केशिका और मैकुलर परफ्यूजन घनत्व के लिए अन्य पोत योगदान का मूल्यांकन ऑप्टिकल सुसंगतता टोमोग्राफी एंजियोग्राफी के साथ मापा जाता है
Summary
हम परफ्यूजन घनत्व के लिए केशिकाओं से बड़े जहाजों के योगदान की पहचान करने के लिए पराफोवल सतही केशिका जाल के पोत और परफ्यूजन घनत्व के परफ्यूजन घनत्व के परफ्यूजन घनत्व के बीच निर्धारण के गुणांक के मूल्यांकन का वर्णन करते हैं।
Abstract
सतही रेटिना केशिका जाल के पैराफोवल परिसंचरण को आमतौर पर पोत घनत्व के साथ मापा जाता है, जो परिसंचरण के साथ केशिकाओं की लंबाई निर्धारित करता है, और परफ्यूजन घनत्व, जो परिसंचरण वाले मूल्यांकन किए गए क्षेत्र के प्रतिशत की गणना करता है। परफ्यूजन घनत्व भी केशिकाओं की तुलना में बड़े जहाजों के परिसंचरण पर विचार करता है, हालांकि पहले में इन जहाजों के योगदान का आमतौर पर मूल्यांकन नहीं किया जाता है। चूंकि दोनों माप स्वचालित रूप से ऑप्टिकल सुसंगतता टोमोग्राफी एंजियोग्राफी उपकरणों द्वारा उत्पन्न होते हैं, इसलिए यह पेपर पोत और परफ्यूजन घनत्व के बीच निर्धारण के गुणांक का उपयोग करके केशिकाओं से बड़े जहाजों के योगदान का अनुमान लगाने के लिए एक विधि का प्रस्ताव करता है। यह विधि केशिकाओं से बड़े जहाजों से परफ्यूजन घनत्व के अनुपात में परिवर्तन को प्रकट कर सकती है, भले ही औसत मान अलग-अलग न हों। यह परिवर्तन नैदानिक रेटिनोपैथी के प्रकट होने से पहले रेटिना संवहनी रोगों के प्रारंभिक चरणों में केशिका ड्रॉपआउट की प्रतिक्रिया के रूप में प्रतिपूरक धमनी वासोडिलेशन को प्रतिबिंबित कर सकता है। प्रस्तावित विधि अन्य उपकरणों की आवश्यकता के बिना परफ्यूजन घनत्व की संरचना में परिवर्तन के अनुमान की अनुमति देगी।
Introduction
रेटिना परिसंचरण धमनी, केशिका और वेनुलर प्रवाह का संयोजन है, जिसका योगदान विभिन्न रेटिना परतों की ऑक्सीजन जरूरतों को पूरा करने के लिए भिन्न हो सकता है। यह परिसंचरण स्वायत्त तंत्रिका तंत्र विनियमन पर निर्भर नहीं करता है और पारंपरिक रूप से फ्लोरोसीन एंजियोग्राफी के साथ मूल्यांकन किया गया है, एक आक्रामक विधि जो रेटिना वाहिकाओं को चित्रित करने के लिए अंतःशिरा विपरीत का उपयोग करती है। अनुक्रमिक तस्वीरें धमनी, धमनी, शिरापरक, और शिरापरक परिसंचरण के मूल्यांकन की अनुमति देती हैं, साथ ही रेटिना संवहनी रोगों में केशिका क्षति की साइटें भी।
मैकुलर परिसंचरण को मापने के लिए एक वर्तमान विधि ऑप्टिकल सुसंगतता टोमोग्राफी एंजियोग्राफी (OCTA) है, जो रेटिना छवियों को प्राप्त करने के लिए इंटरफेरोमेट्री का उपयोग करती है और केशिकाओं और बड़े रेटिना वाहिकाओं को रेखांकित कर सकती है2। फ्लोरोसीन एंजियोग्राफी के विपरीत, OCTA इमेजिंग मैकुलर ज़ैंथोफिल वर्णक छायांकन से प्रभावित नहीं होती है, जिससे मैकुलर केशिकाओं की बेहतर इमेजिंग की अनुमति मिलती है3। फ्लोरोसीन एंजियोग्राफी पर OCTA के अन्य लाभ इसकी noninvasiveness और उच्च रिज़ॉल्यूशन 4 हैं।
OCTA उपकरण एक 3 x 3 मिमी मानचित्र में पैराफोवा पर सतही केशिका जाल को मापते हैं, जो फोवल केंद्र (चित्रा 1) के लिए संकेंद्रित है। उपकरण स्वचालित रूप से पोत की लंबाई घनत्व (मापा क्षेत्र में परिसंचरण के साथ केशिकाओं की लंबाई) और परफ्यूजन घनत्व (परिसंचरण के साथ मापा क्षेत्र का प्रतिशत) को मापता है, जिसमें केशिकाओं से बड़े जहाजों (चित्रा 2) 5 शामिल हैं। पोत घनत्व का शारीरिक परिस्थितियों में परफ्यूजन घनत्व में पर्याप्त योगदान है। कुछ उपकरण पोत घनत्व को “कंकालीकृत संवहनी घनत्व” और परफ्यूजन घनत्व को “पोत / संवहनी घनत्व” के रूप में मापते हैं। डिवाइस के बावजूद, आमतौर पर लंबाई के लिए एक माप होता है (मिमी / मिमी 2 या मिमी -1 में मापा जाता है) और परिसंचरण के साथ क्षेत्र के लिए दूसरा (में मापा जाता है%), जो स्वचालित रूप से उत्पन्न होते हैं।
अंधेरे, झिलमिलाहट light6, या कैफीनयुक्त पेय 7 के संपर्क में आने पर स्वस्थ लोगों में पोत घनत्व बदल सकता है क्योंकि न्यूरोवैस्कुलर युग्मन जो उच्चतम गतिविधि के साथ रेटिना परत के अनुसार सतही, मध्य और गहरे केशिका जाल के बीच रक्त प्रवाह को पुनर्वितरित करता है। इस पुनर्वितरण के कारण पोत घनत्व में कोई भी कमी उत्तेजना बंद होने के बाद बेसलाइन मूल्यों पर लौटती है और केशिका हानि का प्रतिनिधित्व नहीं करती है, रेटिनोपैथी से पहले एक पैथोलॉजिकल परिवर्तन की सूचना दी गई है जो मधुमेह 8 या धमनी उच्च रक्तचाप जैसे संवहनी रोगों में दिखाई देती है।
केशिकाओं में कमी को आंशिक रूप से धमनीविस्फार वासोडिलेशन द्वारा मुआवजा दिया जा सकता है। केवल एक प्रतिशत या perfused क्षेत्र को मापने से इस बात की कोई अंतर्दृष्टि नहीं मिलती है कि क्या वासोडिलेशन है, जो तब दिखाई दे सकता है जब केशिकाएं न्यूनतम सीमा तक पहुंचती हैं। पोत घनत्व को मापने से वासोडिलेशन के परिणामस्वरूप बढ़े हुए परिसंचरण क्षेत्र का पता लगाने में मदद नहीं मिलेगी। परफ्यूजन घनत्व के लिए धमनी परिसंचरण के योगदान का अनुमान अप्रत्यक्ष रूप से पोत घनत्व और परफ्यूजन घनत्व के बीच निर्धारण के गुणांक का उपयोग करके लगाया जा सकता है, और परिसंचरण के साथ क्षेत्र के प्रतिशत को परिभाषित किया जा सकता है जो केशिकाओं या अन्य जहाजों से मेल खाता है।
इस तकनीक के पीछे तर्क यह है कि प्रतिगमन विश्लेषण उस सीमा की पहचान कर सकता है जिसके परिणामस्वरूप एक स्वतंत्र संख्यात्मक मान के परिवर्तन एक निर्भर संख्यात्मक मान के परिवर्तन होते हैं। OCTA का उपयोग करके मैकुलर पोत इमेजिंग में, केशिका परिसंचरण एक स्वतंत्र चर है जो परिसंचरण के साथ क्षेत्र को प्रभावित करता है क्योंकि मूल्यांकन किए गए क्षेत्र में कुछ बड़े जहाज हैं। हालांकि, पैराफोवा में बड़े जहाज होते हैं जो परिसंचरण के साथ क्षेत्र के प्रतिशत को फैला सकते हैं और बदल सकते हैं, जिसे वर्तमान स्वचालित ऑक्टा मीट्रिक द्वारा सीधे पहचाना नहीं जा सकता है। निर्धारण के गुणांक का उपयोग करने का लाभ यह है कि यह दो और अधिक उत्पादन करने के लिए दो मौजूदा मीट्रिक के बीच संबंध को मापता है: परिसंचरण के साथ क्षेत्र का प्रतिशत जो केशिकाओं से मेल खाता है, और प्रतिशत जो अन्य जहाजों से मेल खाता है। दोनों प्रतिशत को सीधे इमेजिंग सॉफ़्टवेयर के साथ पिक्सेल गिनती का उपयोग करके मापा जा सकता है। हालांकि, निर्धारण के गुणांक की गणना उन संख्याओं के साथ एक नमूने के लिए की जा सकती है जो OCTA डिवाइस स्वचालित रूप से उत्पन्न करते हैं10,11।
पाठक एट अल ने एक कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क का उपयोग करके जनसांख्यिकीय और एंथ्रोपोमेट्रिक उपायों से दुबला मांसपेशियों और वसा द्रव्यमान का अनुमान लगाने के लिए दृढ़ संकल्प के गुणांक का उपयोग किया। उनके अध्ययन में पाया गया कि उनके मॉडल में 0.92 का आर 2 मूल्य था, जिसने उनके निर्भर चर 12 के एक बड़े हिस्से की परिवर्तनशीलता की व्याख्या की। O’Fee और सहकर्मियों ने सभी कारणों और हृदय मृत्यु दर के लिए एक सरोगेट के रूप में nonfatal myocardial infarction को बाहर करने के लिए दृढ़ संकल्प के गुणांक का उपयोग किया क्योंकि उन्हें 0.01 से 0.21 का R2 मिला। उन परिणामों से पता चला है कि स्वतंत्र चर ने निर्भर चर के परिवर्तनों के 80% से कम की व्याख्या की, जिसे सरोगेसी (R2 = 0.8) 13 के मानदंड के रूप में सेट किया गया था।
निर्धारण के गुणांक का उपयोग एक चर, चर के एक समूह, या एक परिणाम चर के परिवर्तनों पर एक मॉडल के परिवर्तनों के प्रभाव का आकलन करने के लिए किया जाता है। 1 और R2 मान के बीच का अंतर परिणाम चर के परिवर्तनों के लिए अन्य चर के योगदान का प्रतिनिधित्व करता है। एक एकल चर के लिए अंतर को विशेषता देना असामान्य है क्योंकि आमतौर पर परिणाम में योगदान देने वाले दो से अधिक होते हैं। हालांकि, परिसंचरण वाले मैकुलर क्षेत्र का अनुपात केवल केशिकाओं द्वारा कवर किए गए क्षेत्र से उत्पन्न हो सकता है और बड़े जहाजों द्वारा कवर किया गया है, क्योंकि बड़े जहाजों को केशिकाओं की तुलना में अधिक फैलाया जाता है। इसके अलावा, प्रतिक्रियाशील वासोडिलेशन को संभवतः रेटिना धमनियों से उत्पन्न माना जाता है, क्योंकि एक कम केशिका परिसंचरण ऑक्सीजन की आपूर्ति को कम कर सकता है।
केवल दो स्रोत मैक्यूला में परिसंचरण के साथ क्षेत्र के प्रतिशत में योगदान करते हैं: केशिकाएं और उनसे बड़े जहाजों। पोत घनत्व और परफ्यूजन घनत्व के बीच निर्धारण का गुणांक परिसंचरण के साथ क्षेत्र में केशिकाओं के योगदान को निर्धारित करता है, और शेष परिवर्तन (1 और आर 2 मूल्य के बीच का अंतर) केवल अन्य चर के योगदान का प्रतिनिधित्व करते हैं जो परिसंचरण के साथ एक क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है (जो बड़े रेटिना वाहिकाओं के भीतर)। यह पेपर स्वस्थ लोगों (समूह 1) में इस योगदान को मापने की विधि का वर्णन करता है और रेटिना संवहनी रोगों वाले रोगियों में यह कैसे बदलता है: उच्च रक्तचाप से ग्रस्त रेटिनोपैथी (समूह 2) के बिना धमनी उच्च रक्तचाप और मधुमेह रेटिनोपैथी (समूह 3) के बिना मधुमेह मेलिटस।
Protocol
Representative Results
Discussion
रेटिनोपैथी के विकास से पहले रेटिना संवहनी रोगों में परफ्यूजन घनत्व परिवर्तन के लिए केशिकाओं की तुलना में बड़े जहाजों का योगदान। यह धमनी उच्च रक्तचाप वाले रोगियों के आंतरिक क्षेत्र में कम हो गया और मध?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों को AngioPlex उपकरण ों के साथ Cirrus 6000 का उपयोग करने के लिए अप्रतिबंधित समर्थन के लिए Zeiss मेक्सिको धन्यवाद करना चाहते हैं.
Materials
| Cirrus 6000 with Angioplex | Carl Zeiss Meditec Inc., Dublin CA | N/A | 3 x 3 vessel and perfusion density maps |
| Excel | Microsoft | N/A | spreadsheet |
| Personal computer | Generic | N/A | for running the calculations on the spreadsheet |
References
- Ong, J. X., Fawzi, A. A. Perspectives on diabetic retinopathy from advanced retinal vascular imaging. Eye. , (2022).
- Tan, A. C. S., et al. An overview of the clinical applications of optical coherence tomography angiography. Eye. 32 (2), 262-286 (2018).
- Elnahry, A. G., Ramsey, D. J. Optical coherence tomography angiography imaging of the retinal microvasculature is unimpeded by macula xanthophyll pigment. Clinical and Experimental Ophthalmology. 48 (7), 1012-1014 (2020).
- Elnahry, A. G., Ramsey, D. J. Automated image alignment for comparing microvascular changes detected by fluorescein angiography and optical coherence tomography angiography in diabetic retinopathy. Seminars in Ophthalmology. 36 (8), 757-764 (2021).
- Rosenfeld, P. J., et al. Zeiss AngioPlex spectral domain optical coherence tomography angiography: technical aspects. Developments in Ophthalmology. 56, 18-29 (2016).
- Nesper, P. L., et al. Hemodynamic response of the three macular capillary plexuses in dark adaptation and flicker stimulation using optical coherence tomography angiography. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 60 (2), 694-703 (2019).
- Zhang, Y. S., Lee, H. E., Kwan, C. C., Schwartz, G. W., Fawzi, A. A. Caffeine delays retinal neurovascular coupling during dark to light adaptation in healthy eyes revealed by optical coherence tomography angiography. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 61 (4), 37 (2020).
- Barraso, M., et al. Optical coherence tomography angiography in type 1 diabetes mellitus. Report 1: Diabetic Retinopathy. Translational Vision Science and Technology. 9, 34 (2020).
- Xu, Q., Sun, H., Huang, X., Qu, Y. Retinal microvascular metrics in untreated essential hypertensives using optical coherence tomography angiography. Graefe’s Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 259 (2), 395-403 (2021).
- Yeh, R. Y., Nischal, K. K., LeDuc, P., Cagan, J. Written in blood: applying grammars to retinal vasculatures. Translational Vision Science & Technology. 9, 36 (2020).
- Corvi, F., Sadda, S. R., Staurenghi, G., Pellegrini, M. Thresholding strategies to measure vessel density by optical coherence tomography angiography. Canadian Journal of Ophthalmology. 55 (4), 317-322 (2020).
- Pathak, P., Panday, S. B., Ahn, J. Artificial neural network model effectively estimates muscle and fat mass using simple demographic and anthropometric measures. Clinical Nutrition. 41 (1), 144-152 (2022).
- OFee, K., Deych, E., Ciani, O., Brown, D. L. Assessment of nonfatal myocardial infarction as a surrogate for all-cause and cardiovascular mortality in treatment or prevention of coronary artery disease: a meta-analysis of randomized clinical trials. JAMA Internal Medicine. 181 (12), 1575-1587 (2021).
- Kushner-Lenhoff, S., Ashimatey, B. S., Kashani, A. H. Retinal vascular reactivity as assessed by optical coherence tomography angiography. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (157), e60948 (2020).
- Sousa, D. C., et al. A protocol to evaluate retinal vascular response using optical coherence tomography angiography. Frontiers in Neuroscience. 13, 566 (2019).
- Falavarjani, K. G., et al. Effect of segmentation error correction on optical coherence tomography angiography measurements in healthy subjects and diabetic macular oedema. British Journal of Ophthalmology. 104 (2), 162-166 (2020).
- Warner, R. L., et al. Full-field flicker evoked changes in parafoveal retinal blood flow. Scientific Reports. 10 (1), 16051 (2020).
- Zhang, Y. S., et al. Reversed neurovascular coupling on optical coherence tomography is the earliest detectable abnormality before clinical diabetic retinopathy. Journal of Clinical Medicine. 9 (11), 3523 (2020).
