Name: 網膜循環のドップラー光コヒーレンストモグラフィー (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-09-18T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 46 s
Description: 学ぶドップラーOCTを用いた網膜血流測定法。デュアルアングルプロトコルでスキャンし、半自動解析ソフトウェアで血管を検出・評価して正確な血流値を算出します。眼科疾患の診断とモニタリングに応用可能です。

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この研究は、NIHの助成金RO1 013516及び助成フォームOptovueによってサポートされています。

1。プロトコルテキスト<ol><li>患者はcircumpapillaryダブル円形走査（CDCS）と3D視神経スキャンを使用してRTVueフーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー（OCT）システム（Optovue社、フリー​​モント、カリフォルニア州、米国）によってスキャンされます。 <ol><li> CDCSのパターンは、視神経乳頭の周りに2つの同心円で構成されています。内輪径が3.40ミリメートルで、外輪の直径は3.75 mmです。このパターンは、視神経乳頭から発せられるすべてのブランチ網膜の動脈と静脈をトランセクト。二重丸は約2心周期をカバーするシングルスキャンで6回行われます。流速を計算するには、ドップラーシフトとドップラーは、OCT画像で検出された容器に推定されます。 （ 図1a、図1b） </li><li> "二重角"プロトコルはドップラーOCTスキャンを取得するために使われます。 "デュアル·アングル"のプロトコルでは、3つのスキャンがinferonasal PORを通っsuperonasal瞳孔の部分と3スキャンを通過するOCTビームを用いて得られるる。 </li><li>各スキャンの品質は、信号強度、運動誤差、およびドップラー角に対して評価されます。技術者は、品質チェックに合格しなかったやり直す任意のスキャンに必要です。 6許容CDCSのスキャンの合計は、それぞれの目に対して実行されます。 "デュアルアングル"プロトコルは船舶ごとに、スキャンの少なくとも半分は良いドップラー角を提供することが保証されます。 </li><li> 3Dディスク走査パターンは視神経乳頭の周りの6x6のmmの領域をカバーするラスタスキャンです。それは一度だけ行われ、この地域の詳細な専用顔画像を提供しています。 （ 図1b） </li><li>視神経乳頭の色の写真はまた、動脈と静脈を区別するためにインポートされます。 </li></ol></li></ol><img alt="図1" src="/files/ftp_upload/3524/3524fig1a.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図1"> 図1a。circumpapillary二重円形走査とDOCTORCを使用して、3Dディスクスキャンと総血流量を測定します。 PHA "&gt; <li>ドップラー角がプローブビームと容器の法線ベクトルの間の角度であり、ドップラー信号は、プローブビームの軸に流速平行な成分に比例したドップラー周波数シフトです。したがって、流速はドップラー角とドップラー信号から推定することができる。彼らはノイズレベル以下である場合しかし、ドップラー角とドップラー信号の両方が信頼できなくなる。一方、ドップラー角度が大きい場合には、ドップラーシフトが測定可能範囲外となります。ドップラー角が適切である場合には、本研究で使用したFD-OCTシステムのための約5から15度は、流速が正しくドップラーシフトや角度によって推定することができる。 </li><img alt="図1" src="/files/ftp_upload/3524/3524fig1b.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図1"> 図1b。 <ol start="2" type="a"><li>各容器内のドップラー角がtの血管内腔の相対的な位置で測定されるWO同心円をスキャンします。流速の軸方向成分は、隣接する10月アキシャルスキャンの相対位相から測定ドップラーシフトすることによって得られる。合計流速は軸流成分とドップラー角から算出されています。各容器内の流れは、その後、血管断面積にわたる総速度プロファイルを統合することによって計算されます。血管パターンは、静脈又は動脈のいずれかとしてそれぞれの容器を識別するために3Dディスクスキャンや眼底写真のenの顔画像と照合されます。合計網膜フローは、主要網膜静脈、 すなわち 、33μmで上記の内腔の直径のものでフローを合計して計算されます。 </li></ol><ol start="2"><li>同じ目のすべてのスキャンがRTVueソフトウェアを使用して生データとしてエクスポートされます。ドップラーと強度画像の両方を含む生のOCT画像は、最初に "網膜循環のドップラー光コヒーレンストモグラフィー"（DOCTORC）ソフトウェアを使用して画質のためにテストされています。 <ol><li>眼球運動はMEASアール内境界膜とバルク運動によって推定されている2つのフレーム間の最大差のプールされた標準偏差によってured。 </li><li>信号の強さ（平均ドップラー角の反射率と推定）も計算されます。 </li><li>平均的な眼球運動と繰り返しスキャンの信号強度に応じて、データは質の "良い"または "悪い"のいずれかに分類されています。唯一の良い品質のデータが評定されます。 </li></ol></li><li>許容可能なスキャンの場合は、自動セグメンテーションアルゴリズムは血管検出のための各OCT画像に適用されます。 <ol><li>血管に一致する自動アルゴリズムは、各フレームに同じ容器を見つけるために使用されます。同じ円周上のフレームが登録されており、内輪と外輪の二つの平均フレームが作成されます。反射率およびドップラー画像の両方が平均化されます。 </li><li>概要については、検出された容器は、3Dディスクのスキャンから計算専用顔眼底画像上に線分として投影されます。 </li></ol></li><li>グレーダーは、自動分割結果を表す円を重ねて平均化され、内側と外側のリングフレームの小さな部分に各容器を確認します。 <ol><li>グレーダの位置、血管径、および2つのリング上で容器をマッチング容器タイプ（静脈/動脈）は10月のイメージに応じて正しいかどうかを判断し、専用顔OCT画像と、同じ目のディスク写真。 </li><li>年生は、彼はそれが必要だと考えている場合は、上記のいずれかの値を変更することが許可されています。年生はまた裁判官容器内のドップラー信号の品質を、各スキャンで容器ラベルの主観的信頼スコアを与える。 </li><li> 0-5の信頼スコアは自動的に血管領域におけるドプラ信号強度に基づいて、それぞれの容器に与えられます。次いで、それを手動で血管ドップラー信号、容器バウンダリの規則性、容器の大きさの内輪と外輪との間の合意の強さに基づいてグレーダによって補正し、DOPの契約書に署名されている内輪と外輪の間にplerシフト。 </li></ol></li><li>全ての船舶が検 ​​証され、訂正された後に、自動化されたアルゴリズムは、私たちの前の刊行物から適応方法と各静脈の血流を計算するために適用されます。1 <ol><li>ドップラー信号が血管領域にわたって積分し、すべてのフレーム間で平均化されます。その後、ドップラーフローはドップラー角で割っ加算ドップラー信号のように計算されます。 </li><li>船舶ごとに、6スキャンが主観的な信頼度スコア、ドップラー角度、ドップラー角の変動係数で評価されます。静脈の流れは、1以上のスキャンが品質検査に合格した場合にのみ有効であると見なされます。品質チェックを通過船舶については、フローが有効なスキャンの間で平均化されます。 </li><li>無効な結果を有する容器の場合は、フローが有効な静脈から血管面積と平均流速を用いて推定される。平均流速は、有効な静脈でフローを合計し、割ることによって計算されますこれらの静脈の合計面積で。流量の推定値は、平均流速から始まり、その後、血管領域の流速の依存性のために修正されます。大きい船はより高い平均流速を持っています。したがって補正は、我々が以前に報告されている平均速度対血管径の勾配、2.13、図2に基づいて行われる</li><li>有効および無効な静脈静脈の推定流量の計算されたフローは、合計網膜血流を決定するために追加されます。 </li><li>合計網膜血流の結果が有効な静脈面積百分率、眼球運動、信号強度に基づいて評価されます。 </li><li>静脈面積と総動脈領域はまた、血管領域を追加することによって得られる。合計網膜血流を仮定することは、動脈と静脈に同じであるが、動脈と静脈の速度は、動脈と静脈の領域面積と総血流量で除して算出されています。 </li></ol></li></ol> 2。代表的な結果www.aigstudy.net ）。 48目は "デュアルアングル"プロトコルと画質チェックに合格した生産スキャンでスキャンした。 DOCTORCソフトウェアを使用して、有効なフロー測定は目の83％から得ることができた。 DOCTORCシステムの再現性を評価するために、20の目で別の小さなデータセットは、3年生で分類した。このデータセットは、また生を訓練し、テストするために使用されていました。 2年生は半自動DOCTORCソフトウェアを使用し、1は前の出版物で採用以前の完全マニュアルソフトウェアを使用していました。DOCTORCソフトウェアを使用して、2年生で決定2,3合計網膜血流（ 表1）は互いに類似していて、流れるように手動のソフトウェアを使用して他のグレーダによって決定率。目のわずか65％は、tのいくつかのために有効な結果が得られた彼のデータは二重角プロトコルに基づいていますが、シングルアングルプロトコル2は、シングルアングルプロトコルは、瞳孔の中心を通るOCTビームを用いて得られた5ドップラースキャンが含まれていませんでした。したがってドップラー角がより頻繁に小さく、したがって血管の大部分は、通常、等級付けができるではありません。 すべて年生、年生の間の再現性については、変動係数により測定された、緑内障と正常眼（ 表2）の両方に似ています。同様に、2つの方法、DOCTORCおよびマニュアルソフトウェア、1-5再現性の測定は、（ 表2）と同様です。 3年生を対象に、良好な相関関係は総血流量および緑内障の目の視野検査（ 図2）からパターン標準偏差の間に存在します。 <table border="1"><tbody><tr><td></td><td colspan="3"> DOCTORCソフトウェアマニュアルソフトウェア3 </td></tr><tr><td>条件</td><td>グレーダ1 </td><td> 2年生</td><td></td></tr><tr><td>ノーマル</td><td> 47.0±9.1 </td><td> 48.7±7.2 </td><td> 48.0±6.5 </td></tr><tr><td>緑内障</td><td> 36.5±5.5 </td><td> 36.7±5.9 </td><td> 34.9±5.1 </td></tr></tbody></table> 表1：2つの異なるソフトウェアを使用して合計網膜血流。 <table border="1"><tbody><tr><td></td><td colspan="2"> 変動係数 </td></tr><tr><td>緑内障（7目） </td><td></td><td></td></tr><tr><td>グレーダ1対2年生（DOCTORC） </td><td> 9.58パーセント</td><td></td></tr><tr><td> DOCTORCと手動方法3 </td><td></td><td></td></tr><tr><td>グレーダ1 </td><td> 8.00パーセント</td><td></td> &lt;/ TR&gt; </tr><tr><td> 2年生</td><td> 9.74パーセント</td><td></td></tr><tr><td> ノーマル（6目） </td><td></td><td></td></tr><tr><td>グレーダ1対2年生（DOCTORC） </td><td> 5.99パーセント</td><td></td></tr><tr><td> DOCTORCと手動方式</td><td></td><td></td></tr><tr><td>グレーダ1 </td><td> 8.87パーセント</td><td></td></tr><tr><td> 2年生</td><td> 9.98パーセント</td><td></td></tr></tbody></table> 表2合計網膜血流測定の再現性。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/3524/3524fig2.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図2"> 図2：緑内障における総網膜血流と視野の相関。DOCTORCソフトウェアを使用して。グレーダ1。視野欠損はによって要約されるDOCTORCソフトウェアを使用してパターン標準偏差（P = 0.048）。 イ年生2。視野欠損は、パターン標準偏差（P = 0.032）に要約されている。

<ol><li>Wang, Y., Bower, B. A., Izatt, J. A., Tan, O., Huang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+blood+flow+measurement+by+circumpapillary+Fourier+domain+Doppler+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Opt%22%5BJournal%5D)">Retinal blood flow measurement by circumpapillary Fourier domain Doppler optical coherence tomography.</a> J. Biomed. Opt. 13, 064003(2008).</li>
<li>Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pilot+study+of+optical+coherence+tomography+measurement+of+retinal+blood+flow+in+retinal+and+optic+nerve+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Invest.+Ophthalmol.+Vis.+Sci%22%5BJournal%5D)">Pilot study of optical coherence tomography measurement of retinal blood flow in retinal and optic nerve diseases.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 52, 840-845 (2011).</li>
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</ol>

博士HuangはOptovue社から助成金、特許使用料、ストックオプション、旅行のサポートや講演料を受け取る、博士タン博士とWang氏は特許使用料とOptovue社からの助成金の支援を受け、博士Koduru博士とSadda Optovueからの助成金の支援を受けた。

血流異常は、緑内障や糖尿病性網膜症などの網膜の血管疾患に起こります。網膜血流中6-10容積測定は、病気のプロセスに関する貴重な情報を得ることができます。4-6,11,12 DOCTORCが総網膜を推定するための実用的な方法を提供しています二重丸のスキャンパターンを使用して、ドップラーOCTによって決まる個別の容器内の測定に基づいて、血流1-5 正常眼でドップラーOCTによって測定された全網膜血流が47から49μl/分、レーザードップラー技術を使用して得られた34から65μl/分の文献値と同等であることを意味します。以降で作られた13,14ドップラーOCTの測定は、半自動DOCTORCソフトウェアは、我々が以前に公開されている取扱説明書の測定の結果と密接に合意した。1月5日としてCVにより測定された個々のケースでDOCTORC測定と手動測定、の違いは、間GRAに似ていますファンデの違い。この違いは、主に主観的なグレーディング·プロセスの一部ではなく、ソフトウェアの違いに関連し...

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬/機器の名称 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント（オプション） </td></tr><tr><td> RTVueフーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー</td><td> Optovue </td><td> N / A </td><td>バージョン6.1.0.21以降 血流二重リングスキャンパターンと共にインストール</td></tr></tbody></table>

網膜循環のドップラー光コヒーレンストモグラフィー

Doppler Optical Coherence Tomography of Retinal Circulation

非接触型の網膜血流測定は、3.40ミリメートルと3.75ミリメートル径では視神経乳頭のまわりスキャンcircumpapillary二重円形走査（CDCS）を使用して、フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー（OCT）システムで実行されます。二重の同心円を2秒かけて6回連続して実行されます。 CDCSのスキャンが流れを計算することができるからドップラーシフト情報とともに保存されます。標準的な臨床プロトコルでは、10月のビームが瞳孔のsuperonasalエッジを通過すると3 CDCSがinferonal瞳孔を通してスキャンで作られた3 CDCSのスキャンのために呼び出します。この二重角プロトコルは許容ドップラー角が少なくとも1スキャンで各網膜血管枝上に得られることを保証します。 CDCSのスキャンデータ、視神経スキャンの3次元体積OCTスキャン、および視神経乳頭の色の写真は目の上の網膜血流測定を得るために一緒に使用される。私たちは、 &quot;ドップラー視神経と呼ばれる血流測定ソフトウェアを開発してきた網膜循環のアルコヒーレンストモグラフィー &quot;（DOCTORC）。この半自動化されたソフトウェアは、全網膜血流、血管断面積、および平均血流速度を測定するために使用されます。各血管の流れが血管クロスでドップラーシフトから計算され断面積と容器とOCTビーム間のドップラー角度。合計網膜血流測定は視神経乳頭の周りの静脈から加算されます私たちのドップラーOCT読書センターで得られた結果は、年生と方法（&lt;10％の間の良好な再現性を示した）。合計網膜血流が緑内障、他の網膜疾患、網膜疾患の管理に有用である可能性があります。緑内障の患者では、10月網膜血流測定は非常に視野欠損（視野パターン偏差はR2&gt; 0.57）と相関していた。ドップラーOCTは、広く利用可能なフーリエドメインOCT instrumentatioを使用して合計網膜血流の、急速な非接触、かつ再現性のある測定を行うための新しい方法ですnである。この新技術は、臨床研究と日常診療でこれらの測定を行う際の実用性を向上させることができます。

合計網膜血流はドップラー光コヒーレンストモグラフィーと半自動グレーディングソフトウェアによって測定されます。

非接触式網膜血流測定は、視乳頭周囲ダブルスキャンを用いたフーリエドメイン光干渉断層計（OCT）システムを用いて行われます。

本手順の全体的な目的は、ドップラー光干渉断層計（Doppler Optical Coherence Tomography：OCT）および半自動グレーディングソフトウェアを用いて、全網膜血流量を測定することです。まず、二角プロトコルに従ってドップラーOCTで患者をスキャンします。次に、OCT画像の品質を自動的に評価し、画像内の血管を検出します。次に、評価者がOCT画像と視神経乳頭のカラー写真に基づいて、血管の位置、直径、および種類を判定し、修正します。最終ステップとして、検出された網膜静脈のドップラー信号とドップラー角度を算出し、各静脈における血流量と血流速度を推定します。最終的に、視神経乳頭周囲のすべての静脈の血流量を合算することで、全網膜血流量を求めます。レーザードップラー法や超音波カラードップラーイメージングなどの既存の手法に対する本手法の主な利点は、わずか2秒間のスキャンで網膜血流量の全測定が可能であることです。手順の習得が困難であること、また結果の精度が画像品質や血管位置の主観的な判定に依存することから、本マスターのビデオデモンストレーションが極めて重要となります。スキャン手順のデモンストレーションは、眼科検査技師のJanis Van Normanが担当します。本プロトコルでは、ドメイン光干渉断層計（OCT）システムのRTビューを用い、乳頭周囲二重円形スキャンパターンを使用して患者をスキャンしてください。また、視神経乳頭の3D OCTスキャンも必要です。二重円形スキャンパターンは、視神経乳頭を中心とする2つの同心円で構成されており、内輪の直径は3.4 millimeters、外輪の直径は3.75 millimetersです。このパターンは、視神経乳頭から派生するすべての網膜分枝動脈および静脈を横断します。血流測定値を約2心拍周期にわたって平均化するため、このパターンを2秒間で6回連続して実行します。ドップラースキャンはデュアルアングルプロトコルに従って行い、OCTビームを瞳孔の上鼻側に通過させて3回のスキャンを行い、さらに下鼻側を通過させて3回のスキャンを行います。これにより、OCT装置を用いて各血管につき2つの入射角で血流測定が行われます。各スキャンが取得された後、画像品質指数が自動的に算出され、許容可能な品質のスキャンのみが保持されます。このリアルタイム品質チェックにより、有効な血流測定が得られる可能性が高まります。次に、3D視神経乳頭スキャンを行います。これは視神経乳頭周囲の6×6 mmの領域をカバーするラスタースキャンです。これにより、この領域の詳細なen face画像が得られます。また、動脈と静脈を区別しやすくするために、視神経乳頭のカラー写真も取り込みます。解析を開始するには、まず、ドップラーOCT画像、3D乳頭像、OCT画像、および乳頭のカラー写真を血流グレード判定センターに転送し、判定センターにてdoctor Cソフトウェアを用いて網膜血流速度と血管面積を測定します。判定者は、まず各眼のデータの品質を「良好」または「不良」のいずれかに分類します。繰り返しのスキャンにおける平均的な眼球運動と信号強度に基づき、品質良好なスキャンのみを許容スキャンとして格付けします。自動セグメンテーションアルゴリズムを適用して、各フレームを同一の円上にレジストし、血管検出のために各OCT画像をセグメントします。その後、血管を照合する自動アルゴリズムを適用し、各フレームにおける同一の血管を特定します。概要プロジェクトとして、3Dディスクスキャンから算出されたFFA眼底画像上に、検出された血管を線分として投影します。評価者に、平均化された内環および外環フレームの狭い範囲にある各血管を、自動セグメンテーション結果を示す円を重ねてレビューさせてください。評価者は、位置、血管、直径、および血管の種類が、2つの環の血管と正しく一致しているかどうかを判断する必要があります。同一眼のfas OCT画像および視神経乳頭写真のOCT画像に基づき、グレーダーが必要と判断した場合は、上記の値を任意に変更させます。各血管には、血管領域内のドップラー信号強度に基づき、0から5までの信頼度スコアが自動的に割り当てられます。その後、グレーダーは、ドップラー信号の強度、血管境界の規則性、血管サイズの内環と外環の一致度、および内環と外環の間でのドップラーシフトの符号の一致度に基づき、このスコアを手動で修正します。信頼度スコアは、スキャン間の血流の加重平均に使用されます。すべての血管の検証と修正が完了した後、自動アルゴリズムを適用して、各静脈の血流断面積Sおよび速度を算出します。グレード付けの品質、ならびに網膜全体の静脈および動脈の面積速度が算出されます。アルゴリズムの詳細は、このフローチャートに示されています。まず、血管領域全体でドップラー信号を積分し、次に全フレームでその平均を算出します。その後、合計ドップラー信号をドップラー角で除して、ドップラー血流量を算出します。血管領域は、各血管についてフレーム間で平均化されます。血流は、有効なスキャンからの加重平均に基づいて算出されます。有効性は、あらかじめ算出された主観的な信頼度スコアと、ドップラー角度の信頼性に関する客観的な評価によって決定されます。有効なスキャンのウェイトは、合計ドップラー信号の強度とドップラー角度の変動によって決定されます。有効な静脈における血流量を合計し、それらの静脈の合計面積で割ることで、平均血流速度を算出します。有効なスキャンが得られなかった血管についてです。血管面積と有効な静脈からの平均血流速度を用いて血流量を推定します。すべての静脈の算出された血流量を加算し、全網膜血流量を決定します。有効静脈面積の割合、眼球運動、および信号強度に基づき、全網膜血流量測定の信頼性を評価します。次に、上半分および下半分の半球血流量を算出します。また、すべての静脈およびすべての動脈の血管面積を合算し、静脈総面積と動脈総面積を求めます。網膜の総血流量は動脈と静脈で同一であると想定し、総血流量を動脈総面積および静脈総面積で除して、動脈速度と静脈速度を算出します。結果はDoctor Cの中央データベースに入力されました。研究者はオンラインで結果を確認できます。結果は、グレーディング品質と測定値の2つのパートで構成されています。結果はスプレッドシートとしてダウンロードすることも可能です。ここでは、Doctor Zソフトウェアを用いて2名のグレーダーが判定した全網膜血流量を示しています。各グレーダーによる全網膜血流量の測定値は互いに近似しており、また、別のグレーダーが手動ソフトウェアおよび文献を用いて算出した血流速度とも近似しています。単一角度プロトコルを用いた回収率は約65%ですが、二重角度プロトコルと3名の検者によるリアルタイム画像品質管理を用いることで80%まで向上させることができます。すべての検者において、緑内障眼における全血流量と視野検査によるパターン標準偏差との間に良好な相関が認められました。変動係数で測定した判定者の再現性は、緑内障眼と正常眼の両方で同様でした。同様に、Dr.Cとマニュアルソフトウェアの2つの手法における再現性の測定値は近似しています。習熟すれば、デュアルアングルプロトコルは数分で実行でき、検査全体は約20分で完了します。ドーム型OCTスキャンを行う際は、デュアルアングルプロトコルに従い、各スキャンの画質を確認することが重要です。この技術は、緑内障や糖尿病網膜症などの視神経および網膜疾患に広く応用されます。

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網膜循環のドップラー光コヒーレンストモグラフィー

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