Name: Dopplerowska optyczna koherentna tomografia krążenia siatkówki (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-09-18T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 46 s
Description: Poznaj metodę pomiaru całkowitego przepływu krwi siatkówki za pomocą dopplerowskiej optycznej koherentnej tomografii z wykorzystaniem półautomatycznego oprogramowania do oceny obrazów.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Niniejsze badanie jest finansowane z grantu NIH RO1 013516 oraz grantu od firmy Optovue.

1. Tekst protokołu
<ol>
	<li>Pacjenci są badani za pomocą systemu optycznej koherentnej tomografii (OCT) w domenie Fouriera RTVue (Optovue Inc., Fremont, CA, USA) z wykorzystaniem okołopapilarnego skanowania podwójnie kolistego (CDCS) oraz skanowania 3D tarczy nerwu wzrokowego.
	<ol>
		<li>Wzorzec CDCS składa się z dwóch koncentrycznych okręgów wokół głowy nerwu wzrokowego. Średnica wewnętrznego pierścienia wynosi 3,40 mm, a zewnętrznego 3,75 mm. Wzorzec ten przecina wszystkie odgałęziające się z głowy nerwu wzrokowego tętnice i żyły siatkówki. Podwójne okręgi są skanowane 6 razy w ramach jednego badania, aby objąć około 2 cykle pracy serca. W celu obliczenia prędkości przepływu (Flow velocity) zostanie oszacowane przesunięcie Dopplera (Doppler shift) oraz Doppler w naczyniu wykrytym na obrazie OCT. (Rycina 1a, Rycina 1b)</li>
		<li>Do pozyskania skanów Doppler OCT stosuje się protokół „podwójnego kąta” (dual angle). W protokole „podwójnego kąta” wykonuje się 3 skany z wiązką OCT przechodzącą przez górno-nosową część źrenicy oraz 3 skany przez dolno-nosową część.</li>
		<li>Jakość każdego skanu jest oceniana pod kątem siły sygnału, błędu ruchu oraz kąta Dopplera. Technik jest zobowiązany do powtórzenia każdego skanu, który nie przeszedł kontroli jakości. Dla każdego oka wykonuje się łącznie 6 akceptowalnych skanów CDCS. Protokół „podwójnego kąta” zapewnia, że dla każdego naczynia co najmniej połowa skanów zapewnia odpowiednie kąty Dopplera.</li>
		<li>Wzorzec skanowania 3D tarczy jest skanowaniem rastrowym obejmującym obszar 6x6 mm wokół tarczy nerwu wzrokowego. Jest on wykonywany tylko raz i zapewnia szczegółowy obraz en face tego obszaru. (Rycina 1b)</li>
		<li>Importowana jest również kolorowa fotografia tarczy nerwu wzrokowego, aby ułatwić rozróżnienie tętnic i żył.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Schemat efektu Dopplera z wiązką sondy przecinającą naczynie; przedstawia wektor przepływu i kąt Dopplera." src="/files/ftp_upload/3524/3524fig1a.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 1"> 
 Rycina 1a. Pomiar całkowitego przepływu krwi za pomocą okołopapilarnego podwójnego skanowania kołowego oraz 3D skanowania dyskowego przy użyciu DOCTORC.
<ol class="lalpha">
	<li>Kąt Dopplera to kąt pomiędzy wiązką sondy a wektorem normalnym do naczynia, a sygnał Dopplera to przesunięcie częstotliwości Dopplera proporcjonalne do składowej prędkości przepływu równoległej do osi wiązki sondy. W związku z tym prędkość przepływu można oszacować na podstawie kąta Dopplera i sygnału Dopplera. Jednakże zarówno kąt Dopplera, jak i sygnał Dopplera stają się niewiarygodne, gdy znajdują się poniżej poziomu szumów. Z drugiej strony, gdy kąt Dopplera jest zbyt duży, przesunięcie Dopplera wykracza poza zakres mierzalny. Przy odpowiednim kącie Dopplera, wynoszącym około 5-15 stopni dla systemu FD-OCT zastosowanego w niniejszym badaniu, prędkość przepływu może zostać prawidłowo oszacowana na podstawie przesunięcia i kąta Dopplera.</li>
</ol>
<img alt="Schemat trójwymiarowego skanowania dysku z kątem Dopplera, wiązką głowicy i wektorem przepływu do analizy naczyń." src="/files/ftp_upload/3524/3524fig1b.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
 Rysunek 1b. 
<ol start="2" type="a">
	<li>Kąt Dopplera w każdym naczyniu jest mierzony na podstawie względnego położenia światła naczynia w dwóch koncentrycznych skanach okrężnych. Axialną składową prędkości przepływu uzyskuje się z przesunięcia Dopplera mierzonego z względnej fazy sąsiednich axialnych skanów OCT. Całkowitą prędkość przepływu oblicza się z axialnej składowej przepływu oraz kąta Dopplera. Przepływ w każdym naczyniu jest następnie obliczany poprzez całkowanie profilu całkowitej prędkości po przekroju poprzecznym naczynia. Wzorzec naczyń jest dopasowywany do obrazu en face z 3D skanu tarczy oraz fotografii dna oka, aby zidentyfikować każde naczynie jako żyłę lub tętnicę. Całkowity przepływ siatkówkowy jest obliczany poprzez sumowanie przepływu w głównych żyłach siatkówkowych, t.j. tych o średnicy światła powyżej 33 μm.</li>
</ol>
<ol start="2">
	<li>Wszystkie skany tego samego oka są eksportowane jako surowe dane przy użyciu oprogramowania RTVue. Surowe obrazy OCT, obejmujące zarówno obrazy Dopplera, jak i obrazy intensywności, są najpierw testowane pod kątem jakości obrazu za pomocą oprogramowania „Doppler optical coherence tomography of retinal circulation” (DOCTORC).
	<ol>
		<li>Ruchy oka są mierzone za pomocą połączonego odchylenia standardowego wewnętrznej błony ograniczającej oraz maksymalnej różnicy między dwiema klatkami, która jest szacowana na podstawie ruchu masowego.</li>
		<li>Obliczana jest również siła sygnału (odbicie i szacowanie średniego kąta Dopplera).</li>
		<li>Na podstawie średniego ruchu oka i siły sygnału z powtórzonych skanów dane są klasyfikowane jako o jakości „dobrej” lub „słabej”. Do oceny kwalifikują się jedynie dane dobrej jakości.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W przypadku akceptowalnych skanów do każdego obrazu OCT stosowany jest zautomatyzowany algorytm segmentacji w celu wykrycia naczyń.
	<ol>
		<li>Do zlokalizowania tego samego naczynia w każdej klatce używa się zautomatyzowanego algorytmu dopasowującego naczynia. Klatki znajdujące się na tym samym okręgu są rejestrowane, a następnie tworzone są dwie uśrednione klatki dla pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego. Uśredniane są zarówno obrazy odbicia, jak i obrazy Dopplera.</li>
		<li>W celu uzyskania ogólnego widoku wykryte naczynie jest rzutowane jako odcinek linii na obraz dna oka en face obliczony z trójwymiarowego skanu tarczy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Oceniający analizują każde naczynie na niewielkim fragmencie uśrednionych klatek pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego, na które nałożono okrąg reprezentujący wynik zautomatyzowanej segmentacji.
	<ol>
		<li>Oceniający ocenia, czy lokalizacja, średnica naczynia i typ naczynia (żyła/tętnica) dopasowane do naczynia na dwóch pierścieniach są poprawne zgodnie z obrazem OCT, obrazem OCT en face i zdjęciem tarczy tego samego oka.</li>
		<li>Oceniający może zmienić dowolną z powyższych wartości, jeśli uzna to za konieczne. Oceniający ocenia również jakość sygnału Dopplera w naczyniu i nadaje subiektywną ocenę pewności dla etykiety naczynia w każdym skanie.</li>
		<li>Każdemu naczyniu automatycznie przypisywana jest ocena pewności w zakresie 0-5 na podstawie siły sygnału Dopplera w obszarze naczynia. Jest ona następnie korygowana ręcznie przez oceniającego na podstawie siły sygnału Dopplera naczynia, regularności granicy naczynia, zgodności rozmiaru naczynia między pierścieniem wewnętrznym a zewnętrznym oraz zgodności znaku przesunięcia Dopplera między pierścieniami wewnętrznym a zewnętrznym.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po zweryfikowaniu i skorygowaniu wszystkich naczyń stosowany jest zautomatyzowany algorytm do obliczenia przepływu krwi w każdej żyle metodą zaadaptowaną z naszej poprzedniej publikacji.1
	<ol>
		<li>Sygnał Dopplera jest integrowany w obszarze naczynia, a następnie uśredniany we wszystkich klatkach. Następnie przepływ Dopplera jest obliczany jako suma sygnału Dopplera podzielona przez kąt Dopplera.</li>
		<li>Dla każdego naczynia ocenianych jest 6 skanów pod kątem subiektywnych ocen pewności, kątów Dopplera i współczynnika zmienności kątów Dopplera. Przepływ w żyle jest uznawany za prawidłowy tylko wtedy, gdy więcej niż 1 skan przejdzie kontrolę jakości. Dla naczyń, które przeszły kontrolę jakości, przepływ jest uśredniany spośród prawidłowych skanów.</li>
		<li>Dla naczyń z nieprawidłowymi wynikami przepływ jest szacowany przy użyciu powierzchni naczynia i średniej prędkości przepływu z prawidłowych żył. Średnią prędkość przepływu oblicza się poprzez zsumowanie przepływów w prawidłowych żyłach i podzielenie przez zsumowane powierzchnie tych żył. Szacowanie przepływu rozpoczyna się od średniej prędkości przepływu, a następnie jest korygowane o zależność prędkości przepływu od powierzchni naczynia. Większe naczynia mają wyższą średnią prędkość przepływu. Zatem korekta jest dokonywana na podstawie nachylenia średniej prędkości w stosunku do średnicy naczynia, wynoszącego 2,13, co zgłosiliśmy wcześniej.2</li>
		<li>Obliczony przepływ w prawidłowych żyłach i szacowany przepływ w nieprawidłowych żyłach są sumowane w celu określenia całkowitego przepływu krwi w siatkówce.</li>
		<li>Wynik całkowitego przepływu krwi w siatkówce jest oceniany na podstawie procentowego udziału prawidłowej powierzchni żylnej, ruchu oka i siły sygnału.</li>
		<li>Powierzchnię żylną i całkowitą powierzchnię tętniczą uzyskuje się również poprzez dodanie powierzchni naczyń. Zakładając, że całkowity przepływ krwi w siatkówce jest taki sam w tętnicach i żyłach, prędkości tętnicze i żylne są obliczane poprzez podzielenie całkowitego przepływu krwi przez powierzchnię tętniczą i powierzchnię żylną.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Reprezentatywne wyniki
Oczy zdrowe oraz z jaskrą wybrano z badania Advanced Imaging for Glaucoma Study (AIGS, <a href="http://www.aigstudy.net" target="_blank">www.aigstudy.net</a>). 48 oczu zostało poddanych skanowaniu zgodnie z protokołem „podwójnego kąta” (dual-angle), a uzyskane skany przeszły kontrolę jakości obrazu. Przy użyciu oprogramowania DOCTORC prawidłowe pomiary przepływu udało się uzyskać w 83% oczu.
Aby ocenić powtarzalność systemu DOCTORC, trzej oceniający przeprowadzili analizę innego niewielkiego zbioru danych obejmującego 20 oczu. Zbiór ten został wykorzystany również do przeszkolenia i przetestowania oceniających. Dwóch oceniających korzystało z półautomatycznego oprogramowania DOCTORC, a jeden z wcześniejszego, całkowicie manualnego oprogramowania stosowanego w poprzednich publikacjach.2,3 Całkowite przepływy krwi w siatkówce (Tabela 1) ustalone przez dwóch oceniających przy użyciu oprogramowania DOCTORC są do siebie zbliżone oraz zbliżone do wartości przepływów ustalonych przez trzeciego oceniającego z wykorzystaniem oprogramowania manualnego. Tylko 65% oczu uzyskało poprawne wyniki, ponieważ część danych nie opierała się na protokole dwukątnym, lecz na protokole jednokątnym.2 Protokół jednokątny obejmuje 5 skanów Dopplera uzyskanych przy wiązce OCT przechodzącej przez środek źrenicy. W związku z tym kąt Dopplera jest częściej niewielki, co zazwyczaj sprawia, że większa część naczyń nie nadaje się do oceny.
W przypadku wszystkich oceniających powtarzalność międzyoceniająca, mierzona współczynnikiem zmienności, jest podobna zarówno dla oczu z jaskrą, jak i oczu prawidłowych (Tabela 2). Analogicznie, pomiary powtarzalności dla dwóch metod, DOCTORC oraz oprogramowania Manual,1-5 są zbliżone (Tabela 2). Dla trzech oceniających w przypadku oczu z jaskrą istnieje dobra korelacja pomiędzy całkowitym przepływem krwi a odchyleniem standardowym wzorca z testów pola widzenia (Rysunek 2).
<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td> </td>
			<td colspan="3">Podręcznik oprogramowania DOCTORC3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Warunek</td>
			<td>Oceniający 1</td>
			<td>Stopień 2</td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normalny</td>
			<td>47.0±9.1</td>
			<td>48.7±7.2</td>
			<td>48.0±6.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jaskra</td>
			<td>36.5±5.5</td>
			<td>36.7±5.9</td>
			<td>34.9±5.1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1. Całkowity przepływ krwi w siatkówce z wykorzystaniem dwóch różnych programów komputerowych.
<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td> </td>
			<td colspan="2">Współczynnik zmienności</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jaskra (7 oczu)</td>
			<td> </td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oceniający 1 vs. Oceniający 2 (DOCTORC)</td>
			<td>9.58%</td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DOCTORC w porównaniu z metodą manualną3</td>
			<td> </td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oceniający 1</td>
			<td>8.00%</td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stopień 2</td>
			<td>9.74%</td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normalna (6 oczu)</td>
			<td> </td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oceniający 1 vs. Oceniający 2 (DOCTORC)</td>
			<td>5.99%</td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DOCTORC w porównaniu z metodą manualną</td>
			<td> </td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oceniający 1</td>
			<td>8.87%</td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stopień 2</td>
			<td>9.98%</td>
			<td> </td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 2. Powtarzalność pomiarów całkowitego przepływu krwi w siatkówce.
<img alt="Analiza przepływu krwi w siatkówce; wykresy rozrzutu z regresją liniową; dwóch oceniających; korelacja odchylenia wzorca." src="/files/ftp_upload/3524/3524fig2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 2"> 
 Rycina 2. Korelacja między całkowitym przepływem krwi w siatkówce a polem widzenia w jaskrze. a. Oceniający 1 korzystający z oprogramowania DOCTORC. Utrata pola widzenia jest podsumowana przez odchylenie standardowe wzorca (p=0,048). b. Oceniający 2 korzystający z oprogramowania DOCTORC. Utrata pola widzenia jest podsumowana przez odchylenie standardowe wzorca (p=0,032).

<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>
<li>Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+total+blood+flow+in+the+normal+human+retina+using+Doppler+Fourier-domain+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Br.+J.+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Measurement of total blood flow in the normal human retina using Doppler Fourier-domain optical coherence tomography.</a> Br. J. Ophthalmol. 93, 634-637 (2009).</li>
<li>Wang, Y., Bower, B. A., Izatt, J. A., Tan, O., Huang, D. In vivo total retinal blood flow measurement by Fourier domain Doppler optical coherence tomography. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWang%2C+Y+%22J.+Biomed.+Opt%22">J. Biomed. Opt</a>. 12, 041215(2007).</li>
<li>Wang, Y., Fawzi, A., Tan, O., Gil-Flamer, J., Huang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+blood+flow+detection+in+diabetic+patients+by+Doppler+Fourier+domain+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Retinal blood flow detection in diabetic patients by Doppler Fourier domain optical coherence tomography.</a> Opt. Express. 17, 4061-4073 (2009).</li>
<li>Berisha, F., Feke, G. T., Hirose, T., McMeel, J. W., Pasquale, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+blood+flow+and+nerve+fiber+layer+measurements+in+early-stage+open-angle+glaucoma%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Retinal blood flow and nerve fiber layer measurements in early-stage open-angle glaucoma.</a> Am. J. Ophthalmol. 146, 466-472 (2008).</li>
<li>Cuypers, M. H., Kasanardjo, J. S., Polak, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+blood+flow+changes+in+diabetic+retinopathy+measured+with+the+Heidelberg+scanning+laser+Doppler+flowmeter%5BTitle%5D)+AND+%22Graefes+Arch.+Clin.+Exp.+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Retinal blood flow changes in diabetic retinopathy measured with the Heidelberg scanning laser Doppler flowmeter.</a> Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 238, 935-941 (2000).</li>
<li>Hafez, A. S., Bizzarro, R. L., Lesk, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+optic+nerve+head+and+peripapillary+retinal+blood+flow+in+glaucoma+patients%2C+ocular+hypertensives%2C+and+normal+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Evaluation of optic nerve head and peripapillary retinal blood flow in glaucoma patients, ocular hypertensives, and normal subjects.</a> Am. J. Ophthalmol. 136, 1022-1031 (2003).</li>
<li>Klaver, C. C., Wolfs, R. C., Vingerling, J. R., Hofman, A., de Jong, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-specific+prevalence+and+causes+of+blindness+and+visual+impairment+in+an+older+population%3A+the+Rotterdam+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Age-specific prevalence and causes of blindness and visual impairment in an older population: the Rotterdam Study.</a> Arch. Ophthalmol. 116, 653-658 (1998).</li>
<li>Logan, J. F., Rankin, S. J., Jackson, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+blood+flow+measurements+and+neuroretinal+rim+damage+in+glaucoma%5BTitle%5D)+AND+%22Br.+J.+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Retinal blood flow measurements and neuroretinal rim damage in glaucoma.</a> Br. J. Ophthalmol. 88, 1049-1054 (2004).</li>
<li>Chung, H. S., Harris, A., Kagemann, L., Martin, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peripapillary+retinal+blood+flow+in+normal+tension+glaucoma%5BTitle%5D)+AND+%22Br.+J.+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Peripapillary retinal blood flow in normal tension glaucoma.</a> Br. J. Ophthalmol. 83, 466-469 (1999).</li>
<li>Deokule, S., Vizzeri, G., Boehm, A., Bowd, C., Weinreb, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Association+of+visual+field+severity+and+parapapillary+retinal+blood+flow+in+open-angle+glaucoma%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Glaucoma%22%5BJournal%5D)">Association of visual field severity and parapapillary retinal blood flow in open-angle glaucoma.</a> J. Glaucoma. 19, 293-298 (2010).</li>
<li>Riva, C. E., Grunwald, J. E., Sinclair, S. H., Petrig, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blood+velocity+and+volumetric+flow+rate+in+human+retinal+vessels%5BTitle%5D)+AND+%22Invest.+Ophthalmol.+Vis.+Sci%22%5BJournal%5D)">Blood velocity and volumetric flow rate in human retinal vessels.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 26, 1124-1132 (1985).</li>
<li>Garcia, J. P., Garcia, P. T., Rosen, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+blood+flow+in+the+normal+human+eye+using+the+canon+laser+blood+flowmeter%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmic+Res%22%5BJournal%5D)">Retinal blood flow in the normal human eye using the canon laser blood flowmeter.</a> Ophthalmic Res. 34, 295-299 (2002).</li>
<li>Flammer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+ocular+blood+flow+in+glaucoma%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Retin.+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">The impact of ocular blood flow in glaucoma.</a> Prog. Retin. Eye Res. 21, 359-393 (2002).</li>
<li>Mitchell, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+vessel+diameter+and+open-angle+glaucoma%3A+the+Blue+Mountains+Eye+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmology%22%5BJournal%5D)">Retinal vessel diameter and open-angle glaucoma: the Blue Mountains Eye Study.</a> Ophthalmology. 112, 245-250 (2005).</li>
<li>Nicolela, M. T., Hnik, P., Drance, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scanning+laser+Doppler+flowmeter+study+of+retinal+and+optic+disk+blood+flow+in+glaucomatous+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Scanning laser Doppler flowmeter study of retinal and optic disk blood flow in glaucomatous patients.</a> Am. J. Ophthalmol. 122, 775-783 (1996).</li>
<li>Goebel, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Color+Doppler+imaging%3A+a+new+technique+to+assess+orbital+blood+flow+in+patients+with+diabetic+retinopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Invest.+Ophthalmol.+Vis.+Sci%22%5BJournal%5D)">Color Doppler imaging: a new technique to assess orbital blood flow in patients with diabetic retinopathy.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 36, 864-870 (1995).</li>
</ol>

Dr Huang otrzymuje wsparcie grantowe, tantiemy z patentów, opcje na akcje, wsparcie w podróżach oraz honoraria wykładowe od Optovue, Inc.; dr Tan i dr Wang otrzymują tantiemy z patentów oraz wsparcie grantowe od Optovue, Inc.; dr Koduru i dr Sadda otrzymali wsparcie grantowe od Optovue.

Nieprawidłowości przepływu krwi występują w jaskrze oraz w chorobach naczyniowych siatkówki, takich jak retinopatia cukrzycowa.6-10 Wolumetryczny pomiar przepływu krwi w siatkówce dostarcza cennych informacji o procesie chorobowym.4-6,11,12 Metoda DOCTORC zapewnia praktyczny sposób szacowania całkowitego przepływu krwi w siatkówce na podstawie pomiarów w poszczególnych naczyniach, wykonanych za pomocą Doppler OCT z wykorzystaniem wzorca skanowania podwójnego okręgu.1-5
<p class="jove...

<table><tbody><tr><td>Optyczna tomografia koherentna w domenie częstotliwości RTVue</td><td>Optovue</td><td>N/A</td><td>Wersja 6.1.0.21 lub nowsza Zainstalowana z wzorcem skanowania podwójnego pierścienia przepływu krwi</td></tr></tbody></table>

dopplerowska optyczna koherentna tomografia krążenia siatkówki

Doppler Optical Coherence Tomography of Retinal Circulation

Bezkontaktowe pomiary przepływu krwi w siatkówce są wykonywane za pomocą systemu optycznej koherentnej tomografii (OCT) w dziedzinie Fouriera, z wykorzystaniem podwójnego skanu okrężnego wokół tarczy nerwu wzrokowego (CDCS), który obejmuje skanowanie wokół głowy nerwu wzrokowego przy średnicach 3.40 mm i 3.75 mm. Podwójne okręgi koncentryczne są wykonywane 6 razy pod rząd w ciągu 2 sec. Skan CDCS jest zapisywany wraz z informacjami o przesunięciu Dopplera, na podstawie których można obliczyć przepływ. Standardowy protokół kliniczny wymaga wykonania 3 skanów CDCS z wiązką OCT przechodzącą przez górno-nosową krawędź źrenicy oraz 3 skanów CDCS przez dolno-nosową część źrenicy. Ten protokół dwukątowy zapewnia uzyskanie akceptowalnego kąta Dopplera dla każdego naczynia odgałęziającego się w siatkówce w co najmniej jednym skanie. Dane skanu CDCS, trójwymiarowy wolumetryczny skan OCT tarczy nerwu wzrokowego oraz kolorowa fotografia tarczy nerwu wzrokowego są wykorzystywane wspólnie do pomiaru przepływu krwi w siatkówce oka. Opracowaliśmy oprogramowanie do pomiaru przepływu krwi o nazwie „Doppler optical coherence tomography of retinal circulation” (DOCTORC). To półautomatyczne oprogramowanie służy do pomiaru całkowitego przepływu krwi w siatkówce, pola przekroju naczyń oraz średniej prędkości krwi. Przepływ w każdym naczyniu jest obliczany na podstawie przesunięcia Dopplera w polu przekroju naczynia oraz kąta Dopplera między naczyniem a wiązką OCT. Pomiar całkowitego przepływu krwi w siatkówce jest sumowany z żył wokół tarczy nerwu wzrokowego. Wyniki uzyskane w naszym centrum odczytu Doppler OCT wykazały dobrą powtarzalność między oceniającymi a metodami (&lt;10%). Pomiar całkowitego przepływu krwi w siatkówce mógłby być użyteczny w leczeniu jaskry oraz innych chorób siatkówki. U pacjentów z jaskrą pomiar przepływu krwi w siatkówce za pomocą OCT był silnie skorelowany z ubytkiem w polu widzenia (R2&gt;0.57 w odniesieniu do odchylenia wzorca pola widzenia). Doppler OCT jest nową metodą szybkiego, bezkontaktowego i powtarzalnego pomiaru całkowitego przepływu krwi w siatkówce z wykorzystaniem szeroko dostępnej aparatury OCT w dziedzinie Fouriera. Ta nowa technologia może poprawić praktyczną możliwość wykonywania tych pomiarów w badaniach klinicznych i rutynowej praktyce lekarskiej.

Całkowity przepływ krwi w siatkówce jest pomiarowany za pomocą optycznej koherentnej tomografii Dopplera oraz oprogramowania do półautomatycznej oceny.

Dopplerowska optyczna koherentna tomografia krążenia siatkówki

Bezkontaktowe pomiary przepływu krwi w siatkówce są wykonywane za pomocą systemu optycznej koherentnej tomografii (OCT) w dziedzinie częstotliwości (Fourier domain), wykorzystującego okołotarczową pętlę podwójną...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest pomiar całkowitego przepływu krwi w siatkówce z wykorzystaniem dopplerowskiej optycznej koherentnej tomografii (Doppler OCT) oraz półautomatycznego oprogramowania do oceny. Cel ten realizowany jest poprzez wstępne zeskanowanie pacjenta za pomocą Doppler OCT zgodnie z protokołem podwójnego kąta. Drugim krokiem jest automatyczna ocena jakości obrazów OCT oraz wykrycie naczyń krwionośnych na uzyskanych obrazach.Następnie oceniający weryfikują i korygują położenie, średnicę oraz typ naczyń na podstawie obrazów OCT i kolorowej fotografii tarczy nerwu wzrokowego. Ostatnim krokiem jest obliczenie sygnału Dopplera i kąta dopplerowskiego dla wykrytych żył siatkówki oraz oszacowanie przepływu i prędkości krwi w każdej z tych żył. Ostatecznie całkowity przepływ krwi w siatkówce jest uzyskiwany poprzez zsumowanie przepływu krwi we wszystkich żyłach wokół tarczy nerwu wzrokowego.Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak techniki dopplerowskie laserowe oraz kolorowe obrazowanie dopplerowskie ultradźwiękami, jest możliwość pomiaru całkowitego przepływu krwi w siatkówce przy użyciu skanów wykonanych w zaledwie dwie sekundy. Demonstracja wideo tego procesu jest kluczowa, ponieważ poszczególne kroki są trudne do opanowania, a dokładność wyniku zależy od jakości obrazu i subiektywnego określenia położenia naczyń. Procedurę skanowania zaprezentuje technik okulistyczny Janis Van Norman.W ramach niniejszego protokołu pacjentów należy badać z wykorzystaniem widoku RT w systemie optycznej koherentnej tomografii (OCT) w danej dziedzinie, stosując wokółpapilarny podwójny wzorzec skanowania kołowego. Wymagane jest również wykonanie trójwymiarowego skanu OCT tarczy nerwu wzrokowego. Podwójny wzorzec skanowania kołowego składa się z dwóch koncentrycznych okręgów wokół głowy nerwu wzrokowego, przy czym średnica wewnętrznego pierścienia wynosi 3,4 mm, a średnica zewnętrznego pierścienia 3,75 mm.Wzór ten przecina wszystkie tętnice i żyły siatkówki odchodzące z tarczy nerwu wzrokowego. Wzór jest powtarzany sześć razy następstw po sobie w ciągu dwóch sekund, tak aby pomiar przepływu krwi mógł zostać uśredniony z około dwóch cykli serca. Skanowanie Dopplera jest przeprowadzane zgodnie z protokołem dwukątnym, w którym trzy skany są uzyskiwane przy przejściu wiązki OCT przez górną nosową część źrenicy, a trzy skany przez dolną nosową część.Procedura ta umożliwia pomiary przepływu pod dwoma kątami padania dla każdego naczynia w urządzeniu OCT. Po uzyskaniu każdego skanu wskaźniki jakości obrazu są obliczane automatycznie; należy zachować tylko skany o akceptowalnej jakości. Kontrola jakości w czasie rzeczywistym zwiększa prawdopodobieństwo uzyskania prawidłowych pomiarów przepływu.Następnie wykonaj trójwymiarowy skan tarczy nerwu wzrokowego. Jest to skan rastrowy obejmujący obszar o wymiarach sześć na sześć milimetrów wokół tarczy nerwu wzrokowego. Pozwala to na uzyskanie szczegółowego obrazu fasowego tego obszaru.Należy również zaimportować kolorową fotografię tarczy nerwu wzrokowego, aby ułatwić rozróżnienie tętnic i żył. Aby rozpocząć analizę, należy najpierw przenieść obrazy Doppler OCT, 3D disc, obrazy OCT oraz kolorowe fotografie tarczy do centrum oceny przepływu krwi, gdzie lekarz oceniający wykorzystuje oprogramowanie doctor C do pomiaru prędkości przepływu krwi w siatkówce oraz pola przekroju naczyń w centrum odczytu. Oceniający w pierwszej kolejności klasyfikuje dane z każdego oka jako wysokiej lub niskiej jakości.Na podstawie średniego ruchu gałek ocznych oraz siły sygnału z powtórzonych skanów, do grupy skanów akceptowalnych zakwalifikowano jedynie te o dobrej jakości. Zastosowano zautomatyzowany algorytm segmentacji w celu zarejestrowania klatek na tym samym okręgu oraz segmentacji każdego obrazu OCT w celu wykrycia naczyń. Następnie wykorzystano zautomatyzowany algorytm dopasowywania naczyń, aby zlokalizować to samo naczynie na każdej klatce.W celu uzyskania przeglądu projektu zrzutuj wykryte naczynie jako odcinek linii na obraz dna oka z FFA, obliczony na podstawie skanu 3D tarczy nerwu wzrokowego. Poproś oceniających o zweryfikowanie każdego naczynia na niewielkim fragmencie uśrednionych klatek pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego, na które nałożono okrąg reprezentujący wynik automatycznej segmentacji. Oceniający powinien ocenić, czy lokalizacja, naczynie, średnica i typ naczynia poprawnie odpowiadają naczyniu na obu pierścieniach.W oparciu o obraz OCT w trybie fas, obraz OCT oraz zdjęcie tarczy nerwu tego samego oka, oceniający może zmienić dowolną z powyższych wartości, jeśli uzna to za konieczne. Każnemu naczyniu automatycznie przypisywany jest wynik pewności od zera do pięciu, w zależności od siły sygnału Dopplera w obszarze naczynia. Następnie oceniający koryguje go ręcznie, biorąc pod uwagę siłę sygnału Dopplera, regularność granic naczynia, zgodność między wewnętrznym a zewnętrznym pierścieniem rozmiaru naczynia oraz zgodność znaku przesunięcia Dopplera między pierścieniem wewnętrznym a zewnętrznym.Wskaźnik ufności zostanie wykorzystany do obliczenia średniej ważonej przepływu pomiędzy skanami. Po zweryfikowaniu i skorygowaniu wszystkich naczyń zastosuj zautomatyzowany algorytm w celu obliczenia pola przekroju S oraz prędkości przepływu krwi w każdej żyle. Obliczane są parametry jakościowe oraz całkowity przepływ krwi w żyłach i tętnicach siatkówki, obejmujący pole przekroju i prędkość.Szczegóły algorytmów przedstawiono na tym schemacie blokowym. Najpierw należy zintegrować sygnał dopplerowski w obszarze naczynia, a następnie obliczyć jego średnią wartość dla wszystkich klatek. Następnie oblicza się przepływ dopplerowski jako sumę sygnału dopplerowskiego podzieloną przez kąt Dopplera.Powierzchnia naczynia jest również uśredniana pomiędzy klatkami dla każdego naczynia. Przepływ krwi jest obliczany na podstawie średniej ważonej z poprawnych skanów. O poprawności decyduje uprzednio obliczony subiektywny wskaźnik pewności oraz obiektywna ocena wiarygodności kąta Dopplera.Waga prawidłowych skanów jest określana przez siłę zsumowanego sygnału dopplerowskiego oraz zmienność kąta dopplerowskiego. Oblicz średnią prędkość przepływu, sumując przepływy w prawidłowych żyłach i dzieląc tę sumę przez całkowitą powierzchnię tych żył. Naczynia bez prawidłowych skanów.Oszacuj przepływ, wykorzystując pole przekroju naczynia oraz średnią prędkość przepływu z prawidłowo zmierzonych żył. Zsumuj obliczony przepływ dla wszystkich żył, aby określić całkowity przepływ krwi w siatkówce. Oceń wiarygodność pomiaru całkowitego przepływu krwi w siatkówce na podstawie procentowego udziału pola przekroju prawidłowo zmierzonych żył, ruchów oka oraz mocy sygnału.Następnie oblicz przepływ krwi w górnej i dolnej półkuli. Wyznacz również całkowitą powierzchnię żył oraz całkowitą powierzchnię tętnic, sumując powierzchnie wszystkich naczyń żylnych i tętniczych. Przy założeniu, że całkowity przepływ krwi w tętnicach i żyłach siatkówki jest taki sam, oblicz prędkości tętnicze i żylne, dzieląc całkowity przepływ krwi przez powierzchnię tętnic oraz powierzchnię żył.Wyniki wprowadzono do centralnej bazy danych Doctor C. Badacze mogą przejrzeć wyniki online. Wyniki składają się z dwóch części: ocen jakościowych oraz pomiarów.Wyniki można również pobrać w formie arkusza kalkulacyjnego. Tutaj widzimy całkowity przepływ krwi w siatkówce określony przez dwóch oceniających z wykorzystaniem oprogramowania Doctor Z. Pomiary całkowitego przepływu krwi w siatkówce uzyskane przez każdego z oceniających są do siebie zbliżone, a także podobne do wartości przepływów określonych przez drugiego oceniającego przy użyciu oprogramowania manualnego i danych literaturowych.Wydajność przy zastosowaniu protokołu z pojedynczym kątem wynosi około 65%, lecz może zostać zwiększona do 80% dzięki zastosowaniu protokołu z podwójnym kątem oraz kontroli jakości obrazu w czasie rzeczywistym dla trzech oceniających. Stwierdzono dobrą korelację między całkowitym przepływem krwi a odchyleniem standardowym wzorca z testów pola widzenia w oczach z jaskrą dla wszystkich oceniających. Powtarzalność integratora, mierzona współczynnikiem zmienności, jest podobna zarówno dla oczu z jaskrą, jak i oczu zdrowych.Podobnie pomiary powtarzalności dla obu metod, Dr.C oraz oprogramowania manualnego, są zbliżone. Po opanowaniu techniki protokół podwójnego kąta można wykonać w ciągu kilku minut, a cały proces badania zajmuje około 20 minut. Podczas wykonywania skanu OCT odpowiednim sposobem należy pamiętać o przestrzeganiu protokołu podwójnego kąta oraz sprawdzaniu jakości obrazu dla każdego skanu.Technika ta znajduje szerokie zastosowanie w chorobach nerwu wzrokowego i siatkówki, takich jak jaskra i retinopatia cukrzycowa.

doppler-optical-coherence-tomography-of-retinal-circulation

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Tomografia spójności optycznej Dopplera krążenia siatkówki

Source: Jagodzińska, J., et. al., optyczna tomografia koherentna: obrazowanie komórek zwojowych siatkówki myszy . J. Vis. Exp. (2017)  W tym filmie pokazujemy zastosowanie optycznej koherentnej tomografii w domenie spektralnej (SD-OCT) do obrazowania warstw siatkówki i oceny zmian strukturalnych w genetycznie zmodyfikowanym modelu myszy z neuropatią nerwu wzrokowego.

Obrazowanie in vivo siatkówki myszy za pomocą optycznej koherentnej tomografii

Ten manuskrypt opisuje protokół obrazowania in vivo siatkówki myszy za pomocą optycznej koherentnej tomografii spektralnej o wysokiej rozdzielczości (SD-OCT). Koncentruje się na komórkach zwojowych siatkówki (RGC) w okolicy okołobrodawkowatej, z opisanymi kilkoma podejściami do skanowania i kwantyfikacji.

Optyczna tomografia koherentna: obrazowanie komórek zwojowych siatkówki myszy in vivo

Siatkówka wykazuje wyraźne podobieństwa do mózgu, a zatem stanowi unikalne okno do nieinwazyjnego badania układu naczyniowego i struktury neuronalnej w mózgu. Protokół ten opisuje metodę badania demencji przy użyciu technik obrazowania siatkówki. Ta metoda może potencjalnie pomóc w diagnozie i ocenie ryzyka demencji.

Wykorzystanie obrazowania siatkówki do badania demencji

Tutaj prezentujemy protokół pozwalający uzyskać trójwymiarową (3D) fluorescencję (3D) i obraz siatkówki OCT o dużym polu widzenia (FOV) za pomocą nowatorskiej platformy multimodalnej do obrazowania. Przedstawimy konfigurację systemu, metodę wyrównania i protokoły operacyjne. Przeprowadzone zostaną badania obrazowe in vivo, a ich wyniki zostaną przedstawione.

Multimodalne obrazowanie wolumetryczne siatkówki za pomocą skośnej skaningowej oftalmoskopii laserowej (oSLO) i optycznej koherentnej tomografii (OCT)

Przedstawiono szczegółowy protokół oceny odczytów strukturalnych i wizualnych u gryzoni za pomocą optycznej koherentnej tomografii i odpowiedzi optokinetycznej. Wyniki dostarczają cennych informacji dla badań okulistycznych i neurologicznych.

Wykorzystanie optycznej tomografii koherentnej i odpowiedzi optokinetycznej jako strukturalnych i funkcjonalnych odczytów układu wzrokowego u myszy i szczurów

Ten artykuł opisuje metodę pomiaru reaktywności naczyń krwionośnych siatkówki in vivo u ludzi przy użyciu techniki prowokacji oddechowej gazem w celu dostarczania bodźców wazoaktywnych podczas pozyskiwania obrazów siatkówki.

Reaktywność naczyniowa siatkówki oceniana za pomocą angiografii optycznej koherentnej tomografii

Tutaj opisujemy użycie optycznej koherentnej tomografii spektralnej (SD-OCT) do wizualizacji struktur siatkówki i oka in vivo w modelach zwyrodnienia siatkówki, jaskry, retinopatii cukrzycowej i krótkowzroczności.

Strukturalne oceny in vivo chorób oczu w modelach gryzoni przy użyciu optycznej koherentnej tomografii

Opisujemy ocenę współczynnika determinacji między gęstością naczynia a gęstością perfuzji powierzchownego splotu kapilarycznego przydołkowego, aby określić udział naczyń większych niż naczynia włosowate w gęstości perfuzji.

Ocena udziału naczyń włosowatych i innych naczyń w gęstości perfuzji plamki żółtej mierzonej za pomocą angiografii optycznej koherentnej tomografii

Tutaj opisujemy technikę obrazowania in vivo wykorzystującą optyczną koherentną tomografię ułatwiającą diagnozę i ilościowy pomiar retinopatii u myszy.

Zastosowanie optycznej koherentnej tomografii do mysiego modelu retinopatii

Wykorzystanie świń domowych i miniaturowych w nauce znacząco wzrosło w ostatnich latach. Poprzez zaprezentowanie sposobu przeprowadzania intubacji, cewnikowania pęcherza przezcewkowej, cewnikowania tętnicy i żyły udowej, a także perfuzji przezsercowej, dążymy do dalszego zwiększenia wartości miniswiń rasy Göttingen w badaniach biomedycznych.

Podstawowe techniki chirurgiczne u miniorśca göttingenskiego: intubacja, cewzowanie pęcherza moczowego, kaniulacja naczyń udowych oraz perfuzja transkardialna

Poznaj metodę pomiaru całkowitego przepływu krwi siatkówki za pomocą dopplerowskiej optycznej koherentnej tomografii z wykorzystaniem półautomatycznego oprogramowania do oceny obrazów.

Dopplerowska optyczna koherentna tomografia krążenia siatkówki

Przeglądaj więcej filmów