Optik Koherens Tomografi Anjiyografi ile Ölçülen Maküler Perfüzyon Yoğunluğuna Kılcal ve Diğer Damar Katkılarının Değerlendirilmesi
Summary
Parafoveal yüzeyel kılcal pleksusun damar ve perfüzyon yoğunluğu arasındaki belirleme katsayısının değerlendirilmesini, kılcal damarlardan daha büyük damarların perfüzyon yoğunluğuna katkısını tanımlamak için tanımladık.
Abstract
Yüzeyel retinal kılcal pleksusun parafoveal dolaşımı genellikle dolaşımı olan kılcal damarların uzunluğunu belirleyen damar yoğunluğu ve dolaşımı olan değerlendirilen alanın yüzdesini hesaplayan perfüzyon yoğunluğu ile ölçülür. Perfüzyon yoğunluğu, kılcal damarlardan daha büyük damarların dolaşımını da dikkate alır, ancak bu damarların ilkine katkısı genellikle değerlendirilmez. Her iki ölçüm de optik koherens tomografi anjiyografi cihazları tarafından otomatik olarak üretildiğinden, bu makale damar ve perfüzyon yoğunlukları arasında bir belirleme katsayısı kullanarak kılcal damarlardan daha büyük damarların katkısını tahmin etmek için bir yöntem önermektedir. Bu yöntem, ortalama değerler farklı olmasa bile, kılcal damarlardan daha büyük damarlardan perfüzyon yoğunluğunun oranında bir değişiklik ortaya çıkarabilir. Bu değişiklik, klinik retinopati ortaya çıkmadan önce retinal vasküler hastalıkların ilk aşamalarında kılcal damlamaya bir yanıt olarak kompansatör arteriyel vazodilatasyonu yansıtabilir. Önerilen yöntem, diğer cihazlara ihtiyaç duymadan perfüzyon yoğunluğunun bileşimindeki değişikliklerin tahmin edilmesine izin verecektir.
Introduction
Retina dolaşımı, katkısı farklı retina tabakalarının oksijen ihtiyaçlarını karşılamak için değişebilen arteriyolar, kılcal ve venüler akışın birleşimidir. Bu dolaşım otonom sinir sistemi regülasyonuna bağlı değildir ve geleneksel olarak retina damarlarını tanımlamak için intravenöz kontrast kullanan invaziv bir yöntem olan floresein anjiyografi ile değerlendirilmiştir. Sıralı fotoğraflar, retina damar hastalıklarında arteriyel, arteriyolar, venüler ve venöz dolaşımın yanı sıra kılcal hasar bölgelerinin değerlendirilmesine olanak sağlar1.
Maküler dolaşımı ölçmek için güncel bir yöntem, retinal görüntüler elde etmek için interferometri kullanan ve kılcal damarları ve daha büyük retinal damarları özetleyebilen optik koherens tomografi anjiyografisidir (OCTA). Floresein anjiyografiden farklı olarak, OCTA görüntüleme makula ksantofil pigment gölgelemesinden etkilenmez ve makula kılcal damarlarının üstün görüntülenmesini sağlar3. OCTA’nın floresein anjiyografiye göre diğer avantajları noninvazivliği ve daha yüksek çözünürlüğüdür4.
OCTA cihazları parafoveadaki yüzeysel kılcal pleksusu fovea merkezine eş merkezli 3 x 3 mm’lik bir haritada ölçer (Şekil 1). Ekipman, damar uzunluğu yoğunluğunu (ölçülen alanda dolaşımı olan kılcal damarların uzunluğu) ve kılcal damarlardan daha büyük damarlarınkini içeren perfüzyon yoğunluğunu (ölçülen alanın dolaşım yüzdesi) otomatik olarak ölçer (Şekil 2)5. Damar yoğunluğunun fizyolojik koşullar altında perfüzyon yoğunluğuna önemli bir katkısı vardır. Bazı cihazlar damar yoğunluğunu “iskeletleşmiş vasküler yoğunluk” ve perfüzyon yoğunluğunu “damar / vasküler yoğunluk” olarak ölçer. Cihazdan bağımsız olarak, genellikle uzunluk için bir ölçüm (mm / mm2 veya mm-1 cinsinden ölçülür) ve otomatik olarak üretilen sirkülasyonlu alan için (% cinsinden ölçülür) başka bir ölçüm vardır.
Sağlıklı insanlarda damar yoğunluğu, karanlık, titreşen ışık6 veya kafeinli içeceklere7 maruz kaldığında değişebilir, çünkü yüzeysel, orta ve derin kılcal pleksuslar arasındaki kan akışını en yüksek aktiviteye sahip retina tabakasına göre yeniden dağıtan nörovasküler eşleşme nedeniyle. Bu yeniden dağılımın neden olduğu damar yoğunluğundaki herhangi bir azalma, uyaran durduktan sonra temel değerlere geri döner ve diyabet8 veya arteriyel hipertansiyon9 gibi vasküler hastalıklarda retinopati ortaya çıkmadan önce bildirilen patolojik bir değişiklik olan kılcal kaybı temsil etmez.
Kılcal damarlardaki azalma kısmen arteriyolar vazodilatasyon ile telafi edilebilir. Sadece bir yüzde veya perfüze alanın ölçülmesi, kılcal damarlar minimum eşiğe ulaştığında ortaya çıkabilecek vazodilatasyon olup olmadığına dair herhangi bir fikir vermez. Damar yoğunluğunun ölçülmesi, vazodilatasyondan kaynaklanan artan bir dolaşım alanını tespit etmeye yardımcı olmaz. Arteriyolar dolaşımın perfüzyon yoğunluğuna katkısı, damar yoğunluğu ile perfüzyon yoğunluğu arasındaki belirleme katsayısı kullanılarak ve kılcal damarlara veya diğer damarlara karşılık gelen dolaşımlı alanın yüzdesini tanımlayarak dolaylı olarak tahmin edilebilir.
Bu tekniğin arkasındaki mantık, regresyon analizinin, bağımsız bir sayısal değerin değişikliklerinin bağımlı bir sayısal değerin değişmesine ne ölçüde yol açtığını tanımlayabilmesidir. OKTA kullanılarak yapılan makula damarı görüntülemesinde, kılcal dolaşım, değerlendirilen bölgede az sayıda daha büyük damar bulunduğundan, dolaşımı olan alanı etkileyen bağımsız bir değişkendir. Bununla birlikte, parafovea, mevcut otomatik OCTA metrikleri tarafından doğrudan tanımlanamayan sirkülasyonlu alanın yüzdesini genişletebilen ve değiştirebilen daha büyük kaplara sahiptir. Bir belirleme katsayısı kullanmanın avantajı, iki tane daha üretmek için mevcut iki metrik arasındaki ilişkiyi ölçmesidir: kılcal damarlara karşılık gelen dolaşımlı alanın yüzdesi ve diğer damarlara karşılık gelen yüzde. Her iki yüzde de görüntüleme yazılımına sahip bir piksel sayısı kullanılarak doğrudan ölçülebilir. Bununla birlikte, bir numune için belirleme katsayısı, OCTA cihazlarının otomatik olarak ürettiği sayılarla hesaplanabilir10,11.
Pathak ve ark., yapay bir sinir ağı kullanarak demografik ve antropometrik ölçümlerden yağsız kas ve yağ kütlesini tahmin etmek için bir belirleme katsayısı kullandılar. Çalışmaları, modellerinin bağımlı değişkenlerinin büyük bir kısmının değişkenliğini açıklayan 0.92’lik bir R2 değerine sahip olduğunu bulmuştur12. O’Fee ve meslektaşları, ölümcül olmayan miyokard enfarktüsünü tüm nedenlere ve kardiyovasküler mortalite için bir vekil olarak dışlamak için bir kararlılık katsayısı kullandılar, çünkü 0.01 ila 0.21 arasında bir R2 buldular. Bu sonuçlar, bağımsız değişkenin, taşıyıcı annelik kriteri olarak belirlenen bağımlı değişkenlerin değişikliklerinin% 80’inden azını açıkladığını göstermiştir (R2 = 0.8)13.
Belirleme katsayısı, bir değişkenin, bir grup değişkenin veya bir modelin değişikliklerinin bir sonuç değişkeninin değişiklikleri üzerindeki etkisini değerlendirmek için kullanılır. 1 ve R2 değeri arasındaki fark, diğer değişkenlerin sonuç değişkeninin değişikliklerine katkısını temsil eder. Farkı tek bir değişkene atfetmek nadirdir, çünkü genellikle sonuca katkıda bulunan ikiden fazla vardır. Bununla birlikte, dolaşımı olan makula alanının oranı sadece kılcal damarların kapladığı alandan ve daha büyük damarların kapladığı alandan kaynaklanabilir, çünkü daha büyük damarlar kılcal damarlardan daha fazla genişler. Dahası, reaktif vazodilatasyonun büyük olasılıkla retinal arteriollerden kaynaklandığı düşünülmektedir, çünkü azalmış kılcal dolaşım oksijen tedarikini azaltabilir.
Sadece iki kaynak, makulada dolaşımı olan alanın bir yüzdesine katkıda bulunur: kılcal damarlar ve onlardan daha büyük damarlar. Damar yoğunluğu ve perfüzyon yoğunluğu arasındaki belirleme katsayısı, kılcal damarların dolaşımı olan alana katkısını belirler ve kalan değişiklikler (1 ile R2 değeri arasındaki fark), dolaşımı olan bir alanı (daha büyük retinal damarlar içindeki) temsil eden diğer tek değişkenin katkısını temsil eder. Bu yazıda sağlıklı insanlarda (grup 1) bu katkının ölçülme yöntemi ve retinal vasküler hastalıkları olan hastalarda nasıl değiştiği açıklanmaktadır: hipertansif retinopati olmadan arteriyel hipertansiyon (grup 2) ve diyabetik retinopati olmadan diabetes mellitus (grup 3).
Protocol
Representative Results
Discussion
Retinopati gelişmeden önce retina damar hastalıklarında kılcal damarlardan daha büyük damarların perfüzyon yoğunluğuna katkısı değişmektedir. Arteriyel hipertansiyonu olan hastaların iç bölgesinde azalmış ve diyabetli hastalarda alanlar arasında farklılık göstermiştir. Retinadaki vasküler reaktiviteyi ölçmek için, bir uyarana maruz kalmaya bağlı olarak doğrudan yöntemler vardır14,15. Bu makalede önerilen ölçüm, kılcal damarl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, Cirrus 6000’i AngioPlex ekipmanıyla kullanmak için sınırsız destek için Zeiss Mexico’ya teşekkür eder.
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).
