Hele zware kost, PRA onderzoek via ERG

[idorh]

Een hond brengen ze onder diepe narcose, de hond krijgt in de huid naast de ogen 2 naalden geplaatst, die noemen ze elektroden via licht flitsen in de ogen op het net vlies, komt er elektrise reacties vrij die op een monitor een grafiek aan geeft, waar men op kan zien of het netvlies is aan getast, er is een protocol voor, maar er zijn artsen die het niet aan houden, hier onder een verslag van dokter Aguirre die meer als 40 jaar met het ERG werkt en meer als twee en twintig Duizend honden met ERG (Elektrisch Retina Gram)heeft onderzocht.
Gr Bertus.

Dear W N,
Simply stated, an ERG done with a dog awake is absolutely useless in making a diagnosis of PRA, or, alternatively, indicating that the dog is normal.


Below is an editorial I wrote in the journal Veterinary and Comparative Opthalmology journal in 1995.
Gus Aguirre

Geachte W N,
Eenvoudig gezegd, een ERG uitgevoerd op een hond die niet onder volledige narkose verkeert is totaal nutteloos als het gaat om PRA te diagnosticeren, of om een hond VRIJ te kunnen geven.

Hieronder heb ik een artikel geplaatst wat ik schreef voor het Veterinary and Comparative Opthalmology Journal in 1995 .
Gus Aguirre




ELECTRORETINOGRAPHY-ARE WE MISUSING AN EXCELLENT DIAGNOSTIC TOOL?

ERG: Maken we misbruik van een geweldig diagnostiek instrument.

Het is bijna 30 jaar geleden dat ik voor het eerst de kracht en de vele frustaties ervoer die samenhangen met het gebruik van ERG om de funktie van het netvlies te evalueren in gezonde en zieke ogen.Toendertijd was ik betrokken bij een onderzoeksprojekt van de Universiteit van Pennsylvania, waarbij gekeken werd naar het effekt van vitamine A gebrek op de netvliesfunkties bij honden.

In dit onderzoek werden afgespeende pups op een diëet gezet met een vitamine A tekort, om daarna bekeken te worden met ERG. Ik voerde de ERG uit met een ERG-machine die netvliesreakties mat die opgewekt werden met een Grass PS-2 stimulator(?) Na vele maanden op dit diëet te hebben gestaan konden we in bloedserum en in de lever meten dat er een ernstig vitamine A gebrek was opgetreden. Gek genoeg kon ik met ERG geen verschil waarnemen bij de honden die een tekort aan vitamine A hadden en honden(kontrolegroep) die met een teveel aan vitamine A waren gevoerd. Het gezonde verstand suggereerde dat dit gebrek aan verschil tussen de twee testgroepen niet te wijten kon zijn aan een tot dan toe onbekende resistentie voor vitamine A gebrek van het hondenetvlies. Het probleem zat hem in mijn onvoldoende begrip van de fysiologie van het netvlies en de stimulatie-kondities nodig om een ERG te kunnen doen.

Ik begon met het aanpassen van de Grass stimulator, zeer tot ongenoegen van de machinebeheerder in de biomedische elektronische werkplaats. Ik bevestigde een grote metalen benzinetrechter aan de voorkant van de stimulator, en een gewone filterhouder in het smalle uitvalspunt van het licht. Met dit bijzonder grove geval was ik toen wel in staat om een 2-log-eenheid van verschil waar te nemen in de reaktie van de gezonde en de vitamine A gebrekkige honden. En dit verschil groeide naarmate de studie vorderde...

It was nearly 30 years ago that I first experienced the power and many of the frustrations associated with the use of the electroretinogram (ERG) to evaluate the function of the retina in normal and diseased eyes. At that time I was carrying out a research project at the University of Pennsylvania examining the effect of vitamin A deficiency on retinal function in dogs. In that study, weaned pups were placed on purified diets deficient in vitamin A and then evaluated by sequential ERGs. I performed the ERG using an electroencephalograph machine to measure retinal responses elicited with a Grass PS-2 photic stimulator. After many months on the deficient diet, the serum and liver vitamin A levels reflected a profound deficiency state; oddly, though, I found the ERG responses between the deficient and the vitamin A-supplemented controls to be indistinguishable. Common sense did not suggest that this lack of distinction was due to a yet-unknown resistance of the dog retina to vitamin A deprivation. The problem lay instead in my improper understanding of the physiology of the retina and of the stimulating conditions needed to elicit the ERG. I set about to modify the Grass stimulator - to the dismay of the machinist in the biomedical electronics workshop - by attaching a large, metal gasoline funnel to the front housing of the stimulator and placing a neutral filter holder in the narrowed exit pathway of the light. With this very crude device I was then able to detect a 2-log-unit difference in dark-adapted threshold between the deficient and supplemented dogs, and this difference increased as the study continued.

De ERG apparatuur die ons tegenwoordig ter beschikking staat is veel hoogwaardiger dan een doehetzelf-optische stimulator die met een gebed en een schoenveter bij elkaar wordt gehouden. ERG rakties kunnen opgewekt worden met een verscheidenheid aan stimulators, waaronder de optische banken 1 en 2, of aangepaste Grass stimulators. Wanneer ERG wordt toegepast met de juiste testprotokols (testprocedures?) heeft het bewezen een zeer betrouwbare en methode te zijn die van essentiëel belang is bij het vaststellen van vele erfelijke oogafwijkingen. Voorbeelden zijn Rod Cone dysplaie 1 en 2 (RCD 1 en RCD 2?) bij Setters en Collies, Rod Dysplasie(RD) en Vroege Netvlies Degeneratie bij Elandhonden, Progresieve Rod Cone Degeneratie(PRCD) bij Poedels, Cockers en Labradors, Fotoreceptordysplasie (PD) bij Schnauzers, Erfelijke Conedegeneratie bij Malamutes, Congenital(?) Stationaire Nachtblindheid bij Briards, en PRA bij Tibetaanse Terrïers. Teckels en Portugese Waterhonden.

The ERG equipment that is now available to veterinary ophthalmologists is certainly more refined than a homemade optical stimulator held together with a shoestring and a prayer. ERG responses can be elicited using a variety of stimulators among which are optical benches1, 2 or modified Grass stimulators3. When used with appropriate testing protocols, the ERG has been found to be extremely reliable and essential for the early diagnosis of many hereditary retinal degenerations. Examples are rod-cone dysplasia types 1 and 2 (rcd1; rcd2) in setters and collies4-6; rod dysplasia (rd)1, 7 and early retinal degeneration (erd)8 in elkhounds; progressive rod-cone degeneration (prcd) in poodles, cocker spaniels9 , and Labrador retrievers10; photoreceptor dysplasia (pd)2 in schnauzers; hereditary cone degeneration in malamutes11; congenital stationary night blindness in briards12; and progressive retinal atrophy in Tibetan terriers13, dachshunds14, and Portuguese water dogs15.

Ironisch genoeg, de beschikbaarheid van nieuwe en krachtige technieken voor het uitvoeren en meten van ERG heeft er toe geleid dat in veterinaire oftalmologie het misbruik ervan tot standaard is geworden. Ik maak me zorgen over de tegenwoordige trend naar het aanpassen van de ERG procedure waarbij de basiskennis over de fysiologie van het netvlies buiten beschouwing wordt gelaten, omdat zodoende het zeer onwaarschijnlijk is dat er betrouwbare en/of nuttige resultaten geboekt zullen worden. De redenatie achter deze hele trend lijkt te zijn gebaseerd op de idee dat hoe hoger de aanschafprijs of de signaal-gemiddelde mogelijkheden(?) van de apparatuur, hoe minder belangrijk het is om de juiste procedures te volgen bij het testen zelf. Dit argument wordt zelfs nog verder doorgevoerd. Er wordt door sommigen beweerd dat verdoving niet nodig is, omdat dit de ERG op onvoorspelbare wijze beïnvloedt en omdat de kapaciteit van signaal-gemiddelde(?) het spierpotentiëel elimineert, 60 Hz elektrische interferentie, en alle andere zaken die inwerken op de juiste interpretatie van de ERG. Er zijn inhalatie-anestesies die inwerken op de ERG-amplitude, en op de donker-adaptatie van de staafjes, maar dit effekt is voorspelbaar en is geen begrenzende faktor.

Anderen beweren weer dat optische banken, mét of zonder optische fiber geleiders, of gemodificeerde stroboscopische stimulators niet nodig zijn, en leggen de nadruk op de hardware die samenhangt met opnemen en signaalgemiddelde meten liever dan op het kontroleren van hóe die reakties verkregen zijn. Vergeten we het door de test bewezen komputerprincipe van Vuilnis in/Vuilnis uit? Het is belangrijk om in de gaten te houden dat de ERG reaktie op licht zoals die te zien is in een V/log I curve een "verzadigende" reaktie is. Om een zekere mate van meting van de gevoeligheid bij het vaststellen van de uiterlijke netvliesschade te verkrijgen is het van essentiëel belang dat de lichtintensiteit van de meeste stimulators enkele log-eenheden naar beneden gebracht wordt. Op deze manier de stimulus verkrijgt een reaktie in het lineare en niet in de verzadigde deel van de V/log I curve, en het is dan makkelijker om de schade3 aan de ERG genereerders vast te stellen.

Ironically, the availability of new and powerful technology for eliciting and recording the ERG has increasingly become the rationale for its misuse in veterinary ophthalmology. I am concerned about a trend toward modifying the ERG procedure in ways that disregard basic retinal physiology and are therefore unlikely to yield any meaningful or reliable results. The reasoning for this trend appears to be based on the principle that the greater the cost or the signal-averaging capabilities of a piece of equipment, the less the need to worry about the testing protocols. Taking this argument further, some posit that anesthesia is not required because it affects the ERG unpredictably and because the ability to signal-average eliminates the muscle potential, 60 Hz electrical interference, and all other artifacts that interfere with the proper interpretation of the ERG. Some inhalation anesthetics do affect the ERG amplitude and the rate of dark-adaptation of the rods, but this effect is predictable16 and is not a limiting factor. Others argue that optical benches, with or without fiber optic guides, or modified stroboscopic stimulators are not necessary, and place the emphasis on the hardware associated with recording and signal-averaging the responses rather than on controlling how those responses are generated. Are we forgetting the time-tested computing principle of "garbage in/garbage out"? It is important to remember that the ERG response to light, as evident in a V/logI curve, is a saturating response. To obtain some measure of sensitivity in assessing the degree of outer-retinal damage, it is essential to reduce the light intensity of most photic stimulators by several log units. In this way, the stimulus elicits a response in the linear range and not the saturating end of the V/log I curve, and it is easier to assess damage to the ERG generators.

Men heeft me diverse malen gevraagd om alle faktoren die essentiëel zijn voor het doen van ERG bij dieren.
Deze zijn:
* Grondige kennis van de netvliesfysiologie en van de apparatuur die gebruikt wordt.
* Het strikT vasthouden aan een herhaalbaar protokol.
* Volledige en zeer diepe narkose.
* Gebruik van een optische bank, of een aangepaste stimulator.
* Juiste kontrole over de licht/donker adaptatie.
* Eliminatie van de 60 Hz interferentie.
* Gebruik van betrouwbare ERG elektrodes.
* Gebruik van geschikte opname apparatuur.
* Gemiddeldes nemen van signalen(?)
I have been asked several times to list those factors that are essential for doing electroretinography in animals. These are:
*Thorough knowledge of retinal physiology and of the equipment being used.
*Strict adherence to a reproducible protocol.
*General anesthesia or very deep sedation.
*Use of optical bench or modified photic stimulator.
*Proper control of light/dark adaptation status.
*Elimination of 60 Hz interference.
*Use of reliable ERG electrodes.
*Use of appropriate recording equipment.
*Signal averaging.

De lage prioriteit die ik geef aan de opname hardware stuuit meestal op ongeloof. Hoewel er zeer geavanceerde apparatuur en krachtige instrumenten beschikbaar zijn is het zonder meer mogelijk om met eenvoudigere opnameapparatuur, samengesteld uit nieuwe en oude apparatuur en onderdelen, net zulke betrouwbare resultaten te verkrijgen. Mijn favotiete osciloscoop voor ERg onderzoek is een oude Tektronic 564B storage tube(?) osciloscoop. Deze apparatuur stond aan de technologische top in de middenjaren ´60. Om er zeker van te zijn dat we dit apparaat kunnen blijven gebruiken totdat we met pensioen gaan hebben we verschillende tweedehandsjes staan die ons de reserve-onderdelen leveren.

The low priority I give to recording hardware is usually met with disbelief. While very sophisticated and powerful new instruments are available for recording the ERG, more modest recording equipment made up from new or used components can be used with equal reliability. In fact, my favorite oscilloscope for electroretinography is an old Tektronix 564B storage tube oscilloscope. This equipment was at the cutting edge of technology in the mid-1960s. To make sure that we are able to use this instrument well into our retirement years, we have been fortunate to stockpile several used models that can serve as replacements as needed.

Op de laatste plaats op mijn lijst staat Signaalgemiddeldes nemen(?) Het is bijzonder nuttig bij het opnemen en evalueren van zeer lage intensiteit stroom( minder dan 5uvolt)signalen, of komplekse reakties(responsen?) die gescheiden dienen te worden in afzonderlijke komponenten door subtraction following signal averaging. Hoewel we hebben vastgesteld dat het gebruik hiervan noodzakelijk is bij het onderzoeken van de receptorgestuurde respons bij ewlandhonden met ERD, en bij het analiseren van het zeer minieme signaal vanuit het netvlies van Briards met erfelijke nachtblindheid is het níet noodzakelijk bij de diagnose van deze ziektes. Het is zelfs zo dat signal averaging(signaalgemiddeldes nemen?) niet noodzakelijk of nuttig is bij de meerderheid van ERGs die uitgevoerd worden om de aanwezigheid van een erfelijke of opgelopen netvliesziekte vast te stellen.

In last place on my list is signal averaging. It is very useful for recording and evaluating very low-amplitude (less than 5 µvolt) signals, or complex responses that need to be separated into individual components by subtraction following signal averaging. While we have found its use necessary for examining the receptor-mediated responses in erd-affected elkhounds8, and to analyze the wave form and components of the very small signal recorded from the retina of briards with congenital stationary night blindness, it is not necessary for the diagnosis of these diseases. In fact, signal averaging is not necessary or useful for the great majority of ERGs performed to identify the presence of an inherited or acquired retinal disease.

Een recent artikel over de gebruiken en begrenzingen van ERG gaf aan dat er geen algemene overeenkomst bestaat over wat een standaardprotokol voor honden moet inhouden. Dit artikel sugereerde dat het nodig is dat er informatie vrijkomt over de invloed van verschillende variabelen zoals, anestesie, verdoving, stimulatie, etc. op de ERG, met als doel het verbeteren van de klinische toepassing ervan. Ik ben het er mee eens dat vele van de gepubliceerde protokols voor ERG zeer tijdsintensief zijn, en het zou ideaal zijn als deze procedures gestandariseerd en verkort zouden worden, zodanig dat betrouwbaarheid niet achtergesteld wordt bij efficiëntie. Maar, aanpassing van deze protokols kost tijd, dient gedaan te worden door het gepubliceerde protokol te vergelijken met het aangepaste, en moet gedaan worden zonder dat de onderzoeker noch de toestand van het netvlies van de onderzochte honden vooraf bekend zijn. Totdat zulke aangepaste protokols ontwikkeld en gepubliceerd zijn in toonaangevende medische tijdschriften moeten we kiezen voor de voorzichtige benadering, en vasthouden aan de protokols die bewezen hebben dat ze effektief en betrouwbaar zijn. Dit is gewoon eerlijk naar onze patiënten toe, de eigenaars en fokkers, die van onze kunde en oordeel afhangen, én naar onze professie.

A recent editorial on the uses and limitations of electroretinography17 indicated that there is no general agreement about what constitutes a "standard" protocol or technique for electroretinography in dogs, and suggested that there is a need to generate information on the impact of several variables, e.g. anesthesia, sedation, stimulation, etc., on the ERG in order to improve its clinical application. I agree that many of the published protocols for ERG testing are time-consuming, and it would be ideal to shorten and standardize these procedures so that reliability is not compromised for the sake of efficiency. However, modification of these protocols will take time, must be done by comparing the published vs. the modified protocol, and must be done with the examiner masked as to the retinal status of the tested dogs. Until such modified protocols are developed and published in peer-reviewed scientific journals, we have to take the cautious approach and continue to follow protocols that have been shown to be effective and reliable. This is only fair to our patients, to the owners and breeders who depend on our skill and judgment, and to our specialty.

Diergeneeskundige oftalmologie staat niet alleen waar het gaat om vragen die opkomen door het toepassen van een verscheidenheid aan procedures en interpretaties bij ERG. Bij Pigmenteuze Retinitis(?) is er een beweging geweest die heeft geleid tot standaardisering van terminologie en onderzoeksdmethodes. Recenter, de Internationele Gemeenschap Van Klinische Elektrofysiologie Van het Oog heeft een protokol opgezet voor het standaardiseren van ERG. Dit protokol legt standaardmethodes vast die gevolgd moeten worden bij ERG onderzoek. Dit protokol stelt geen grenzen aan wat opgenomen kan worden, maar wel minimums. Een zet die bijdraagt tot het standaardiseren van de resultaten verkregen in verschillende insdtituten en laboratoriums. Het is de hoogste tijd dat de diergeneeskundige oftalmologie dit initiatief van onze zusterspecialiteit opvolgt, en begint met het vaststellen van standaards voor ERG onderzoek bij dieren. Dit initiatief dient te worden gesteund door de ACVO, ASVO, ESVO, ISVO, en alle andere organisaties die die diergeneeskundige sektor van de oftalmologie vertegenwoordigen.

Veterinary ophthalmology is not alone in facing issues raised by the variability of ERG testing methods and interpretation of results. This has been an area of intense debate in medical ophthalmology. In regard to retinitis pigmentosa, there has been a move to standardize the terminology and the methods of examination18. More recently, the International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV) has established a protocol for standardizing the clinical ERG19. This protocol establishes standardized methods that must be followed for ERG testing. This protocol does not set limits on what can be recorded, but does set minima, a move that helps standardize results obtained between different institutions and laboratories. It is high time that veterinary ophthalmology followed the initiative created by our sister specialty and began to set standards for ERG testing in animals. This initiative should be supported by the ACVO, ASVO, ESVO, ISVO, and all other organizations that represent the field of veterinary ophthalmology.

Gustavo Aguirre
James A. Baker Institute
Ithaca, New York







--

Gustavo Aguirre, VMD, PhD, PhD (hc)
Caspary Professor of Ophthalmology
James A. Baker Institute for Animal Health
College of Veterinary Medicine
Cornell University
Ithaca, New York 14853

Phone: 607-256-5620
Fax: 607-256-5608
e-mail: gda1@cornell.edu