Évaluation de la contribution capillaire et d’autres vaisseaux à la densité de perfusion maculaire mesurée par angiographie par tomographie par cohérence optique

La circulation rétinienne est la combinaison d’un écoulement artériolaire, capillaire et veinulaire, dont la contribution peut varier pour répondre aux besoins en oxygène des différentes couches rétiniennes. Cette circulation ne dépend pas de la régulation autonome du système nerveux et a été traditionnellement évaluée avec l’angiographie à la fluorescéine, une méthode invasive qui utilise le contraste intraveineux pour délimiter les vaisseaux rétiniens. Les photographies séquentielles permettent d’évaluer la circulation artérielle, artériolaire, veinulienne et veineuse, ainsi que les sites de lésions capillaires dans les maladies vasculaires ^{rétiniennes1}.

Une méthode actuelle pour mesurer la circulation maculaire est l’angiographie par tomographie par cohérence optique (OCTA), qui utilise l’interférométrie pour obtenir des images rétiniennes et peut délimiter les capillaires et les vaisseaux rétiniens plus ^grands2. Contrairement à l’angiographie à la fluorescéine, l’imagerie OCTA n’est pas influencée par l’ombrage pigmentaire maculaire de la xanthophylle, ce qui permet une imagerie supérieure des capillaires maculaires3. D’autres avantages de l’OCTA par rapport à l’angiographie à la fluorescéine sont sa non-invasivité et sa résolution plus ^élevée4.

Les dispositifs OCTA mesurent le plexus capillaire superficiel au niveau de la parafovea sur une carte de 3 x 3 mm, concentrique au centre fovéal (Figure 1). L’équipement mesure automatiquement la densité de la longueur des vaisseaux (la longueur des capillaires avec circulation dans la zone mesurée) et la densité de perfusion (le pourcentage de la surface mesurée avec circulation), qui comprend celle des vaisseaux plus grands que les capillaires (figure 2)⁵. La densité des vaisseaux a une contribution substantielle à la densité de perfusion dans des conditions physiologiques. Certains appareils mesurent la densité des vaisseaux en tant que « densité vasculaire squelettée » et la densité de perfusion en tant que « densité vasculaire / vasculaire ». Quel que soit l’appareil, il existe généralement une mesure de longueur (mesurée en mm/^mm2 ou ^mm-1) et une autre pour la zone de circulation (mesurée en %), qui sont générées automatiquement.

La densité des vaisseaux peut changer chez les personnes en bonne santé lorsqu’elles sont exposées à l’obscurité, à la lumière ^vacillante6 ou aux boissons contenant de la ^caféine7 en raison du couplage neurovasculaire qui redistribue le flux sanguin entre les plexus capillaires superficiels, moyens et profonds en fonction de la couche rétinienne ayant la plus forte activité. Toute diminution de la densité des vaisseaux causée par cette redistribution revient aux valeurs de base après l’arrêt du stimulus et ne représente pas une perte capillaire, un changement pathologique signalé avant l’apparition de la rétinopathie dans les maladies vasculaires telles que le ^diabète8 ou l’hypertension ^artérielle9.

La diminution des capillaires pourrait être compensée en partie par une vasodilatation artériolaire. La mesure d’un pourcentage ou d’une zone perfusée ne permet pas de savoir s’il y a vasodilatation, qui peut apparaître lorsque les capillaires atteignent un seuil minimum. La mesure de la densité des vaisseaux n’aiderait pas à détecter une augmentation de la zone de circulation résultant de la vasodilatation. La contribution de la circulation artériolaire à la densité de perfusion peut être estimée indirectement en utilisant un coefficient de détermination entre la densité des vaisseaux et la densité de perfusion, et en définissant le pourcentage de la zone de circulation qui correspond aux capillaires ou à d’autres vaisseaux.

La raison d’être de cette technique est que l’analyse de régression peut identifier la mesure dans laquelle les changements d’une valeur numérique indépendante entraînent des changements d’une valeur numérique dépendante. Dans l’imagerie des vaisseaux maculaires à l’aide de l’OCTA, la circulation capillaire est une variable indépendante qui influence la zone de circulation car il y a peu de vaisseaux plus grands dans la région évaluée. Cependant, la parafovea a des vaisseaux plus gros qui peuvent se dilater et modifier le pourcentage de la zone de circulation, qui ne peut pas être identifié directement par les mesures OCTA automatisées actuelles. L’avantage d’utiliser un coefficient de détermination est qu’il mesure une relation entre deux métriques existantes pour en produire deux autres : le pourcentage de la surface de circulation qui correspond aux capillaires, et le pourcentage qui correspond aux autres navires. Les deux pourcentages peuvent être mesurés directement à l’aide d’un nombre de pixels avec un logiciel d’imagerie. Cependant, le coefficient de détermination peut être calculé pour un échantillon avec les nombres que les dispositifs OCTA génèrent ^{automatiquement10,11}.

Pathak et al. ont utilisé un coefficient de détermination pour estimer la masse musculaire et grasse maigre à partir de mesures démographiques et anthropométriques à l’aide d’un réseau de neurones artificiels. Leur étude a révélé que leur modèle avait une valeur ^R2 de 0,92, ce qui expliquait la variabilité d’une grande partie de leurs variables ^{dépendantes12}. O’Fee et ses collègues ont utilisé un coefficient de détermination pour exclure l’infarctus du myocarde non mortel comme substitut de la mortalité toutes causes confondues et cardiovasculaire, car ils ont trouvé un ^R2 de 0,01 à 0,21. Ces résultats ont montré que la variable indépendante expliquait moins de 80% des changements des variables dépendantes, définies comme critère de la maternité de substitution (^R2 = 0,8)¹³.

Le coefficient de détermination est utilisé pour évaluer l’effet des changements d’une variable, d’un groupe de variables ou d’un modèle sur les changements d’une variable de résultat. La différence entre 1 et la valeur ^R2 représente la contribution d’autres variables aux changements de la variable de résultat. Il est rare d’attribuer la différence à une seule variable, car il y en a généralement plus de deux qui contribuent au résultat. Cependant, la proportion de la zone maculaire qui a une circulation ne peut provenir que de la zone couverte par les capillaires et de celle couverte par des vaisseaux plus gros, car les plus gros vaisseaux se dilatent plus que les capillaires. De plus, la vasodilatation réactive est considérée comme provenant très probablement d’artérioles rétiniennes, car une circulation capillaire réduite pourrait diminuer l’apport en oxygène.

Seules deux sources contribuent à un pourcentage de la surface circula dans la macula: les capillaires et les vaisseaux plus grands qu’eux. Le coefficient de détermination entre la densité des vaisseaux et la densité de perfusion détermine la contribution des capillaires à la zone de circulation, et les changements restants (la différence entre 1 et la valeur ^R2 ) représentent la contribution de la seule autre variable qui représente une zone de circulation (celle à l’intérieur des grands vaisseaux rétiniens). Cet article décrit la méthode de mesure de cette contribution chez les personnes en bonne santé (groupe 1) et son évolution chez les patients atteints de maladies vasculaires rétiniennes: hypertension artérielle sans rétinopathie hypertensive (groupe 2) et diabète sucré sans rétinopathie diabétique (groupe 3).

Ce protocole a été approuvé par le comité d’éthique de la recherche humaine de Sala Uno. Voir la vidéo 1 pour les sections 1 et 2 et la Table des matériaux pour plus de détails sur l’équipement utilisé dans cette étude.

1. Analyse rétinienne dans le dispositif OCTA

1. Sélectionnez le menu pour l’analyse rétinienne dans le périphérique OCTA.
2. Sélectionnez une carte rétinienne de 3 x 3 mm; sélectionnez superficiel si le dispositif OCTA mesure différents plexus capillaires.
3. Sélectionnez la densité de longueur du vaisseau (ou son équivalent, par exemple, la densité vasculaire squelettée).
4. Mesurer la densité de la longueur des vaisseaux en ^mm-1 dans une carte rétinienne de 3 x 3 mm.
   REMARQUE: La carte est divisée en deux régions: centre (à l’intérieur d’un cercle de 1 mm, concentrique au centre fovéal) et intérieur (à l’extérieur du cercle central de 1 mm, Figure 3). L’équipement mesure également une densité complète (dans le cercle de 3 mm) et subdivise la région interne en quatre champs : supérieur, inférieur, temporel et nasal (figure 4). Chaque région est spécifiée de manière à ce que les densités de longueur du navire soient mesurées automatiquement. Les instruments affichent les valeurs des densités centrales, internes et complètes et des champs supérieurs, temporels, inférieurs et nasaux de la densité interne.
5. Revenez au menu pour l’analyse rétinienne.
6. Sélectionnez une carte rétinienne de 3 x 3 mm; sélectionnez superficiel si le dispositif OCTA mesure différents plexus capillaires.
7. Sélectionnez la densité de perfusion (ou son équivalent, par exemple, la densité des vaisseaux).
8. Mesurer la densité de perfusion en % dans une carte rétinienne de 3 x 3 mm.
   REMARQUE: La carte est divisée en deux régions: centre (à l’intérieur d’un cercle de 1 mm, concentrique au centre fovéal) et intérieur (à l’extérieur du cercle central de 1 mm). L’équipement mesure également une densité complète (dans le cercle de 3 mm) et subdivise la région interne en quatre champs: supérieur, inférieur, temporel et nasal. Chaque région est spécifiée de manière à ce que les densités de perfusion soient mesurées automatiquement. Les instruments affichent les valeurs des densités centrales, internes et complètes et des champs supérieurs, temporels, inférieurs et nasaux de la densité interne.
9. Vérifiez que les cartes de densité ont une intensité de signal > 7 ; ensuite, vérifiez que les cartes ne présentent aucune erreur de mesure résultant d’artefacts ou de mouvements oculaires.
10. Enregistrez les valeurs de la densité de longueur du vaisseau central, de la densité de perfusion centrale, de la densité de longueur du vaisseau interne, de la densité de perfusion interne, de la densité de longueur de vaisseau supérieure, de la densité de perfusion supérieure, de la densité de longueur de vaisseau inférieure, de la densité de perfusion inférieure, de la densité de longueur de vaisseau temporal, de la densité de perfusion temporelle, de la densité de longueur de vaisseau nasal et de la densité de perfusion nasale dans une feuille de calcul.

2. Calcul des coefficients de détermination à l’aide d’une feuille de calcul

1. Sélectionnez les variables à évaluer (p. ex., densité de longueur du vaisseau central et densité de perfusion centrale). Sélectionnez les valeurs des deux variables pour un groupe défini (par exemple, le groupe 1).
2. Dans la barre d’outils, cliquez sur insérer.
3. Cliquez sur le bouton Tableaux recommandés dans la section graphiques . Attendez qu’un nuage de points apparaisse sous forme de suggestion dans une fenêtre. Cliquez sur le bouton OK pour accepter la suggestion.
4. Inspectez le nuage de points des données. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur la série pour afficher un menu d’options .
5. Sélectionnez l’option Ajouter une courbe de tendance . Attendez qu’une courbe de tendance linéaire soit ajoutée au graphique et qu’un menu se trouve sur le côté droit de l’écran.
6. Déplacez le menu vers le bas pour trouver l’option Afficher la valeur R au carré sur le graphique . Sélectionnez cette option pour afficher la valeur R au carré sur le graphique. Sélectionnez la valeur R-carré.
7. Sélectionnez Accueil dans la barre d’outils, puis cliquez sur le bouton copier .
8. Préparez un tableau des coefficients de détermination sur une nouvelle page.
9. Sélectionnez une cellule de destination (par exemple, coefficient central de détermination pour le groupe 1). Cliquez sur le bouton droit de la souris. Sélectionnez Coller avec conserver la mise en forme de la source.
10. Préparez un nouveau graphique pour montrer le pourcentage de changements de densité de perfusion expliqués par les changements de densité des vaisseaux.
11. Sélectionnez la cellule avec le coefficient de détermination dans le graphique précédent. Cliquez sur le bouton droit de la souris. Sélectionnez Copier.
12. Sélectionnez une cellule de destination dans le nouveau graphique (par exemple, centrer dans le groupe 1). Cliquez sur le bouton droit de la souris. Sélectionnez Coller.
13. Sélectionnez la cellule avec la valeur collée ; puis, dans la barre d’outils, sélectionnez accueil | style de pourcentage dans le menu numérique .
14. Sélectionnez augmenter la décimale dans le menu numérique et cliquez dessus une fois.
    REMARQUE: Le nombre résultant est le pourcentage de changements dans la densité de perfusion expliqués par les changements dans la densité des vaisseaux.
15. Préparez un autre tableau pour montrer le pourcentage de densité de perfusion expliqué par les changements dans les vaisseaux plus gros que les capillaires.
16. Sélectionnez une cellule de destination (par exemple, centre dans le groupe 1). Soustrayez le dernier résultat de 1.
17. Sélectionnez cette cellule. Sélectionnez accueil dans la barre d’outils.
18. Sélectionnez le style de pourcentage dans le menu numérique .
19. Cliquez une fois sur augmenter les décimales dans le menu des nombres .
20. Mettez en forme les graphiques pour afficher la contribution des capillaires (densité des vaisseaux) et des vaisseaux plus grands que les capillaires aux changements de densité de perfusion.
21. Répétez la procédure pour obtenir les valeurs des densités internes des vaisseaux / perfusion et supérieures, inférieures, temporales et nasales / densités de perfusion dans le groupe 3.

3. Comparaison des coefficients de détermination

1. Comparez les coefficients de détermination dans trois groupes : 1, personnes en bonne santé; 2, les patients atteints d’hypertension artérielle sans rétinopathie hypertensive; et 3, les patients atteints de diabète sucré de type 2 sans rétinopathie diabétique. Dans le groupe 3, comparez également les coefficients de détermination entre les champs : supérieur, inférieur, temporel et nasal.

4. Comparer les différences en pourcentage de la contribution des capillaires et des vaisseaux plus grands que les capillaires à la densité de perfusion, entre les groupes et entre les champs du groupe 3

Il y avait 45 sujets dans le groupe 1, 18 dans le groupe 2 et 36 dans le groupe 3. Le tableau 1 montre la répartition de l’âge et des densités par groupe; seules les densités des vaisseaux et de perfusion dans le groupe 1 étaient inférieures à celles du groupe 2. Les coefficients de détermination des densités des vaisseaux centraux et de perfusion sont illustrés à la figure 5. Il n’y avait pas de différence significative entre les groupes.

Le coefficient de détermination entre les densités du vaisseau interne et de la perfusion était de 0,818 dans le groupe 1, de 0,974 dans le groupe 2 et de 0,836 dans le groupe 3. La contribution des vaisseaux plus gros que les capillaires représentait 18,2 % chez les sujets sains, 2,6 % chez les patients souffrant d’hypertension artérielle et 16,4 % chez les patients diabétiques (Figure 6).

Dans le groupe 3, les coefficients de détermination entre la densité du vaisseau et de la perfusion étaient de 0,722 dans le champ supérieur, de 0,793 dans le champ inférieur, de 0,666 dans le champ temporel et de 0,862 dans le champ nasal. Bien que la région interne ait eu une contribution de vaisseaux plus grands que les capillaires qui représentaient 16,4 % de la densité de perfusion, cette contribution était de 27,8 % dans le champ supérieur, de 20,7 % dans le champ inférieur, de 33,4 % dans le champ temporel et de 13,8 % dans le champ nasal (figure 7).

Figure 1 : Distribution d’une tomographie par cohérence optique 3 x 3 mm de carte de densité de l’œil droit. La carte est centrée dans la fovéa et mesure 3 mm de diamètre; les métriques centrales correspondent à une région de 1 mm de diamètre. Les métriques internes correspondent à l’anneau entre les cercles centraux de 1 mm et de 3 mm de diamètre. Les mesures complètes correspondent à l’ensemble de la zone dans les limites de la carte. L’anneau interne est divisé en champs: supérieur, temporel, inférieur et nasal; la carte de l’œil gauche change les positions des champs temporel et nasal. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Carte de densité d’angiographie par tomographie par cohérence optique de 3 x 3 mm du plexus capillaire maculaire superficiel. Le dispositif utilise la représentation des vaisseaux rétiniens pour mesurer la densité de longueur des vaisseaux en mm-1 et la densité de perfusion en %. La densité de longueur des navires correspond à la somme de la longueur des navires circulant dans les limites de la carte; la densité de perfusion correspond à la zone de pourcentage de la macula avec circulation. Les vaisseaux plus larges correspondent aux artérioles et aux veinules, qui sont plus grandes que les capillaires et ont une contribution plus élevée à la densité de perfusion. Les lignes magenta verticales et horizontales sont des références du scan utilisé pour centrer la carte. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Cartes de densité de longueur de navire. L’appareil OCT décrit la zone avec la circulation (image en haut à gauche), la structure rétinienne (image en bas à gauche), la surface rétinienne (image en haut à droite) et génère automatiquement les mesures (image en bas à droite). Cartes de (A) un individu en bonne santé et (B) un patient diabétique sans rétinopathie. Les vaisseaux au niveau du plexus capillaire superficiel sont représentés en blanc dans les images en haut à gauche; il y a un plus grand nombre de vaisseaux dans A que dans B, une différence qui est confirmée comme une réduction de toutes les densités, en particulier de la densité centrale. Interna = densité interne; completa = pleine densité. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Carte de densité de la longueur des vaisseaux chez un patient diabétique sans rétinopathie, analysée par champ. L’image en haut à gauche décrit la zone de circulation; l’image en bas à gauche montre la structure rétinienne; l’image en haut à droite montre la surface rétinienne; l’image en bas à droite montre les métriques générées automatiquement. La figure correspond à l’œil gauche et montre les mesures automatiques pour les champs supérieurs, temporaux, inférieurs et nasaux de la densité interne dans l’image en haut à gauche. Abréviations : S = supérieur ; T = temporel; I = inférieur; N = nasal. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Comparaison des coefficients de détermination entre les densités des vaisseaux centraux (mm-1) et de perfusion (%) dans les trois groupes. Il y a peu de capillaires dans la région centrale et presque aucun vaisseau plus grand que les capillaires, ce qui explique les légères différences entre les groupes. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Comparaison des coefficients de détermination entre les densités des vaisseaux internes (mm-1) et de perfusion (%) dans les trois groupes. La contribution des vaisseaux plus grands que les capillaires à la densité de perfusion était plus faible chez les patients souffrant d’hypertension artérielle et n’a pas changé chez les patients diabétiques, par rapport aux sujets sains. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 7 : Comparaison du coefficient de détermination entre les densités de vaisseaux (mm-1) et de perfusion (%) par champ, dans le groupe 3. La contribution des vaisseaux plus gros que les capillaires était plus importante dans le champ temporel, qui était de 20 points de pourcentage plus élevée que celle du champ nasal. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Tableau 1 : Comparaison de la distribution des variables par groupe (moyenne ± erreur-type). *Analyse unidirectionnelle de la variance.

Vidéo 1 : Calcul et comparaison des coefficients de détermination entre les variables, à l’aide d’une feuille de calcul. Veuillez cliquer ici pour télécharger cette vidéo.

Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.