Summary
총 망막 혈액 흐름 도플러 광 일관성의 단층 촬영 및 반 자동화 된 등급 소프트웨어에 의해 측정됩니다.
Abstract
Noncontact 망막 혈액의 흐름 측정은 circumpapillary 이중 3.40 mm에서 시신경의 머리 주위를 스캔 원형 스캔 (CDCS)와 3.75 mm 직경을 사용하여 푸리에 도메인 광학 일관성 단층 촬영 (OCT) 시스템으로 수행됩니다. 이중 동심 서클이 2 초 이상 연속적으로 6 회를 수행하고 있습니다. CDCS 검색이 흐름 계산 할 수있는 도플러 시프트 정보와 함께 저장됩니다. 표준 임상 프로토콜은 10월 빔은 학생의 superonasal 가장자리를 통과, 3 CDCS는 inferonal 학생을 통해 스캔으로 만든 세 CDCS 검사가 필요합니다. 이 두 각도 프로토콜은 허용 도플러 각도가 최소 1 스캔 각 망막 지점 용기에 취득 될 수 있도록합니다. CDCS 스캔 데이터를 광 디스크 스캔의 3 차원 입체 10월 스캔 및 광 디스크의 컬러 사진이 눈에 망막 혈액의 흐름 측정을 얻기 위해 함께 사용됩니다. 우리는 "도플러 광이라는 혈액의 흐름 측정 소프트웨어를 개발망막 순환 알 일관성의 단층 촬영 "(DOCTORC)가.이 반 자동화 된 소프트웨어는 총 망막 혈액의 흐름, 선박의 단면 공간, 평균 혈액 속도를 측정하는 데 사용됩니다. 각 혈관의 흐름이 혈관 십자가의 도플러 시프트에서 계산됩니다 - 단면적과 혈관과 10월 빔 사이의 도플러 각도. 총 망막 혈액의 흐름 측정은 광 디스크 주변의 정맥에서 요약된다. 우리 도플러 10월 읽기 중심에 얻어진 결과는 학년 및 방법 (<10 % 사이 좋은 재현성을 보여 주었다 ). 총 망막 혈액의 흐름은 녹내장의 관리, 기타 망막 질환 및 망막 질환에 도움이 될 수 있습니다. 녹내장 환자에서, 10 월 망막 혈액의 흐름 측정은 매우 시야의 손실 (시야 패턴 편차와 R 2> 0.57)과 상관되었습니다 . 도플러 10월는 널리 사용되는 푸리에 도메인 10월 instrumentatio를 사용하여 총 망막 혈액 흐름의 신속한 noncontact 및 반복 측정을 수행 할 수있는 새로운 방법입니다N. 이 새로운 기술은 임상 연구와 일상적인 임상 연습에서 이러한 측정을 만드는 실용성을 향상시킬 수 있습니다.
Protocol
1. 프로토콜 텍스트
- 환자는 circumpapillary 이중 원형 스캔 (CDCS)와 3D 광학 디스크 검사를 사용하여 RTVue 푸리에 도메인 광학 일관성 단층 촬영 (OCT) 시스템 (Optovue 주식회사, 프레 몬트, CA, USA)에 의해 스캔되어 있습니다.
- CDCS 패턴은 시신경의 머리 통해 두 동심 원으로 구성되어 있습니다. 내부 링 직경 3.40 mm이며, 바깥 쪽 링 직경 3.75 mm입니다. 이 패턴은 모든 지점 망막 동맥과 시신경의 머리에서 나오는 정맥을 transects. 더블 원은 2에 대한 심장 사이클을 커버하는 단일 스캔에서 6 번 수행됩니다. 흐름 속도를 계산하기 위해 도플러 이동 및 도플러는 10월 이미지에 감지 선박에 추정됩니다. (그림 1a, 그림 1b)
- A "듀얼 각도를 '프로토콜은 도플러 10월 스캔을 취득하는 데 사용됩니다. "듀얼 각도"프로토콜에서, 3 스캔 10월 빔은 inferonasal 젠장를 통해 학생 3 스캔의 superonasal 부분을 통과를 얻을 수 있습니다 기.
- 각 스캔의 품질은 신호 강도, 모션 오류 및 도플러 각도에 대한 평가입니다. 기술자는 품질 검사를 통과하지 못했습니다 다시 수행하는 검사에 필요합니다. 6 허용 CDCS 검사의 총은 각 눈에 대해 수행됩니다. "듀얼 각도"프로토콜은 각 선박에 대해 스캔의 최소 절반은 좋은 도플러 각도를 제공하게됩니다.
- 3D 디스크 스캔 패턴은 광 디스크 주위에 6x6의 mm 영역을 다루는 래스터 스캔입니다. 그것은 한 번만 수행하고이 지역에 대한 자세한 전용 얼굴 이미지를 제공합니다. (그림 1b)
- 광 디스크의 컬러 사진은 동맥과 정맥을 구별하기 위해 가져옵니다.
그림 1a. circumpapillary 더블 원형 스캔 DOCTORC을 사용하여 3D 디스크 검사로 총 혈액의 흐름을 측정.
1B 그림.
- 각 선박의 도플러 각도는 t의 선박 lumina의 상대적 위치에 의해 측정됩니다앨리스 동심 원형은 검색합니다. 흐름 속도의 축 구성 요소는 인접 10월 축 검사의 상대적 단계에서 측정 된 도플러 편이 (Doppler shift)에 의해 얻어진다. 총 흐름 속도는 축 방향 흐름 구성 요소와 도플러 각도에서 계산됩니다. 각 선박의 흐름을 한 후 혈관 단면적을 통해 총 속도 프로파일을 통합하여 계산됩니다. 혈관 패턴은 3D 디스크를 스캔하고 정맥 또는 동맥 중 각 선박을 식별 할 수 fundus의 사진의 실내 얼굴 이미지를 일치합니다. 총 망막 흐름은 주요 망막 정맥, 즉., 33 μm 위의 luminal 직경을 가진에 흐름을 합산하여 계산됩니다.
- 같은 눈의 모든 스캔은 RTVue 소프트웨어를 사용하여 원시 데이터로 수출하고 있습니다. 도플러와 강도 이미지 모두를 포함하는 원시 10월 이미지는, 최초의 "망막 순환 도플러 광학 일관성의 단층 촬영"(DOCTORC) 소프트웨어를 사용하여 이미지 품질을 테스트합니다.
- 눈 움직임이 meas 아르내부 제한 멤브레인 및 대량 운동에 의해 추정된다 두 프레임 사이의 최대 차이 풀링 된 표준 편차에 의해 ured.
- 신호 강도 (평균 도플러 각도의 반사율과 추정)도 계산됩니다.
- 평균 눈의 움직임과 반복 스캔의 신호 강도에 따라, 데이터는 품질에서 "좋은"또는 "가난한"로 분류되어 있습니다. 만 양질의 데이터가 등급이 있습니다.
- 허용 스캔 들어, 자동 분류 알고리즘은 선박 탐지 각 10월 이미지에 적용됩니다.
- 선박과 일치하는 자동화 된 알고리즘은 각 프레임에서 동일한 선박을 찾습니다하는 데 사용됩니다. 같은 서클에 프레임이 등록되어 있으며 내부 링과 외부 링의 두 평균 프레임이 만들어집니다. 반사율 및 도플러 이미지 모두 평균입니다.
- 개요 검출 된 배는 3D 디스크 검사에서 계산 된 실내 얼굴 fundus 이미지로 선 세그먼트로 예상된다.
- 학년 검토 자동 분류 결과를 나타내는 원과 중첩 평균 내부 및 외부 링 프레임의 작은 부분에있는 각 왔습니다.
- 학년의 위치, 선박 직경, 두 개의 고리에 혈관을 일치 선박 유형 (정맥 / 동맥)이 10월 이미지에 따라 올바른 경우 심사 위원, 실내 얼굴 10월 이미지와 같은 눈의 디스크 사진.
- 학년은 그가 필요하다고 생각하는 경우 위의 값 중 하나를 변경할 수 있습니다. 학년은 심사 위원 혈관의 도플러 신호의 품질을 각 스캔의 용기 라벨에 대한 주관적인 자신감 점수를 제공합니다.
- 0-5의 신뢰 점수가 자동으로 혈관 영역의 도플러 신호의 강도에 따라 각 선박에 제공됩니다. 그런 다음 수동으로 혈관 도플러 신호, 선박 경계의 규칙, 선박 크기의 내부 및 외부 링 사이의 계약의 강도에 따라 학년으로 수정하고, DOP의 계약에 서명합니다내부 및 외부 링 사이의 pler 이동.
- 모든 선박을 확인하고 수정 한 후, 자동 알고리즘은 이전 출판에서 적응하는 방법과 각 정맥의 혈액 흐름을 계산하기 위해 적용됩니다. 1
- 도플러 신호는 선박 영역 통합 한 후 모든 프레임 사이에 평균입니다. 그런 다음 도플러 흐름 도플러 각도로 나누어 요약 도플러 신호로 계산됩니다.
- 각 선박의 경우, 6 스캔은 주관적인 자신감 점수, 도플러 각도, 그리고 도플러 각도의 변화의 계수를 평가하고 있습니다. 이상의 검사에서 품질 검사를 통과 한 경우에만 정맥의 흐름이 유효한 것으로 간주됩니다. 품질 검사를 통과 선박은 흐름 유효한 검사 사이에 평균입니다.
- 잘못된 결과 선박의 경우 흐름이 혈관 공간을 유효 정맥의 평균 흐름 속도를 사용하여 추정된다. 평균 흐름 속도는 유효 정맥의 흐름을 합산하여 나눈 값입니다이러한 정맥의 요약 영역별로. 흐름의 추정치는 평균 흐름 속도에서 시작하고 선박 영역에서 흐름 속도의 의존성을 위해 수정되었습니다. 큰 혈관은 더 높은 평균 유속 있습니다. 따라서 수정은 우리가 이전에보고 된 것으로, 평균 속도 대 혈관 직경 2.13의 경사에 따라 이루어집니다. 2
- 유효한 정맥의 계산 흐름과 무효 정맥의 예상 흐름은 총 망막 혈액의 흐름을 결정하기 위해 추가됩니다.
- 총 망막 혈액의 흐름 결과는 유효 정맥 지역 비율, 눈의 움직임, 그리고 신호 강도에 따라 평가됩니다.
- 정맥 지역과 총 동맥 지역은 또한 혈관 영역을 추가하여 얻을 수 있습니다. 전체 망막 혈액의 흐름을 가졌다 고 가정하면 동맥과 정맥에 동일 동맥과 정맥의 속도는 동맥 지역과 정맥 공간을 갖춘 총 혈액의 흐름을 나누어 계산됩니다.
2. 대표 결과
www.aigstudy.net ). 48 눈은 "듀얼 각도"프로토콜과 이미지 품질 검사를 통과 생산 스캔하여 스캔했다. DOCTORC 소프트웨어를 사용하여 유효한 흐름 측정은 눈의 83 %에서 획득 할 수있다. DOCTORC 시스템의 재현성을 평가하기 위해 20 눈 또 다른 작은 데이터 세트는 3 학년으로 등급습니다. 이 데이터 세트는 학년을 양성하고 테스트하는 데 사용되었다. 2 학년은 반 자동화 된 DOCTORC 소프트웨어를 사용하고 1 이전 출판물에 고용 이전에 완전히 수동으로 소프트웨어를 사용했습니다. DOCTORC 소프트웨어를 사용하여 두 개의 학년에 따라 결정 2,3 총 망막 혈액 흐름 (표 1) 서로 유사하며 흐르고 매뉴얼 소프트웨어를 사용하여 다른 학년에 따라 결정 속도. 눈의 만 65 % 유효한 결과를 가지고 있기 때문에 t의 일부그는 데이터는 이중 각도 프로토콜을 기반으로하지만, 하나의 각도 프로토콜입니다. 2 단일 각도 프로토콜은 학생의 중심을 통과 10월 빔을 얻어 5 도플러 검사를 포함되지 않았습니다. 따라서 도플러 각도는 더 자주 작고 선박 따라서 큰 부분은 일반적으로 gradable 없습니다.
모든 학년 들어, 유사 계수에 의해 측정 된 간 학년의 재현성은 glaucomatous 및 일반 양쪽 눈 (표 2)와 비슷합니다. 마찬가지로, 두 가지 방법, DOCTORC 및 매뉴얼 소프트웨어, 1-5의 재현성 측정 (표 2)와 비슷합니다. 세 학년에, 좋은 상관 관계는 총 혈액 흐름과 glaucomatous 눈 시야 검사 (그림 2)에서 패턴을 표준 편차 사이에 존재합니다.
DOCTORC 소프트웨어 설명서 소프트웨어 3 조건 학년 한 학년이 표준 47.0 ± 9.1 48.7 ± 7.2 48.0 ± 6.5 녹내장 36.5 ± 5.5 36.7 ± 5.9 34.9 ± 5.1 표 1.이 다른 소프트웨어를 사용하여 총 망막 혈액의 흐름.
변동 계수 녹내장 (7 눈) 학년 1 대 학년생 2 (DOCTORC) 9.58 % DOCTORC 대 수동 방법 3 학년 한 8.00 % </ TR> 학년이 9.74 % 일반 (6 눈) 학년 1 대 학년생 2 (DOCTORC) 5.99 % DOCTORC 대 수동 방식 학년 한 8.87 % 학년이 9.98 % 표 2. 총 망막 혈액 흐름 측정의 재현성.
그림 2. 녹내장의 총 망막 혈액 흐름 및 Visual 필드 사이의 상관 관계. DOCTORC 소프트웨어를 사용하여. 학년생 1. 시야 손실은이 요약되어 있습니다패턴 표준 편차 (P = 0.048). 나. 학년생이 DOCTORC 소프트웨어를 사용하여. 시야 손실이 패턴 표준 편차 (P = 0.032)로 요약된다.
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Discussion
혈액 흐름 이상은 녹내장과 같은 당뇨병 성 망막증으로 망막의 혈관 질환에서 발생합니다. 망막 혈액 흐름의 6-10 용적 측정은 질병 과정에 대한 귀중한 정보를 제공합니다. 4-6,11,12 DOCTORC은 총 망막을 추정 할 수있는 실용적인 방법을 제공 두 원 스캔 패턴을 사용하여 도플러 10월에 의해 결정 개별 선박의 측정에 따라 혈액의 흐름. 1-5
정상적인 눈에 도플러 10월에 의해 측정 평균 총 망막 혈액의 흐름이 47-49 μl / 분, 34-65 μl / 레이저 도플러 기술. 13,14 도플러 10월 측정 최신으로 만든 사용하여 수득 분 문학 값 비교 반을 것입니다 자동 DOCTORC 소프트웨어는 우리가 이전에 다음 ID로 출판하는 수동 측정의 결과와 긴밀하게 동의했다. 1-5로 CV에 의해 측정 각각의 경우에 DOCTORC 측정 및 수동 측정의 차이점은 간 GRA와 비슷합니다데르 차이. 이 차이는 주로 소프트웨어의 차이가 아닌 등급 프로세스의 주관적인 부분과 관련된, 그리고했음을 나타냅니다. 수동 방법과 DOCTORC으로, 우리는 33 μm보다 큰 직경으로 만 정맥을 측정합니다. 직경 미만 33 μm과 정맥 DOCTORC를 사용하여 일반적으로 감지하지 못했습니다. 이 정맥은 총 정맥 지역 (0.2 %) 만 매우 작은 부분을 구성,이 선박의 흐름 속도가 큰 선박보다 덜하기 때문에 그들은 총 망막 혈액의 흐름에 더 적은 기여하고 있습니다. 따라서 2, 포함의 차이 아주 작은 혈관을 제외하면 총 망막 혈액 흐름의 결정에 대한 큰되지 않습니다. 시야 검사 및 전체 망막 혈액 흐름 사이의 높은 상관 관계는 재관류 및 시각적 기능 사이의 긴밀한 연결을 나타내는 우리의 이전 결과와 동의합니다. 녹내장 눈은 다른 연구에 동의 일반 그룹보다 훨씬 낮은 혈액의 흐름을 수 있습니다. 15-17 </ 저녁을 먹다> 따라서 DOCTORC에 의해 결정 총 망막 혈액 흐름이 녹내장의 진행의 진단 및 모니터링에 유용합니다. 혈액의 흐름을 측정하는 것 외에, DOCTORC는 또한 병원에 유용 할 수 있습니다 선박 공간과 선박 속도 측정을 제공합니다.
다른 기술은 망막 혈액의 흐름을 측정하기위한 사용할 수 있습니다,하지만 각각의 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 가 한 번에 하나의 선박을 검사로 레이저 도플러 기술은 긴 세션 동안 많은 측정을해야합니다. 초음파 컬러 도플러 더 큰 retrobulbar 선박으로 만 속도를 평가하고 그 체적 혈액의 흐름을 확인할 수 없습니다. 초음파 도플러 결과는 연산자와 제목 해부학과 다를 수 있습니다. 다양성은 과목과 연구 센터 간의 결과를 비교하는 것이 문제가 있습니다. 18이 악기는 주요 연구 센터로도 비싼에서만 사용할 수 있습니다. 같은 fluorescein 등과 녹색 혈관 조영술을 indocyanine 다른 기술은 정맥 주사해야합니다 제가njection, 그들은 양적 결과를 제공하지 않습니다. 푸리에 도메인 (또는 스펙트럼 도메인) 10월는 안과에서 인기 만 소프트웨어 업그레이드는이 장비에 도플러 혈액 유량 측정을 사용하도록 설정해야합니다. 우리 도플러 10월 방식 만이 임상 적으로 사용 가능한 FD 10 월의 악기 혈액의 흐름을 측정하는 수단입니다. 이 기기의 유행과 비교적 낮은 비용 건강과 질병의 망막 혈액 흐름의 가능한 대형 multicenter 연구를합니다.
DOCTORC의 현재 버전에 대한 몇 가지 제한이 있습니다. 등급 과정은 여전히 완전 자동화, 한 눈의 등급 시간은 최대 30 분까지입니다하지 않습니다. 이 등급 시간은 매일 임상 사용을위한 충분한 빠른 대규모 임상 연구에 사용할 수 있지만하지 않습니다. 동맥의 높은 흐름 속도가 26,000 a-scans/sec의 속도로 선택한 10월 시스템의 측정 범위를 초과하기 때문에 직접 동맥 유량 측정은 DOCTORC 사용할 수 없습니다. 빠른 10월 시스템 드실신분증은 동맥 흐름을 측정 할 수 있습니다. 스캔 눈의 17 %는 주요 혈관에 좋지 도플러 각도에 따라 유효한 혈액의 흐름 측정을 얻을 수 없습니다.
요약에서, 우리는 상업적으로 이용 가능한 푸리에 도메인 10월 장비와 총 망막 혈액의 흐름을 측정 할 수있는 실용적인 방법을 제공합니다. 그것은 시신경 및 녹내장, 당뇨병 성 망막증, 비 arteritic 허혈성 시신경 신경 장해 등의 망막 질환에 대한 다양한 응용 프로그램을해야합니다.
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Disclosures
박사 황는 Optovue 주식회사의 보조금 지원, 특허 사용료, 주식 옵션, 여행 지원 및 강의 비용을 받고, 박사 탄 박사 왕은 특허 사용료와 Optovue 주식회사에서 교부금 지원을 받고, 박사 Koduru 박사 Sadda Optovue에서받은 보조금 지원.
Acknowledgments
이 연구는 NIH 보조금 RO1 013,516 및 보조금 양식 Optovue에 의해 지원됩니다.
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 |
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