Pupillografi, pupilla yanıtını kaydetmek ve ölçmek için kullanılan bir yöntemdir. Kızılötesi video kamera ve bilgisayar yazılımı kombinasyonu kullanılarak pupilla yanıtı dinamik ve kantitatif olarak değerlendirilir.
«Pupillografi» terimi Lowenstein ve Loewenfeld tarafından adlandırılmış ve gözün efferent ve afferent yollarını kaydetmek için dinamik kızılötesi video teknolojisi olarak geliştirilmiştir. Geleneksel manuel ölçümlerden elektronik teknolojinin getirilmesiyle doğruluk, tutarlılık ve hız artmış ve günümüzde «Pupillometri» terimi de yaygın olarak kullanılmaktadır.
Uygulama alanları oftalmoloji, nöroloji, nörobilim, psikoloji ve kronobiyolojiyi kapsar.
Başlangıçta Lowenstein ve Loewenfeld dinamik kızılötesi video teknolojisini «Pupillografi» olarak adlandırmıştır. Daha sonra elektronik teknolojinin gelişmesiyle «Pupillometri» terimi de yaygınlaşmış ve günümüzde her ikisi de sıklıkla eş anlamlı olarak kullanılmaktadır.
Aşağıda tek bir ölçümle elde edilen temsili parametreler verilmiştir.
Konstriksiyon fazı
Gecikme süresi (T₁): Işık uyarısından konstriksiyon başlangıcına kadar geçen süre. Yeterince parlak bir uyarı ile yaklaşık 200 milisaniye.
Konstriksiyon hızı (VC): Pupilin daralma hızı. Görsel girdi bozukluğunda T₁ uzar ve VC azalır.
Maksimum konstriksiyon miktarı (D₃): Maksimum daralmadaki çap. Görsel girdi bozukluğunda D₃ azalır.
Konstriksiyon oranı (CR): Konstriksiyon miktarı / bazal çap. Görsel girdi bozukluğunda CR azalır.
Dilatasyon fazı
Dilatasyon hızı (VD): Işık kaldırıldıktan sonra pupilin genişleme hızı. Sempatik sinir sistemi fonksiyonunu yansıtır.
Midriyazis gecikme süresi (T₅): Pupil genişlemesinin başlama zamanı. Horner sendromunda T₅’te belirgin uzama karakteristik bir bulgudur.
PIPR (Işık Sonrası Kalıcı Pupil Yanıtı): Yüksek yoğunluklu, kısa dalga boylu uyarı sonrası kalıcı miyozis. ipRGC ve melanopsin aktivasyonunu yansıtır.
Pupil tamamen hareketsiz değildir; sürekli olarak yaklaşık ±0.5 mm’lik dalgalanmalar (hippus) gösterir. Ayrıca, miyozis fazı esas olarak parasempatik sistemi, midriyazis fazı ise sempatik sistemi yansıtır.
Retina fotoreseptörleri → Retina ganglion hücreleri → Optik sinir → Kiazma → Optik traktus → Lateral genikulat cisim öncesinde görme yolundan ayrılma → Pretektal alan → İpsilateral Edinger-Westphal (EW) çekirdeği ve posterior komissür yoluyla kontralateral EW çekirdeğine ulaşır.
İnsanda çaprazlaşan ve çaprazlaşmayan liflerin oranı yaklaşık 1:1’dir ve direkt ile indirekt ışık refleksinin şiddeti hemen hemen eşittir.
EW çekirdeği → Okülomotor sinir → Kavernöz sinüs → Superior orbital fissür → Orbita → Okülomotor sinirin alt dalı → Siliyer gangliyonda sinaps → Kısa siliyer sinirler → Göz içine.
EW çekirdeğinden gelen parasempatik liflerin %95’i siliyer kasa (akomodasyon) ve %5’i pupil sfinkter kasına gider. Bu oran, ışık-yakın refleks ayrışmasının mekanizmasıyla ilişkilidir.
İçsel ışığa duyarlı retinal ganglion hücreleri (ipRGC) melanopsin içerir ve pupil ışık refleksinin ana afferent yolunu oluşturur. Kısa dalga boylu güçlü mavi ışık uyarısı (470 nm civarı) yavaş ve kalıcı bir miyozise (PIPR) neden olur.
Melanopsin fonksiyonu yaşam boyunca nispeten stabildir ve 80’li yaşlardan sonra azalır, ancak bu azalma çubuk ve kon hücrelerindeki yaşa bağlı değişikliklerden daha geç gerçekleşir.
Evet, değişir. Zihinsel gerginlik, şaşkınlık ve ağrılı uyaranlar sempatik sistem aracılığıyla midriyazise neden olurken, yorgunluk ve uykululuk merkezi sinir sistemi aracılığıyla miyozisi tetikler. Duygularda korku midriyazis, rahatlık hissi miyozis ile ilişkilidir. İlaçlar (kafein, nikotin, antihistaminikler) de pupil çapını etkiler.
Ortam ışığının az olduğu bir ortamda gerçekleştirilir ve pupil çapı üzerindeki dış etkiler en aza indirilir. Hasta özel cihazın önüne oturur ve kamera ile her iki göz aynı hizada olacak şekilde yerleştirilir. Bazal pupil çapı kaydedildikten sonra çeşitli uyaranlar (ışık, görsel desenler) sunulur ve pupil reaksiyonu kaydedilir.
Ölçüm zamanı, gün içi değişimler dikkate alınarak sabah 10:00 ile öğleden sonra 14:00 arasında başlatılıp bitirilmelidir (öğle yemeğinden sonraki 1 saatten kaçının). Kapalı tipte, açık tipe göre pupilla çapı daha büyüktür ve monoküler görme, binoküler görmeye göre aydınlıkta yaklaşık 1.0 mm, karanlıkta yaklaşık 0.2 mm daha büyük olduğundan, koşulların standardizasyonu zorunludur.
Pupilla boyutunun takibi için segmentasyon algoritması kullanılır. En basit Hough Dönüşümü yöntemi, pupilla dairesel olduğunda etkilidir, ancak konum kayması veya anormal şekillerde doğruluk yetersiz kalır. Yüksek hassasiyetli örüntü tanıma modeli kullanılarak, anormal şekilli pupillalar da yüksek doğrulukla tespit edilebilir.
Pupillografi yöntemi, standart kayıt sayesinde doğru ölçüm sağlar ve latans, konstriksiyon yüzdesi, dilatasyon hızı gibi kalem fenerle değerlendirilemeyen ek parametreleri kantitatif olarak ölçer. Ayrıca sonuçların belgelenmesi ve zaman içinde karşılaştırılması mümkündür ve muayeneyi yapan kişinin yanlılığı ortadan kaldırılır.
Geleneksel sallanan el feneri testine (Swinging flashlight test) kıyasla standart, kantitatif ve tekrarlanabilir ölçüm mümkündür. RAPD, geniş bir yelpazedeki retinopati, optik nöropati, optik trakt lezyonları ve pretektal lezyonlarda ortaya çıkar.
Sallanan el feneri testinin prosedürü, yarı karanlık bir odada her iki göze dönüşümlü olarak yaklaşık 2 saniye ışık uyarısı vermektir. Tek taraflı optik nöropatide, sağlıklı göz uyarıldığında her iki göz konstrikte olur, ancak hasta göze geçildiğinde konstriksiyon miktarı azalır (“dilate olma değişikliği” olarak gözlenir). Katarakt gibi ortam opasiteleri, iki taraflı görme fonksiyon bozukluğu veya kiazma sonrası lezyonlarda RAPD pozitif olmaz.
Kafa travması hastalarında, travmatik optik sinir hasarının tek belirtisi olabilir ve komadaki travma hastalarının değerlendirilmesinde faydalıdır.
Dilatasyon gecikmesi (Dilation lag), ışık kaldırıldıktan sonra pupiller gevşeme ve dilatasyonun gecikmesidir. Horner sendromunda dilatasyon maksimum 15-20 saniye (normalde yaklaşık 5 saniye) sürer. T₅’te belirgin uzama karakteristik bir bulgudur. Bilateral Horner sendromunda (rölatif anizokori belirsiz olduğunda), dilatasyon gecikmesinin ölçümü tek güvenilir tanı yöntemi olabilir.
Anizokori değerlendirmesinde hem aydınlık hem de karanlık koşullarda ölçüm zorunludur. Hasta taraftaki miyozis karanlık odada, hasta taraftaki midriyazis ise aydınlık odada daha belirgin hale gelir. Normal bireylerin yaklaşık %20’sinde fizyolojik anizokori bulunur (1 mm veya daha az fark, aydınlık-karanlık farkı yok, ışık refleksi normal). Ancak, afferent bozukluklarda (optik sinir hastalıkları) ışık refleksi anormal olmasına rağmen prensipte anizokori oluşmadığı akılda tutulmalıdır.
Düşük ışık koşullarında pupil çapı ölçümü, LASIK vb. işlemlerde optimal ablasyon çapının belirlenmesini sağlar. Ablasyon çapı midriyazis sırasındaki pupil çapından küçükse gece halk (halo) riski oluşur. Multifokal göz içi lensleri ve refraktif cerrahi endikasyonunun belirlenmesinde de kullanılır.
Pupil ışık refleksi (PLR) kullanılarak rod, koni ve melanopsin yollarının ayrı ayrı değerlendirilmesi mümkündür. Jalili sendromlu (CNNM4 mutasyonu) bir ailede, fotopik elektroretinogram saptanamazken koni aracılı PLR kaydedilebilmiştir1). Karanlık koşullarda CNNM4 hastalarında büyük bir PLR gözlenmiş, aydınlık koşullarda ise normalin alt sınırına yakın veya hafif düşük bulunmuştur1).
Başlıca kullanım alanları arasında RAPD değerlendirmesi ile optik nöropati ve retinopati ayrımı, gecikmiş dilatasyon ölçümü ile Horner sendromu tanısı ve seyreltik pilokarpin damla testi ile kombinasyon halinde Adie sendromunun değerlendirilmesi yer alır. Ayrıca nörodejeneratif hastalıklar ve otonomik bozuklukların objektif değerlendirmesinde de kullanılır.
Pupilla ışık refleksi aşağıdaki üç yolun entegrasyonu ile kontrol edilir.
| Yol | Fotoreseptör | Özellik |
|---|---|---|
| Çubuk yolu | Rodopsin | Düşük ışık ve karanlık koşullarda yüksek hassasiyet |
| Koni yolu | Opsin | Yüksek ışık ve aydınlık koşullar. Kısa gecikme süresi ve hızlı kasılma hızı |
| ipRGC yolu | Melanopsin | Uzun gecikme ve yavaş hız. Uyarıdan sonra da devam eder (PIPR) |
Kon girdisi, uyaran kontrast değişimlerine karşı sürekli kasılmayı kontrol ederken, melanopsin girdisi uzun süreli ışık maruziyetinde açık adaptasyon pupilla çapını ayarlar. Dış retina ve iç retina arasındaki bu sinyal entegrasyonu, pupilla yanıtının hassas bir şekilde ayarlanmasını sağlar.
Pupilla kontrol yolunun kazanç kontrolü Edinger-Westphal çekirdeği seviyesindedir. Kortikal girdi ile ilgili olarak, insula ve frontal göz alanında lokal iskemik enfarktüs olsa bile pupilla çapı ve kasılma hızı normal fizyolojik aralıkta kalır; bu nedenle kortikal girdinin yokluğunun pupilla çapı ve kasılma hızını doğrudan etkilemediği düşünülmektedir.
Bilişsel ve duygusal olayların neden olduğu pupilla değişiklikleri ışık refleksinden daha küçüktür (genellikle 0,5 mm’den az) ve locus coeruleus aktivitesi ile yakın bir korelasyon gösterir.
Bu yöntem, dış retina (çubuk ve koni aracılı) ve iç retina (melanopsin aracılı) yanıtlarını tek bir noninvaziv ölçümle ayırmayı amaçlayan bir tekniktir. Teknik optimizasyonla yüksek hassasiyet ve doğrulukta klinik biyobelirteç olarak geliştirilmesi beklenmektedir.
Hyde ve ark. (2022), Jalili sendromlu (CNNM4 mutasyonu) 5, 14 ve 15 yaşlarındaki üç kız kardeşi 10 normal kontrolle karşılaştırdı. Karanlığa adaptasyon sonrası çubuk yolu ölçümü (465 nm, 1 sn) ve aydınlığa adaptasyon sonrası koni yolu ölçümü (642 nm, 1 sn, 6 cd/m² mavi çubuk baskılama alanı) yapıldı ve Naka-Rushton fonksiyonu ile Pmax (maksimum doymuş PLR yanıtı) ve s (PLR yarı doygunluk sabiti) hesaplandı 1). Aydınlık elektroretinogram saptanamaz olmasına rağmen koni aracılı PLR kaydedilebildi; bu, PLR’nin koni fonksiyon değerlendirmesi için yararlı bir araç olabileceğini göstermektedir 1).
Yapay zeka ve cihazların entegrasyonu ile performans artışı ve objektif kantifikasyonun iyileştirilmesi beklenmektedir. Nörodejeneratif hastalıkların (Alzheimer ve Parkinson hastalığı) tespiti ve ilerleme takibi, klinik deneylerde otonom sinir sistemi aktivitesinin objektif değerlendirilmesi ve uyku ve sirkadiyen ritim bozukluğu olan hastalarda melanopsin retinal ganglion hücre fonksiyonunun değerlendirilmesi başlıca araştırma konularıdır.
