Clinical Studies on Dark Adaptation: with Particular Reference to Carotid Artery Disease

Abstract

Purpose: To study dark adaptation in patients with symptomatic carotid artery disease or polycythemia before and after treatment. This necessitated determinations of pupillary changes as such may influence the findings. To determine whether changes in the retinal blood flow in light and darkness occur in healthy humans.



Methods: Repeated automatic dark adaptometry was recorded monocularly in 21 consecutive patients scheduled for first-time carotid endarterectomy and in 10 patients with polycythemia. All patients were studied before and after treatment. Analogue investigations were performed in 31 healthy control subjects. The systolic and diastolic blood flow velocities were measured by color Doppler in the ophthalmic and the central retinal arteries in 12 healthy individuals in light and darkness. The pupillary diameter was measured under defined conditions of darkness in all patients and control subjects. Photographic pupillometry was used in 21 patients with carotid artery disease before and after endarterectomy.



Results: Dark adaptation was markedly impaired in both categories of patients compared to the control subjects. After carotid endarterectomy in the carotid patients and normalization of the red cell count, hematocrit and hemoglobin in the polycythemic patients, dark adaptation was markedly improved. There was no significant change in dark vision in the control subjects. The results could not be explained by any change in the pupillary diameter. In healthy individuals the systolic and diastolic flow velocities in the central retinal artery were markedly increased in darkness.



Conclusions: These findings indicate a sustained but reversible neuronal hypofunction secondary to compromised macro- and microcirculation. Furthermore, the results indicate that darkness is associated with increased blood flow velocity in the central retinal artery, probably reflecting increased metabolic demands by the photoreceptors.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Mörkerseendet är en mycket känslig nervfunktion och mycket känsligare för låg syrgastillförsel än högre mentala funktioner. Mörkerseendet är kraftigt reducerat hos patienter med två kliniskt sett så olika tillstånd som förträngd halspulsåder (carotisstenos) och "trögflytande blod" (polycytämi). Gemensamt för båda patientgrupperna är en under lång tid störd blodcirculation till ögon och hjärna. Hos båda kategorierna sker en kraftig förbättring av mörkerseendet sedan de cirkulatoriska förhållandena normaliserats. Denna förbättring är inte sekundär till ökad pupillvidd efter behandling. Orsaken är (åtminstone delvis) att näthinnan har ökat syrgasbehov i mörker. Detta behov tillgodoses genom att mörker leder till ökad blodflödeshastighet till näthinnan. Det ställs alltså större krav på vad som är "tillräckligt blodflöde" till näthinnan i mörker än i ljus. Trots reducerad cirkulation till ögon och hjärna är näthinnans blodflöde tillräckligt i ljus men otillräckligt i mörker, vilket resulterar i ett försämrat mörkerseende.



Hur kan då behandling av störd cirkulation som vid förträngning i arteria carotis interna och "trögflytande blod" åstadkomma förbättrat mörkerseende? Genom att undanröja orsaken till den reducerade cirkulationen kan näthinnans behov av ökat blodflöde i mörker tillgodoses. I områden av näthinnan och/eller hjärnan, som före behandling varit otillräckligt försörjda med blod, finns rimligen nervceller, som kan öka sin funktion. Hypotetiskt kan detta vara nervceller med olika grader av nedsatt funktion - från måttligt reducerad sådan till "sovande" nervceller. Dessa kan uppenbarligen återfå partiell eller normal funktion då cirkulationsförhållandena normaliseras, trots att de under månader - år sannolikt haft begränsad näringstillförsel.



Resultaten hos patienter med förträngning av halspulsådern och "trögflytand blod", där i båda fallen förbättring av mörkerseendet sker efter behandling av grundsjukdomen, gör att mörkeradaptometri i framtiden kan komma att användas i den kliniska utvärderingen av utvalda patienter med dessa tillstånd. Resultaten kan i framtiden också tänkas få betydelse för behandling och handläggning av olika former av demens, vid uppföljande behandling efter stroke, etc. Måhända är mörkeradaptometri även ett känsligt test på begynnande degenerativ hjärnsjukdom, vilket kommer att undersökas. Resultaten av de flödesfysiologiska studierna med color Doppler ger samtidigt en förhoppning om att kunna använda mörker som ett känsligt "belastningstest", dels för att påvisa olika former av ännu inte uppenbar cirkulationspåverkan, dels för att kontrollera effekten av behandling av manifest sådan påverkan.

• author: Havelius, Ulf
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Professor Olsson, Jan-Edvin, Avd f Neurologi, Inst f Nervsystem och Rörelseorgan, Hälsouniversitetet, Linköping
• organization: Ophthalmology (Malmö) (research group)
• publishing date: 2000
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Ophthalmology
• keywords: polycythemia, photoreceptors, phlebotomy, ocular blood flow, headache, dilation lag, dark adaptometry, dark adaptation, color Doppler imaging, carotid artery stenosis, carotid artery disease, carotid endarterectomy, pupil, pupillometry, retinal blood flow, Ophtalmology, Oftalmologi
• pages: 124 pages
• defense location: Jubileumsaulan, MFC, UMAS, Malmö
• defense date: 2000-05-15 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEVM-1008-SE
• ISBN: 91-628-4103-3
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 66eddf1d-9047-4c88-bfdf-6ee18a225203 (old id 40385)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:29:53
• date last changed: 2018-11-21 21:05:13