טומוגרפיה אופטית קוהרנטיות דופלר של Circulation רשתית

Summary

זרימת דם ברשתית סה"כ נמדדה על ידי טומוגרפיה דופלר קוהרנטיות אופטית ותוכנה לדירוג אוטומטי למחצה.

Abstract

מדידות זרימת דם ברשתית מבוצעות ללא מגע עם מערכה פורה תחום טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית (אוקטובר) באמצעות סריקה מעגלית circumpapillary כפולה (CDCS) הסורקת סביב ראש עצב הראייה ב3.40 מ"מ וקטרי 3.75 מ"מ. העיגולים קונצנטריים הכפולים מבוצעים 6 פעמים ברציפות מעל 2 שניות. סריקת CDCS נשמרת עם מידע היסט דופלר שממנו ניתן לחשב את הזרימה. הפרוטוקול הקליני הרגיל קורא במשך 3 CDCS סריקות שנעשתה עם קרן אוקטובר עוברת דרך קצה superonasal של התלמיד ו3 CDCS לסרוק דרך תלמיד inferonal. פרוטוקול כפול זווית זו מבטיח כי מקובלת דופלר זווית מתקבלת בכל כלי סניף רשתית בסריקה לפחות 1. נתוני CDCS הסריקה, סריקת נפחית אוקטובר 3-ממדית של סריקת הדיסק האופטית, ותצלום צבע של הדיסק האופטי המשמשים יחד כדי להשיג מדידת זרימת דם ברשתית בעין. פתחנו תוכנת מדידת זרימת דם הנקראת "דופלר אופטיטומוגרפיה אל הקוהרנטיות של זרימת רשתית "(DOCTORC). תוכנה אוטומטית למחצה זה משמש למדידת זרימת דם ברשתית כוללת, אזור חתך כלי, ומהירות ממוצעת דם. הזרימה של כל כלי מחושבת מהיסט דופלר בכלי הצלב חתך אזור וזווית דופלר בין הכלי וקרן אוקטובר מדידת זרימת דם ברשתית סה"כ הוא סכם מהוורידים סביב הדיסק האופטי. התוצאות שהתקבלו באוקטובר דופלר קריאת המרכז שלנו הראו שחזור טוב בין תלמידי כיתה ושיטות (<10% ). זרימת דם ברשתית סה"כ יכולה להיות שימושית בניהול הגלאוקומה, מחלות רשתית אחרות, ומחלות רשתית. בחולי גלאוקומה, מדידת זרימת דם ברשתית אוקטובר הייתה מתאם גבוה עם אובדן שדה ראייה (R ^2> 0.57 עם סטיית דפוס שדה ראייה) . דופלר אוקטובר הוא שיטה חדשה לביצוע מדידה מהירה, ללא מגע, ושחזור של זרימת דם ברשתית הכוללת שימוש פורה-תחום אוקטובר instrumentatio הזמין באופן נרחבn. טכנולוגיה חדשה זו עשויה לשפר את המעשיות של ביצוע המדידות האלה במחקרים קליניים ופרקטיקה קלינית שגרתית.

Protocol

1. טקסט פרוטוקול

1. חולים נסרקים על ידי מערכת RTVue הפורה-תחום טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית (אוקטובר) (Optovue Inc, פרמונט, קליפורניה, ארה"ב) באמצעות סריקת circumpapillary הכפול העגולה (CDCS) וסריקת הדיסק האופטית 3D.
   1. דפוס CDCS מורכב משני מעגלים סביב ראש עצב הראייה. קוטר הטבעת הפנימית הוא 3.40 מ"מ וקוטר הטבעת החיצוני הוא 3.75 מ"מ. דפוס זה transects כל העורקים וורידים הנובעים מראש עצב הראייה ברשתית של הסניף. החוגים הכפולים מבוצעים 6 פעמים בסריקה אחת כדי לכסות על 2 מחזורים לבביים. כדי לחשב מהירות זרימה, תהיה מוערכת דופלר המשמרת ודופלר על הספינה אותרה בתמונת אוקטובר (האיור 1 א, האיור 1b)
   2. פרוטוקול "זווית כפולה" משמש לרכישת סריקות דופלר אוקטובר בפרוטוקול "כפול הזווית", 3 סריקות מתקבלות עם קורה אוקטובר עובר חלק superonasal של התלמיד ו3 סריקות באמצעות por inferonasal tion.
   3. איכותו של כל סריקה מתבצעת הערכה לעוצמת אות, שגיאות תנועה, וזווית דופלר. הטכנאי נדרש לכל סריקה מחדש לעשות שלא עברה את בדיקת האיכות. כולל של 6 סריקות CDCS מקובלות מבוצעים עבור כל עין. הפרוטוקול "כפול הזווית" מבטיח כי, לכל כלי, לפחות מחצית מהסריקות מספקות זוויות דופלר טובות.
   4. דפוס סריקת דיסק 3D הוא סריקת סריקת כיסוי אזור מ"מ 6x6 סביב הדיסק האופטי. זה נעשה רק פעם אחת ומספק תמונה מפורטת של פן en תחום זה. (האיור 1b)
   5. צילום צבעוני של הדיסק האופטי שייבא גם לעזור להבחין בין עורקים וורידים.

האיור 1 א. מדידת זרימת דם מוחלטת עם הסריקה כפולה המעגלית circumpapillary וסריקת הדיסק באמצעות 3D DOCTORC.

PHA ">

זווית דופלר היא הזווית בין קרן וקטור ובדיקה התקין של כלי הדם, ואות דופלר היא שינוי תדר דופלר הפרופורציונלי לרכיב מהירות הזרימה המקביל לציר קורה החללית. לכן מהירות זרימה ניתן להעריך מזווית דופלר ואות דופלר. עם זאת, שני דופלר הזווית ודופלר אות להיות לא אמין כאשר הם מתחת לרמת הרעש. מצד השני, כשדופלר הזווית היא גדולה, היסט דופלר יהיה מחוץ לטווח measureable. כאשר זווית דופלר היא מתאימה, כ 5-15 מעלות למערכת FD-אוקטובר השתמשו במחקר זה, מהירות הזרימה יכולה להיות מוערכות כראוי על ידי שינוי הזווית ודופלר.

איור 1 ב.

2. זווית דופלר בכל כלי נמדדת במיקומם היחסי של כלי ומינה בtוו קונצנטרי מעגלי סריקות. הרכיב הצירי של מהירות הזרימה מתקבל על ידי דופלר נמדד מהשלב היחסי של סריקות סמוכות אוקטובר ציריים. מהירות הזרימה הכוללת מחושבת ממרכיב הזרימה הצירי ואת זווית דופלר. הזרימה בכל כולים תחושב אז על ידי שילוב של פרופיל המהירות המוחלטת על אזור ספינת חתך. דפוס הספינה הוא מתאים לתמונת פן en של דיסק סריקת 3D וצילום קרקעית עין לזיהוי כל כלי או כוריד או לעורק. זרימת רשתית הסך מחושבת על ידי סיכום זרימה בעורקים המרכזיים ברשתית, כלומר., אלו עם קטרי luminal מעל 33 מיקרומטר.

2. כל הסריקות של אותה העין מיוצאות כנתונים גולמיים באמצעות תוכנת RTVue. את התמונות הגולמיות אוקטובר, כולל גם דופלר ותמונות עצמה, נבדקו תחילה על איכות תמונה באמצעות תוכנה "טומוגרפיה דופלר קוהרנטיות אופטית של רשתית במחזור" (DOCTORC).
   1. תנועות עיניים הן MEAsured ידי סטיית התקן המשולב של הקרום הפנימי המגבילים וההפרש המקסימאלי בין שתי מסגרות שמוערכות על ידי התנועה בתפזורת.
   2. עוצמת אות (החזרה והערכת זווית דופלר ממוצעת) גם מחושבת.
   3. לדברי תנועת העין הממוצעת ועוצמת אות של סריקות החוזרות והנשנות, הנתונים מסווגים או "טוב" או "גרוע" באיכות. נתוני איכות רק טובים מדורגים.
3. לסריקות מקובלות, אלגוריתם פילוח אוטומטי מוחל על כל תמונת אוקטובר לגילוי כלי שיט.
   1. אלגוריתם אוטומטי המתאים כולים משמש כדי לאתר את אותו כלי בכל מסגרת. המסגרות באותו המעגל רשומות, ושתי מסגרות ממוצע של הטבעת הפנימית וטבעת חיצונית נוצרות. שניהם תמונות דופלר החזרה וממוצע.
   2. לסקירה כללית, הכלי המזוהה כצפוי קטע קו על קרקעית עין תמונת פן en מחושבת מסריקת דיסק 3D.
   3. תלמידי כיתות ביקורת כל כלי שיט בחלק קטן מהמסגרות הפנימיות וחיצוניות ממוצע הטבעת שנמהלו במעגל שמייצג את תוצאת הפילוח האוטומטית.
      1. שופטי הילדים בכיתה אם המיקום, קוטר כלי דם, וסוג הכלי (וריד / עורק) התאמת כלי השיט בשתי הטבעות הם נכונים בהתאם לתמונת אוקטובר, תמונת אוקטובר en פנים, ותמונה של דיסק של אותה עין.
      2. תלמיד הכיתה רשאי לשנות כל אחד מהערכים הנ"ל אם הוא חושב שזה הכרחי. ילדים בכיתה גם שופטי האיכות של אות דופלר בכלי ונותן ניקוד ביטחון סובייקטיבית עבור תווית הכלי על כל סריקה.
      3. ציון אמון של 0-5 ניתן באופן אוטומטי לכל כלי המבוסס על עוצמת אות דופלר באזור הספינה. לאחר מכן הוא תקן באופן ידני על ידי תלמיד הכיתה המבוסס על כוחו של כלי דופלר האות, סדירות גבולות כלי, הסכם בין טבעות פנימיות והחיצוניות של גודל כלי, ולחתום על הסכם הצהרת העקרונותמשמרת pler בין טבעות פנימיות וחיצוניות.
   4. אחרי כל הכולים מאומתים ותוקנו, אלגוריתם אוטומטי מוחל לחשב את זרימת דם מכל וריד בשיטה המותאמת מהפרסום הקודם שלנו. ¹
      1. אות דופלר משולבת על אזור הספינה ולאחר מכן בממוצע בין כל המסגרות. אז זרימת דופלר מחושבת כאות סכמה דופלר מחולקת בזווית דופלר.
      2. לכל כלי, 6 סריקות מוערכות בעשרות סובייקטיביות אמון, זוויות דופלר, ומקדמים שונים של זוויות דופלר. הזרימה של וריד נחשבת תוקף רק אם סריקה יותר מ 1 עוברת בדיקת האיכות. לכולים שעוברים בדיקת האיכות, התזרים משוקלל בין סריקות תקפות.
      3. לכלי עם תוצאות לא תקפות, הזרימה נאמדה באמצעות כלי השטח ומהירות זרימה הממוצעת מורידים תקפים. מהירות הזרימה הממוצעת מחושבת על ידי סיכום זורם בוורידים התקפים וחלוקהעל ידי האזורים סכמו של ורידים אלה. אומדן התזרים מתחיל ממהירות הזרימה הממוצעת ולאחר מכן תוקן לתלות של מהירות זרימה באזור הספינה. ספינות גדולות יש מהירות זרימה ממוצעת גבוהה יותר. לכן התיקון נעשה על סמך השיפוע של קוטר כלי לעומת מהירות ממוצע, 2.13, שדווחנו בעבר. ²
      4. הזרימה המחושבת של ורידים תקפים והזרימה המשוערת של ורידים לא חוקיים מתווספות כדי לקבוע את זרימת הדם ברשתית המוחלטת.
      5. תוצאת זרימת הדם ברשתית הכוללת מוערכת מבוססת על האחוז התקף ורידי האזור, תנועות עיניים, ועוצמת אות.
      6. אזור ורידים ועורק שטח כולל גם מתקבלים על ידי הוספת אזורי הכולים. בהנחת שזרימת הדם ברשתית הכוללת היא זהה בעורקים וורידים, מהירויות עורקים וורידים מחושבות על ידי חלוקת זרימת דם מוחלטת עם אזור ורידים ועורקים באזור.

   2. נציג תוצאות

   www.aigstudy.net). 48 עיניים נסרקו על ידי הפרוטוקול "כפול הזווית" וסריקות שיוצרו עברו את בדיקת איכות התמונה. שימוש בתוכנת DOCTORC, מדידות זרימה חוקיות ניתן הייתה להפיק מ83% מהעיניים.

   כדי להעריך את השחזור של מערכת DOCTORC, עוד מערך קטן עם 20 עיניים היה מדורג על ידי 3 כיתות. מערך נתונים זה שמש גם כדי לאמן ולבחון תלמידי כיתה. 2 כיתות השתמשו בתוכנת DOCTORC האוטומטית למחצה ו1 שמש קודם לכן תוכנה ידנית לחלוטין מועסקת בפרסומים קודמים. ^2,3 זורם כלל רשתית הדם (טבלה 1) שנקבעו על ידי שני תלמידי הכיתה באמצעות תוכנת DOCTORC הם דומים אחד לשני ולזרום שיעורים שנקבעו על ידי תלמיד כיתה האחר באמצעות תוכנה הידנית. רק 65% מהעיניים יש לו תוצאות תקפות משום שחלק לאהוא נתונים שאינם מבוסס על פרוטוקול זווית כפולה, אבל פרוטוקול זווית אחת. ² פרוטוקול הזווית האחת כולל 5 דופלר סריקות שהושג עם קורה אוקטובר עובר דרך מרכז האישון. לכן זווית דופלר היא לעתים קרובות יותר קטנה ולכן חלק גדול יותר של כולים הם בדרך כלל לא gradable.

   לכל תלמידי הכיתה, תלמיד הכיתה בין השחזור, כפי שנמדד על ידי המקדם של וריאציה, דומה לעיני שניהם glaucomatous ונורמליות (טבלה 2). כמו כן, מדידות reproducibility עבור שתי שיטות, וDOCTORC התוכנה הידנית, ^1-5 דומות (טבלה 2). במשך שלושה תלמידי כיתה, קשר טוב בין זרימת דם מוחלטת וסטיית תקן דפוס מבדיקות שדה ראייה (איור 2) לעיני glaucomatous.

   	DOCTORC תוכנה ידנית 3 תוכנה
   מצב	תלמיד כיתה 1	תלמיד כיתה 2
   נורמלי	47.0 ± 9.1	48.7 ± 7.2	48.0 ± 6.5
   ברקית	36.5 ± 5.5	36.7 ± 5.9	34.9 ± 5.1

   טבלת 1. זרימת דם רשתית סה"כ באמצעות תוכנות שונות 2.

   </ P>

   	מקדם השתנות
   גלאוקומה (7 עיניים)
   תלמיד כיתה 1 לעומת גרדר 2 (DOCTORC)	9.58%
   שיטה הידנית לעומת DOCTORC 3
   תלמיד כיתה 1	8.00%
   תלמיד כיתה 2	9.74%
   רגיל (6 עיניים)
   תלמיד כיתה 1 לעומת גרדר 2 (DOCTORC)	5.99%
   שיטה ידנית לעומת DOCTORC
   תלמיד כיתה 1	8.87%
   תלמיד כיתה 2	9.98%

   טבלת 2. שחזור של מדידות זרימת דם סכו רשתית.

   
   איור 2. מתאם בין זרימת דם סה"כ רשתית ושדה ראיה בגלאוקומה.. גרדר 1 באמצעות תוכנת DOCTORC. אובדן שדה הראייה סכםסטיית תקן דפוס (p = 0.048). ב. גרדר 2 באמצעות תוכנת DOCTORC. אובדן שדה ראייה מובא על ידי סטיית תקן דפוס (p = 0.032).

Discussion

הפרעות בזרימת דם מתרחשות בגלאוקומה ומחלות כלי דם של הרשתית כגון רטינופתיה סוכרתית. מדידת ^6-10 נפחית של זרימת דם ברשתית נותנת מידע רב ערך על תהליך המחלה. ^4-6,11,12 DOCTORC מספק דרך מעשית להעריך רשתית מוחלטת זרימת דם המבוסס על המדידות בכולים בודדים שנקבעו על ידי דופלר אוקטובר באמצעות דפוס סריקת המעגל הכפול. ^1-5

זרימת הדם ברשתית הכוללת הממוצעת שנמדדה על ידי דופלר אוקטובר בעיניים רגילות היא 47-49 μl / דקה ', דומה לערכי ספרות של 34-65 μl / דקות הושגו תוך שימוש בטכניקות ליזר דופלר. ^13,14 מדידות דופלר אוקטובר נעשו עם חדש יותר למחצה תוכנה אוטומטית DOCTORC הסכימה הדוקה עם התוצאות של מדידות ידניות שפורסמנו בעבר. ^1-5 ההבדל בין מדידות DOCTORC ומדידות ידניות במקרים בודדים, כפי שנמדדו על ידי קורות חיים, דומה לבין graהבדלי דר. זה מצביע על כך שההבדל היה קשור בעיקר בחלקו הסובייקטיבית של תהליך הדירוג, ולא את ההבדל בין תוכנות. עם השיטה וDOCTORC הידנית, אנחנו מודדים ורידים רק עם קוטר גדול יותר מ 33 מיקרומטר. ורידים בקוטר פחות מ 33 מיקרומטר היו בדרך כלל לא ניתן לגילוי באמצעות DOCTORC. ורידים אלו מהווים רק חלק קטן מאוד מהשטח הכולל הוורידים (0.2%), והם תורמים עוד פחות לזרימת דם ברשתית הכוללת בגלל מהירות הזרימה בכלים האלה היא פחות מאשר בכלי גדול יותר. ² לפיכך, ההבדל בין וכולל למעט כולים מאוד קטנים היא לא משמעותי לקביעת זרימת דם ברשתית מוחלטת. המתאם הגבוה בין בדיקות שדה ראייה ותזרים דם ברשתית כלל מסכים עם התוצאה הקודמת שלנו, המצביע על קשר הדוק בין פרפוזיה ותפקוד ראייה. עיני גלאוקומה יש גם זרימת דם נמוכה משמעותי מקבוצות נורמליות, שמתאימה לממצאי מחקרים אחרים. ^{15-17 <}/ Sup> כך זרימת דם ברשתית כוללת שנקבעה על ידי DOCTORC תהיה שימושית באבחון ובניטור של ההתקדמות של גלאוקומה. בנוסף למדידות זרימת דם, DOCTORC גם מספק שטח כלי ומדידות מהירות כולים, שעשוי להיות שימושיים גם במרפאת.

טכניקות אחרות זמינות גם למדידת זרימת דם ברשתית, אולם לכל אחד יש כמה מגבלות. טכניקות דופלר ליזר צריכים מדידות רבות מעל מושב עוד הוא בודק רק כלי אחד בכל פעם. אולטראסאונד דופלר הצבע מעריך מהירות רק בכלי retrobulbar גדולים יותר, והיא לא יכולה לקבוע את זרימת דם נפחית. אולטרסאונד דופלר תוצאות משתנות עם מפעיל והאנטומיה הנושא. ההשתנות הופכת אותו לבעייתי להשוות תוצאות בין נושאים ומרכזי מחקר. ¹⁸ מכשירים אלה הם גם יקרים וזמינים רק במרכזי מחקר הגדולים. טכניקות אחרות כגון fluorescein וindocyanine ירוק דורשות צנתור תוך ורידייnjection, והם לא מספקים תוצאות כמותיות. הפורה התחום (או תחום ספקטרלי) אוקטובר הוא פופולרי ברפואת עיניים ושדרוג תוכנה בלבד נדרש כדי לאפשר מדידת זרימת דם בדופלר ציוד אלה. שיטת דופלר אוקטובר היא רק אמצעי למדידת זרימת דם בכלים קליניים זמינים FD-אוקטובר השכיחות והעלות נמוכה יחסית של מכשור זה לעשות מחקרי multicenter גדולים אפשריים של זרימת דם ברשתית במחלה ובריאות.

ישנן מספר מגבלות לגרסה הנוכחית של DOCTORC. תהליך הדירוג עדיין לא הוא אוטומטי לחלוטין, והזמן לדירוג של עין אחת הוא עד 30 דקות. זמן לדירוג זה מקובל למחקרים קליניים בקנה מידה גדולים, אך לא מספיק מהר לשימוש קליני יומיומי. מדידת זרימה העורקית ישירה אינה זמינה לDOCTORC כי קצב הזרימה הגבוהה בעורק הוא מעבר לטווח המדידה של מערכת אוקטובר נבחר במהירות של 26,000 a-scans/sec. מהר אוקטובר מערכות would מאפשר מדידה של זרימה עורקת. כ 17% מעיניים סרוקות לא הניבו מדידת זרימת דם תקינה עקב זוויות דופלר עניות בכולים עיקריים.

לסיכום, אנו מספקים שיטה מעשית למדידת זרימת דם ברשתית מוחלטת עם מכשיר זמין מסחרי פורה בין תחומי אוקטובר זה יהיה יישומים רחבים לעצב ראייה ומחלות רשתית, כגון גלאוקומה, רטינופתיה סוכרתית ונוירופתיה אופטית איסכמית ללא arteritic.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
RTVue Fourier Domain optical coherence tomography	Optovue	N/A	Version 6.1.0.21 or higher Installed with blood flow double ring scan pattern