1.4. Оптическая когерентная томография

    В начале 90-х годов прошлого века появился совершенно новый метод неинвазивной диагностики патологических изменений в тканях глаза, получивший название оптическая когерентная томографии (ОКТ).

    Метод, названный как оптическая когерентная томография, был разработан для неинвазивной обработки поперечного сечения в биологических системах. Он использует низкокогерентную интерферометрию для получения двумерного изображения оптического рассеяния от внутренних микроструктур тканей таким образом, который аналогичен ультразвуковой импульсно-эхо-визуализации и позволяет получить снимки более высокого разрешения по сравнению с результатами ультразвуковых процедур.

    Концепция, на основе которой выполняется современная оптическая когерентная томография, была разработана исследователями Массачусетского технологического университета в далеких 1980-х годах. В 1995-96 г. компания Carl Zeiss Meditec разработала соответствующий прибор, который получил название Stratus OCT.

    Первые публикации по использованию прототипов ОСТ на небольшом клиническом материале [105,119,198,199], проводившие сравнительное исследование результатов оптической когерентной томографии у пациентов с нормальной анатомией сетчатки показали, что ОСТ позволяет увидеть поперечную морфологическую структуру фовеа и оптического диска, прилежащую структуру сетчатки, нормальные анатомические вариации в толщине сетчатки и нервных волокон сетчатки с глубиной разрешения 10 мкм. Исследовав 11 здоровых и 10 глаукомных глаз у 21 пациента, авторы отметили высокую воспроизводимость полученных измерений толщины нервных волокон (NFL) и толщины сетчатки при оптимальном диаметре перипапиллярной области равной 3,4 мм. Эти данные были заметно лучше применяемых в то время приборов, производимых различными фирмами: Glaucoma-Scope (Ophthalmic Imaging Systems, Sacramento, CA), Confocal scanning laser ophthalmoscopes (Laser Diagnostic Technologies, San Diego) и др. Отличие оптической когерентной томографии от выше указанных технологий заключалось в получении поперечных изображений сетчатки, которое позволяло измерить непосредственно толщину нервных волокон сетчатки (NFL), а компьютерная программа проводила измерение NFL по квадрантам и 12 часовым поясам.

    Wollstein G. et al. [230] c помощью прототипа ОСТ и коммерческого оборудования OCT 2000 (ОKТ 2) провели ретроспективный анализ перипапиллярной сетчатки и толщины RNFL на 64 глазах (37 пациентов) с глаукомой и подозрением на глаукому под контролем компьютерной периметрии в течение 4,7 лет (медиана) с периодичностью каждые 6 месяцев и выявили более высокую скорость прогрессии по данным ОСТ, чем по данным поля зрения.

    Guedes et al. [102] первыми использовали оптическую когерентную томографию для измерения макулярных и нервных волокон сетчатки и проанализировали их корреляцию, исследовав 534 глаза у 367 человек, включая глаза здоровые, с подозрением на глаукому, с ранними и продвинутыми стадиями глаукомы. При этом были проведены сравнительные измерения толщины макулярной и перипаппилярной области сетчатки на одних и тех же глазах в те же дни, используя прототип ОСТ и первый коммерчески доступный прибор (OKT1, Zeiss-Humphrey, Dublin, CA). Было отмечено, что толщина и макулы, и перипапиллярной сетчатки в обоих приборах показала достоверное различие между нормой, ранней и развитой стадиями глаукомы, однако результаты ROC-анализа показали более высокое значение для перипапилярной сетчатки (1,0) по сравнению с толщиной макулы (0,8 - 0,88).

    Paunescu et al. [172] провели исследование воспроизводимости измерения толщины слоя нервных волокон, макулы и параметров головки зрительного нерва в здоровых глазах с помощью третьего поколения коммерческой оптической когерентной томографии OKT-3(Stratus OCT, программное обеспечение A2, Carl Zeiss Meditec Inc., Dublin, CA), показав, что воспроизводимость всех указанных параметров была заметно выше при увеличении скорости сканирования [168].

    Ricardo Y. et al. [189] отметили, что начальная версия технологии ОСТ была названа time-domain OCT (TD-OCT) (Stratus OCT, Carl Zeiss Meditec Inc, Dublin, CA). Этот прибор позволял получить 400 сканов в секунду с разрешающей продольной способностью 8-10 мкм и поперечной около 20 мкм. В отличие от него последующие приборы типа spectral domain OCT (SD-OCT): Cirrus SD-OCT, RTVue SD-OCT, Fourier domen OCT, Swept-source OCT обладают скоростью сканирования в 50 -100 раз больше. Недостатком TD-OCT было то, что измерение RNFL через какое-то время часто производилось не в тех положениях, что при начальном исследовании. Повышение скорости и разрешающей способности SD-OCT значительно улучшило возможности регистрации изображения при повторных исследованиях, т. е. анатомические знаки позволили более точно определить то же самое изображение что и при предыдущих измерениях. Хотя метод расчета различных параметров подобен расчетам на всех приборах ОKТ, каждый прибор имеет свою уникальную нормативную базу и имеется большое различие в клинической характеристике глаз, включенных в базу данных.

    Sakamoto et al. [195] провели сравнение результатов 3D изображения макулярной области сетчатки на аппаратах TD-OCT (Stratus OCT; Carl Zeiss Meditec) и Spectralis OCT -1000; Topcon, Japan) в один и тот же день после расширения зрачка и показали, что воспроизводимость результатов исследования макулярной области сетчатки при глаукоме была значительно лучше по данным Spectralis OCT.

    Mwanza et al. [163-164] проанализировали способность SD-OCT измерять толщину слоя ганглиозных клеток макулярной области сетчатки и оценили ее воспроизводимость на 51 глазу пациентов с глаукомой с использованием Cirrus HD-OCT (Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA). Посколько глаукома преимущественно влияет на ганглиозные клетки сетчатки, компьютерная программа прибора позволяла выделить ганглиозный клеточный комплекс (GCC), который является суммой трех самых внутренних слоев сетчатки: аксонов ганглиозных клеток, слоя ганглиозных клеток (GCL), состоящий из клеточных тел, и внутренний плексиформный слой (IPL), который содержит дендриты ганглиозных клеток. Установлено, что алгоритм Cirrus HD-OCT может успешно сегментировать слои сетчатки в макулярной области и показывать высокую воспроизводимость результатов исследования, что позволяет использовать его для оценки прогрессирования глаукомы.

    Medeiros at al. [154] на 183 здоровых и глаукомных глазах пациентов провели сравнение трех коммерчески доступных для офтальмологов аппаратов: сканирующего лазерного поляриметра (GDx VCC), конфокального сканирующего лазерного офтальмоскопа (HRT II, Heidelberg Retina Tomograph) и оптического когерентного томографа Stratus OCT (Carl Zeiss Meditec, Inc, Dublin, Calif). Все три метода выявили статистически достоверное различие параметров между здоровыми и глаукомными глазами, а также отсутствие различий по данным ROC-анализа между лучшими параметрами, который для индикатора нервных волокон GDx VCC составил 0,91; RNFL в нижнем секторе по данным Stratus OCT – 0,92 и линейная дискриминантная функция по данным HRT II – 0,86.

    Arthur at al. [62] провели сравнение горизонтального и вертикального диаметра диска зрительного нерва у пациентов с здоровыми и глаукомными глазами, полученного с помощью субъективного (стереофотографирование) и объективных методов исследования (HRT II и Stratus OCT). Как и следовало ожидать, были получены различные результаты, связанные с особенностями методов определения этих параметров [58]. Так, наибольшая величина горизонтального и вертикального диаметра диска в здоровых глазах была получена на приборе Stratus OCT – 0,50 мм и 0,43 мм соответственно; по данным HRT II они были меньше – 0,43 мм и 0,26 мм и по данным стереофографирования – 0,32 мм и 0,33 мм.

    Во многих работах уделялось большое внимание не только толщине слоя нервных волокон сетчатки (RNFL), но и новому параметру, получившему название комплекс ганглиозных клеток сетчатки (GCC). Практически во всех работах утверждается, что эти параметры были лучшими для выявления глаукомы по сравнению с параметрами ДЗН [185,201,204, 215,217].

    Исследования также показали, что SD-OCT позволяет анализировать такие параметры, как GCC макулы в целом, а также в верхней и нижней половине макулы, процент локальных и глобальных потерь GCC и считают, что SD-OCT обладает лучшими возможностями в диагностике глаукомы по сравнению с TD-OCT, имея высокую скорость сканирования, более высокую разрешающую способность и уменьшения артефактов получаемых изображений, связанных с саккадическим движением глаз.

    В других работах, проводивших сравнение диагностической точности измерения толщины RNFL с помощью Spectralis-ОСТ, Cirrus ОСТ, RTVue-ОСТ и TD-OCT было отмечено, что несмотря на различие в разрешающей способности технологий и скорости сканирования диагностические возможности всех приборов были идентичны для выявления глаукомы.

    Однако следует отметить, что это заключение делалось только на основании ROC-анализа и не было представлено в сравнении абсолютных цифровых показателей, которые по данным Рикардо, разнятся для каждого прибора [101,139,146,148,186,223]. Takayama K. et al. [216] проведен тест на распознавание глаукомы с помощью нового метода обнаружения локальной потери комплекса ганглиозных клеток в 6 секторах макулярной области с использованием спектральной оптической когерентной томографии Cirrus HD-OCT. Исследование включало 58 глаукомных и 48 здоровых глаз японских пациентов. Выявлено статистически достоверное различие в толщине (истончение) комплекса ганглиозных клеток в среднем и во всех секторах при ранней и выраженной стадии глаукомы, причем, более заметное в нижних секторах макулы. Сделано заключение, что секторальное поражение комплекса ганглиозных клеток обладает лучшей способностью различать здоровые и ранние глаукоматозные поражения глаза, чем средняя толщина GCС.

    К подобному заключению пришли и другие японские авторы [56,169,216], которые для выявления ранней стадии глаукомы с помощью Сirrus HD OCT провели анализ параметра комплекс ганглиозных клеток (GCC), сравнив его с толщиной RNFL в перипапиллярной области. Исследования показали, что эффективность обоих параметров мало различаются между собой, может быть с небольшим преимуществом GCC. Авторы считают, что комбинация обоих параметров может помочь для более раннего выявления глаукомы в препериметрической стадии. Lе P. et al. [143]. было проведено многоцентровое исследование 788 пациентов (1329 глаз), разделенных на 3 группы: норма, подозрение на глаукому и глаукома с использованием четырех различных аппаратов. Установлено, что параметр RNFL был лучшим для FD-OCT, TD-OCT и сканирующего лазерного поляриметра (GDx VCC), а для HRT более точным было измерение параметра rim area, повторяемость которого была сравнима с показателями повторяемости RNFL на других приборах. Авторы делают вывод о том, что все указанные методы исследования могут быть использованы и имеют большое практическое значение для выявления глаукомы среди населения.

    Leung Ch.K. et al. [149] проведено исследование 79 глаукомных и 76 здоровых глаз с помощью Spectralis OCT и HRT3 [149]. Применив ROC-анализ на основе категориальной классификации (норма, пограничное состояние и вне границ нормы) в целом и в 6 секторах диска, авторы отметили слабую корреляцию результатов HRT3 (k=0.30) по сравнению с OCT (k=0.53) в большинстве секторов. Это же относилось и к результатам ROC-анализа, который для RNFL в целом по данным ОКТ составил 0.978, а для НРП в целом по данным HRT3 - 0,905.

    В другой работе [94] было представлено сравнительное исследование параметров ДЗН, полученное на приборах HRT-3 и HD-OCT у 913 китайских пациентов (913 здоровых глаз) в возрасте 40 лет и старше. При этом было выявлено полное совпадение площади диска по данным обоих методов (1,98 мм²), но значительное расхождение в определении rim area (1,29 мм² по данным ОСТ и 1,46 мм² по данным HRT). Все остальные параметры, связанные с экскавацией, были значительно больше у HD-OCT чем у HRT-3. Авторы ссылаются на другие работы, в которых было проведено сравнение границ диска по данным HRT и Stratus OCT [113,121], и показавшие связь полученных результатов, зависящих от особенностей используемых методов определения границ диска зрительного нерва (мануальный при HRT и автоматический при ОKТ). Но главное, на наш взгляд, возникает другой вопрос, почему при наличии совершенно одинаковой площади диска внутренние параметры диска при разных методах имеют значительное отличие.

    Примером может служить и следующая работа, в которой было проведено исследование на 182 здоровых глазах и 156 глазах с глаукомой с использованием HRT3 и Cirrus OCT [76]. Обращает на себя внимание тот факт, что при практически одинаковой площади диска и площади нейроретинального пояска в здоровых глазах наблюдается значительное различие параметра C/D. Авторы делают вывод, что эквивалентные параметры ДЗН по данным Cirrus OCT и HRT3 различны и не могут использоваться взаимозаменяемо. Параметры ДЗН, измеренные с помощью OKT, показали, по мнению авторов, немного лучшую диагностическую эффективность. Площадь под ROC –кривой для rim area по данным ОKТ составила 0,966, а для HRT – 0,905; соответственно для параметра сup/disc area 0,980 и 0,942.

    Имеются и другие публикации, которые отражают противоречия между данными OKT и HRT, касающиеся величины (площади) диска, анализа структур внутри диска.

    Так, в серии работ А.Шпак и соавт. [46,50-52] проводилось сравнение результатов исследования RNFL в перипапиллярной области (Cirrus SD-OCT) и параметров ДЗН по данным HRT у больных с начальной глаукомой. Не приводя конкретных реальных цифровых значений параметров, авторы показали, что интраиндивидуальные коэффициенты вариации показали наилучшие значения для толщины слоя нервных волокон (в среднем 1,86), в то время как для лучших параметров HRT – площади нейроретинального пояска и средней глубины экскавации они составили соответственно 5,35 и 6,25. ROC – анализ показал, что по данным ОKТ информативность оказалась лучшей для средней толщины слоя нервных волокон сетчатки (0,892), а по данным HRT лучшими оказались параметры cup/disc area (0,749) и площадь экскавации (0,737). Делается вывод о том, что Cirrus HD-OCT обладает существенно более высокой информативностью по сравнению с HRT в диагностике начальной глаукомы.

    Как бы в противовес этому заключению, другие авторы отметили одинаковые возможности для раннего выявления глаукомы у больных ПЭС с повышенным ВГД по результатам анализа rim area и cup\disc area (HRT 3), и

    толщину слоя нервных волокон по данным ОKТ [68,190]. А слабая корреляция результатов измерения RNFL методом HRT по сравнению с ОKТ и поляриметрией объясняется тем, что RNFL по технологии HRT представляет всю толщину сетчатки, в то время как технология ОKТ измеряет только три внутренних слоя сетчатки [90].

    Страхов В. В. с соавт. [47], использовав Stratus OCT 3000 (Германия) и отметив зависимость всех параметров экскавации от размера ДЗН, предложили свой, «независимый» от размеров ДЗН параметр, который был назван интегральная площадь нейроретинального пояска (Horiz. Intergrated Rim Width (Area)), информативность которого, по мнению авторов, может превосходить информативность показателей слоя нервных волокон перипапиллярной зоны в ранней диагностике глаукомы. Этот параметр представляет собой площадь сагиттального сечения ДЗН в виде «ленты», ширина которого ограничена перпендикуляром, восстановленным от места окончания пигментного эпителия в перипапиллярной зоне до внутренней пограничной мембраны сетчатки. С учетом того, что в этом месте сетчатка состоит только из одного слоя нервных волокон, этот показатель отражает весь массив нервных волокон, вошедших в зрительный нерв в зоне кольца Эльшнига, непосредственно у края ДЗН [47].

    Lai et al. [142] провели анализ точности результатов автоматической оценки границ ДЗН с помощью Stratus OCT (software version A1.0; Carl Zeiss Meditech) у 31 пациента с перипапиллярной атрофией Результаты автоматической оценки границ диска сравнивались с мануальной на аппарате HRT 2. Было выявлено значительное различие в размерах диска: ОKТ - 2,45 мм² и HRT -1,99 мм²; rim area соответственно – 1,35 и 1,11 мм² и rim vol. - 0,17 и 0,17 мм3. В то же время авторы указали на хорошее согласие между двумя методами: интраиндивидуальная корреляция, равная 0,71-0,94 и площадь под ROC-кривой были идентичны для всех параметров при обоих методах. Авторы делают вывод, что автоматическая оценка границ ДЗН с помощью ОKТ может проводиться при наличии перипапиллярной атрофии, однако в каждом индивидуальном случае желательно сравнивать с результами мануальной техники.

    Подобный вывод делается и в другой аналогичной работе, которая показала, что OKT позволяет четко различать здоровые глаза от глаукомных, но во многих случаях требуется использованиe мануальной техники. Цифровые же значения параметров диска зрительного нерва значительно отличаются между данными HRT and OKT [200].

    Iliev M.E. et al. [121] провели сравнение диагностических возможностей Stratus Optical Coherence Tomograph (OCT) Disc mode и Heidelberg Retina Tomograph (HRT 2) на 49 глазах здоровых пациентов с офтальмогипертензией, подозрением на глаукому и глаукомой.

    Главной целью было определить точность границ диска зрительного нерва по данным обоих методов. В 53% глаз автоматически определяемые границы диска зрительного нерва по данным OKT не совпадали с данными HRT 2 и при повторной мануальной оценке границ диска на OKT.

    Как указывают авторы статьи, чаще всего это наблюдается в миопических глазах, а также при наличии перипапиллярной атрофии. Авторы делают вывод, что Stratus OCT хорошо дифференцирует здоровый и глаукомный диск, но сравнивать цифровые значения величины диска и его параметров с данными HRT нельзя. Этот вывод полностью согласуется и с последними публикациями анализа ДЗН по технологии современных SD-OCT и Гейдельбергской ретинотомографии HRT 3 [160,164,188].