Age-dependent normative values of differential luminance sensitivity in automated static perimetry of the Octopus 101-instrument

Abstract

Purpose: To determine age-dependent normative differential threshold values for the Octopus 101-instrument and to create a smooth mathematical model characterizing the age-dependency and the asymmetry of the hill of vision. Methods: Static automated perimetry within the central 30° visual field was conducted with the Octopus 101-instrument in 81 eyes of 81 ophthalmologically healthy subjects (11 – 12 per decade of age) from 10 to 79 years. To obtain threshold values a 4-2-2 stair-casing strategy with 3 reversals was run. The test point grid consisted of 68 concentrically arranged points with test point condensation towards the visual field centre, representing the approximately rotation symmetric 30°-hill of vision. Background luminance was kept constant at 10 cd/m². Thresholds of differential luminance sensitivity (DLS) were estimated by the maximum-likelihood method. A smooth mathematical model was fitted to the normative data. Results: The model fit was satisfactory (R² = 0.74). Co-variables defining the model were: age, eccentricity, angle and subject. Total random standard deviation was 1.75 dB. The residual standard deviation exceeded 1.75 dB in the border region of the 30° visual field, was 1.5 dB within the centre and fell below 1.25 dB in a ring around the centre. Average thresholds of differential luminance sensitivity varied with age quadratically. It is close to constant for the 10-40-year-old age group and declines ever more steeply thereafter. The effect of age on the DLS in the visual field increased with eccentricity. The greatest drop was in the peripheral superior hemifield: At an eccentricity of 25° the superior DLS was estimated to be 5.5 dB higher in 10 year olds than in 75 year olds. Conclusions: This new smooth model allows to predict age-related normal threshold values for any stimulus location within the 30° visual field and thus to compute global and local measures of defect like mean defect or p-values for any kind of stimulus arrangements. Key words: automated static perimetry, visual field, normative values, mathematical model.

Ziel: Ziel dieser Studie war es, i) alterskorrelierte Normwerte der Lichtunterschiedsempfindlichkeit (LUE) für das Octopus 101-Perimeter zu ermitteln und ii) mit Hilfe des optimierten Prüfpunktrasters ein „glattes“ mathematisches Modell zu entwickeln, das die Altersabhängigkeit und die Asymmetrie des Gesichtsfeldberges beschreibt. Methoden: Die statische automatische Rasterperimetrie wurde an 81 Augen von 81 augengesunden Normalprobanden (ca. 12 pro Dekade) im Altersbereich zwischen 10 und 79 Jahren innerhalb des zentralen 30°-Gesichtsfeldes mit dem Octopus 101-Perimeter (Haag-Streit Inc., Koeniz, Schweiz) durchgeführt. Dabei wurde eine „eingabelnde“ 4-2-2 Strategie mit 3 Vorzeichenwechseln gewählt. Um den annähernd rotationssymmetrischen Gesichtsfeldberg angemessen zu beschreiben, wurde ein aus 68 konzentrisch angeordneten Prüfpunkten bestehendes Raster mit einer zentralen Prüfpunktverdichtung verwendet. Die Hintergrundleuchtdichte war auf 10 cd/m² voreingestellt. Schwellenwerte der Lichtunterschiedsempfindlichkeit wurden nach der „Maximum-likelihood“-Methode geschätzt. Basierend auf den LUE-Messwerten wurde ein „glattes“ mathematisches Modell entwickelt. Ergebnisse: Vier Variablen (Alter, Exzentrizität, Winkel und der zufällige Faktor-Proband) sowie deren Interaktionen definieren das Modell, dessen Anpassung zufriedenstellend ist (R²=0.74). Die zufällige Gesamt-Standardabweichung beträgt 1.75 dB. Im Randbereich des 30°-Gesichtsfelds ist die Residuen-Standardabweichung (Residuen-SD) am größten (Residuen-SD größer-gleich 1.75 dB), in einem Ring um das Zentrum am kleinsten (Residuen-SD kleiner-gleich 1.25 dB), im Zentrum liegt die Standardabweichung zwischen den vorgenannten Werten (Residuen-SD ungefähr gleich 1.5 dB). Die Abhängigkeit der Schwellennormwerte vom Alter kann mit Hilfe einer quadratischen Funktion beschrieben werden. Von 10 bis 40 Jahren gibt es kaum Veränderungen der LUE, danach fällt diese deutlich ab. Der Einfluss des Alters auf die LUE im Gesichtsfeld nimmt mit zunehmender Exzentrizität zu. Der größte Abfall der LUE ist im oberen Randbereich der 30°-Gesichtsfeldes zu finden: In einer Exzentrizität von 25° ist bei 10-Jährigen die superiore LUE 5.5 dB höher, als bei 75-Jährigen. Auf dem horizontalen Meridian gibt es beim Alterungsprozess kaum einen Unterschied zwischen der nasalen und der temporalen Gesichtsfeldhälfte. Schlussfolgerung: Mit Hilfe des optimierten Prüfpunktrasters konnte ein „glattes“ mathematisches Modell entwickelt werden, das alterskorrelierte LUE-Normwerte für beliebige Orte des zentralen Gesichtsfeldes vorhersagen kann. Zum Rand des 30°-Bereichs hin zeigt das Modell einen schnelleren Altersprozess und eine mit dem Alter zunehmende superior-inferiore Asymmetrie des Gesichtsfeldberges.