Широкоформатная оптическая когерентная томография с функцией ангиографии при диабетической ретинопатии

     Диабетическая ретинопатия (ДР) является основной причиной слепоты в Соединенных Штатах Америки для пациентов в возрасте 20–64 лет. Она характеризуется микроаневризмами (МА), капиллярной неперфузией и ишемией сетчатки, что может привести к таким осложнениям, как диабетический макулярный отек (ДМО), ишемическая диабетическая макулопатия и неоваскуляризация сетчатки. Капиллярная гипоперфузия снижает поступление питательных веществ в нейроглиальные ткани сетчатки, что приводит к гипоксии и экспрессии фактора роста эндотелия сосудов. В настоящее время перфузия капилляров сетчатки легко визуализируется с помощью флуоресцентной ангиографии (ФАГ). Согласно литературным данным, отсутствие капиллярной перфузии на средней периферии является наиболее распространенным явлением при ДР, поэтому крайне важно распознавать такие зоны, особенно на ранних стадиях заболевания.

    Традиционные фундус-камеры могут захватывать изображения заднего отрезка глаза с углом обзора в 20-50°, что важно для оценки поражений макулы. По сравнению с стандартными изображениями, полученными фундус-камерой, широкоформатные приборы с функцией флуоресцентной ангиографии позволяют визуализировать задний полюс глаза с углом обзора до 200° при получении одного скана. Однако, несмотря на свою клиническую значимость, ФАГ и широформатная ФАГ являются инвазивными процедурами, требующими внутривенной инъекции флуоресцеина, который может привести к таким осложнениям, как тошнота, рвота, анафилактический шок и в редких случаях даже к смерти.

    Оптическая когерентная томография (ОКТ) представляет собой неинвазивный метод визуализации, который позволяет получать трехмерные изображения микроструктур сетчатки. ОКТ является важным инструментом в диагностике ДР, в частности, для оценки ээффективности анти-VEGF-терапии в лечении диабетического макулярного отека. ОКТ с функцией ангиографии (ОКТ-А) – это следующий шаг в развитии технологии ОКТ, который позволяет неинвазивно оценить микроциркуляцию сосудистого русла сетчатки. В основе ОКТ-А лежит выделение и экспонирование только тканей с обратным переменным рассеиванием света. Многократное повторное сканирование сетчатки с помощью ОКТ и последующие методы постобработки позволяют изолированно визуализировать только те ткани, которые производят обратное переменное рассеивание света, вызванное непрерывным движением эритроцитов через сосуды сетчатки. Большие области размером 9×9 и 12×12 мм² могут быть получены при однократном сканировании с использованием ускоренной системы swept-source (SS) ОКТ-А (100 kHz). Однако при сканировании более обширного поля сетчатки происходит снижение разрешающей способности изображения. Чтобы поддерживать высокое разрешение изображения сосудистой сети, для охвата большей области может использоваться протокол монтажа изображения, выполняющий множественные индивидуальные сканирования глазного дна и соединяющий их в одно большое изображение. Работа Zhang с соавт. показала, что смонтированные изображения спектральной ОКТ-А могут быть использованы для исследования большей площади с большим углом обзора приблизительно на 50° с сохранением высокого разрешения изображения сосудистой сети. Описанный метод сопоставим с традиционной фундус-камерой, но не идеален для таких патологий, как ДР, при которой происходит поражение преимущественно периферических отделов сетчатки.

    В данном исследовании проводится внедрение протокола монтажа, который использует метод SS-ОКТ для достижения ультрашироких изображений, которые более применимы для пациентов с ДР. Клинические исследования проводились на базе Глазного института в Вашингтонском университете (Сиэтл, штат Вашингтон) в период с января 2016 г. по октябрь 2017 г.

    Всем пациентам проводилось исследование на аппарате SS-ОКТ-А Plex® Elite 9000 с частотой 100 кГц (Carl Zeiss Meditec Inc., США), с длиной волны 1,060 нм и глубиной сканирования 3,0 мм, с осевым разрешением около 5 мкм и боковым разрешением в 12 мкм. Для коррекции движения при получении изображений использовалось программное обеспечение FastTracTM , что позволило достичь широкого поля обзора. Смонтированное изображение включало сетку из 16 сканов размером 6×6 мм² . Алгоритм комплексной оптической микроангиографии (OMAGc) использовался для получения изображений ОКТ-А с помощью применения отклонения в интенсивности и фазе между последовательными В-сканами в одном и том же месте для генерации сигнала потока. Для сравнения с широкомасштабным монтажом были также получены традиционные изображения в условиях одиночного сканирования размером 3×3, 6×6 и 12×12 мм² .

     Слои сетчатки были идентифицированы с использованием алгоритма полуавтоматической сегментации. Три слоя сетчатки были сегментированы у всех пациентов: гиалоидная мембрана стекловидного тела (ГМ), которая представляла собой слой, покрывающий приблизительно 100 микрон над внутренней пограничной мембраной (ВПМ), поверхностный слой сетчатки, простирающийся от ВПМ до внутреннего плексиформного слоя (ВПС), и глубокий слой сетчатки, идущий от внешней границы ВПС до внешней границы наружнего плексиформного слоя (НПС). Различные слои были закодированы цветом следующим образом: фиолетовый в ГМ, красный – в поверхностный слой и зеленый – в глубокий слой сетчатки. Затем был применен алгоритм автоматизированного монтажа для создания окончательных ультрашироких изображений ангиограмм. Для всех пациентов была создана карта зон неперфузии для выделения пустот, где отсутствовали капилляры. При обнаружении области нарушения кровообращения было проведено сравнение между ультрашироким и обычным изображением. Начиная с января 2016 г. 50 пациентам (60 человек) с непролиферативной ДР (НПДР) либо с пролиферативной диабетической ретинопатией (НДР) была проведена ОКТ-А. 13 пациентам (20 глаз) было проведено широкоформатное сканирование глазного дна. Из них 3 пациентам (4 глаза) было выполнено широкоформатное ОКТ-А-сканирование в дополнение к полученным изображениям размером 3×3, 6×6 и 12×12 мм² .

    Клинический случай 1. ПДР (невысокий риск). Мужчина, 33 года.

    33-летний мужчина с максимально корригированной остротой зрения 20/20 правого глаза обратился с диагнозом «пролиферативная диабетическая ретинопатия с невысокой степенью риска». При проведении съемки на фундус-камере и ФАГ были обнаружены интраретинальные кровоизлияния и микроаневризмы в макулярной зоне (рис. 1 A, Б). ОКТ-А изображения 3×3 мм²  (рис. 1 В) и 6×6 мм²  (рис. 1 Г) позволяли визуализировать только центральную зону сетчатки, но не обеспечивали полного обзора, сравнимого с изображениями фундус-камеры, но обеспечивали детализацию капиллярной сети в макуле.

    ОКТ-А-изображение размером 12×12 мм²  (рис. 1 Д) охватывало макулу и часть сетчатки вне сосудистых аркад, но с более низким разрешением по сравнению с меньшей площадью сканирования. Изображение широкоформатной ОКТ-А (рис. 1 Е) с охватом сетчатки приблизительно в 100° продемонстрировало самую полную картину сосудов глазного дна, области отсутствия перфузии (темный сигнал) и неоваскуляризацию в заднюю гиалоидную мембрану (фиолетовый цвет), которые не были визуализированы при проведении ФАГ или ОКТ-А-сканировании меньшего размера.

    Описанные ранее методы количественной оценки были применены к широкоформатному ОКТ-А-изображению для количественной оценки области неперфузии и плотности сосудов (рис. 2). Было обнаружено, что на периферии сетчатки кровоток снижен значительнее, чем в макулярной области (зона зеленого цвета на рис. 2 В) с менее плотной капиллярной циркуляцией в том же распределении (рис. 2 Г). В этом исследовании для обеспечения количественной оценки, с помощью ФАГ с 50-градусным углом обзора измеряли области неперфузии (желтый пунктирный круг на рис. 2 В), а также сравнивали с изображением ОКТ-А в 100°. Общая площадь неперфузии на 50-градусном изображении составила 11,83 мм² , тогда как в пределах 100-градусного – 108,59 мм² .

    Клинический случай 2. Неактивная ПДР. Мужчина, 54 года.

     Обратился мужчина, 54 лет, с максимально корригированной остротой зрения 20/20 левого глаза. В анамнезе: проведенная панретинальная фотокоагуляция левого глаза 20 лет назад. На рисунке 3 А представлена цветная фотография фундус-камеры с обзором в 50°, на рис. 3 Б – изображение ФАГ. Широкоформатные ОКТ-А-изображения при первичном осмотре и повторно через 1 год показаны на рисунках 3 В, Г, Д и рисунках 3 Е, Ж, З соответственно.

    Круговое изображение с углом обзора в 50° накладывалось на широкоформатное изображение, демонстрируя дополнительную информацию, полученную широкомасштабным ОКТ-А, по сравнению с изображением фундус-камеры. Количественные измерения зон неперфузии на рис. 3 Г 3 Ж в пределах 50-градусного изображения составили 9,68 мм²  при первичном обследовании и 10,38 мм²  при повторном осмотре, соответственно. Однако в зоне съемки между 50 и 100° эти значения составили 67,36 мм²  при первичном и 69,88 мм²  при повторном осмотре. Карты плотности сосудов на рис. 3 Д, З в периоде наблюдения в течение 1 года не показывали существенного различия перфузионной потери капилляров (в среднем 24,42% против 24,77%), что указывает на стабилизацию процесса.

    Клинический случай 3. ПДР с высоким риском. Женщина, 31 год

    Обратилась 31-летняя женщина с максимально корригированной остротой зрения 20/20 правого глаза и 20/60 левого глаза. Однако при первичном обследовании у пациента возникла аллергическая реакция на флуоресциновый краситель, нами были получены широкоформатные цветные фундус-изображения правого и левого глаза (рис. 4). Была визуализирована обширная неоваскуляризация диска зрительного нерва и сетчатки левого глаза (рис. 5 А). В левом глазу были выполнены: интравитреальная инъекция бевацизумаба и панретинальная фотокоагуляция. Спустя 1 мес. было повторно проведено широкоформатное ОКТ-А-сканирование (рис. 5 Б). При проведении сравнения снимка, выполненного на Optos (рис. 4 А) с широкоформатным ОКТ-А (рис. 5) динамика после лечения является более выраженной на цветном широкоформатном ОКТ-А, где демонстрируется регрессия неоваскуляризации ДЗН и сетчатки. Карта неперфузии (рис. 5 В, Г) отражает регрессию неоваскуляризации в гиалоидную мембрану стекловидного тела.

    Количественные показатели общей площади неперфузии на рисунке 5 В, Г в пределах угла обзора в 50° составляли 32,31 мм²  при первичном обследовании и 49,02 мм²  при повторном осмотре. В зоне, ограниченной линиями угла обзора в 50 и 100°, значение площади неперфузируемых участков составило 122,37 мм²  при первичном и 135,84 мм² при повторном посещении. Карты плотности сосудов на рис. 5 Д, Е также отображают снижение показателей плотности сосудов при повторном визите (от 30,26% до 22,02%) в соответствии с регрессией неоваскуляризации ДЗН и сетчатки.

    На рисунке 6 показаны изображения правого глаза пациента. Неоваскуляризация ДЗН и сетчатки более заметна на широкоформатных ОКТ-А-изображениях по сравнению с изображениями, выполненными на Optos. Результаты наблюдения пациента в течение одного месяца указывают на прогрессию неоваскуляризации сетчатки, как представлено на изображении широкоформатной ОКТ-А (рис. 6 А, Г) и карте плотности сосудов (рис. 6 В – в среднем 27,52% и рис. 6 Е – в среднем 24,69%). Площадь неперфузируемых зон (рис. 6 Б, Д) увеличивалась не только в пределах 50° (с 30,29 до 35,91 мм² ), но более того вне области 50° (с 84,71 до 97,77 мм² ).

    В этом исследовании мы использовали SS-ОКТ в новом протоколе для визуализации широкоформатных ОКТ-А-изображений пациентов с ПДР. В случае пациента № 1 ясно, что ОКТ-А предоставляет более высокий уровень детализации капиллярной сети по сравнению со стандартной ФАГ. Широкоформатное ОКТ-А позволило обнаружить неоваскуляризацию сетчатки, отсутствующую в 50-градусном изображении стандартной ФАГ и более меньшем изображении ОКТ-А (рис. 1 В, Г, Д). В случае пациента № 2 не было обнаружено активной неоваскуляризации ДЗН и сетчатки, а плотность капилляров оставалась неизмененной в течение года, что говорит о стабилизации процесса. У пациента № 3 результат воздействия интравитреального введения анти-VEGF-препарата наблюдался на широкоформатном изображении ОКТ-А, так как введение флуоресцинового красителя вызвало аллергическую реакцию. Таким образом, регрессия неоваскуляризации ДЗН и сетчатки после лечения более наглядно визуализируется с помощью широкоформатной ОКТ-А по сравнению с фундус-изображением на Optos. Все три описанных случая демонстрируют, что неоваскуляризация при ДР концентрируется преимущественно за пределами угла обзора в 50°, которые захватываются стандартными методами.

    Q. Zhang, K.A. Rezaei, S.S. Saraf, Zh. Chu, F. Wang, R.K. Wang Ultra-wide optical coherence tomography angiography in diabetic retinopathy // Quant. Imaging Med. Surg. – 2018. – Vol. 8, № 8. – P. 743-753. DOI: 10.21037/qims.2018.09.02