Elektrookulografie

Die Elektrookulografie bzw. -graphie (EOG) ist ein Messverfahren, bei dem entweder die Bewegung der Augen oder Veränderungen des Ruhepotentials der Netzhaut gemessen werden. In beiden Fällen wird die elektrische Spannung abgeleitet, die zwischen zwei Elektroden auftritt, die links und rechts (oder oberhalb und unterhalb) des Auges auf der Haut angebracht sind. Das Ruhepotential ist ein ständig bestehender elektrischer Spannungsunterschied zwischen Vorder- und Rückseite der Netzhaut, der dazu führt, dass die Hornhaut positiv und die Rückseite des Augapfels negativ geladen sind.

Geschichte

1922 entwickelte Schott den ersten Aufbau für eine Elektrookulografie. Zum ersten Mal konnten nichtinvasiv Elektroden geklebt werden. Die weitere Entwicklung in die klinische Diagnostik wurden in Gent (François)[1] und in London unter Geoffrey Arden bewerkstelligt. Letzterer erkannte als wichtigsten Parameter der Messung den Hell/Dunkel - Quotienten,[2] der ihm zu Ehren als Arden-Ratio in die Geschichte einging.

Augenbewegungsmessung

Das hierbei angewandte Verfahren wird auch Elektronystagmographie genannt. Bei der Messung setzt man ein konstantes Ruhepotential der Netzhaut voraus. Durch Augenbewegungen nähert sich die Vorderseite des Auges der einen Elektrode an, während die Rückseite sich der anderen Elektrode annähert. Dadurch kommt es zu einer Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden, die gemessen wird. Diese Spannungsdifferenz ist ungefähr proportional zum Blickwinkel.

Da Augenbewegungen nicht nur willkürlich, sondern auch über das Gleichgewichtssystem gesteuert werden, wird das Verfahren nicht nur zur Diagnose eines Nystagmus, sondern auch des Gleichgewichtssystems eingesetzt. Bei der Polysomnographie dient der EOG-Kanal der Erfassung der REM-Phasen. Im Gegensatz zu anderen Blickbewegungsmessungen kann ein EOG auch bei geschlossenen Augen aufgenommen, z. B. um zu messen, ob ein Proband auf Töne mit Augenbewegungen reagiert.

Messung von Veränderungen des Ruhepotentials

Für diese Messung wird der Patient gebeten, regelmäßig zwischen zwei festen Punkten hin und her zu schauen. Bei konstantem Ruhepotential würde bei jedem Blickrichtungswechsel der gleiche Spannungswechsel gemessen. Ändert sich die Beleuchtungssituation, so ändert sich jedoch das Ruhepotential und somit die Größe der bei den Blickrichtungswechseln gemessenen Spannungswechsel. Bei einer typischen klinischen Untersuchung wird zunächst untersucht, wie sich das Ruhepotential nach Ausschalten der Beleuchtung verändert (Dunkeladaptation). Üblicherweise findet man dabei einen leichten Abfall des Ruhepotentials über mehrere Minuten. Anschließend wird der Patient wieder einem Licht ausgesetzt, was normalerweise zu einem vorübergehenden starken Anstieg des Ruhepotentials führt, der ebenfalls einige Minuten dauert. Veränderungen gegenüber diesem typischen Verlauf sind ein Indiz für eine Erkrankung des Pigmentepithels der Netzhaut.

Das EOG in der klinischen Anwendung in der Augenheilkunde

Die standardisierte Anwendung als Diagnoseverfahren ist in den ISCEV - Standards definiert.[3] Als Messwert für die klinischen Interpretation des EOGs wird üblicherweise die Arden-Ratio verwendet.

Bei folgenden Erkrankungen ist das EOG pathologisch und kann zur differentialdiagnostischen Abgrenzung führen:

Best’ sche vitelliforme Makuladystrophie (auch in asymptomatischen Genträgern)
Stargardt Dystrophie oder M Stardardt
makulären Musterdystrophien
bestimmte Formen der membranoproliferative Glomerulonephritis
Retinopathia pigmentosa und Stäbchen/Zapfendystrophien
erworbene Stäbchen/Zapfendystrophien
stationäre Nachtblindheit (Oguchi)
Fundus Albipunctatus
Choroideremie
Atrophia gyrata
Chloroquin toxische Retinopathie

Literatur

Malcolm Brown, Michael Marmor, Vaegan, Eberhard Zrenner, Mitchell Brigell, Michael Bach: ISCEV Standard for Clinical Electro-oculography (EOG) 2006. In: Documenta Ophthalmologica, Band 113, Nr. 3, November 2006, S. 205–212, ISSN 0012-4486, doi:10.1007/s10633-006-9030-0.
Andreas Bulling, Daniel Roggen, Gerhard Tröster: It’s in Your Eyes – Towards Context-Awareness and Mobile HCI Using Wearable EOG Goggles. In: UbiComp 2008. Proceedings of the 10th International Conference on Ubiquitous Computing. September 21–24, 2008, Seoul, Korea. Association for Computing Machinery, New York NY 2008, ISBN 978-1-60558-136-1, S. 84–93, doi:10.1145/1409635.1409647.
Andreas Bulling, Jamie A. Ward, Hans Gellersen, Gerhard Tröster: Robust Recognition of Reading Activity in Transit Using Wearable Electrooculography. In: Pervasive computing. 6th international conference, Pervasive 2008, Sydney, Australia, May 19-22, 2008. Proceedings (= Lecture Notes in Computer Science 5013). Springer, Berlin u. a. 2008, ISBN 978-3-540-79575-9, S. 19–37, doi:10.1007/978-3-540-79576-6_2.
Andreas Bulling, Daniel Roggen, Gerhard Tröster: Wearable EOG goggles: Seamless sensing and context-awareness in everyday environments. In: Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments. Band 1, Nr. 2, 2009, ISSN 1876-1364, S. 157–171, doi:10.3233/AIS-2009-0020.
Andreas Bulling, Jamie A. Ward, Hans Gellersen, Gerhard Troster: Eye Movement Analysis for Activity Recognition Using Electrooculography. In: IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. Band 33, Nr. 4, April 2011, ISSN 0162-8828, S. 741–753, doi:10.1109/TPAMI.2010.86.
Andreas Bulling, Jamie A. Ward, Hans Gellersen, Gerhard Tröster: Eye Movement Analysis for Activity Recognition. In: UbiComp '09. Proceedings of the 11th ACM International Conference on Ubiquitous Computing, September 30 – October 3, 2009, Orlando, Florida, USA. Association for Computing Machinery, New York NY 2009, ISBN 978-1-60558-431-7, S. 41–50, doi:10.1145/1620545.1620552.

Einzelnachweise

Jules François: Electro-oculographie. In: Ann Ocul. Band 185, Nr. 3. Paris 1952, S. 255–267.
G.B. Arden, M.R. Fojas: Electrophysiological abnormalities in pigmentary degenerations of the retina. Assessment of value and basis. In: Arch Ophthalmol. Band 68, Nr. 9. Chicago 1962.
Malcolm Brown, Michael Marmor, Vaegan, Eberhard Zrenner, Mitchell Brigell: ISCEV Standard for Clinical Electro-oculography (EOG) 2006. In: Documenta Ophthalmologica. Band 113, Nr. 3, 1. November 2006, ISSN 0012-4486, S. 205–212, doi:10.1007/s10633-006-9030-0.

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[1] Jules François: Electro-oculographie. In: Ann Ocul. Band 185, Nr. 3. Paris 1952, S. 255–267.

[2] G.B. Arden, M.R. Fojas: Electrophysiological abnormalities in pigmentary degenerations of the retina. Assessment of value and basis. In: Arch Ophthalmol. Band 68, Nr. 9. Chicago 1962.

[3] Malcolm Brown, Michael Marmor, Vaegan, Eberhard Zrenner, Mitchell Brigell: ISCEV Standard for Clinical Electro-oculography (EOG) 2006. In: Documenta Ophthalmologica. Band 113, Nr. 3, 1. November 2006, ISSN 0012-4486, S. 205–212, doi:10.1007/s10633-006-9030-0.