Таблица 1.1 – Этапы развития ОКТ
Таблица 1.2 – Характеристики нормативных баз данных приборов для ОКТ
Первое упоминание об использовании когерентного томографа для визуализации структур глазного дна относится к 1991 году, когда группа ученых из Массачусетского технологического университета опубликовала результаты сканирования сетчатки и зрительного нерва [62] и в течение последующих нескольких лет продемонстрировала информативность метода при различной патологии макулярной области и ДЗН [50, 51, 92, 98, 108]. Результатом передачи технологии фирме Carl Zeiss Meditec стал выход в 1996 году первого серийного прибора для ОКТ.
Любой прибор для ОКТ формирует 2-мерное изображение (В-скан), состоящее из суммы вертикальных линий (А-сканов). Характеристики ОКТ определяются скоростью (количеством А-сканов в единицу времени) и аксиальным разрешением (минимальная толщина слоев сетчатки и расстояний между ними, которую можно измерить).
Ступени развития технологии ОКТ представлены в разработанной таблице (таблица 1.1.).
Первая из них – time-domain OCT (TD-OCT) или временная ОКТ. Для получения снимков необходимо последовательно(механически) сканировать интерференционный сигнал, что требует продолжительного времени сканирования. Наибольшее распространение получил прибор третьего поколения – Stratus OCT 3000, Carl Zeiss Meditec. Он надежно зарекомендовал себя в диагностике патологии сетчатки и области ДЗН [35, 80, 96]. Однако, скорость и разрешающая способность (осевое разрешение) были невелики (400 А-сканов/с и 10 µм, соответственно) и этого было недостаточно для качественного анализа всех слоев сетчатки.
Второй этап развития технологии – применение математического анализа Фурье для обработки полученной информации в ходе сканирования с помощью спектрометра (spectral domain OCT, SD-OCT) [105, 118]. При исследовании на приборе для спектральной ОКТ скорость сканирования существенно возросла – 23-27 тыс. А-сканов/с, увеличилось осевое разрешение до5-6 µм (Cirrus HD-OCT, Carl Zeiss Meditec) [36]. В настоящее время почти все производители увеличили скорость до60-70 тыс. А-сканов/с, и разрешающая способность возросла до 3-5 µм (OCT-HS100, Canon, Optopol REVO NX), что позволяет рассматривать эти приборы как спектральную ОКТ высокого разрешения [10]. Таким образом, исследование занимает несколько секунд и минимизируется количество артефактов, связанных с движениями глаз во время исследования. Благодаря увеличенной разрешающей способности также стало возможно более детально изучить витреоретинальный интерфейс, дифференцировать слои нейроэпителия сетчатки, в частности фоторецепторы (миоидная и эллипсоидная зона) [11, 107].
Еще одной разновидностью Fourier domain OCT является ОКТ [на основе лазера] с перестраиваемой длиной волны(swept-source OCT, SS-OCT). ОКТ с перестраиваемой длиной волны имеет высокую скорость сканирования - 100000 А-сканов/с, с разрешающей способностью в8 µм (DRI OCT Triton, Topcon). Использование излучения с длиной волны 1050 нм (у спектральной ОКТ 840 нм) позволяет исследовать глубжележащие структуры глаза такие как хориоидея, склера, решетчатая пластика зрительного нерва [38, 87]. За счет высокой скорости возможно сканирование больших участков глазного дна, в частности, одномоментное сканирование макулярной области и ДЗН.
Как следует из вышесказанного, современные приборы ОКТ представляют собой высокотехнологичное оборудование, обеспечивающее прижизненную визуализацию структур глазного дна с высоким разрешением.
1.1.2 Протоколы сканирования и анализа
Для сканирования интересующей зоны необходим выбор протокола, который определяет месторасположение (область макулы, ДЗН и др.), количество и разрешение сканов, площадь исследования и др. Затем совокупность полученных сканов анализируют с помощью имеющихся программ (протоколов анализа).
В каждом приборе ОКТ имеется несколько протоколов сканирования.
При сканировании макулярной области площадь исследования у различных приборов может варьировать: 6х6 мм(Сirrus HD-OCT, Carl Zeiss Meditec), 10х10 мм (OCT-HS100, Canon), 12х12 мм (DRI OCT Triton, Topcon; Copernicus REVO, Optopol); также имеется возможность выбора размера области исследования (Copernicus REVO, Optopol).
Сканирование может быть разнонаправленным. Наиболее распространенным является горизонтальное расположение сканов (Сirrus HD-OCT, Carl Zeiss Meditec и др.). Протокол Glaucoma 3D (OCT-HS100, Canon) позволяет сканировать макулярную область в вертикальном направлении, для более качественного сравнения верхних и нижних отделов сетчатки (несоответствие этих отделов является важным диагностическим признаком глаукомы). Ряд приборов, например, Copernicus REVO, Optopol, позволяют производить меридиональное (радиальное) сканирование через выбранную точку.
Каждому протоколу сканирования соответствует один или несколько вариантов анализа.
Вне зависимости от площади сканирования, на карту толщины сетчатки наносится ОКТ-решетка, называемая также схемой ETDRS, состоящая из трех концентрических кругов диаметром 1, 3 и 6 мм, с радиальными линиями, разделяющими круги на 4 равных части, кроме центрального (9 стандартных зон).
Также при исследовании сетчатки есть возможность анализа слоя ганглиозных клеток, что имеет диагностическую ценность в раннем выявлении и оценке прогрессирования глаукоматозной атрофии зрительного нерва. В приборах для ОКТ ряда производителей возможно сегментирование (послойный анализ) всех слоев сетчатки, в частности слоя ганглиозных клеток (Spectralis OCT, Heidelberg Engineering; 3D OCT-2000, Topcon; OCTHS100, Canon и др.). Однако, более информативно его измерение в комплексе с внутренним плекcиформным слоем – СГКВП (Cirrus HD-OCT, Carl Zeiss Meditec; Copernicus REVO, Optopol) или также со слоем нервных волокон сетчатки – так называемый«комплекс ганглиозных клеток» (RTVue XR 100 Avanti, Optovue Inc.; RS-3000, Nidek; Spectralis OCT, Heidelberg Engineering; OCT-HS100, Canon; Copernicus REVO, Optopol).
Помимо основных протоколов анализа имеются специализированные, менее распространённые. Например, возможно цветовое кодирование друз, сравнение их в динамике (3D OCT-2000, Topcon; Cirrus HD-OCT, Carl Zeiss Meditec).
Протокол анализа EDI-OCT (Enhanced depth imaging OCT) впервые разработанный для прибора Spectralis OCT, Heidelberg Engineering, позволяет оценить состояние сосудистой оболочки и визуализировать решетчатую пластинку зрительного нерва и ее деформацию в зависимости от стадии глаукомы. В настоящее время данный протокол анализа имеется на большинстве приборов.
Другой важной задачей исследования на приборе для ОКТ является оценка параметров ДЗН и толщины пСНВС, что наиболее важно в диагностике атрофии зрительного нерва различного генеза, особенно глаукоматозной. Сканирование области ДЗН может быть горизонтальным (Cirrus HD-OCT, Carl Zeiss Meditec) или радиальным (Spectralis OCT, Heidelberg Engineering). Толщина пСНВС измеряется по окружности диаметром 3,46 мм, центрированной относительно ДЗН. Анализ скана позволяет получить информацию о средней толщине пСНВС, распределении ее по 4 квадрантам (Cirrus HD-OCT, Carl Zeiss Meditec), 6 (Spectralis OCT, Heidelberg Engineering), 8 (RTVue XR 100 Avanti, Optovue Inc.) и12 секторам («часовым») (Cirrus HD-OCT, Carl Zeiss Meditec). Также возможно исследование параметров ДЗН таких, как площадь ДЗН, нейроретинального пояска, объем экскавации, отношение экскавации к ДЗН (среднее и по вертикали), и оценка симметричности полученных данных. Прибор Spectralis OCT обладает функцией FoDi – определение положения макулы относительно ДЗН.
Также нельзя не отметить наличие протокола сканирования и анализа для проведения ОКТ-ангиографии (первый серийный прибор - RTVue XR 100 Avanti), которым в настоящее время оснащены все приборы для ОКТ, а также анализа En Face. Исследования сосудистой системы сетчатки и хориоидеи набирают популярность в оценке патологии макулярной области и ДЗН [40, 86, 89, 93, 123]. Однако, в задачи настоящего исследования не входит анализ данного метода.
Современные проколы сканирования и анализа в различных приборах для ОКТ стандартизированы и позволяют получать расширенную информацию о состоянии структур глазного дна.
1.1.3 Нормативные базы данных
Для интерпретации протоколов сканирования необходим их качественный(визуализация полученных снимков) и количественный анализ. Полученные данные оценивают путем сравнения параметров структур глазного дна с нормативными базами, которые по своей структуре принципиально не различаются.
Общепринятым является цветовое кодирование результатов измерений относительно нормативов, полученных в сходной группе здоровых испытуемых. Зеленым цветом обозначают результаты ОКТ, встречающиеся у 90% здоровых лиц. Темно-желтым или светло-желтым окрашивают умеренные изменения, соответствующие уменьшению или увеличению показателя, на долю которых в норме приходится по 4% случаев. Красный или сиреневый цвета указывают на выраженное уменьшение или увеличение показателя, каждое из которых встречается в норме не более, чем в 1% случаев. Когда степень утолщения не имеет значения, зоны светло-желтой и сиреневой окраски объединяют в одну зону белой окраски(частота в норме – 5%). Умеренные изменения нередко сугубо условно обозначают как «пограничные», а выраженные как «патологические», поскольку они часто, хотя, естественно, далеко не всегда, бывают признаками той или иной патологии.
Нормативные базы являются важным компонентом любого прибора для ОКТ. Для их использования иногда могут требоваться даже отдельные лицензии, поскольку производители приборов рассматривают нормативные базы как ценную интеллектуальную собственность. По этой же причине такие базы всегда передаются пользователям во встроенном («зашитом») виде – как часть программного обеспечения прибора, а в анализах результатов параметры нормативных баз предстают не в явном виде, а только в качестве условных, скрытых от оператора цифр, с которыми было выполнено сравнение.
В большинстве своем приборы для ОКТ являются диверсифицированными (включают лиц различной этнической принадлежности), имеют существенные ограничения по возрасту и рефракции(длине глаз).
Сравнительные данные по нормативным базам приборов представлены в оригинальной таблице (некоторые приборы, например, Cirrus HD-OCT, имеют отдельные базы для пациентов азиатской расы, которые в таблицу не включены) (Таблица 1.2.).
Наибольшие сложности представляет оценка результатов у пациентов с крайними значениями рефракции/ длины оси глаза. Как видно из таблицы, диапазон рефракции (по сфероэквиваленту), считавшийся допустимым для включения испытуемого в нормативную базу, сильно различался у разных производителей, составляя от9 (-6 - +3; Topcon серия3D) до20 дптр(-12 -+8; Cirrus HD-OCT). При этом ни один из производителей, которые включали людей с аномалиями рефракции высокой и очень высокой степени в базы данных, не сообщил число(долю) подобных испытуемых.
Тем не менее, можно высказать предположения о доле таких лиц, считая, что распределение испытуемых по рефракции в нормативных базах и в населении примерно одинаково. Так, исходя из данных о распространенности высокой близорукости у взрослых лиц в популяционных исследованиях [106, 117] 1,4-3% можно рассчитать, что, даже в базе данных Cirrus HD-OCT с наибольшим диапазоном рефракции, это число было не более 5-8 (1,7-2,8%) из284 человек.
Установить число пациентов с дальнозоркостью высокой степени в нормативных базах еще сложнее, поскольку в зарубежных популяционных исследованиях, как правило, учитывается только гиперметропия ≥3,0 дптр. Частота ее по данным мета-анализа у взрослых европейцев составляет5,37%. До трети из этого числа приходится на гиперметропию свыше5 дптр, что в той же базе Cirrus HD-OCT ориентировочно составит до5 человек(1,7%) из 284.
Можно предположить, что в указанной нормативной базе лица даже с гиперметропией ≥3,0 дптр, а, тем более, с дальнозоркостью от5 дптр, так же, как и люди с высокой близорукостью попали в зоны выраженных и умеренных изменений с той только разницей, что у них имело место не истончение, а утолщение измеряемых структур.
Тогда априорно следует ожидать (и практика это подтверждает), что при обследовании пациентов с аномалиями рефракции высокой или даже средней степени многие из них будут демонстрировать выраженные(условно – «патологические») и умеренные («пограничные») изменения показателей. Однако такие оценки заведомо не могут считаться правомерными, если нормативная база не имеет весомого представительства испытуемых с подобными аномалиями рефракции.
Существующие нормативные базы приборов для ОКТ в большинстве своем являются диверсифицированными (включают лиц различной этнической принадлежности) и имеют существенные ограничения по возрасту и рефракции (длине глаз), что негативно сказывается на диагностических возможностях метода ОКТ, особенно у лиц с крайними значениями указанных параметров. Корректная оценка результатов у пациентов с аномалиями рефракции высокой степени возможна при использовании специализированных баз данных (пример – база «длинных глаз» Nidek), разработка которых весьма актуальна.
