تقييم مساهمة الشعيرات الدموية وغيرها من الأوعية في كثافة التروية البقعية المقاسة باستخدام التصوير المقطعي للتماسك البصري تصوير الأوعية الدموية
Summary
نحن نصف تقييم معامل التحديد بين كثافة الأوعية والتروية للضفيرة الشعرية السطحية parafoveal لتحديد مساهمة الأوعية الأكبر من الشعيرات الدموية في كثافة التروية.
Abstract
عادة ما يتم قياس دوران الضفيرة الشعرية السطحية للشبكية مع كثافة الأوعية الدموية ، والتي تحدد طول الشعيرات الدموية مع الدورة الدموية ، وكثافة التروية ، والتي تحسب النسبة المئوية للمنطقة التي تم تقييمها والتي لديها دوران. تأخذ كثافة التروية في الاعتبار أيضا دوران الأوعية الأكبر من الشعيرات الدموية ، على الرغم من أن مساهمة هذه الأوعية في الأول لا يتم تقييمها عادة. نظرا لأن كلا القياسين يتم توليدهما تلقائيا بواسطة أجهزة تصوير الأوعية الدموية بالتصوير المقطعي بالتماسك البصري ، تقترح هذه الورقة طريقة لتقدير مساهمة الأوعية الأكبر من الشعيرات الدموية باستخدام معامل تحديد بين كثافات الأوعية والتروية. يمكن أن تكشف هذه الطريقة عن تغيير في نسبة كثافة التروية من الأوعية الأكبر من الشعيرات الدموية ، حتى عندما لا تختلف القيم المتوسطة. يمكن أن يعكس هذا التغيير توسع الأوعية الشريانية التعويضي كاستجابة للتسرب الشعري في المراحل الأولية من أمراض الأوعية الدموية في الشبكية قبل ظهور اعتلال الشبكية السريري. وستسمح الطريقة المقترحة بتقدير التغيرات في تكوين كثافة التروية دون الحاجة إلى أجهزة أخرى.
Introduction
الدورة الدموية للشبكية هي مزيج من التدفق الشرياني والشعيرات الدموية والوريدية ، والتي يمكن أن تختلف مساهمتها لتلبية احتياجات الأكسجين لطبقات الشبكية المختلفة. لا تعتمد هذه الدورة الدموية على تنظيم الجهاز العصبي المستقل وقد تم تقييمها تقليديا باستخدام تصوير الأوعية بالفلوريسين ، وهي طريقة غازية تستخدم التباين الوريدي لتحديد الأوعية الشبكية. تسمح الصور الفوتوغرافية المتسلسلة بتقييم الدورة الدموية الشريانية والشريانية والوريدية والوريدية، فضلا عن مواقع تلف الشعيرات الدموية في أمراض الأوعية الدموية في الشبكية1.
الطريقة الحالية لقياس الدورة الدموية البقعية هي تصوير الأوعية الدموية بالتصوير المقطعي بالتماسك البصري (OCTA)، والذي يستخدم قياس التداخل للحصول على صور شبكية العين ويمكنه تحديد الشعيرات الدموية وأوعية الشبكية الأكبر2. على عكس تصوير الأوعية الدموية بالفلوريسين ، لا يتأثر تصوير OCTA بتظليل صبغة زانثوفيل البقعية ، مما يسمح بالتصوير المتفوق للشعيرات الدموية البقعية 3. المزايا الأخرى ل OCTA على تصوير الأوعية الدموية بالفلوريسين هي عدم غزوه ودقة أعلى4.
تقيس أجهزة OCTA الضفيرة الشعرية السطحية في parafovea في خريطة 3 × 3 مم ، متحدة المركز إلى مركز foveal (الشكل 1). يقيس الجهاز تلقائيا كثافة طول الوعاء (طول الشعيرات الدموية مع الدوران في المنطقة المقاسة) وكثافة التروية (النسبة المئوية للمنطقة المقاسة مع الدوران) ، والتي تشمل كثافة الأوعية الأكبر من الشعيرات الدموية (الشكل 2)5. كثافة الأوعية لها مساهمة كبيرة في كثافة التروية في ظل الظروف الفسيولوجية. تقيس بعض الأجهزة كثافة الأوعية على أنها “كثافة الأوعية الدموية الهيكلية الهيكلية” وكثافة التروية على أنها “كثافة الأوعية / الأوعية الدموية”. بغض النظر عن الجهاز ، عادة ما يكون هناك قياس للطول (يقاس ب mm / mm2 أو mm-1) وآخر للمنطقة ذات الدورة الدموية (يقاس بنسبة ٪) ، والتي يتم إنشاؤها تلقائيا.
يمكن أن تتغير كثافة الأوعية الدموية لدى الأشخاص الأصحاء عند تعرضهم للظلام أو الضوء الوامض6 أو المشروبات التي تحتوي على الكافيين7 بسبب الاقتران العصبي الوعائي الذي يعيد توزيع تدفق الدم بين الضفائر الشعرية السطحية والمتوسطة والعميقة وفقا لطبقة الشبكية ذات النشاط الأعلى. أي انخفاض في كثافة الأوعية الدموية الناجمة عن إعادة التوزيع هذه يعود إلى القيم الأساسية بعد توقف الحافز ولا يمثل فقدان الشعيرات الدموية، وهو تغيير مرضي تم الإبلاغ عنه قبل ظهور اعتلال الشبكية في أمراض الأوعية الدموية مثل مرض السكري8 أو ارتفاع ضغط الدم الشرياني9.
يمكن تعويض الانخفاض في الشعيرات الدموية جزئيا عن طريق توسيع الأوعية الشريانية. لا يوفر قياس نسبة مئوية فقط أو المنطقة المنتشرة أي نظرة ثاقبة حول ما إذا كان هناك توسع للأوعية الدموية ، والذي يمكن أن يظهر عندما تصل الشعيرات الدموية إلى الحد الأدنى. لن يساعد قياس كثافة الأوعية في اكتشاف زيادة مساحة الدورة الدموية الناتجة عن توسع الأوعية. يمكن تقدير مساهمة الدورة الدموية الشريانية في كثافة التروية بشكل غير مباشر باستخدام معامل تحديد بين كثافة الأوعية وكثافة التروية ، وتحديد النسبة المئوية للمنطقة ذات الدورة الدموية التي تتوافق مع الشعيرات الدموية أو الأوعية الأخرى.
الأساس المنطقي وراء هذه التقنية هو أن تحليل الانحدار يمكن أن يحدد إلى أي مدى تؤدي تغيرات القيمة الرقمية المستقلة إلى تغييرات في قيمة رقمية تابعة. في تصوير الأوعية البقعية باستخدام OCTA ، يعد الدوران الشعري متغيرا مستقلا يؤثر على المنطقة ذات الدورة الدموية نظرا لوجود عدد قليل من الأوعية الكبيرة في المنطقة التي تم تقييمها. ومع ذلك ، فإن parafovea لديها أوعية أكبر يمكنها توسيع وتغيير النسبة المئوية للمنطقة مع الدوران ، والتي لا يمكن تحديدها مباشرة من خلال مقاييس OCTA الآلية الحالية. تتمثل ميزة استخدام معامل التحديد في أنه يقيس العلاقة بين مقياسين موجودين لإنتاج مقياسين آخرين: النسبة المئوية للمنطقة ذات الدورة الدموية التي تتوافق مع الشعيرات الدموية ، والنسبة المئوية التي تتوافق مع الأوعية الأخرى. يمكن قياس كلتا النسبتين مباشرة باستخدام عدد وحدات البكسل باستخدام برنامج التصوير. ومع ذلك ، يمكن حساب معامل التحديد لعينة بالأرقام التي تولدها أجهزة OCTA تلقائيا10,11.
استخدم باثاك وآخرون معامل تحديد لتقدير العضلات الخالية من الدهون وكتلة الدهون من المقاييس الديموغرافية والأنثروبومترية باستخدام شبكة عصبية اصطناعية. وجدت دراستهم أن نموذجهم يحتوي على قيمة R2 تبلغ 0.92 ، مما يفسر تباين جزء كبير من المتغيرات التابعة لهم12. استخدم O’Fee وزملاؤه معامل التصميم لاستبعاد احتشاء عضلة القلب غير المميت كبديل لجميع الأسباب ووفيات القلب والأوعية الدموية لأنهم وجدوا R2 من 0.01 إلى 0.21. أظهرت تلك النتائج أن المتغير المستقل يفسر أقل من 80٪ من تغيرات المتغيرات التابعة ، والتي تم تعيينها كمعيار لتأجير الأرحام (R2 = 0.8)13.
يستخدم معامل التحديد لتقييم تأثير تغيرات متغير أو مجموعة من المتغيرات أو نموذج على تغيرات متغير النتيجة. يمثل الفرق بين قيمة 1 وقيمة R2 مساهمة المتغيرات الأخرى في تغيرات متغير النتيجة. من غير الشائع أن نعزو الفرق إلى متغير واحد لأنه عادة ما يكون هناك أكثر من اثنين يساهمان في النتيجة. ومع ذلك ، فإن نسبة المنطقة البقعية التي لديها دوران لا يمكن أن تنشأ إلا من المنطقة التي تغطيها الشعيرات الدموية ومن تلك التي تغطيها الأوعية الكبيرة ، حيث تتمدد الأوعية الأكبر حجما أكثر من الشعيرات الدموية. علاوة على ذلك ، يعتبر توسع الأوعية التفاعلي على الأرجح ناشئا عن الشرايين الشبكية ، لأن انخفاض الدورة الدموية الشعرية يمكن أن يقلل من إمدادات الأكسجين.
يساهم مصدران فقط في نسبة مئوية من المساحة ذات الدوران في البقعة: الشعيرات الدموية والأوعية الأكبر منها. يحدد معامل التحديد بين كثافة الأوعية وكثافة التروية مساهمة الشعيرات الدموية في المنطقة ذات الدورة الدموية ، وتمثل التغييرات المتبقية (الفرق بين 1 وقيمة R2 ) مساهمة المتغير الآخر الوحيد الذي يمثل منطقة ذات دوران (داخل أوعية شبكية أكبر). تصف هذه الورقة طريقة قياس هذه المساهمة لدى الأشخاص الأصحاء (المجموعة 1) وكيف تتغير في المرضى الذين يعانون من أمراض الأوعية الدموية في الشبكية: ارتفاع ضغط الدم الشرياني بدون اعتلال الشبكية المرتفع الضغط (المجموعة 2) وداء السكري بدون اعتلال الشبكية السكري (المجموعة 3).
Protocol
Representative Results
Discussion
مساهمة الأوعية الأكبر من الشعيرات الدموية في تغيرات كثافة التروية في أمراض الأوعية الدموية الشبكية قبل تطور اعتلال الشبكية. انخفض في المنطقة الداخلية للمرضى الذين يعانون من ارتفاع ضغط الدم الشرياني واختلف بين المجالات في مرضى السكري. هناك طرق مباشرة لقياس تفاعل الأوعية الدموية في شبكية …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يود المؤلفون أن يشكروا زايس المكسيك على الدعم غير المقيد لاستخدام Cirrus 6000 مع معدات AngioPlex.
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 |
Riferimenti
- 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).
