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Research Article
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Describimos la evaluación de un coeficiente de determinación entre la densidad de vasos y perfusión del plexo capilar superficial parafoveal para identificar la contribución de vasos mayores que los capilares a la densidad de perfusión.
La circulación parafoveal del plexo capilar retiniano superficial se mide generalmente con densidad de vasos, que determina la longitud de los capilares con circulación, y densidad de perfusión, que calcula el porcentaje del área evaluada que tiene circulación. La densidad de perfusión también considera la circulación de vasos más grandes que los capilares, aunque no se suele evaluar la contribución de estos vasos al primero. Como ambas mediciones se generan automáticamente mediante dispositivos de angiografía por tomografía de coherencia óptica, este artículo propone un método para estimar la contribución de vasos más grandes que los capilares mediante el uso de un coeficiente de determinación entre las densidades de vasos y perfusión. Este método puede revelar un cambio en la proporción de densidad de perfusión de vasos más grandes que los capilares, incluso cuando los valores medios no difieren. Este cambio podría reflejar vasodilatación arterial compensatoria como respuesta al abandono capilar en las etapas iniciales de las enfermedades vasculares de la retina antes de que aparezca la retinopatía clínica. El método propuesto permitiría estimar los cambios en la composición de la densidad de perfusión sin necesidad de otros dispositivos.
La circulación retiniana es la combinación de flujo arteriolar, capilar y venular, cuya contribución puede variar para satisfacer las necesidades de oxígeno de las diferentes capas retinianas. Esta circulación no depende de la regulación autónoma del sistema nervioso y se ha evaluado tradicionalmente con angiografía con fluoresceína, un método invasivo que utiliza contraste intravenoso para delinear los vasos retinianos. Las fotografías secuenciales permiten evaluar la circulación arterial, arteriolar, venular y venosa, así como los sitios de daño capilar en las enfermedades vasculares de la retina1.
Un método actual para medir la circulación macular es la angiografía por tomografía de coherencia óptica (OCTA), que utiliza interferometría para obtener imágenes retinianas y puede delinear capilares y vasos retinianos más grandes2. A diferencia de la angiografía con fluoresceína, la obtención de imágenes octatorias no está influenciada por el sombreado del pigmento xantofila macular, lo que permite obtener imágenes superiores de los capilares maculares3. Otras ventajas de octa sobre la angiografía con fluoresceína son su falta de invasividad y su mayor resolución4.
Los dispositivos OCTA miden el plexo capilar superficial en la parafovea en un mapa de 3 x 3 mm, concéntrico al centro foveal (Figura 1). El equipo mide automáticamente la densidad de longitud del vaso (la longitud de los capilares con circulación en el área medida) y la densidad de perfusión (el porcentaje del área medida con circulación), que incluye la de los vasos más grandes que los capilares (Figura 2)5. La densidad de los vasos tiene una contribución sustancial a la densidad de perfusión en condiciones fisiológicas. Algunos dispositivos miden la densidad de los vasos como una "densidad vascular esqueletizada" y la densidad de perfusión como "densidad vascular/vascular". Independientemente del dispositivo, suele haber una medición para la longitud (medida en mm/mm2 o mm-1) y otra para el área con circulación (medida en %), que se generan automáticamente.
La densidad de los vasos puede cambiar en personas sanas cuando se exponen a la oscuridad, la luz parpadeante6 o las bebidas con cafeína7 debido al acoplamiento neurovascular que redistribuye el flujo sanguíneo entre los plexos capilares superficiales, medios y profundos de acuerdo con la capa retiniana con mayor actividad. Cualquier disminución de la densidad de vasos causada por esta redistribución vuelve a valores basales después de que el estímulo cesa y no representa pérdida capilar, un cambio patológico reportado antes de que aparezca la retinopatía en enfermedades vasculares como la diabetes8 o la hipertensión arterial9.
La disminución de los capilares podría compensarse parcialmente por la vasodilatación arteriolar. Medir solo un porcentaje o área perfundida no proporciona ninguna idea de si hay vasodilatación, que puede aparecer cuando los capilares alcanzan un umbral mínimo. Medir la densidad de los vasos no ayudaría a detectar un aumento del área de circulación como resultado de la vasodilatación. La contribución de la circulación arteriolar a la densidad de perfusión se puede estimar indirectamente utilizando un coeficiente de determinación entre la densidad de los vasos y la densidad de perfusión, y definiendo el porcentaje del área con circulación que corresponde a capilares u otros vasos.
La razón detrás de esta técnica es que el análisis de regresión puede identificar la medida en que los cambios de un valor numérico independiente resultan en cambios de un valor numérico dependiente. En las imágenes de vasos maculares que utilizan OCTA, la circulación capilar es una variable independiente que influye en el área con circulación porque hay pocos vasos más grandes en la región evaluada. Sin embargo, la parafovea tiene vasos más grandes que pueden dilatarse y cambiar el porcentaje del área con circulación, que no puede ser identificado directamente por las métricas automatizadas actuales de OCTA. La ventaja de utilizar un coeficiente de determinación es que mide una relación entre dos métricas existentes para producir dos más: el porcentaje del área con circulación que corresponde a capilares, y el porcentaje que corresponde a otros vasos. Ambos porcentajes se pueden medir directamente utilizando un recuento de píxeles con software de imágenes. Sin embargo, el coeficiente de determinación se puede calcular para una muestra con los números que los dispositivos OCTA generan automáticamente10,11.
Pathak et al. utilizaron un coeficiente de determinación para estimar la masa muscular magra y grasa a partir de medidas demográficas y antropométricas utilizando una red neuronal artificial. Su estudio encontró que su modelo tenía un valor R2 de 0,92, lo que explicaba la variabilidad de una gran parte de sus variables dependientes12. O'Fee y sus colegas utilizaron un coeficiente de determinación para descartar el infarto de miocardio no fatal como sustituto de la mortalidad por todas las causas y cardiovascular porque encontraron un R2 de 0.01 a 0.21. Estos resultados mostraron que la variable independiente explicaba menos del 80% de los cambios de las variables dependientes, establecidas como criterio de gestación subrogada (R2= 0,8)13.
El coeficiente de determinación se utiliza para evaluar el efecto de los cambios de una variable, un grupo de variables o un modelo sobre los cambios de una variable de resultado. La diferencia entre 1 y el valor R2 representa la contribución de otras variables a los cambios de la variable de resultado. Es poco común atribuir la diferencia a una sola variable porque generalmente hay más de dos que contribuyen al resultado. Sin embargo, la proporción del área macular que tiene circulación solo puede originarse en el área cubierta por capilares y en la cubierta por vasos más grandes, ya que los vasos más grandes se dilatan más que los capilares. Además, se considera que la vasodilatación reactiva probablemente se origina en las arteriolas de la retina, porque una circulación capilar reducida podría disminuir el suministro de oxígeno.
Sólo dos fuentes contribuyen a un porcentaje de área con circulación en la mácula: capilares y vasos más grandes que ellos. El coeficiente de determinación entre densidad de vasos y densidad de perfusión determina la contribución de los capilares al área con circulación, y los cambios restantes (la diferencia entre 1 y el valor R2 ) representan la contribución de la única otra variable que representa un área con circulación (la que se encuentra dentro de vasos retinianos más grandes). En este trabajo se describe el método de medición de esta contribución en personas sanas (grupo 1) y cómo cambia en pacientes con enfermedades vasculares retinianas: hipertensión arterial sin retinopatía hipertensiva (grupo 2) y diabetes mellitus sin retinopatía diabética (grupo 3).
Este protocolo fue aprobado por el comité de ética en investigación humana de Sala Uno. Consulte el video 1 para las secciones 1 y 2 y la Tabla de materiales para obtener detalles sobre el equipo utilizado en este estudio.
1. Análisis de retina en el dispositivo OCTA
2. Cálculo de los coeficientes de determinación mediante hoja de cálculo
3. Comparación de los coeficientes de determinación
4. Comparar las diferencias porcentuales en la contribución de capilares y vasos mayores que los capilares a la densidad de perfusión, entre grupos y entre campos del grupo 3
Hubo 45 sujetos en el grupo 1, 18 en el grupo 2 y 36 en el grupo 3. La Tabla 1 muestra la distribución de edad y densidades por grupo; sólo las densidades de vasos y perfusión en el grupo 1 fueron más bajas que en el grupo 2. Los coeficientes de determinación de las densidades de vasos centrales y perfusión se muestran en la Figura 5. No hubo diferencias significativas entre los grupos.
El coeficiente de determinación entre el vaso interior y las densidades de perfusión fue de 0,818 en el grupo 1, 0,974 en el grupo 2 y 0,836 en el grupo 3. La contribución de vasos más grandes que los capilares representó el 18,2% en sujetos sanos, el 2,6% en pacientes con hipertensión arterial y el 16,4% en pacientes con diabetes (Figura 6).
En el grupo 3, los coeficientes de determinación entre el vaso y la densidad de perfusión fueron 0,722 en el campo superior, 0,793 en el campo inferior, 0,666 en el campo temporal y 0,862 en el campo nasal. Aunque la región interna tuvo una contribución de vasos más grandes que los capilares que representaron el 16,4% de la densidad de perfusión, esta contribución fue del 27,8% en el campo superior, del 20,7% en el campo inferior, del 33,4% en el campo temporal y del 13,8% en el campo nasal (Figura 7).
Figura 1: Distribución de una tomografía de coherencia óptica 3 x 3 mm mapa de densidad del ojo derecho. El mapa está centrado en la fóvea y mide 3 mm de diámetro; las métricas centrales corresponden a una región de 1 mm de diámetro. Las métricas internas corresponden al anillo entre los círculos centrales de 1 mm y 3 mm de diámetro. Las métricas completas corresponden a toda el área dentro de los límites del mapa. El anillo interno se divide en campos: superior, temporal, inferior y nasal; el mapa para el ojo izquierdo cambia las posiciones de los campos temporal y nasal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Mapa de densidad de angiografía por tomografía de coherencia óptica de 3 x 3 mm del plexo capilar macular superficial. El dispositivo utiliza la representación de los vasos retinianos para medir la densidad de longitud del vaso en mm-1 y la densidad de perfusión en %. La densidad de longitud del buque corresponde a la suma de la longitud de los buques con circulación dentro de los límites del mapa; la densidad de perfusión corresponde al porcentaje de área de la mácula con circulación. Los vasos más anchos corresponden a arteriolas y vénulas, que son más grandes que los capilares y tienen una mayor contribución a la densidad de perfusión. Las líneas verticales magenta y horizontal son referencias del escaneo utilizado para centrar el mapa. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Mapas de densidad de longitud de buque. El dispositivo OCT delinea el área con circulación (imagen superior izquierda), la estructura de la retina (imagen inferior izquierda), la superficie retiniana (imagen superior derecha) y genera las métricas automáticamente (imagen inferior derecha). Mapas de (A) un individuo sano y (B) un paciente diabético sin retinopatía. Los vasos a nivel del plexo capilar superficial se muestran en blanco en las imágenes superiores izquierdas; hay un mayor número de vasos en A que en B, una diferencia que se confirma como una reducción en todas las densidades, especialmente en la densidad del centro. Interna = densidad interna; completa = densidad completa. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Mapa de densidad de longitud de vasos en un paciente diabético sin retinopatía, analizado por campo. La imagen superior izquierda delinea el área con circulación; la imagen inferior izquierda muestra la estructura de la retina; la imagen superior derecha muestra la superficie de la retina; la imagen inferior derecha muestra las métricas generadas automáticamente. La figura corresponde al ojo izquierdo y muestra las mediciones automáticas para los campos superior, temporal, inferior y nasal de la densidad interna en la imagen superior izquierda. Abreviaturas: S = superior; T = temporal; I = inferior; N = nasal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Comparación de los coeficientes de determinación entre densidades de vaso central (mm-1) y perfusión (%) en los tres grupos. Hay pocos capilares en la región central y casi no hay vasos más grandes que los capilares, lo que explica las ligeras diferencias entre los grupos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6: Comparación de los coeficientes de determinación entre densidades de vasos internos (mm-1) y perfusión (%) en los tres grupos. La contribución de los vasos más grandes que los capilares a la densidad de perfusión fue menor en pacientes con hipertensión arterial y no cambió en pacientes con diabetes, en comparación con sujetos sanos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7: Comparación del coeficiente de determinación entre densidades de vaso (mm-1) y perfusión (%) por campo, en el grupo 3. La contribución de vasos más grandes que los capilares fue mayor en el campo temporal, que fue 20 puntos porcentuales más alto que el del campo nasal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Variable | Grupo 1 (n= 45) | Grupo 2 (n=18) | Grupo 3 (n= 36) | p* |
| Edad | 57.16±1.01 | 55.89±1.82 | 55.33±1.16 | 0.495 |
| Densidad del recipiente central (mm-1) | 8.86±0.44 | 8.12±0.79 | 8.66±0.59 | 0.713 |
| Densidad interna del vaso (mm-1) | 21.14±0.29 | 19.84±0.91 | 20.52±0.27 | 0.116 |
| Densidad superior del recipiente (mm-1) | 20.98±0.35 | 20.33±0.82 | 20.27±0.34 | 0.392 |
| Densidad inferior del vaso (mm-1) | 21.18±0.32 | 19.31±1.17 | 20.64±0.31 | 0.057 |
| Densidad temporal de los vasos (mm-1) | 21.06±0.31 | 19.95±0.91 | 20.50±0.30 | 0.229 |
| Densidad de los vasos nasales (mm-1) | 21.36±0.30 | 19.72±0.99 | 20.69±0.36 | 0.076 |
| Densidad de perfusión central (%) | 15.74±0.77 | 14.54±1.40 | 15.13±1.02 | 0.734 |
| Densidad de perfusión interna (%) | 39.12±0.48 | 38.85±1.58 | 37.95±0.49 | 0.108 |
| Densidad de perfusión superior (%) | 38,54±0,62 | 37.72±1.40 | 37.59±0.58 | 0.578 |
| Densidad de perfusión inferior (%) | 39.38±0.56 | 35.57±2.11 | 37.95±0.57 | 0.026 |
| Densidad de perfusión temporal (%) | 39.05±0.61 | 37.99±1.36 | 38.19±0.61 | 0.561 |
| Densidad de perfusión nasal (%) | 39.53±0.55 | 35.99±1.96 | 38.10±0.77 | 0.049 |
Tabla 1: Comparación de la distribución de variables por grupo (media ± error estándar). *Análisis unidireccional de la varianza.
Video 1: Cálculo y comparación de coeficientes de determinación entre variables, utilizando una hoja de cálculo. Haga clic aquí para descargar este video.
Los autores declaran que no tienen conflictos de intereses que revelar.
Describimos la evaluación de un coeficiente de determinación entre la densidad de vasos y perfusión del plexo capilar superficial parafoveal para identificar la contribución de vasos mayores que los capilares a la densidad de perfusión.
Los autores desean agradecer a Zeiss México por el apoyo irrestricto para usar el Cirrus 6000 con equipos AngioPlex.
| Cirrus 6000 con Angioplex | Carl Zeiss Meditec Inc., Dublín CA | N/ | A 3 x 3 mapas de densidad de vasos y perfusión |
| Excel | Hoja de cálculo | de Microsoft | N/A |
| Ordenador personal | Genérico | N/A | para ejecutar los cálculos en la hoja de cálculo |
