Age-corrected normal differential luminance values for the entire 80° visual field applying three threshold estimating strategies, using the Octopus 900 perimeter

Abstract

Purpose: 1. To create a model describing age-corrected normal values for the entire 80° visual field (VF) measured with the Octopus 900 (O900) perimeter, 2. to compare three threshold estimating strategies: conventional (4-2-1), dynamic and German Adaptive Threshold Estimation (GATE-i) and 3. to compare local differential luminal sensitivity (DLS) values obtained with the GATE-i strategy on both, the O900 and the Octopus 101 (O101) perimeters. Methods: 81 ophthalmologically healthy subjects between 10 and 79 years of age were examined with the O900 perimeter within 80° eccentricity (86 stimulus locations) using the three different strategies in a randomised order. 16 stimulus locations were measured twice during one examination in both conventional and dynamic strategies to assess the short-term fluctuation (SF). To measure the long-term fluctuation (LF), 14 subjects were examined on two further appointments. 24 subjects were examined with the GATE-i strategy on both the O900 and the O101 perimeters.

Results: With the dynamic strategy local DLS values were 0.21 dB (mean) higher, with the GATE-i strategy 0.98 dB (mean) higher than with the conventional strategy. A smooth mathematical model for each strategy was achieved. Model fit was nearly identical for the conventional (R2 = 0.75), the dynamic (R2 = 0.76), and the GATE-i (R2 = 0.72) strategies. The effect of age on the DLS asymmetry in the VF increased with eccentricity. The greatest decrease of the VF with eccentricity occured in the superior hemifield. The decrease from the centre to 60° eccentricity was for 45-year-olds 24.10 / 23.00 / 24.48 dB (conventional / dynamic / GATE-i strategies). The greatest drops of DLS values with age occured in the nasal and superior periphery. At 60° the nasal DLS was estimated to be 7.91 / 8.13 / 6.25 dB (conv. / dyn. / GATE-i strategy) higher in 15-year-olds than in 75-year-olds. At 60° in the superior hemifield the DLS was estimated to be 7.98 / 8.45 / 6.53 dB (conv. / dyn. / GATE-i strategy) higher in 15-year-olds than in 75-year-olds. Within the 80° VF residual standard deviation (SD) was 2.36 dB for the conventional strategy, 2.30 dB for the dynamic strategy and 2.52 dB for the GATE-i strategy. SF was 1.43 dB for the conventional strategy and 1.51 dB for the dynamic strategy. For the first retest, LF was 2.34 dB for the conventional, 2.22 dB for the dynamic and 2.82 dB for the GATE-i strategy, respectively. For the second retest, LF was 2.25 dB for the conventional, 2.11 dB for the dynamic and 2.53 dB for the GATE-i strategy. The number of stimuli presented per localisation (mean) was 4.7 for the conventional strategy, 3.4 for the dynamic and 3.9 for the GATE-i strategy. Local DLS values with the GATE-i strategy on both perimeters were similar (mean difference: 0.27 dB).

Conclusion: A smooth mathematical model for all three strategies for the 80° VF was developed and described, model fit was satisfactory. Mean DLS values, residual SD, SF and LF of conventional and dynamic strategies were nearly identical. The GATE-i strategy showed slightly higher mean DLS values and a somewhat higher residual SD and LF. The conventional strategy needed the most repetitions of stimuli, while the dynamic strategy required the fewest. Local DLS values of the O900 and O101 perimeters differed only slightly for the GATE-i strategy.

Ziele: 1. Entwurf eines mathematischen Modells, das die mit dem Perimeter “Octopus 900” (O900) gemessenen alterskorrigierten Normwerte für das gesamte 80°-Gesichtsfeld beschreibt, 2. Vergleich von drei verschiedenen schwellenbe-stimmenden Strategien: konventionelle (4-2-1), dynamische und GATE-i (German Adaptive Threshold Estimation - initial) Strategie, auch im Hinblick auf Retest-Reliabilität, und 3. Vergleich der mit der GATE-i Strategie ermittelten lokalen Lichtunterschiedsempfindlichkeiten (LUE) des O900 mit den LUE-Normwerten des älteren Octopus-101- Perimeters (O101).

Methoden: 81 gesunde Probanden (Alter: 10 - 79 Jahre) wurden mit dem O900 innerhalb einer Exzentrizität von 80° (Prüfpunktraster mit 86 Testpunkten) mit allen drei Strategien in randomisierter Reihenfolge untersucht. An 16 Stimulus-lokalisationen wurde die LUE während der Untersuchungen mit der konventionellen und der dynamischen Strategie jeweils zu zwei Zeitpunkten bestimmt, um zusätzlich die Kurzzeit-Retest-Reliabilität zu ermitteln. Um die Langzeit-Retest-Reliabilität zu bestimmen, wurden 14 Probanden an zwei weiteren Terminen mit allen drei Strategien nochmals untersucht. 24 Probanden wurden an einem weiteren Termin mit der GATE-i Strategie sowohl am O900 als auch am O101 untersucht.

Ergebnisse: Mit der dynamischen Strategie waren die LUE-Werte im Mittel 0,21 dB höher, mit der GATE-i Strategie 0,98 dB höher als mit der konventionellen Strategie. Ein geglättetes mathematisches Modell wurde für jede Strategie entworfen, mit dem man die LUE für jeden beliebigen Ort des Gesichtsfeldes berechnen kann. Die Güte der Anpassung war annähernd gleich: R2 = 0,75 für die konventionelle, R2 = 0,76 für die dynamische und R2 = 0,72 für die GATE-i Strategie. Die mittlere Standard-abweichung der Residuen betrug 2,36 / 2,30 / 2,52 dB (konv. / dyn. / GATE-i Strategie). Der stärkste Abfall des Gesichtsfeldes mit der Exzentrizität trat in der oberen Gesichtsfeldhälfte auf. Der größte Abfall der LUE mit dem Alter trat in der nasalen und oberen Peripherie auf. Die Kurzzeit-Retest-Reliabilität lag bei 1,43 dB für die konventionelle und 1,51 dB für die dynamische Strategie. Die mittlere Langzeit-Retest-Reliabilität betrug 2,30 / 2,17 / 2,68 dB (konv. / dyn. / GATE-i Strategie). Die mittlere Anzahl der präsentierten Stimuli zur Schwellenbestimmung pro Lokalisation war 4,7 / 3,4 / 3,9 (konv. / dyn. / GATE-i Strategie). Die LUE-Werte der GATE-i Strategie an beiden Perimetern unterschieden sich nur minimal (mittlere Differenz: 0,27 dB).

Schlussfolgerung: Das mathematische Modell für die Gesichtsfeldberge ist zu-frieden stellend. Mittlere LUE-Werte, die Standardabweichung der Residuen sowie die Kurz- und Langzeit-Retest-Reliabilität waren annähernd identisch für die konventionelle und die dynamische Strategie: die GATE-i Strategie zeigte geringfügig höhere mittlere LUE-Werte, eine etwas höhere Standardabweichung der Residuen und eine geringfügig höhere Langzeit-Retest-Reliabilität. Die konventionelle Strategie benötigte die meiste Anzahl an Stimuli, die dynamische Strategie die geringste. Die lokalen LUE-Werte der GATE-i Strategie des O900 und des O101 unterschieden sich nur minimal.