Ординатура / Офтальмология / Немецкие материалы / Augenmotilitatsstorungen Computerunterstutzte Diagnose und Therapie_Priglinger, Buchberger_2005

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den durch die Position und die Geschwindigkeit einer Bildverschiebung provoziert. Sie erlauben einen raschen Blickwechsel.

Kortikale und Hirnstammzentren sind für horizontale und vertikale Sakkaden verantwortlich.

Integratoren sorgen für deren Haltefunktion. Eine flächenhafte, ausgedehnte Bildverschiebung in der Netzhautperipherie bringt die Optokinetik in Gang um Verschwommensehen zu vermeiden (Eisenbahnnystagmus, optokinetischer Nystagmus). Der Otholytenund Bogengangsapparat steuert über den vestibulookulären Reflex den Ausgleich schneller Kopfbewegungen, den die Optokinetik nicht leisten kann. Eine „Nacheichung“ des vestibulookulären Reflexes (z.B. bei Anpassung an Prismenbrillen) ist möglich.

Die Augenmotorik kann als Regelsystem beschrieben werden, wobei das Messglied die Netzhaut beider Augen ist. Das Netzhautzentrum (Zapfen) ist für die Form-, Farbendiskrimation und hohes Auflösungsvermögen zuständig. Der Fixationsreflex ist auf die Fovea, der Stelle höchsten Auflösungsvermögens, ausgerichtet. Die Informationen zentraler, fovealer rezeptiver Felder werden durch parvozelluläre Zellgruppen weitergeleitet.

Die Peripherie der Netzhaut (Stäbchensystem, hell-dunkel-Sehen) veranlasst über das magnozelluläre Ganglienzellsytem eine Ausrichtung (eine Sakkade) auf die zentrale Macula („Macula-Transport“).

Das Stellglied unseres Regelsystems stellt die Augenmuskulatur mit ihrem Halteapparat dar.

Es folgt dem Prinzip der gemeinsamen

Neuronale Strukturen

Endstrecke. Unterstützt durch die periphere Reglerfunktion des „Listing’schen Apparates“ werden in jeder Blickposition immer die gleichen motorischen Einheiten (orbitalund global-layers) aktiviert.

1 Hering’sches Gesetz

Neurale Prozesse des beidäugigen Sehens beinhalten auch die gleichzeitige Steuerung beider Augen. Eine der grundlegendsten Aufgaben des visuellen Systems ist das Bereitstellen von Informationen über die Lage von Objekten im Raum. Das linke und rechte Auge liegen patientenabhängig ca. 55 bis 70 mm auseinander. Daher erfasst jedes Auge ein Bild aus einem jeweils leicht unterschiedlichen Blickwinkel. Das Gehirn vergleicht die beiden auf die Netzhaut projizierten Bilder und liefert so Informationen über den Abstand. Solange der Unterschied zwischen den Bildern des rechten und des linken Auges (binokulare Disparität) nicht allzu groß ist, interpretiert der Mechanismus der Tiefenwahrnehmung (Stereopsis) diese Disparität als Tiefe und bewirkt durch sensorische Fusion, dass die beiden getrennten Bilder als ein einzelner Eindruck wahrgenommen werden.

Folglich müssen beide Augen korrekt ausgerichtet sein, damit die Tiefenwahrnehmung problemlos funktionieren kann. Dies wiederum setzt voraus, dass beide Augen exakt denselben Punkt im Raum fixieren.

Dem Hering’schen Gesetz der gleichen Innervationen [Her68] zu Folge werden beide Augen vom Gehirn in Abhängigkeit voneinander gesteuert. Hering beobachtete,

Sherrington’sches Gesetz

dass viele Augenbewegungen bereits von Geburt an konjugiert sind, sogar wenn eines der beiden Augen abgedeckt ist. Hering behauptete, dass eine gemeinsame Innervation an die Augen gesendet werden muss, um diese Konjugation zu erreichen, so dass beide Augen als eine Einheit gesteuert werden.

Zwei unterschiedliche Steuerungsmodi sind notwendig:

(1)Für eine konjugierte Augenbewegung, bei der beide Augen um denselben Winkel rotieren, oder

(2)für eine disjugierte Augenbewegung, bei der beide Augen zwar um denselben Winkel, aber in entgegen gesetzte Richtungen rotieren.

In Bezug auf konjugierte Augenbewegungen, nimmt das Gehirn bei der Ausrichtung beider Augen eines der Augen als führendes Auge an (bevorzugt das besser sehende Auge) und nimmt von diesem „motorische Befehle“ entgegen. Das andere Auge übernimmt die Rolle des folgenden Auges und erhält jene Innervation, die dem fixierenden Auge entspricht. Laut dem Hering’schen Gesetz empfangen Jochmuskeln gleiche und gleichzeitige Innervationen. Das Ausmaß dieser Innveration ist vom führenden Auge vorgegeben. Da das Ausmaß der Innveration vom führenden Auge bestimmt ist, kann der Winkel der Abweichung der Augen

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voneinander (Schielen) in Abhängigkeit vom fixierenden Auge variieren. Die primäre Abweichung ist jene Fehlausrichtung, bei der das normale Auge fixiert. Als sekundäre Abweichung bezeichnet man jene Fehlausrichtung, bei der das paretische Auge fixiert. Die sekundäre Abweichung ist üblicherweise größer als die primäre.

2 Sherrington’sches Gesetz

Eine Augenbewegung leitet sich aus der Änderung der Verteilung der aktiven Muskelspannung zwischen Agonisten und den antagonistischen Muskeln ab. Die Summe der Kräfte bleibt jedoch konstant. Ausgehend von einer stabilen Position (z.B. Primärposition), erfolgt eine phasenweise Änderung der Muskelwirkungsverteilung, um Sakkaden oder Folgebewegungen zu initiieren, auszuführen und zu stoppen. Die Kräfteverteilung stabilisiert sich, wenn eine neue Augenposition erreicht wird.

Das Sherrington’sche Gesetz der reziproken Innervationen besagt, dass die Zunahme der Innervation und die Kontraktion eines Muskels mit einer reziproken Abnahme der Innervation des antagonistischen Muskels einhergeht [DE73].

Bezüglich der Augenbewegungen hat das menschliche Auge drei Freiheitsgrade. Die Hauptbewegung der Augen ist eine Achsendrehung. Verschiebungen (Translationen) sind im Gebrauchsblickfeld bei ausreichender Muskelrollstrecke vernachlässigbar. Die Drehung des Auges erfolgt um ein Rotationszentrum und wird durch Kontraktion eines oder mehrerer Augenmuskeln bewirkt.

Der Anschaulichkeit halber wird ein Muskel in Abb. 22 als ein Strang oder Faden dargestellt.

Die Zugrichtung eines Augenmuskels ist durch den funktionellen Ursprung (P), den Tangentialpunkt (T), den Muskelansatzpunkt

(I) und das Rotationszentrum (R) festgelegt. P, T, I und R bestimmen die Rollstrecke, die zwischen Tangentialpunkt (T) und Ansatzpunkt (I) liegt. Sie ist für jeden Augenmuskel verschieden und bestimmend für eine Drehung ohne Retraktion. Auch der Blickbereich ohne Retraktion ist damit festgelegt.

Per definitionem führt das Auge bei einer Muskelkontraktion eine Drehbewegung aus. Die Augendrehung wird durch ein Drehmoment bewirkt, das auf das Auge wirkt. Das Auge dreht sich dabei um eine Achse, die normal auf einer Fläche steht und Ursprung, Ansatz und Rotationszentrum enthält. Vektorkomponenten stellen eine Möglichkeit dar die Muskelzugrichtung abzuschätzen. Die Projektionen jener möglichen Insertionsstellen mit derselben Zugrichtung (gleichen Vektorkomponenten) auf die Bulbusoberfläche innerhalb der

Abb. 22. Fadendarstellung eines Muskels. P … Pulley,

U … anatomischer Ursprung

Muskelrollstrecke bilden Linien (Abb. 24). Diese Linien werden als Drehmomentlinien (Muskelwirkungslinien, „equal lines“) bezeichnet. Jede dieser Linien besitzt eine bestimmte Zugrichtung mit einer bestimmten hebenden, senkenden, ab-, adduzierenden oder rollenden Komponente. Innerhalb der Muskelbreite sind verschiedene „equallines“ (DM-Linien) möglich. Eine davon ist die Hauptansatzlinie („main – equal line“). Diese ist die ideale Ansatzlinie eines Muskels und repräsentiert dessen Hauptwirkung. Die sechs Augenmuskeln eines Auges sind paarweise angeordnet (Abb. 7). Idealerweise soll sich ein gerades Augenmuskelpaar in Primärposition in seiner Wirkung aufheben. Alle Augenmuskeln sind in der Ebene des sogenannten „funktionellen Äquators“ durch Intermuskularmembranen miteinan-

Funktionelle Topographie

der und mit der Augenhöhlenwand (Orbita) durch Retinacula verknüpft. Dieser begrenzt bewegliche Halteapparat, „Listing’scher Apparat“, wird auch zentral nerval (sympathisch, parasympathisch) gesteuert.

Es sind zwei Muskelschichten, GlobalLayer und Orbital-Layer, zu differenzieren. Durch „Führung“ und Umlenkung der Augenmuskeln durch die sogenannten „Pulleys“ des „Listing’schen Halteapparates“ verläuft die resultierende Zugrichtung der einzelnen Augenmuskeln auch in Tertiärposition über bzw. nahe der Projektion der Rotationsachse auf die Bulbusoberfläche („funktioneller Pol“ in Abb. 23; rote Linie: Umlenkung im Pulleymodell; orange Linie: Abweichung der Zugrichtung im Fadenmodell).

Damit wird bewirkt, dass in Zusammenarbeit mit den anderen Muskeln die Hauptfunktion eines Muskels, z.B. die adduzierende Wirkung des m. rect. med., auch in einer Tertiärposition beibehalten wird, unabhängig aus welcher Blickrichtung eine Tertiärposition erreicht wird. In dieser Blickposition ist auch die rollende Komponente konstant (Donders’ Gesetz). Der zentrale Zyklofusionsaufwand für beide Augen (Rollung um die y-Achse nach Listing) wird somit minimiert und bewegt sich innerhalb konstanter Werte (Abweichung 1–2 Grad).

Der Muskelverlauf der geraden Augenmuskeln bzw. deren Hauptwirkungslinien zeigen in Primärposition, bestimmt durch den „Listing’schen Apparat“, einen geringen Winkel zur Mediansagittalebene (22.5 Grad). Auch in Tertiärpsition ist deren Abweichung nicht so groß wie bei den schrägen Augenmuskeln. Bei diesen beträgt der Win-

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Abb. 23. Vergleich der Verlaufsrichtung eines Augenmuskels mit und ohne „Pulley“

kel zur Median-Sagittalebene 51 bis 54 Grad. Die Hauptwirkung der geraden Augenmuskeln wird sich daher in Tertiärposition nur gering ändern.

Die geraden Augenmuskeln üben im wesentlichen eine Hauptfunktion, nämlich eine Drehung um die z-Achse, bzw. x-Achse aus. Nur innerhalb der Hauptzugrichtung (definierte Hauptwirkungslinie, „main- equal-line“) und deren Rollstrecke, besteht eine Dosis-Wirkungsbeziehung.

Für die schrägen Augenmuskeln sind die anatomisch-mechanischen Beziehungen, wie unsere bisherigen Überlegungen gezeigt haben, besonders komplex. Anders als die geraden Augenmuskeln mit ihrer in den neun Hauptblickrichtungen nahezu gleichbleibenden Hauptfunktion, wechseln die schrägen Augenmuskeln, je nach Blickposition, stärker ihre Wirkungskomponenten. Blickrichtungsabhängig überwiegt entweder eine Rollung in Abduktion oder eine Senkung bzw. Hebung in Adduktion. Die

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Abb. 24. Muskelansatzlinien in der funktionellen Topographie

s = minimale Senkung; h = minimale Hebung; R = maximale Ein-oder Auswärtsrollung; Z0 = Ansatzlinie ohne abund adduzierende Wirkung; S = maximale Senkung; H = maximale Hebung; r = minimale Ein-oder Auswärtsrollung; ADD = maximale adduzierende Wirkung; ABD = maximale abduzierende Wirkung

Darstellung von Drehmomentlinien (Abb. 24, blaue Z0-Linien) zeigt dieses Verhalten deutlich. Abbildung 24 zeigt auch die von einem schrägen (funktionellen) Muskelursprung (z.B. trochleamusc. obliquus sup.-, bzw. nasaler Orbitarand – musc. obl. inferior-) ausgehenden möglichen Ansatzpunkte am Bulbus (rote Kreise in der Abb. 24, tangentialer Ansatzkreis K ohne Rollstrecke) mit verschiedener Muskelzugrichtung.

Der durch orbitale Koordinaten festgelegte Muskelursprung eines schrägen Muskels bestimmt durch Projektion auf die

Funktionelle Topographie

Bulbusoberfläche einen Ansatzkreis (K) möglicher tangentialer Muskelansätze. Physiologischerweise wird durch die Ansatzbreite eines Augenmuskels (B in Abb. 24) nur ein bestimmter Kreissektor benutzt. Die Muskelansatzbreite B, abhängig von der Rollstrecke, legt damit jenen Blickbereich fest, der durch den Muskel beeinflusst wird.

Wie Abb. 24 zeigt, existieren corneawärts Ansatzlinien mit einem Maximum an Rollung (R), opticuswärts Ansatzlinien mit einem Maximum an Senkung (S, m. obl. sup.) bzw. an Hebung (H, m. obl. inf.). Eine „ideale“ ausgezeichnete Ansatzlinie mit einer Z-Komponente null (ZO weder ab-, noch adduzierende Wirkung) ist in unserem Augenmodell die Bezugslinie ZO. Sie verläuft über bzw. nahe dem funktionellen Pol.

Je nach Lage des funktionellen Ursprungs des m. obl. superior bzw. m. obl. inferior sind verschiedene Z0-Ansatzlinien möglich. Eine davon ist die ideale Ansatzlinie (Muskelwirkungsline).

Abbildung 25 zeigt drei mögliche Ansatzlinien (a, b, c). Alle diese schneiden sich am oberen (dem m. obl sup. zugeordneten) bzw. unteren (dem m. obl. inf. zugeordneten) funktionellen Augenpol. Da wir weder die Lage der Ursprünge der schrägen Augenmuskeln noch deren Ansätze routinemässig präoperativ erfassen können, ist der funktionelle Augenpol als Orientierungspunkt besonders wichtig.

Klinisch sind beide mm.obliqui bezüglich ihrer hebenden, senkenden, auswärtseinwärtsrollenden Komponenten Antagonisten und sollten sich in einem idealen me-

Funktionelle Topographie

Abb. 25. Ansatzlinien des m. obl. sup.

chanischen Gleichgewicht in diesen Funktionen ausgleichen. In ihrer abund adduziernden Funktion (Drehung um die Z-

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Achse nach Listing) sind beide Muskeln Synergisten.

Damit im Aufbzw. Abblick keine horizontale Inkomitanz = Buchstabensymptomatik entsteht, sollte daher die resultierende Muskelwirkung über bzw. nahe dem funktionellen Pol verlaufen.

Auch die schrägen Augenmuskeln werden durch den „Listing’schen Apparat“ stabilisiert (Zusammenhänge bestehen zwischen m. rectus superior und m. obl. superior und m. levator und Whithnallschlinge, bzw. zwischen m. rect. inf. und m. obl. inf.- ligamentum Lockwood, siehe Abb. 16).

Die Ansatzlinien der schrägen Augenmuskeln nehmen in Primärposition zur Mediansagittalebene (im Gegensatz zu den geraden Augenmuskeln) einen größeren Winkel ein. Eine Änderung dieses Winkels bedingt rasch ein pathologisches Funktionsverhalten.

Eine Störung der Augenmotorik bedingt eine Störung des binokularen Zusammenspiels und meist auch eine Störung der Sensorik (Anpassungsreaktion). Ohne frühzeitige Therapie im Kindesalter ist häufig eine Amblyopie mitunter mit exzentrischer Fixation die Folge.

Patienten mit normaler Sehrichtungsgemeinschaft (zentrale Fixation) bemerken aufgrund der subjektiven Lokalisation bei Augenfehlstellung eine Diplopie.

Vor einer schielwinkelkorrigierenden Operation müssen daher präoperativ Maßnahmen wie refraktive Vollkorrektur, Amblyopiebehandlung mit Erreichung eines möglichst seitengleichen Visus, Prüfung des Schielwinkelverhaltens mit Prismenausgleich, Korrespondenzprüfung etc. durchgeführt werden.

Orientierende Untersuchungen wie Hornhautreflexbild (Hirschberg-, Brücknertest), Covertest, Limbustest nach Kestenbaum etc. geben schon grobe Hinweise auf die Augenstellung. Neben dem Prismencovertest (Winkel in Bogengraden = Korrekturprisma in cm/m mal 0.57) lässt sich durch Trennermethoden eine Schielwinkelmessung nach dem Konfusionsprinzip z.B. mit dem Dunkelrotglas am Maddoxkreuz bzw. an der Tangentenskala nach Harms durchführen.

Bei Messung des Schielwinkels im freien Raum mit der Tangentenskala (Messentfernung 2.5–5 m) lassen sich durch Einstellung der Blickpositionen durch gegensinnige Än-

derung der Kopfposition Messfehler in den schrägen Blickrichtungen vermeiden. Bei großen Höhenund Seitenabweichungen ist nach Kolling bei Rechtsblick eine links konvexe, bei Linksblick eine rechts konvexe Korrektur der Messkoordinaten vorzunehmen.

Messmethoden für Nahdistanzen (0,5 m) mit dem Koordimeter nach Hess, Lancaster etc. sind besonders in Tertiärpositionen mit Messfehlern behaftet, insbesondere bei Messung der Rollung. Aber auch Haploskope wie das Synoptometer nach Cüppers ergeben durch Fehlstellungen des Kopfes und durch Apparatekonvergenz Messfehler. Bei Prüfung dreidimensionaler Bewegungen an zweidimensionalen Messskalen zeigen sich prinzipiell durch Projektion Krümmungen der Messskalen, wobei die Helmholtz’schen Nachbildkoordinaten am exaktesten die horizontal-, vertikalen und zyklorotatorischen Abweichungen wiedergeben.

1 Physiologie der Rollstrecke

Um Stellungsfehler der Augen operativ zu korrigieren sind Änderungen der Augenmuskellänge notwendig. Dabei sind u.a. topographische und mechanische Gesichtspunkte (Abb. 24–26) zu beachten.

Ein wichtiger Faktor für den physiologischen Ablauf einer Augenbewegung ist die Abrollstrecke (Rollstrecke in Abb. 22). Erst

Physiologie der Rollstrecke

bei ausreichender Rollstrecke wird im Gebrauchsblickfeld die Augenbewegung ohne retrahierende Wirkung möglich. Im Bereich der Rollstrecke und derselben Drehmomentlinie bleibt das Drehmoment unverändert.

Eine Muskelverlagerung (Rücklagerung, Resektion oder Faltung) innerhalb einer Drehmomentlinie und Rollstrecke verändert die Zugrichtung eines Muskels nicht. Eine Muskelansatzverlagerung von einer Drehmomentlinie (DML) zu einem Punkt einer anderen DML (Abb. 24) ändert die Zugrichtung. Eine Verlagerung des Augenmuskels hinter die Rollstrecke minimiert das Drehmoment (Fadenoperation). Eine

Dosis-Wirkungsbeziehung liegt daher nur in Bezug auf eine definierte Drehmomentlinie innerhalb der Rollstrecke vor.

Die Änderung der Rollstrecke einzelner Augenmuskeln (Ab-, Aufrollstrecke) in den neun Hauptblickrichtungen gibt einen Hinweis über deren Beteiligung an den verschiedenen Blickbewegungen (Hauptwirkungsbereiche).

Unser Augenmodell ermöglicht es die Rollstrecke bei verschiedenen Ursprungsund Ansatzkoordinaten in verschiedenen Blickrichtungen zu beurteilen.

Durch Anklicken eines Muskelansatzes in unserem Augenmodell lässt sich, wie die Abb. 26 zeigt, die Rollstrecke in der Statuszeile in sphärischer (Messung entlang der Bulbusoberfläche) Entfernung ablesen.

Die Beurteilung der Rollstreckenlänge in den neun Hauptblickrichtungen entsprechend der Tangentenskala lässt Rückschlüsse über die Aktivität eines Muskels in bestimmten Blickrichtungen zu. So wird

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Abb. 26. Muskelverlagerung mit dem SEE-KID Modell

z.B. der m. rectus lateralis bei Aufblick kaum eine Änderung der Rollstrecke erfahren, da der Aufblick nicht sein Hauptwirkungsbereich ist.

Am Beispiel der schrägen Augenmuskeln sei dies demonstriert. Die Rollstrecken des m. obl. sup. (Tabelle 3) und des m. obl. inf. (Tabelle 5) werden in den neun Hauptblickrichtungen in mm sphärische Distanzen für ein Normauge, (Pulley-Modell) bei 30 Grad Ab-, Adduktion, 30 Grad Hebung und Senkung und in Primärposition angegeben.

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Tabelle 4. Abund Aufrollstrecken des m. obl. sup.

Analyse von Augenbewegungsstörungen

Tabelle 4 zeigt die Unterteilung der Rollstrecken in Aufroll (Auf) und Abrollstrecke (Ab) des m. obl. sup., in den neun Hauptblickrichtungen. Es ergibt sich die Muskeltätigkeit als Unterschied der Rollstrecken R (Rollstrecke in Primärposition) und der jeweiligen Rollstrecke in einer anderen Blickposition. Dies zeigt die Beteiligung (Muskelaktivität) des m. obl. sup. an den jeweiligen Blickbewegungen.

Tabelle 6 gibt die Unterteilung der Rollstrecke des m. obl. inf. in Aufund Abrollstrecke, ausgehend von der Rollstrecke (R) in Primärposition wieder. Aus der Änderung der Rollstrecke ist die Beteiligung des m.obl. inf. an den Blickbewegungen in den neun Blickpositionen zu ersehen.

Schlussfolgerung

Die Rollstrecke des m. obl. sup. ändert sich in Adduktion bei Aufund Abblick um 10.7 mm, in Abduktion um 7.6 mm.

Die Rollstrecke des m. obl. inf. ändert sich in Adduktion bei Aufund Abblick um 9.0 mm, in Abduktion um 9.5 mm.

Tabelle 6. Abund Aufrollstrecken des m. obl. inf.

Wichtig

Die Rollstreckenlänge und Faktoren wie kontraktile, elastische (z.B. Fibrose) und innervationelle (Parese) Elemente bestimmen, neben klinischen Gesichtspunkten, bei Augenmuskeloperationen die Größe einer Rücklagerung und Resektion bzw. Faltung.

Klinisch wird Begleitschielen als konkomitante Schielform bezeichnet. Deren Ursache ist multifaktoriell. Das konkomitante Schielen ist im Gegensatz zum inkomitanten Schielen dadurch charakterisiert, dass in allen Blickrichtungen annähernd derselbe Schielwinkel vorliegt.

1.1 Simulation Versuch 1

Linkes Auge: Die Muskellänge des m. rect. med. (RM) in relaxiertem Zustand wurde von 31.920 auf 28.920 geändert ( 3 mm verkürzt).

Rechtes Auge: Die Muskellänge des m.rect.med. in relaxiertem Zustand wurde von 31.920 auf 28.920 geändert ( 3 mm verkürzt).

1Konkomitantes konvergentes Schielen

Vorbemerkung: Die Bezeichnung der Muskel- und Innervationsangaben etc. sind teilweise formal entsprechend dem Änderungsbericht unseres Augenmodells wiedergegeben.

Beurteilung: Die Konkomitanz ist für beide Augen in Primärposition ideal zu erreichen. Abhängig von der Blickposition ist in Adduktion und Abduktion von einer annäherungsweisen Konkomitanz zu sprechen. Andere Möglichkeiten diese zu erreichen, z.B. durch Verkürzung eines m. rect. med.