Test der Kontrastempfindlichkeit
Die wichtigsten Punkte auf einen Blick
Abschnitt betitelt „Die wichtigsten Punkte auf einen Blick“1. Was ist ein Kontrastempfindlichkeitstest?
Abschnitt betitelt „1. Was ist ein Kontrastempfindlichkeitstest?“
Der Kontrastempfindlichkeitstest ist ein Sehtest, der die Fähigkeit misst, streifenförmige Gittermuster (sine wave grating) bei unterschiedlichen räumlichen Frequenzen (cycles per degree, c/d) zu erkennen. Er bewertet Aspekte der Sehfunktion, die mit dem Sehschärfetest nicht erfasst werden können (das Inverse der Kontrastschwelle bei der höchsten räumlichen Frequenz), und ist besonders nützlich, wenn die subjektive Sehfunktion vermindert ist, obwohl die Sehschärfe erhalten bleibt.
Räumliche Frequenz bezeichnet die Anzahl von hellen und dunklen Zyklen innerhalb eines Sehwinkels von 1 Grad. Die Kontrastempfindlichkeitsfunktion (Contrast Sensitivity Function, CSF) ist ein Diagramm, bei dem auf der horizontalen Achse die räumliche Frequenz (c/d) und auf der vertikalen Achse die Kontrastempfindlichkeit (der Kehrwert der Kontrastschwelle) dargestellt sind. Am normalen Auge eines Erwachsenen zeigt sie eine bandpassartige, umgekehrt U-förmige Charakteristik. Das Maximum liegt bei mittleren Frequenzen (3 bis 6 c/d), und die Empfindlichkeit nimmt an beiden Enden bei hohen und niedrigen Frequenzen ab. Mit dem Alter sinkt die Empfindlichkeit in allen Frequenzbereichen.
Da die Sehfunktion zuerst in der Kontrastempfindlichkeit und danach in der Sehschärfe abnimmt, ist die Messung der Kontrastempfindlichkeit sinnvoll, wenn trotz verschwommenem Sehen keine Sehschärfenminderung vorliegt. Subjektive Beschwerden wie “verschwommenes Sehen”, “Blendung” und “vermindertes Nachtsehen” korrelieren oft mit einer verminderten Kontrastempfindlichkeit.
Die Geschichte des Kontrastempfindlichkeitstests begann mit den Arbeiten von de Lange und anderen im Jahr 1952 zu den zeitlichen und räumlichen Eigenschaften der Kontrastempfindlichkeit unter Verwendung von Sinusgittern. 1988 entwickelten Pelli und Robson eine standardisierte Tafel für den klinischen Einsatz, und der Test wurde als klinische Untersuchung verbreitet1).
Er kann eine qualitative Verschlechterung der Sehfunktion objektiv erfassen, die mit einem Sehschärfetest nicht beurteilt werden kann. Selbst bei normaler Sehschärfe kann die Messung der Kontrastempfindlichkeit die funktionelle Beeinträchtigung durch Katarakt, hintere Kapseltrübung, irregulären Hornhautastigmatismus oder Erkrankungen des Sehnervs quantifizieren, wenn Beschwerden wie “verschwommenes Sehen”, “Sehschwierigkeiten bei Nacht” oder “starke Blendung” bestehen. Insbesondere bei fibröser hinterer Kapseltrübung kann die Kontrastempfindlichkeit auch bei erhaltener Sehschärfe selektiv abnehmen, sodass dies bei der Entscheidung über die Indikation einer Nd:YAG-Laser-Posteriorkapsulotomie hilfreich ist.
2. Untersuchungsmethode (Tafel, Durchführung und Beurteilung)
Abschnitt betitelt „2. Untersuchungsmethode (Tafel, Durchführung und Beurteilung)“
Wichtige Testtafeln
Abschnitt betitelt „Wichtige Testtafeln“| Name der Tafel | Räumliche Frequenz | Kontraststufe | Merkmale |
|---|---|---|---|
| Pelli-Robson-Tafel | Entspricht 1 c/d (fest) | 8 Stufen mit jeweils 3 Buchstaben | Einfach und weit verbreitet. Die Buchstabengröße bleibt gleich; nur der Kontrast ändert sich. |
| FACT (Functional Acuity Contrast Test) | 1,5/3/6/12/18 c/d (5 Stufen) | 9 Kontraststufen | Ermöglicht die detaillierte Darstellung der Kontrastempfindlichkeitsfunktion (CSF) bei mehreren räumlichen Frequenzen. |
| CSV-1000 (Vector Vision) | 3/6/12/18 c/d (4 Stufen) | 8 Kontraststufen | Hintergrundbeleuchtetes Panel. Quantitative Beurteilung bei jeder räumlichen Frequenz möglich |
| CGT-2000 (Takagi Seiko) | Mehrere räumliche Frequenzen | Stufenweise | LCD-Anzeigesystem. Wird in Japan verwendet |
Die Pelli-Robson-Tafel zeigt Buchstaben fester Größe (etwa entsprechend 1 c/d) und misst, indem nur der Kontrast schrittweise verringert wird. Das Niveau, bei dem bei geringstem Kontrast mindestens 2 von 3 Buchstaben korrekt gelesen werden können, wird in log-Einheiten notiert. Sie wird häufig zum Screening und zur Verlaufskontrolle von Katarakt und Erkrankungen des Sehnervs verwendet 1).
FACT und CSV-1000 messen die Empfindlichkeit bei mehreren räumlichen Frequenzen und machen die Gesamtform der CSF sichtbar. So lassen sich krankheitsspezifische Muster erkennen, etwa eine selektive Abnahme der Empfindlichkeit bei hohen räumlichen Frequenzen bei irregulärem Hornhautastigmatismus sowie eine breite Empfindlichkeitsminderung über alle Frequenzbereiche bei Sehnervenerkrankungen 2).
Untersuchungsablauf
Abschnitt betitelt „Untersuchungsablauf“- Untersuchungsabstand: je nach Tafel unterschiedlich (Pelli-Robson: 1 m, FACT/CSV-1000: 3 m)
- Beleuchtung und Leuchtdichte: Eine gleichmäßige Hintergrundleuchtdichte von etwa 85 cd/m² wird empfohlen
- Korrektur: Messung jeweils eines Auges unter vollständiger Refraktionskorrektur
- Vorgehen: Das niedrigste erkennbare Kontrastniveau bei jeder räumlichen Frequenz aufzeichnen und die CSF darstellen
Referenzwerte im Normalbereich
Abschnitt betitelt „Referenzwerte im Normalbereich“- Spitzenempfindlichkeit beim normalen Erwachsenenauge: Kontrastempfindlichkeit 100–400 bei mittleren räumlichen Frequenzen (3–6 c/d) (Kontrastschwelle 0.25–1%)
- Pelli-Robson-Tafel: Bei gesunden Erwachsenen liegt die logarithmische Kontrastempfindlichkeit bei 1.65–1.95 (Kontrastschwelle 2–3%)1)
- Mit zunehmendem Alter nimmt die Empfindlichkeit in allen Frequenzbereichen ab, und Menschen in den 60ern zeigen im Vergleich zu jungen Erwachsenen eine Abnahme um etwa 0.3 log-Einheiten3)
Für Screening und Verlaufskontrolle ist die Pelli-Robson-Tafel einfach und weit verbreitet. Für eine detaillierte Beurteilung nach räumlicher Frequenz verwendet man FACT oder CSV-1000. Da FACT die gesamte CSF bei fünf räumlichen Frequenzen (1.5–18 c/d) darstellen kann, ist es hilfreich, krankheitsspezifische Muster des Sensibilitätsverlusts zu erkennen. Für Vergleiche vor und nach multifokaler IOL-Operation sowie für die genaue Beurteilung von Sehnerv- und Hornhauterkrankungen werden Tafeln mit mehreren räumlichen Frequenzen empfohlen.
3. Beziehung zwischen Kontrastempfindlichkeit und Sehschärfe
Abschnitt betitelt „3. Beziehung zwischen Kontrastempfindlichkeit und Sehschärfe“Da die Sehschärfe (Visual Acuity: VA) als Kehrwert der Kontrastschwelle auf der Seite hoher räumlicher Frequenzen definiert ist, ist sie nur ein Punkt auf der Kurve der Kontrastempfindlichkeitsfunktion (CSF). Durch die Beurteilung der gesamten CSF kann die Kontrastempfindlichkeitsprüfung das Gesamtbild der Sehfunktion erfassen, das mit der Sehschärfe allein nicht sichtbar wird.
Die Sehfunktion nimmt häufig zuerst in der Kontrastempfindlichkeit ab, gefolgt von einer Verschlechterung der Sehschärfe. Daher kann bei Patienten, die trotz normaler Sehschärfe über verschwommenes Sehen klagen, bereits zuvor eine Abnahme der Kontrastempfindlichkeit vorliegen. Diese Diskrepanz tritt besonders häufig in den folgenden Situationen auf.
- Fibrotische hintere Kapseltrübung: Die Kontrastsensitivität nimmt allein ab, während die Sehschärfe bei 1,0 oder höher bleibt
- Erholungsphase einer Optikusneuritis: Auch wenn sich die Sehschärfe auf 0,8 oder höher erholt, kann eine verminderte Kontrastsensitivität lange anhalten4)
- Nach multifokaler IOL-Implantation: Auch wenn Fern- und Nahsehschärfe gut sind, ist die Kontrastsensitivität im Vergleich zu einer monofokalen IOL tendenziell geringer5)
Beschwerden wie verschwommenes Sehen, starkes Blenden und schlechte Sicht bei Nacht sind stark mit einer verminderten Kontrastsensitivität korreliert. Auch bei guter Sehschärfe ist der Kontrastsensitivitätstest als objektiver Messwert nützlich, wenn solche Beschwerden vorliegen.
4. Klinische Bedeutung (geeignete Erkrankungen und typische Muster)
Abschnitt betitelt „4. Klinische Bedeutung (geeignete Erkrankungen und typische Muster)“| Erkrankung/Situation | Räumliche Frequenz der verminderten Sensitivität | Merkmale und klinische Bedeutung |
|---|---|---|
| Fibrotische hintere Kapseltrübung | Mittlere bis hohe Frequenzen (selektiv) | Die Kontrastsensitivität ist auch bei normalem Sehen vermindert. Nützlich für die Entscheidung über die Indikation einer Nd:YAG-Laser-Posterior-Kapsulotomie |
| Katarakt | Gesamter Frequenzbereich (besonders ausgeprägt bei mittleren Frequenzen) | Verminderte Sensitivität unter Blendbedingungen durch Streulicht. Besonders ausgeprägt bei Kernkatarakt6) |
| unregelmäßiger Hornhautastigmatismus (nach refraktiver Chirurgie) | hohe räumliche Frequenzen (selektiv) | spiegelt eine Verringerung der optischen Auflösungsgrenze wider |
| Optikusneuritis, NAION | alle räumlichen Frequenzbereiche | Nach der akuten Phase kann eine verminderte Kontrastempfindlichkeit auch nach Wiederherstellung der Sehschärfe bestehen bleiben4) |
| Amblyopie | mittlere bis hohe räumliche Frequenzen (je nach Typ) | das Muster der Minderung unterscheidet sich je nach Amblyopie-Typ |
| Glaukom | hohe räumliche Frequenzen (früh) | kann vor Gesichtsfelddefekten nachweisbar sein7) |
| Nach multifokaler IOL- und EDOF-IOL-Operation | Mittlere bis hohe räumliche Frequenzen | Die Kontrastempfindlichkeit neigt dazu, im Vergleich zu monofokalen IOLs etwas abzufallen. Nützlich für die Aufklärung vor der Operation5) |
| Altersbedingte Veränderungen | Über alle Frequenzbereiche hinweg (früher bei hohen Frequenzen) | Auch beim normalen Altern nimmt sie in allen Frequenzbereichen allmählich ab3) |
Hintere Kapseltrübung und Katarakt spielen bei der Kontrastempfindlichkeitsprüfung eine besonders wichtige Rolle. Beim Elschnig-Perlen-Typ der hinteren Kapseltrübung ist die Sehschärfe meist bereits vermindert, beim fibrösen Typ kann bei milder Ausprägung jedoch nur die Kontrastempfindlichkeit abnehmen, während die Sehschärfe erhalten bleibt. Das Verständnis dieses Unterschieds ermöglicht eine passendere Entscheidung über die Indikation zur Nd:YAG-Laser-Posterior-Kapsulotomie.
Beim Glaukom gibt es Berichte, dass nach einem ähnlichen Prinzip wie bei der High-pass resolution perimetry (HRP) eine Abnahme der Kontrastempfindlichkeit bei hohen räumlichen Frequenzen vor der Gesichtsfeldstörung nachweisbar sein kann7). Da Sensitivität und Spezifität jedoch schlechter sind als bei der Gesichtsfelduntersuchung, hat dies derzeit nur eine ergänzende Rolle.
Selbst wenn die Sehschärfe bei etwa 1,0 liegt, kann bei Beschwerden wie „verschwommenem Sehen“, „starker Blendung“ oder „Schwierigkeiten beim Sehen in der Nacht“ eine verminderte Kontrastempfindlichkeit vorliegen. Besonders häufig tritt dies bei hinterer Kapseltrübung (fibröser Typ), Katarakt, nach refraktiver Operation und in der Erholungsphase von Sehnervenerkrankungen auf. Mit einer Kontrastempfindlichkeitsprüfung lässt sich die mit der Sehschärfeprüfung nicht erfassbare Verminderung der Sehfunktion quantitativ beurteilen und der Behandlungsbedarf objektiv einschätzen. Beginnen Sie mit einem einfachen Screening mit der Pelli-Robson-Tafel und führen Sie bei Bedarf eine detaillierte Bewertung nach räumlichen Frequenzen mit FACT oder CSV-1000 durch.
5. Beurteilung der hinteren Kapseltrübung und Nd:YAG-Laser-Posterior-Kapsulotomie
Abschnitt betitelt „5. Beurteilung der hinteren Kapseltrübung und Nd:YAG-Laser-Posterior-Kapsulotomie“Die Indikation zur posterioren Kapsulotomie wird hauptsächlich durch die Einschätzung der Sehfunktionsstörung anhand von Art und Ausmaß der Trübung mithilfe der Spaltlampen-Retroillumination bestimmt. Da die Sehfunktion zuerst in der Kontrastempfindlichkeit und danach in der Sehschärfe abnimmt, ist die Messung der Kontrastempfindlichkeit sinnvoll, wenn zwar eine Verschwommenheit beklagt wird, aber keine Sehschärfenminderung vorliegt.
Arten der posterioren Kapseltrübung und ihr Einfluss auf die Sehfunktion:
- Elschnig-Perlentyp (schichtig): verbleibende Linsenepithelzellen vermehren sich und lagern sich schichtig auf der hinteren Kapsel ab. In der Regel liegt bereits eine Sehverschlechterung vor
- fibrotischer Typ (leicht): verursacht nur eine verminderte Kontrastempfindlichkeit, während die Sehschärfe erhalten bleibt. In diesem Fall kann eine Verschlechterung der Sehfunktion übersehen werden, wenn nur die Sehschärfe geprüft wird
Wenn die verminderte Kontrastempfindlichkeit bei der Entscheidung für eine Nd:YAG-Laserkapsulotomie berücksichtigt werden kann, lässt sich der richtige Zeitpunkt für den Eingriff auch dann besser bestimmen, wenn die Hauptbeschwerden des Patienten (Verschwommensehen und Blendung) nicht mit den objektiven Messwerten übereinstimmen.
Richtwerte für die Nd:YAG-Laserkapsulotomie:
- Pulsenergie: 1,0–2,0 mJ (mit niedriger Energie beginnen)
- Schnittmuster: Kreuz- oder Rundschnitt (Ziel: Durchmesser von mindestens 3–4 mm)
- Hauptkomplikationen: Anstieg des Augeninnendrucks (1–2 Stunden nach dem Eingriff, Behandlung mit drucksenkenden Medikamenten), IOL-Schädigung (es können Pits entstehen), vorderer Glaskörperprolaps
6. Messprinzip (Theorie der räumlichen Frequenz)
Abschnitt betitelt „6. Messprinzip (Theorie der räumlichen Frequenz)“Definition des Kontrasts
Abschnitt betitelt „Definition des Kontrasts“Der Kontrast wird durch die Michelson-Formel definiert.
Kontrast (C) = (Lmax − Lmin) / (Lmax + Lmin)
Hier bezeichnet Lmax die höchste Leuchtdichte der Streifen und Lmin die niedrigste Leuchtdichte. Der Kontrast nimmt Werte von 0 (einheitlich) bis 1 (maximal) an. Die Kontrastempfindlichkeit (CS) ist der Kehrwert der Kontrastschwelle (des niedrigsten unterscheidbaren Kontrastwerts).
CS = 1 / Kontrastschwelle
Bandpass-Eigenschaften des menschlichen visuellen Systems
Abschnitt betitelt „Bandpass-Eigenschaften des menschlichen visuellen Systems“Das menschliche visuelle System besitzt Bandpass-Filtereigenschaften und zeigt die höchste Empfindlichkeit bei mittleren räumlichen Frequenzen (3–6 c/d).
- Verminderte Empfindlichkeit bei niedrigen Frequenzen: aufgrund lateraler Hemmung (lateral inhibition). Verarbeitungsmechanismen in Netzhaut und visueller Hirnrinde unterdrücken gleichmäßige Muster niedriger Frequenz
- Verminderte Empfindlichkeit bei hohen Frequenzen: aufgrund der Auflösungsgrenzen des optischen Systems des Auges (Aberration und Beugung) sowie der Abtastgrenze der retinalen Photorezeptoren (Zapfenabstand)
Die Zapfendichte in der Fovea beträgt etwa 150.000〜200.000 Zellen/mm², und die Abtastgrenze entspricht etwa 50〜60 c/d. Die tatsächliche Grenzfrequenz der CSF liegt aufgrund optischer Aberrationen darunter.
Umrechnung zwischen räumlicher Frequenz und Sehschärfe
Abschnitt betitelt „Umrechnung zwischen räumlicher Frequenz und Sehschärfe“Der Zusammenhang zwischen räumlicher Frequenz (c/d) und Sehschärfe ist wie folgt.
| Räumliche Frequenz (c/d) | Entsprechende Dezimalsehschärfe |
|---|---|
| 3 | Etwa 0.1 |
| 6 | ca. 0,2 |
| 12 | ca. 0,4 |
| 18 | ca. 0,6 |
| 30 | ca. 1,0 |
| 60 | ca. 2,0 |
Da die räumliche Frequenz, die einer Sehschärfe von 1.0 entspricht, etwa 30 c/d beträgt, ist die Hochfrequenzgrenze der CSF der Punkt, der der Sehschärfe auf der CSF entspricht.
7. Neueste Forschung und zukünftige Perspektiven
Abschnitt betitelt „7. Neueste Forschung und zukünftige Perspektiven“Die qCSF-Methode (quick Contrast Sensitivity Function) verwendet einen adaptiven Testalgorithmus mit Bayes-Schätzung, um die gesamte CSF mit etwa einem Drittel bis einem Fünftel der Versuchszahl herkömmlicher Methoden zu schätzen8). Sie trägt wesentlich dazu bei, psychophysische Messungen effizienter zu machen, und wird zunehmend klinisch eingesetzt.
Auch die Vereinfachung der Kontrastempfindlichkeitsmessung mithilfe von Tablet-Geräten schreitet voran. Es wurden Test-Apps entwickelt, die LCD-Displays von Smartphones und Tablets nutzen, und ihr Einsatz für das Monitoring zu Hause und für groß angelegte Screenings wird erwartet9). Allerdings ist die Kalibrierung von Helligkeit und Gammaeigenschaften des Displays für die Genauigkeit unerlässlich, und die Standardisierung bleibt eine Herausforderung.
In der postoperativen Beurteilung von multifokalen IOLs und EDOF-IOLs wird die Kontrastempfindlichkeit als wichtiger Outcome-Parameter eingeordnet. Es wird weiterhin daran gearbeitet, den Einfluss der einzelnen IOL-Designs auf die Kontrastempfindlichkeit bei mittleren bis hohen räumlichen Frequenzen objektiv zu bewerten und dies für die Patientenaufklärung und die Geräteauswahl zu nutzen5).
In der Neuroophthalmologie wird der Nutzen der Kontrastempfindlichkeit als Verlaufsparameter bei Optikusneuritis und Multipler Sklerose untersucht. Eine anhaltende Verminderung der Kontrastempfindlichkeit auch nach Normalisierung der Sehschärfe kann auf eine subklinische axonale Schädigung hinweisen4).
8. Literatur
Abschnitt betitelt „8. Literatur“-
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