Doppler Optical Coherence Tomography di circolazione retinica

L'obiettivo generale di questa procedura è misurare il flusso ematico totale della retina utilizzando la tomografia a coerenza ottica Doppler o OCT e un software di analisi semi-automatica. Questo viene realizzato innanzitutto eseguendo una scansione del paziente con OCT Doppler secondo un protocollo a doppio angolo. Il secondo passaggio consiste nell'analizzare automaticamente la qualità delle immagini OCT e nel rilevare i vasi sanguigni all'interno delle immagini.

Successivamente, i valutatori giudicano e correggono la posizione, il diametro e il tipo del vaso in base alle immagini OCT e a una fotografia a colori del disco ottico. L'ultimo passaggio consiste nel calcolare il segnale Doppler e l'angolo Doppler delle vene retiniche rilevate e stimare il flusso ematico e la velocità in ciascuna vena. Infine, il flusso ematico retinico totale si ottiene sommando il flusso ematico di tutte le vene intorno al disco ottico.

Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come le tecniche a laser doppler e l'imaging doppler a colori con ultrasuoni, è che consente di ottenere misurazioni del flusso ematico retinico totale utilizzando scansioni effettuate in soli due secondi. La dimostrazione video di questo esame è fondamentale poiché le fasi sono difficili da apprendere e perché l'accuratezza del risultato dipende dalla qualità dell'immagine e dalla valutazione soggettiva della posizione dei vasi. La procedura di scansione sarà dimostrata dall'assistente oculista Janis Van Norman.

Per questo protocollo, i pazienti devono essere sottoposti a scansione utilizzando una vista RT per il sistema di tomografia a coerenza ottica (OCT) del proprio dominio, impiegando un modello di scansione circolare doppia circonpapillare. È inoltre necessaria una scansione OCT tridimensionale del disco ottico. Il modello di scansione circolare doppia consiste in due cerchi concentrici attorno alla testa del nervo ottico, con un diametro dell'anello interno di 3,4 millimetri e un diametro dell'anello esterno di 3,75 millimetri.

Questo schema attraversa tutte le arterie e vene retiniche ramificate provenienti dalla testa del nervo ottico. Lo schema viene eseguito sei volte consecutivamente nell'arco di due secondi, in modo da poter mediare la misurazione del flusso sanguigno su circa due cicli cardiaci. Le scansioni Doppler vengono effettuate secondo un protocollo a doppio angolo, in cui tre scansioni sono ottenute con il fascio OCT che attraversa la porzione nasale superiore della pupilla e altre tre scansioni attraverso la porzione nasale inferiore.

Questo fornisce misurazioni del flusso con due angoli di incidenza per ogni vaso sull'apparecchio OCT. Dopo l'acquisizione di ogni scansione, gli indici di qualità dell'immagine vengono calcolati automaticamente; conservare solo le scansioni di qualità accettabile. Il controllo in tempo reale della qualità migliora la probabilità di ottenere misurazioni valide del flusso.

Successivamente, eseguire la scansione tridimensionale della papilla ottica. Si tratta di una scansione a raster che copre una regione di sei per sei millimetri intorno alla papilla ottica. Questa fornisce un'immagine dettagliata in FAS di questa area.

Importare anche una fotografia a colori del disco ottico per aiutare a distinguere arterie e vene. Per iniziare l'analisi, trasferire innanzitutto le immagini OCT Doppler, il disco 3D, le immagini OCT e la fotografia del disco a colori al centro di valutazione del flusso ematico, dove i valutatori utilizzano il software Doctor C per misurare la velocità del flusso ematico retinico e l'area dei vasi nel centro di lettura. Il valutatore principale classifica i dati di ciascun occhio come di qualità buona o scarsa.

In base al movimento medio dell'occhio e alla forza del segnale delle scansioni ripetute, solo le scansioni di buona qualità vengono valutate come accettabili. Applicare un algoritmo di segmentazione automatica per registrare i fotogrammi sullo stesso cerchio e per segmentare ciascuna immagine OCT al fine di rilevare i vasi. Successivamente, applicare un algoritmo automatico che associ i vasi per localizzare lo stesso vaso in ciascun fotogramma.

Per una panoramica del progetto, proiettare il vaso rilevato come segmento di linea sull'immagine del fondo in FFA calcolata dalla scansione tridimensionale della papilla. Chiedere ai valutatori di esaminare ogni vaso su una piccola porzione delle immagini medie dei segmenti interno ed esterno, sovrapposte con un cerchio che rappresenta il risultato della segmentazione automatica. Il valutatore deve giudicare se posizione, vaso, diametro e tipo di vaso corrispondono correttamente al vaso presente nei due anelli.

In base all'immagine OCT della fas OCT e alla fotografia del disco dello stesso occhio, si consente al valutatore di modificare uno qualsiasi dei valori sopra indicati se ritenuto necessario. A ciascun vaso sanguigno viene automaticamente assegnato un punteggio di fiducia compreso tra zero e cinque, in base all'intensità del segnale Doppler nell'area del vaso. Il valutatore corregge quindi manualmente questo punteggio in base all'intensità del segnale Doppler, alla regolarità dell'accordo del contorno del vaso tra l'anello interno e quello esterno, alle dimensioni del vaso e all'accordo del segno dello spostamento Doppler tra l'anello interno ed esterno.

Il punteggio di confidenza verrà utilizzato per la media pesata del flusso tra le scansioni. Dopo aver verificato e corretto tutti i vasi, applicare un algoritmo automatizzato per calcolare l'area S del flusso sanguigno e la velocità di ogni vena. Vengono calcolate le qualità di classificazione e il flusso sanguigno totale della retina, inclusi area e velocità venose e arteriose.

I dettagli degli algoritmi sono illustrati in questo diagramma di flusso. Per prima cosa, integrare il segnale Doppler sull'area del vaso e quindi calcolarne la media tra tutti i fotogrammi. Successivamente, calcolare il flusso Doppler come il segnale Doppler sommato diviso per l'angolo Doppler.

L'area del vaso viene inoltre mediata tra i fotogrammi per ciascun vaso. Il flusso sanguigno viene calcolato in base a una media pesata proveniente dalle scansioni valide. La validità è determinata dal punteggio di confidenza soggettivo calcolato in precedenza e da una valutazione oggettiva dell'affidabilità dell'angolo Doppler.

Il peso delle scansioni valide è determinato dall'intensità del segnale Doppler sommato e dalla variazione dell'angolo Doppler. Calcolare la velocità media del flusso sommando i flussi nelle vene valide e dividendo per l'area totale di tali vene. I vasi privi di scansioni valide.

Stima il flusso utilizzando l'area del vaso e la velocità media del flusso dalle vene valide. Somma il flusso calcolato per tutte le vene per determinare il flusso ematico retinico totale. Valuta l'affidabilità della misurazione del flusso ematico retinico totale in base alla percentuale di area venosa valida, ai movimenti oculari e all'intensità del segnale.

Successivamente, calcolare il flusso ematico dell'emisfero superiore e inferiore. Ottenere inoltre l'area venosa e l'area arteriosa totale sommando le aree dei vasi di tutte le vene e di tutte le arterie. Assumendo che il flusso ematico retinico totale sia lo stesso in arterie e vene, calcolare le velocità arteriosa e venosa dividendo il flusso ematico totale rispettivamente per l'area arteriosa e l'area venosa.

I risultati sono stati inseriti nel database centrale di Doctor C. I ricercatori possono esaminare i risultati online. I risultati comprendono due parti: le qualità di valutazione e le misurazioni.

I risultati possono anche essere scaricati come foglio di calcolo. Qui osserviamo il flusso ematico retinico totale determinato da due valutatori mediante il software Doctor Z. Le misurazioni del flusso ematico retinico totale effettuate da ciascun valutatore sono simili tra loro e simili ai valori di flusso determinati dall'altro valutatore utilizzando il software manuale e la letteratura scientifica.

Il tasso di resa ottenuto con il protocollo ad angolo singolo è di circa il 65%, ma può essere migliorato fino all'80% utilizzando il protocollo a doppio angolo e il controllo in tempo reale della qualità dell'immagine per tre valutatori. Esiste una buona correlazione tra il flusso ematico totale e la deviazione standard del modello nei test del campo visivo per il glaucoma negli occhi, per tutti i valutatori. La riproducibilità dell'integratore, misurata tramite il coefficiente di variazione, è simile sia per occhi glaucomatosi che per occhi normali.

Allo stesso modo, le misurazioni di riproducibilità per i due metodi, Dr.C e il software manuale, sono simili. Una volta acquisito, il protocollo a doppio angolo può essere eseguito in pochi minuti e l'analisi può essere completata in circa 20 minuti. Durante l'esecuzione della scansione OCT con dopaggio, è importante ricordare di seguire il protocollo a doppio angolo e verificare la qualità dell'immagine per ciascuna scansione.

Questa tecnica ha ampie applicazioni per le malattie del nervo ottico e della retina, come il glaucoma e la retinopatia diabetica.