망막 순환 도플러 광 결맞음 단층 촬영 장치

이 절차의 전반적인 목표는 도플러 광간섭 단층촬영(Doppler Optical Coherence Tomography, OCT)과 반자동 등급 판정 소프트웨어를 사용하여 전체 망막 혈류량을 측정하는 것입니다. 이는 먼저 이중 각도 프로토콜에 따라 도플러 OCT로 환자를 스캔함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 OCT 영상의 품질을 자동으로 평가하고 영상 내의 혈관을 검출하는 것입니다.

다음으로, 판독자는 OCT 이미지와 시신경 유두의 컬러 사진에 따라 혈관의 위치, 직경 및 유형을 판단하고 수정합니다. 마지막 단계에서는 검출된 망막 정맥의 도플러 신호와 도플러 각도를 계산하여 각 정맥의 혈류량과 혈류 속도를 추정합니다. 최종적으로 시신경 유두 주변의 모든 정맥 혈류량을 합산하여 전체 망막 혈류량을 구합니다.

레이저 도플러 기법 및 초음파 컬러 도플러 영상과 같은 기존 방법과 비교하여 이 기술의 주요 장점은 단 2초 만에 촬영한 스캔을 통해 전체 망막 혈류 측정값을 제공한다는 점입니다. 단계별 학습이 어렵고, 결과의 정확도가 영상의 품질 및 혈관 위치에 대한 주관적 판단에 따라 달라지므로 이 마스터 과정의 비디오 시연이 매우 중요합니다. 스캔 절차 시연은 안과 기술자 Janis Van Norman이 진행하겠습니다.

본 프로토콜에서는 도메인 광간섭 단층촬영(optical coherence tomography 또는 OCT) 시스템의 RT 뷰를 사용하여 환자를 스캔해야 하며, 유두 주변 이중 원형 스캔 패턴을 활용합니다. 3D 시신경 유두 OCT 스캔 또한 필요합니다. 이중 원형 스캔 패턴은 시신경 유두를 중심으로 하는 두 개의 동심원으로 구성되며, 내부 링 직경은 3.4 millimeters이고 외부 링 직경은 3.75 millimeters입니다.

이 패턴은 시신경 유두에서 뻗어 나오는 모든 분지 망막 동맥과 정맥을 가로지릅니다. 혈류 측정값을 약 2회의 심장 주기 동안 평균 낼 수 있도록, 해당 패턴을 2초에 걸쳐 6회 연속으로 수행합니다. 도플러 스캔은 이중 각도 프로토콜에 따라 수행하며, OCT 빔이 동공의 상측 비측부를 통과하도록 3회 스캔하고, 하측 비측부를 통해 3회 스캔합니다.

이는 OCT 장비에서 각 혈관에 대해 두 가지 입사각으로 유량 측정을 제공합니다. 각 스캔을 얻은 후 이미지 품질 지수가 자동으로 계산되며, 허용 가능한 품질의 스캔만 유지합니다. 이러한 실시간 품질 검사는 유효한 유량 측정값을 얻을 가능성을 높여줍니다.

다음으로, 3D 시신경 유두 스캔을 수행합니다. 이는 시신경 유두 주변의 6x6 mm 영역을 래스터 스캔하는 것입니다. 이를 통해 해당 영역의 상세한 en face 이미지를 얻을 수 있습니다.

또한 동맥과 정맥을 구분하는 데 도움이 되도록 시신경 유두의 컬러 사진을 가져옵니다. 분석을 시작하려면 먼저 Doppler OCT 이미지, 3D 디스크, OCT 이미지 및 컬러 디스크 사진을 혈류 등급 판정 센터로 전송하며, 판독 센터에서는 doctor C 소프트웨어를 사용하여 망막 혈류 속도와 혈관 면적을 측정합니다. 그 후 판독자는 각 눈의 데이터 품질을 양호 또는 불량으로 분류합니다.

반복 스캔의 평균 안구 운동과 신호 강도에 따라, 품질이 좋은 스캔만 허용 가능한 스캔으로 등급을 지정합니다. 자동 분할 알고리즘을 적용하여 프레임을 동일한 원상에 정렬하고, 혈관 검출을 위해 각 OCT 이미지를 분할합니다. 그런 다음 혈관을 매칭하는 자동 알고리즘을 적용하여 각 프레임에서 동일한 혈관의 위치를 찾습니다.

전체 개요 프로젝트를 위해, 3D 디스크 스캔으로부터 계산된 FFA 안저 이미지 위에 검출된 혈관을 선분으로 투영합니다. 판독자가 평균 내측 및 외측 링 프레임의 일부분에서 자동 분할 결과를 나타내는 원과 겹쳐진 각 혈관을 검토하도록 합니다. 판독자는 위치, 혈관, 직경 및 혈관 유형이 두 링의 혈관과 정확히 일치하는지 판단해야 합니다.

동일한 안구의 fas OCT 이미지와 시신경 유두 사진의 OCT 이미지를 바탕으로, 판독자는 필요하다고 판단되는 경우 위의 값들을 변경할 수 있습니다. 각 혈관에는 혈관 영역 내의 도플러 신호 강도에 따라 0에서 5까지의 신뢰도 점수가 자동으로 부여됩니다. 이후 판독자는 도플러 신호의 강도, 혈관 경계의 규칙성, 혈관 크기의 내측 및 외측 링 간 일치 여부, 그리고 내측 및 외측 링 간 도플러 이동(Doppler shift)의 부호 일치 여부를 바탕으로 이를 수동으로 수정합니다.

신뢰도 점수는 스캔 간 유량의 가중 평균을 계산하는 데 사용됩니다. 모든 혈관의 검증 및 수정이 완료되면, 자동화된 알고리즘을 적용하여 각 정맥의 혈류 S 면적과 속도를 계산합니다. 등급 품질과 총 망막 혈류의 정맥 및 동맥 면적 속도를 산출합니다.

알고리즘의 상세 내용은 이 흐름도에 설명되어 있습니다. 먼저, 혈관 영역에 대해 도플러 신호를 적분한 다음 모든 프레임에 대해 평균을 냅니다. 그런 다음 합산된 도플러 신호를 도플러 각도로 나누어 도플러 혈류량을 계산합니다.

각 혈관에 대해 프레임 간 혈관 면적의 평균값 또한 산출합니다. 혈류량은 유효한 스캔 결과의 가중 평균을 기반으로 계산합니다. 유효성은 이전에 계산된 주관적 신뢰도 점수와 도플러 각도의 신뢰성에 대한 객관적 평가를 통해 결정합니다.

유효 스캔의 가중치는 합산된 도플러 신호의 강도와 도플러 각도의 변화에 의해 결정됩니다. 유효한 정맥들의 유량을 합산하고 이를 해당 정맥들의 총 면적으로 나누어 평균 혈류 속도를 계산하십시오. 유효한 스캔이 없는 혈관들입니다.

유효한 정맥의 혈관 면적과 평균 혈류 속도를 이용하여 혈류량을 추정합니다. 모든 정맥에 대해 계산된 혈류량을 합산하여 전체 망막 혈류량을 결정합니다. 유효 정맥 면적 백분율, 안구 운동 및 신호 강도를 바탕으로 전체 망막 혈류량 측정의 신뢰도를 평가합니다.

다음으로, 상반구와 하반구의 혈류량을 계산합니다. 또한 모든 정맥과 모든 동맥의 혈관 면적을 합산하여 정맥 총면적과 동맥 총면적을 구합니다. 망막 총혈류량이 동맥과 정맥에서 동일하다고 가정하고, 총혈류량을 동맥 면적과 정맥 면적으로 나누어 동맥 및 정맥 혈류 속도를 계산합니다.

결과는 Doctor C 중앙 데이터베이스에 입력되었습니다. 연구자는 온라인으로 결과를 검토할 수 있습니다. 결과는 등급 품질과 측정값의 두 부분으로 구성됩니다.

결과물은 스프레드시트로 다운로드할 수도 있습니다. 여기서는 Doctor Z 소프트웨어를 사용하여 두 명의 판독자가 측정한 총 망막 혈류량을 보여줍니다. 각 판독자가 측정한 총 망막 혈류량은 서로 유사하며, 수동 소프트웨어 및 문헌을 통해 결정된 혈류량과도 유사합니다.

단일 각도 프로토콜을 사용한 수득률은 약 65%이지만, 이중 각도 프로토콜과 3명의 판독자를 대상으로 한 실시간 이미지 품질 관리를 통해 80%까지 향상될 수 있습니다. 모든 판독자에 대해 녹내장 안구의 시야 검사에서 얻은 전체 혈류량과 패턴 표준 편차 사이에 양호한 상관관계가 존재합니다. 변동 계수로 측정된 통합 재현성은 녹내장 안구와 정상 안구 모두에서 유사하게 나타납니다.

마찬가지로, Dr.C와 수동 소프트웨어라는 두 가지 방법의 재현성 측정값은 서로 유사합니다. 숙달되면 듀얼 앵글 프로토콜은 수 분 내에 수행할 수 있으며, 전체 과정은 약 20분 정도에 완료될 수 있습니다. 도파민 OCT 스캔을 수행할 때는 듀얼 앵글 프로토콜을 준수하고 각 스캔의 이미지 품질을 확인하는 것이 중요합니다.

이 기술은 녹내장 및 당뇨병성 망막병증과 같은 시신경 및 망막 질환에 폭넓게 응용될 수 있습니다.