Die Pupillenfunktionsprüfung ist eine Reihe von Tests zur Beurteilung der Pupillengröße, -form, Lichtreaktion und Nahreaktion. Sie wird hauptsächlich als diagnostische Hilfe bei Erkrankungen des Sehnervs und des zentralen Nervensystems eingesetzt und ist ein einfacher, nicht-invasiver, sofort durchführbarer repräsentativer Bettseitentest.
Die Hauptuntersuchungsziele sind die folgenden.
Nachweis eines RAPD (relativer afferenter Pupillendefekt): Durch den Swinging-Flashlight-Test wird eine einseitige afferente Störung bestätigt.
Beurteilung des direkten und indirekten Lichtreflexes: Beobachtung der Pupillenverengung des stimulierten Auges und des kontralateralen Auges zur Unterscheidung von afferenten und efferenten Störungen.
Ursachenabklärung der Anisokorie: Vergleich im Dunkel- und Hellraum zur Unterscheidung von Horner-Syndrom und Okulomotoriusparese.
Pharmakologische Pupillenuntersuchung: Verwendung von Augentropfen zur Bestätigung des Horner-Syndroms oder der Adie-Pupille und zur Unterscheidung der Läsionslokalisation.
Bei akuten Erkrankungen, die das Sehvermögen bedrohen, wie Optikusneuritis, traumatische Optikusneuropathie und ischämische Optikusneuropathie, sowie in der ophthalmologischen und neurologischen Differenzialdiagnostik beeinflussen die Informationen dieser Untersuchung die klinische Entscheidungsfindung maßgeblich.
QWelche Informationen liefert die Pupillenfunktionsuntersuchung?
A
Die Pupillenfunktionsuntersuchung ermöglicht die Abschätzung der Läsionslokalisation im afferenten (Netzhaut, Sehnerv) und efferenten (N. oculomotorius) Schenkel des Lichtreflexes. Insbesondere der RAPD ist ein wichtiges objektives Zeichen für eine einseitige Sehnervenschädigung oder eine ausgedehnte Netzhauterkrankung 1). Darüber hinaus kann durch den Vergleich der Anisokorie im Hellen und Dunkeln zwischen sympathischen und parasympathischen Störungen unterschieden werden, und durch die Kombination mit pharmakologischen Tests kann manchmal die Läsionsebene (präganglionär oder postganglionär) bestimmt werden 2).
2. Indikationen und klinische Bedeutung der Untersuchung
Ein positiver RAPD weist auf eine einseitige Sehnervenschädigung oder eine ausgedehnte Netzhauterkrankung hin. Nachfolgend sind typische Erkrankungen mit positivem und negativem RAPD aufgeführt 1)3).
Makulaforamen, bilaterale symmetrische Sehnervenerkrankungen, Läsionen der Sehbahn (postchiasmatisch)
Wenn das RAPD positiv ist, ohne dass eine offensichtliche Anomalie des Augenhintergrunds (insbesondere der Makula) vorliegt, sollte dringend eine Sehnervenerkrankung vermutet werden. Dass das Makulaforamen kein positives RAPD verursacht, ist ein wichtiger differenzialdiagnostischer Punkt.
Bei bilateralen symmetrischen Sehnervenerkrankungen heben sich die afferenten Störungen beider Augen auf, sodass kein RAPD nachweisbar ist. Auch postchiasmatische Läsionen (Sehstrahlung, visueller Kortex) verursachen kein RAPD.
Die Durchführung dieses Tests wird als Frühscreening für dringliche Erkrankungen (CRAO, akute Optikusneuritis, traumatische Optikusneuropathie usw.) empfohlen.
QWelche Erkrankungen führen zu einem positiven RAPD?
A
Erkrankungen mit positivem RAPD lassen sich grob in Sehnervenstörungen und ausgedehnte Netzhauterkrankungen unterteilen. Zu den Sehnervenstörungen zählen vor allem Optikusneuritis, traumatische Optikusneuropathie, ischämische Optikusneuropathie (NAION usw.) und kompressive Optikusneuropathie. Zu den ausgedehnten Netzhauterkrankungen gehören der Zentralarterienverschluss (CRAO), die ausgedehnte Netzhautablösung und AZOOR1). Makulaforamen und bilaterale symmetrische Sehnervenerkrankungen führen zu keinem positiven RAPD. Es ist wichtig zu beachten, dass auch postchiasmatische Läsionen (Sehstrahlung, visueller Kortex) kein RAPD verursachen.
Der Pupillenlichtreflex verläuft über folgende 8 Schritte:
Netzhaut (Lichtrezeption) : Licht wird von den Photorezeptoren und den melanopsinhaltigen intrinsisch photosensitiven retinalen Ganglienzellen (ipRGC) aufgenommen
Sehnerv (afferenz) : Die Axone der retinalen Ganglienzellen bilden den Sehnerv und leiten die Lichtinformation an das Zentralnervensystem weiter
Chiasma opticum : Die nasalen Fasern kreuzen zur Gegenseite
Tractus opticus: Im hinteren Teil trennen sich einige Fasern und ziehen zum Mittelhirn statt zum Corpus geniculatum laterale.
Tegmentum mesencephali (Edinger-Westphal-Kern): Als Zentrum des Pupillenlichtreflexes sendet er Befehle zur Pupillenverengung aus.
Nervus oculomotorius (efferenter Schenkel): Parasympathische Fasern begleiten den Nervus oculomotorius.
Ganglion ciliare: Die postganglionären Fasern des Nervus oculomotorius bilden hier Synapsen.
Musculus sphincter pupillae (Miosis): Unter der Kontrolle der postganglionären Fasern kommt es zur Miosis.
Direkter Reflex, indirekter Reflex und Prinzip des RAPD
Beim Menschen sind die Größen des direkten und des indirekten Pupillenlichtreflexes nahezu gleich. Daher tritt selbst bei einer Schädigung des Sehnervs auf einer Seite bei geöffneten Augen keine Anisokorie auf. Bei abwechselnder Stimulation des rechten und linken Auges unterscheidet sich jedoch die Reaktion bei Stimulation der betroffenen Seite von der bei Stimulation der gesunden Seite1).
Afferente Schädigung (Netzhaut, Sehnerv): Bei Beleuchtung der betroffenen Seite ist die Verengung beider Augen unzureichend, was zu einem positiven RAPD führt.
Efferente Schädigung (Nervus oculomotorius): Der direkte Reflex auf der betroffenen Seite verschwindet, während der indirekte Reflex erhalten bleibt (Schädigung des ipsilateralen Sphincter pupillae).
Der sympathische Nervenweg verläuft: Hypothalamus → Rückenmark (Intermediolateralsäule C8–T2) → Ganglion cervicale superius → Nervus ciliaris longus → Musculus dilatator pupillae. Bei einer Sympathikusläsion (Horner-Syndrom) ist der Dilatatormuskel funktionslos, sodass die Pupillenerweiterung im Dunkeln gestört ist.
ipRGCs enthalten Melanopsin und spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Pupillenverengung bei kontinuierlicher Lichtstimulation. Sie sind für die tonische Komponente des Pupillenlichtreflexes nach Helladaptation verantwortlich2).
4. Durchführung der einzelnen Untersuchungsmethoden
Vorbereitung: In einem dunklen Raum durchführen. Beide Augen sind geöffnet (kein Auge abdecken). Unbedingt vor der Applikation von pupillenerweiternden Tropfen durchführen.
Vorgehen : Die Taschenlampe abwechselnd für etwa 1–2 Sekunden auf jedes Auge richten. Beleuchtungsdauer und -intensität sollten für beide Augen gleich sein.
Beurteilung : Ein RAPD liegt auf dem Auge vor, das beim Bewegen der Taschenlampe eine Pupillenerweiterung zeigt.
Beispiel (linksseitige Optikusneuropathie) : Rechtes Auge beleuchtet → beidseitige Verengung. Wechsel zum linken Auge → Erweiterung. Rechtes Auge → Verengung. Linkes Auge → Erweiterung. Der Zyklus wiederholt sich1).
Quantifizierung des RAPD mittels ND-Filter
Prinzip : Ein Neutraldichtefilter (ND-Filter) wird vor das gesunde Auge gehalten und die RAPD wird anhand der Filterdichte quantifiziert, bei der das RAPD verschwindet.
Methode : Schrittweise Zugabe von Filtern in 0,3-Log-Einheiten (0,3, 0,6, 0,9, 1,2 Log-Einheiten usw.) und Wiederholung des Swinging-Flashlight-Tests.
Klinische Anwendung : Die ND-Filterdichte, bei der das RAPD verschwindet, dient als Indikator für die Größe des RAPD. Nützlich für die quantitative Beurteilung des Therapieverlaufs1).
Klinisches Foto einer Anisokorie. Zeigt eine Ungleichheit des Pupillendurchmessers zwischen beiden Augen.
Russavia. Anisocoria in a 25-year-old male of unknown cause with early facial nerve paralysis. Wikimedia Commons. 2012. Figure 1. Source ID: commons.wikimedia.org/wiki/File:Anisocoria.jpg. License: CC BY 3.0.
Äußeres Foto beider Augen eines 25-jährigen Mannes, das eine Anisokorie mit deutlichem Unterschied im Pupillendurchmesser zeigt. Entspricht dem Abschnitt „Beurteilung der Anisokorie“ zur Unterscheidung von sympathischen und parasympathischen Störungen durch Vergleich im Dunkel- und Hellraum.
Durch Vergleich des Pupillenunterschieds im Dunkel- und Hellraum können sympathische und parasympathische Störungen unterschieden werden.
Größerer Unterschied im Dunkeln (betroffene Seite kleiner) : Hinweis auf eine sympathische Störung (Horner-Syndrom). Im Dunkeln erweitert sich nur die gesunde Pupille, wodurch der Unterschied größer wird.
Größerer Unterschied im Hellen (betroffene Seite größer) : Hinweis auf eine parasympathische Störung (Okulomotoriusparese usw.). Im Hellen verengt sich nur die gesunde Pupille, wodurch der Unterschied größer wird.
Physiologische Anisokorie : Weniger als 1 mm. Der Unterschied bleibt im Dunkeln und Hellen konstant, und der Lichtreflex ist normal.
Zur Lokalisierung der Läsion oder Differenzierung bestimmter Erkrankungen werden Medikamententropfen verwendet 2)4).
0,1% Pilocarpin-Tropfen : Bei Adie-Pupille (postganglionäre Läsion des Ziliarganglions) führt die Denervierungsüberempfindlichkeit zu einer stärkeren Miosis als am gesunden Auge. Am normalen Auge tritt keine Miosis auf.
4% Kokain-Tropfen : Hemmen die Wiederaufnahme von Noradrenalin; bei normaler sympathischer Innervation erweitert sich die Pupille. Beim Horner-Syndrom erweitert sich die Pupille auf der betroffenen Seite nicht oder nur unzureichend.
1% Hydroxyamphetamin-Tropfen : Fördern die Freisetzung von Noradrenalin aus postganglionären Neuronen. Bei postganglionärer Läsion (3. Neuron) ist die Pupillenerweiterung auf der betroffenen Seite unzureichend, im Gegensatz zu einer präganglionären Läsion.
QWie wird der Swinging-Flashlight-Test durchgeführt?
A
Im abgedunkelten Raum bei geöffneten Augen wird eine Taschenlampe abwechselnd für etwa 1–2 Sekunden mit gleicher Dauer und Lichtintensität auf jedes Auge gerichtet. Vor der Anwendung von pupillenerweiternden Tropfen durchführen. Zeigt sich am beleuchteten Auge eine Pupillenerweiterung, liegt ein RAPD auf diesem Auge vor. Am Beispiel einer linksseitigen Optikusneuropathie: Bei Beleuchtung des rechten (gesunden) Auges verengen sich beide Pupillen; beim Wechsel zum linken (betroffenen) Auge tritt eine Erweiterung auf 1). Es wird empfohlen, diesen Zyklus 2- bis 3-mal zu wiederholen 6).
5. Interpretation der Untersuchungsergebnisse und klinische Anwendung
Keine Auffälligkeiten im Fundus (insbesondere Makula) : Aktiv an eine Optikusneuropathie denken. Abklärung auf Optikusneuritis, ischämische Optikusneuropathie, kompressive Optikusneuropathie usw. vorantreiben.
Ausgedehnte Netzhauterkrankung vorhanden : An CRAO, ausgedehnte Netzhautablösung usw. denken.
Fundusbefund unauffällig, aber RAPD als einziges objektives Zeichen : AZOOR in die Differenzialdiagnose einbeziehen.
Das Vorhandensein oder Fehlen eines RAPD ist eine wichtige Information bei der Verlaufskontrolle des Sehnervs (Erholung nach Optikusneuritis, Beurteilung nach Trauma) und bei der präoperativen Beurteilung. Die Quantifizierung mittels ND-Filter ist für die objektive Beurteilung des Therapieeffekts nützlich 1).
Argyll-Robertson-Pupille : gekennzeichnet durch fehlenden Lichtreflex, erhaltenen Nahreflex, Bilateralität und kleine, unregelmäßig geformte Pupillen. Dies ist ein charakteristisches Zeichen der Neurosyphilis2)
Adie-Pupille (Holmes-Adie-Syndrom) : verursacht durch eine Schädigung der postganglionären Fasern des Ganglion ciliare. Sektorparese (fächerförmige Lähmung des Pupillensphinkters), Licht-Nah-Dissoziation und Überempfindlichkeit auf 0,1% Pilocarpin-Augentropfen (überschießende Miosis) haben diagnostischen Wert4)
Okulomotoriusparese : Fehlen des direkten Lichtreflexes am betroffenen Auge, Fehlen des indirekten Reflexes bei Beleuchtung des gesunden Auges. Bei begleitenden Augenbewegungsstörungen und Ptosis muss ein Aneurysma der Arteria communicans posterior rasch ausgeschlossen werden3)
Die afferente Bahn besteht aus den Axonen der retinalen Ganglienzellen (Sehnerv) → Chiasma opticum → Tractus opticus → Mittelhirn (vorderer Teil des Edinger-Westphal-Kerns). Die Unterschiede in den Reaktionen je nach Schädigungsart sind wie folgt.
Demyelinisierung (Optikusneuritis) : Die Axone bleiben relativ erhalten, aber es kommt zu einer Leitungsverzögerung, und ein RAPD wird festgestellt. Mit der Erholung nimmt der RAPD oft ab
Axonale Schädigung (ischämische oder traumatische Optikusneuropathie) : Das Signal selbst wird abgeschwächt und ein RAPD tritt auf. Der Axonverlust ist irreversibel, und der RAPD bleibt tendenziell bestehen
Ausgedehnte Netzhauterkrankungen : Photorezeptoren und Ganglienzellen werden geschädigt, was zu einem positiven RAPD führt
Die efferente Bahn verläuft vom Edinger-Westphal-Kern → N. oculomotorius → Ganglion ciliare → Pupillensphinkter. Bei einer efferenten Schädigung erlischt der direkte Lichtreflex des stimulierten Auges (betroffenes Auge), aber auch der indirekte Reflex bei Stimulation des kontralateralen Auges erlischt am betroffenen Auge. Dies ist ein anderes Muster als beim RAPD (afferente Schädigung).
Schädigung der sympathischen Bahn (Horner-Syndrom)
Waster (uploaded by Monopol). Miosis in Horner syndrome, from: Nautiyal A, et al. Painful Horner Syndrome as a Harbinger of Silent Carotid Dissection. PLoS Med. 2005. Figure 1. Source ID: commons.wikimedia.org/wiki/File:Miosis.jpg. License: CC BY 2.5.
Äußeres Augenbild eines Patienten mit Horner-Syndrom, das die Miosis durch sympathische Schädigung im beidseitigen Vergleich deutlich zeigt. Dies entspricht der im Abschnitt « Schädigung der sympathischen Bahn (Horner-Syndrom) » behandelten unzureichenden Pupillenerweiterung im Dunkeln aufgrund einer Schädigung des Dilatator-Muskels.
Der sympathische Nervenweg verläuft: Hypothalamus → Intermediolateralsäule C8–T2 → Ganglion cervicale superius → Nervus ciliaris longus → Musculus dilatator pupillae. Läsionen werden in Neuronen erster, zweiter und dritter Ordnung eingeteilt und durch den Hydroxyamphetamin-Augentropfentest unterschieden. Läsionen des ersten (zentralen) und zweiten (präganglionären) Neurons führen zu Mydriasis, Läsionen des dritten (postganglionären) Neurons jedoch nicht 2).
ipRGCs (intrinsisch photosensitive retinale Ganglienzellen) exprimieren Melanopsin und reagieren direkt auf Licht. Sie sind für die anhaltende Komponente des Pupillenlichtreflexes (intrinsischer Lichtreflex) verantwortlich und an der anhaltenden Miosis nach starker Lichtstimulation beteiligt. ipRGCs bleiben bei verschiedenen Netzhauterkrankungen relativ erhalten, was dazu beiträgt, dass der Lichtreflex selbst bei schwerer Degeneration von Zapfen und Stäbchen bestehen bleibt 2).
Läsionen nach dem Chiasma (Sehstrahlung, visueller Kortex) liegen außerhalb der Pupillenlichtreflexbahn, daher tritt kein RAPD auf. Diese Eigenschaft ist wichtig, um die Ursache einer Sehverschlechterung in der vorderen Sehbahn (Netzhaut, Sehnerv) oder der hinteren Sehbahn zu unterscheiden.
Die wichtigsten Hinweise zur Untersuchung sind:
Durchführung im Dunkelraum: Ausreichende Dunkelheit erforderlich, verbessert die RAPD-Erkennungsgenauigkeit
Beide Augen offen: Ein Auge nicht abdecken
Stiftlampe mit gleicher Lichtintensität: Intensität der Taschenlampe konstant halten
Gleiche Stimulationsdauer: Beleuchtungszeit für jedes Auge gleich (abwechselnd etwa 1–2 Sekunden)
Vor Pupillenerweiterung durchführen: Nach Mydriatika-Tropfen nicht beurteilbar
Tragbare und Tisch-Automatik-Pupillometer ermöglichen eine objektive und quantitative Beurteilung des RAPD. Es wurden Geräte entwickelt, die die Variabilität zwischen Untersuchern eliminieren und eine präzise Messung in 0,01 log-Einheiten ermöglichen 5). Da sie zeitliche Veränderungen des Pupillendurchmessers (Latenz, Konstriktionsamplitude, Redilatationsgeschwindigkeit) aufzeichnen können, gelten sie als ergänzende Technologie zur subjektiven Beurteilung des Swinging-Flashlight-Tests.
Durch den Einsatz verschiedener farbiger Lichtreize (rotes und blaues Licht) können die Funktionen von Zapfen, Stäbchen und ipRGC-Zellen (Melanopsin) selektiv beurteilt werden. Es wird geforscht, um das Ausmaß der Schädigung der einzelnen Zelltypen bei altersbedingter Makuladegeneration, Glaukom und diabetischer Retinopathie getrennt zu bewerten 2). Dies könnte Informationen liefern, die der normale Pupillenreflex auf weißes Licht nicht erfassen kann.
Die Entwicklung tragbarer Pupillometer unter Verwendung der Kamera und LED-Beleuchtung von Smartphones schreitet voran. Niedrige Kosten und die Anwendung in der Telemedizin werden erwartet, und sie gelten als vielversprechendes Werkzeug zur RAPD-Beurteilung in Umgebungen ohne spezielle augenärztliche Ausrüstung, wie in der Notaufnahme, Geburtshilfe und Intensivstation 5). Die Validierung von Genauigkeit und Reproduzierbarkeit ist jedoch noch im Gange.
Anwendung bei der Struktur-Funktions-Korrelation beim Glaukom
Korrelationsstudien zwischen strukturellen Schäden (OCT-RNFL-Ausdünnung) und Pupillenfunktion (RAPD, chromatische Pupillometrie) bei glaukomatöser Optikusneuropathie häufen sich. Das Wissen darüber, wie stark ipRGC-Zellen beim Glaukom geschädigt werden, könnte neue Indikatoren für das funktionelle Monitoring des Glaukoms liefern 2).
