Augenheilkunde 1997; 210: 48-52 11. Groh MJM, Michelson G, Langhans MJ, Harazny J. Influence of Age on Retinal and Optic Nerve Head Blood Circulation. Ophthalmology 1996; 103: 529-534 III Referate/ Vorträge Eingeladene Referate auf internationalen Tagungen 1. Michelson G Description and Reproducibility of Scanning Laser Doppler Flowmetry.. Heidelberg Users Meeting, University Vancouver, Glaucoma Centre, Canada, 28.7.-29.7.96 2. Michelson G Blood Flow in Glaucoma.. Heidelberg Users Meeting, University Vancouver, Glaucoma Centre, Canada, 28.7.-29.7.96 3. Michelson G Retinal Blood Flow in Glaucoma.. Scandinavian Glaucoma 1996, Dpt of Ophthalmology, University of Malmö, Sweden, 26.9.-28.9.96 4. Michelson G, Groh M, Langhans M, and Harazny J. Effect of a-adrenergic substances on ocular blood flow. Eperimental Eye Research, Volume 63, Suppl 1, 252, S.78, XII ICER Meeting 29.9.-4.11.96 in Yokohama, Japan 5. Michelson G, Harazny J, and Welzenbach J. Two-dimensional Mapping of the Perfusion of the Retina and Optic Nerve Head. Eperimental Eye Research, Volume 63, Suppl 1, 564, S.164, XII ICER Meeting 29.9.-4.11.96 in Yokohama, Japan 6. Michelson G. The retinal and optic nerve head blood flow measurements in glaucoma patients. IIIrd International Symposium on Glaucoma, Ocular Blood Flow and Drug Treatment- Istambul, Turkey, 11.10.-13.10.96 7. Michelson G. Grundlagen der Sanning Laser Doppler Flowmetrie: Meßprinzip, Reproduziewrbarkeit und Genauigkeit. Biomorphometrie Meeting Freiburg 13.1.96, Augenklinik der Universität Freiburg, Freiburg. 8. G. Michelson: Durchblutungsmessungen an der Papille. Eingeladenes Referat bei Papille und Glaukom: Praktischer Kurs zur Beurteilung von Papille und Nervenfaserschicht, Augenklinik der Universität Zürich, 17.1.97. 9. G.Michelson: Okuläre Perfusion bei Glaukomen. Eingeladenes Referat bei 4. Salzburger Ophthalmologsches Symposium 21.3.97 in Salzburg 10. G.Michelson: Oxygen Saturation in Retinal Vessels in Glaucoma. Eingeladenes Referat bei International Symposium Neuroprotection and Riskfactors in Glaucoma, Nassau, Bahamas, 5.3.-8.3.1998 11. G.Michelson: New Analysation of Perfusion-images gained by Scanning Laser Doppler Flowmetry. Eingeladenes Referat bei International Symposium Neuroprotection and Riskfactors in Glaucoma, Nassau, Bahamas, 5.3.-8.3.1998 12. G.Michelson: Retinal Perfusion in Glaucoma. Eingeladenes Referat bei International Symposium Vascular Riskfactors in Glaucoma, Cap Ferrat, Frankreich, 12.3.-14.3.98 118

13. G..Michelson. Tele-ophthalmologisches Screeningnetz. Kongreß Medizintechnik und Pharma- Fortschritt im Dienste des Menschen. Erlangen, 2.Juli 1998 14. G.Michelson. Klinische Möglichkeiten einer funktionalen Gefäßdarstelung der Netzhaut mittels Scanning -Laser- Dopler- Flowmetrie. 15.Laserseminar, 30.-31.10.1998, Augenklinik der Universität Regensburg 15. G.Michelson. Functional Mapping of the retinal circulation by Scanning Laser Doppler Flowmetry. Eingeladener Vortrag bei Scanning Laser Symposium, Universität Tokyo 3.10.99 16. G. Michelson. Neue Strategien bei der Glaukom-Früherkennung. Eingeladner Vortrag bei 72. Versammlung der Vereinigung Rhein-Mainischer Augenärzte am 6.11.99 in Homburg/ Saar 17. G.Michelson. Functional Mapping of the retinal circulation by Scanning Laser Doppler Flowmetry. Eingeladener Vortrag bei Seventh International Meeting on Scanning Laser Ophthalmoscopy, Tomography and Microscopy, Bariloche, Argentinien, 30.11.- 3.12.99 18. G:Michelson. Nichtinvasive Analyse der retinalen und parapapillären Perfusion. Augenärztliche Fortbildung der Augenklinik der Universität Heidelberg. 19.1.2000 IV. VORTRÄGE MIT ZITIERFÄHIGEN ABSTRACT: (soweit nicht unter Originalarbeiten aufgeführt) 1. G.Michelson, M.Langhans, A.Dichtl, and M.Groh Impaired Perfusion of the Juxtapapillary Retina and the Neuroretinal Rim Area Precede Visual Field Loss in Primary Open Angle Glaucoma (POAG).. Invest Ophthalmol Vis Sci, Vol 37 No, Supplement 2101, S.462, 1996 2. Michelson G, Harazny J, Langhans M, Groh M, Horn V, and Jünemann A. Juxtapapillärer retinaler Blutfluß korreliert mit Kontrastempfindlichkeit bei Normaldruckglaukomen. Klin.Monatsbl.Augenheilk., Supplement, 6.Workshop Regulation und Quantifizierung der Okulären Perfusion. Augenklinik der Universität Aachen, Aachen, 27.1.96 3. G.Michelson, J.Harazny, M.Korth and M.Horn. Perfusion of the Juxtapapillary Retina and Retinal Function in Low Tension Glaucoma. Supplement, S.92, 5th Congress of European Glaucoma Society, June 19-22, 1996, Paris, France 4. Michelson G, Harazny J, Langhans M, Groh M, Horn V, and Jünemann A. Klinische Wertigkeit der Messung der okulären Zirkulation bei Glaukomen. Der Ophthalmologe, Supplement 1, Band 93/1996, 531, S.159, 5. G.Michelson, J.Welzenbach, J. Harazny, and J.Freund. Pulsation of the Capillary Blood Flow in Normal Subjects. 4th Workshop on the Quantification of Ocular Bood Flow in Glaucoma, Institut de Recherches en Ophtalmologie, Sion, 4.10-6.10.96 6. G.Michelson. Influence of luminance flicker on juxtapapillretinal blood flow. Volume 67, Supplement 1, XII International Congress of Eye Research, Paris July 1998, JERMOV 7. Michelson G, Leidig S, Müch W, Geisslinger G. Calcium Antagonist Blood-Concentration and Effects on Retinal Blood Flow in Normal Annual Meeting of the Association of Research in Vision and Ophthalmology (ARVO), Fort Lauderdale/USA, 10.-15.5.1998 Abstrakt: Invest Ophthalmol Vis Sci (Suppl.) 1998; 39: S273 (1244) 8. Michelson G, Schweitzer D, Scibor M.Sauerstoffsättigung in retinalen Gefässen bei Patienten mit primär chronischen Offenwinkelglaukomen (V). 96. Tagung der Deutschen Ophthalmologischen Ges Berlin, 19.-22.09.1998Ophthalmologe (Suppl 1) 1998; 95: S15 9. Michelson G, Prohoda H, Striebel W.Telematic Eyr Screening Enabling Better Preservation of Vision4 th International Conference on the Medical Aspects of Telemedicine, Jerusalem. Israel June 6-10, 1999, Abstract Book p.13 10. Michelson G, Harazny J, Welzenbach J. Juxtapapilläre Kapilardichte ist erniedrigt in Low Tension Glaukomen. Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft 1999 in Berlin 23.9.- 26.9.99, Band 96, Suppl.1, September 1999, S 6 119

120 Arbeitsbericht 11. Michelson G, Harazny J, Welzenbach J. Capillary density of the juxtapapillary retina is decreased in Low Tension Glaucoma. Asian-Ocean Glaucoma Society 3.10.99-6.10.99 in Tokio, Japan, Symposium 9, Abstract-Band p77 12. Janisch HD, Michelson G, Prihoda H, Karg M. Teleophthalmologisches Screening im Netzwerk zur Frühdiagnose von Augenveränderungen bei Diabetes mellitus von. Abstract-Band 41.Jahrestagung der Deutschen Diabetes-Gesellschaft am 12.-15.5.99 in Frankfurt/ Main 13. Pál I, Niemann H, Michelson G: Evaluation of retina pictures using ''Scanning Laser Doppler Flowmetrie'' with neuronal networks. Magyar Képfeldolgozók és Alakfelismerõk Országos Konferenciája, Konferenciakiadvány, Keszthely/Hungary, S. 18-24, Okt. 1997. 14. Pál I, Michelson G: A glaukóma felismerési lehetõségei ''Scanning Laser Doppler Flowmetry''-vel készített retinaképeken. MTA Szabolcs-Szatmár-Bereg Megyei Tudományos Testülete, Konferenciakiadvány, Nyíregyháza, S. 150, Sep. 1996. 15. Pál I, Michelson G: Plattformunabhängige Verarbeitung und Auswertung medizinischer Bilder mittels WWW-Internet Server. Bildverarbeitung für die Medizin 1999: Algorithmen- Systeme-Anwendungen, Heidelberg, März 4.-5. 1999. 16. Pál I, Niemann H, Michelson G: Neuronale Netze zur automatischen Auswertung der Zirkulationsstörungen der Netzhaut auf den SLDF-Perfusionsbildern. Bildverarbeitung für die Medizin 1998: Algorithmen-Systeme-Anwendungen, Aachen, März 26. 1998. 17. Werner D, Michelson G, Harazny J, Welzenbach J, Daniel WG. Einfluß der Gegenpulsationstechnik auf die cerebro-vaskuläre Perfusion. 23.Herbsttagung der Deutschen Geselschaft für Kardiologie- Herz- und Kreislaufforschung vom 1. Bis 2. Oktober 1999 in Nürnberg. Supplement 2 zur Zeitschrift für Kardiologie, Band 88 (1999), II/ 10 18. Welzenbach J, Michelson G, Harazny J. Neuartige Methode zur näherungsweisen Bestimmung der Sauerstoffsättigung retinaler Gefäße. Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft 1999 in Berlin 23.9.-26.9.99, Band 96, Suppl.1, September 1999, S 8 19. Werner D, Harazny J, Welzenbach J, J.U.Voigt, Michelson G. Autoregulation der Netzhautperfusion bei Gesunden und Patienten mit Arteriosklerose oder Normaldruckglaukom. Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft 1999 in Berlin 23.9.-26.9.99, Band 96, Suppl.1, September 1999, S 89 20. Scibor M, Michelson G, Schweitzer D, Hammer M, Thamm E. Bestimmung der intravasalen Sauerstoffsättigung entlang der retinalen Gefässe. Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft 1999 in Berlin 23.9.-26.9.99, Band 96, Suppl.1, September 1999, S 114 21. Draeger J, Michelson, Rumberger E: Neue Möglichkeiten zur fortlaufenden telemetrischen Übertragung des intraokulären Druckes, auch unter Flug- oder Missionsbedingungen. Medizin und Mobilität, Abtract Heft 1999, S 21. 22. Werner D, Michelson G, Harazny J, Welzenbach J, Voigt I-U., Daniel WG. Einfluß der Gegenpulsationstechnik auf die cerebrovaskuläre Perfusion. 28.Jahrestagung der Deutschen Geselschaft für Angiologie, 8.-11.September 1999 in Köln, VASA, Zeitschrift für Gefäßerkrankungen, Suppl 55, September 1999, B36 23. Patzelt A, Michelson G, Harazny J, Welzenbach J. Influence of Luminance Flicker on Juxtapapillary Retinal Blood Flow in Glaucoma Patients Annual Meeting of the Association of Research in Vision and Ophthalmology (ARVO), Fort Lauderdale/USA, 10.-15.5.1998 Abstrakt: Invest Ophthalmol Vis Sci (Suppl.) 1998; 39: S263 (1196) 24. Patzelt A, Michelson G, Harazny J, Welzenbach J. Einfluss von Flickerlicht auf den juxtapapillären retinalen Blutfluß bei Glaukomen. Jahrestagung der Vereinigung Bayerischer Augenärzte, München, 10.-11.07.98 Klin Monatsbl Augenheilkd 1998 (Suppl. 2) 213: 3 25. Patzelt A, Michelson G, Welzenbach J, Harazny J. Effect of Luminance Flicker on Juxtapapillary Retinal Blood Flow in Glaucoma Patients European Association for Vision and Eye Research (EVER) (vormals JERMOV), Palma de Mallorca, 7.-10.10.1998 Ophthalmic Res