Rigidity of Retinal Vessels in Patients with Multiple Sclerosis

Zusammenfassung

Hintergrund: Analyse der okulären Pulswellenausbreitung ermöglicht eine Abschätzung der Gefäßwandrigidität bei Patienten mit Multipler Sklerose. Methoden: 20 Patienten mit Multipler Sklerose und 20 Kontrollprobanden wurden mit dem RVA-Gerät (Retinal Vessel Analyzer) untersucht. Dazu wurde die peripapilläre Nervenfasernschichtdicke (NFSD) mittels der okulären Kohärenz-Tomografie gemessen. Die Phasenverschiebung zwischen arterieller und venöser Pulsation wurde in 3 Orten gemessen: in unmittelbarer Papillennähe, 1 – 2 Papillendurchmesser sowie 3 – 4 Papillendurchmesser davon entfernt. Unter der Annahme, dass sich die retinalen Venolen in der Kontraphase der choroidalen Zirkulation befinden, wurde die choroidoretinale Pulsationsverzögerung ermittelt. Ergebnisse: CRPV (Chorioidea-Retina-Pulsationsverzögerung) an proximalen, mittleren sowie distalen Messorten betrug bei Augen mit Optikusneuritis in der Anamnese (ON-Augen) 0,26 ± 0,11, 0,27 ± 0,13 and 0,34 ± 0,15 s; bei Augen der MS-Patienten ohne Optikusneuritis-Anamnese (non-ON Augen) entsprechend 0,27 ± 0,14, 0,29 ± 0,11 and 0,30 ± 0,15 s; und bei gesunden Probanden jeweils 0,32 ± 0,19, 0,38 ± 0,16 und 0,45 ± 0,20 s. Die Pulsationsverzögerungszeit war bei Kontrollaugen signifikant länger als sowohl bei ON-Augen (p = 0,012) als auch bei non-ON Augen (p = 0,004), was mit einer schnelleren Pulswellenausbreitung bei MS-Patienten vereinbar ist. Die interokuläre Differenz der durchschnittlichen CRPV zeigte eine signifikante Korrelation mit der durchschnittlichen NFSD bei MS-Patienten (Pearson r = 0,54, p = 0,015; Spearman R = 0,66, p = 0,0016). Schlussfolgerung: Patienten mit MS weisen steifere retinale Gefäße auf. Die Seitendifferenz dieses Parameters zeigte eine signifikante Korrelation mit der Seitendifferenz in Nervenfasernschichtdicke.

Abstract

Purpose: The aim of this study was to analyze pulse wave propagation in the ocular circulation by assessing the phase delay between retinal arterioles and venules and calculating the pulse delay between the retinal and choroidal circulations in MS patients and in control subjects. Subjects and Methods: Twenty patients with multiple sclerosis (38.3 ± 6.2 years) and twenty healthy subjects (37.4 ± 15.2 years) were examined with the Retinal Vessel Analyzer. In addition, an average peripapillary RNFL (retinal nerve fiber layer) thickness was measured by means of ocular coherence tomography in MS patients. The phase delay between the arteriole and venule pulsations was assessed at three sites: in the close retinal vicinity of the disc, 1 – 2 disc diameters and 3 – 4 disc diameters away from the disc. Assuming that venules are counterphased to the choroidal circulation, a choroid-to-retina pulse delay was calculated. Results: The choroid-to-retina pulse delay was 0.26 ± 0.11, 0.27 ± 0.13 and 0.34 ± 0.15 sec in eyes with history of optic neuritis (ON-eyes); in eyes of MS patients without such a history (non-ON eyes) the corresponding values were 0.27 ± 0.14, 0.29 ± 0.11 and 0.30 ± 0.15 sec, and in control eyes 0.32 ± 0.19, 0.38 ± 0.16 and 0.45 ± 0.20 sec, respectively, at three sites centrifugal from the disc. The choroid-to-retina pulse delay was significantly longer in healthy control eyes than both in ON eyes (p = 0.012) and non-ON eyes of MS patients (p = 0.004). The interocular difference of the choroid-to-retina pulse delay and OCT RNFL thickness showed a significant correlation in MS patients (Pearson r = 0.54, p = 0.015; Spearman R = 0.66, p = 0.0016). Conclusion: Patients with multiple sclerosis seem to demonstrate an increased rigidity of the retinal vessels. The interocular difference in retinal vessel rigidity was significantly correlated with the interocular difference in RNFL thickness in MS patients.

multiple Sklerose - Netzhautgefäße - Gefäßrigidität - Pulswellenpropagation

multiple sclerosis - retinal vessels - vessel rigidity - pulse propagation

References

• 1 Akarsu C, Tan F U, Kendi T. Color Doppler imaging in optic neuritis with multiple sclerosis.  Graefe’s archive for clinical and experimental ophthalmology = Albrecht von Graefes Archiv für klinische und experimentelle Ophthalmologie. 2004;  242 990-994
• 2 Cheng K S, Tiwari A, Boutin A. et al . Differentiation of primary and secondary Raynaud’s disease by carotid arterial stiffness.  EurJ Vasc Endovasc Surg. 2003;  25 336-341
• 3 Costello F, Coupland S, Hodge W. et al . Quantifying axonal loss after optic neuritis with optical coherence tomography.  Ann Neurol. 2006;  59 963-969
• 4 Hoon J N, Willigers J M, Troost de J. et al . Cranial and peripheral interictal vascular changes in migraine patients.  Cephalalgia. 2003;  23 96-104
• 5 Et-Taouil K, Safar M, Plante G E. Mechanisms and consequences of large artery rigidity.  Can J Physiol Pharmacol. 2003;  81 205-211
• 6 Fisher J B, Jacobs D A, Markowitz C E. et al . Relation of visual function to retinal nerve fiber layer thickness in multiple sclerosis.  Ophthalmology. 2006;  113 324-332
• 7 Friedman S M. Retinal vasculitis as the initial presentation of multiple sclerosis.  Retina. 2005;  25 218-219
• 8 Geleris P, Stavrati A, Boudoulas H. Effect of cold, isometric exercise, and combination of both on aortic pulse in healthy subjects.  Am J Cardiol. 2004;  93 265-267
• 9 Gugleta K, Kochkorov A, Katamay R. et al . On pulse-wave propagation in the ocular circulation.  Investigative ophthalmology & visual science. 2006;  47 4019-4025
• 10 Gugleta K, Mehling M, Kochkorov A. et al . Pattern of macular thickness changes measured by ocular coherence tomography in patients with multiple sclerosis.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2008;  225 408-412
• 11 Haufschild T, Shaw S G, Kesselring J. et al . Increased endothelin-1 plasma levels in patients with multiple sclerosis.  J Neuroophthalmol. 2001;  21 37-38
• 12 Hradilek P, Stourac P, Bar M. et al . Colour Doppler imaging evaluation of blood flow parameters in the ophthalmic artery in acute and chronic phases of optic neuritis in multiple sclerosis.  Acta ophthalmol. 2009 Feb;  87(1) 65-70
• 13 Kircher K, Weigert G, Resch H. et al . Effects of high-dose prednisolone on optic nerve head blood flow in patients with acute optic neuritis.  Graefe’s archive for clinical and experimental ophthalmology = Albrecht von Graefes Archiv für klinische und experimentelle Ophthalmologie. 2008;  246 1423-1427
• 14 Kurtzke J F. Clinical definition for multiple sclerosis treatment trials.  Ann Neurol. 1994;  36 (Suppl) S73-S79
• 15 Mackenzie P J, Chang T S, Hay D. Posterior retinal vasculitis associated with multiple sclerosis.  Retina. 2002;  22 133-134
• 16 McDonald W I, Compston A, Edan G. et al . Recommended diagnostic criteria for multiple sclerosis: guidelines from the International Panel on the diagnosis of multiple sclerosis.  Ann Neurol. 2001;  50 121-127
• 17 Nichols W W. Clinical measurement of arterial stiffness obtained from noninvasive pressure waveforms.  Am J Hypertens. 2005;  18 3S-10S
• 18 Pache M, Kaiser H J, Akhalbedashvili N. et al . Extraocular blood flow and endothelin-1 plasma levels in patients with multiple sclerosis.  Eur Neurol. 2003;  49 164-168
• 19 Parisi V, Manni G, Spadaro M. et al . Correlation between morphological and functional retinal impairment in multiple sclerosis patients.  Investigative ophthalmology & visual science. 1999;  40 2520-2527
• 20 Polman C H, Reingold S C, Edan G. et al . Diagnostic criteria for multiple sclerosis: 2005 revisions to the “McDonald Criteria”.  AnnNeurol. 2005;  58 840-846
• 21 Seifertl B U, Vilser W. Retinal vessel analyzer (RVA) – design and function.  Biomed Tech. 2002;  47 (Suppl 1 Pt 2) 678-681
• 22 Speciale L, Sarasella M, Ruzzante S. et al . Endothelin and nitric oxide levels in cerebrospinal fluid of patients with multiple sclerosis.  J Neurovirol. 2000;  6 (Suppl 2) S62-S66
• 23 Trip S A, Schlottmann P G, Jones S J. et al . Retinal nerve fiber layer axonal loss and visual dysfunction in optic neuritis.  AnnNeurol. 2005;  58 383-391
• 24 Vilser W, Nagel E, Lanzl I. Retinal vessel analysis – new possibilities.  Biomed Tech. 2002;  47 (Suppl 1 Pt 2) 682-685