Évaluation de la contribution capillaire et d’autres vaisseaux à la densité de perfusion maculaire mesurée par angiographie par tomographie par cohérence optique

Summary

Nous décrivons l’évaluation d’un coefficient de détermination entre la densité du vaisseau et de la perfusion du plexus capillaire superficiel parafvéal afin d’identifier la contribution des vaisseaux plus grands que les capillaires à la densité de perfusion.

Abstract

La circulation parafovéale du plexus capillaire rétinien superficiel est généralement mesurée avec la densité des vaisseaux, qui détermine la longueur des capillaires avec circulation, et la densité de perfusion, qui calcule le pourcentage de la zone évaluée qui a une circulation. La densité de perfusion tient également compte de la circulation des vaisseaux plus grands que les capillaires, bien que la contribution de ces vaisseaux au premier ne soit généralement pas évaluée. Comme les deux mesures sont générées automatiquement par des dispositifs d’angiographie par tomographie par cohérence optique, cet article propose une méthode pour estimer la contribution des vaisseaux plus grands que les capillaires en utilisant un coefficient de détermination entre les densités des vaisseaux et de perfusion. Cette méthode peut révéler un changement dans la proportion de densité de perfusion des vaisseaux plus grands que les capillaires, même lorsque les valeurs moyennes ne diffèrent pas. Ce changement pourrait refléter la vasodilatation artérielle compensatoire en réponse à l’abandon capillaire dans les premiers stades des maladies vasculaires rétiniennes avant l’apparition de la rétinopathie clinique. La méthode proposée permettrait d’estimer les changements dans la composition de la densité de perfusion sans avoir besoin d’autres dispositifs.

Introduction

La circulation rétinienne est la combinaison d’un écoulement artériolaire, capillaire et veinulaire, dont la contribution peut varier pour répondre aux besoins en oxygène des différentes couches rétiniennes. Cette circulation ne dépend pas de la régulation autonome du système nerveux et a été traditionnellement évaluée avec l’angiographie à la fluorescéine, une méthode invasive qui utilise le contraste intraveineux pour délimiter les vaisseaux rétiniens. Les photographies séquentielles permettent d’évaluer la circulation artérielle, artériolaire, veinulienne et veineuse, ainsi que les sites de lésions capillaires dans les maladies vasculaires ^{rétiniennes1}.

Une méthode actuelle pour mesurer la circulation maculaire est l’angiographie par tomographie par cohérence optique (OCTA), qui utilise l’interférométrie pour obtenir des images rétiniennes et peut délimiter les capillaires et les vaisseaux rétiniens plus ^grands2. Contrairement à l’angiographie à la fluorescéine, l’imagerie OCTA n’est pas influencée par l’ombrage pigmentaire maculaire de la xanthophylle, ce qui permet une imagerie supérieure des capillaires maculaires3. D’autres avantages de l’OCTA par rapport à l’angiographie à la fluorescéine sont sa non-invasivité et sa résolution plus ^élevée4.

Les dispositifs OCTA mesurent le plexus capillaire superficiel au niveau de la parafovea sur une carte de 3 x 3 mm, concentrique au centre fovéal (Figure 1). L’équipement mesure automatiquement la densité de la longueur des vaisseaux (la longueur des capillaires avec circulation dans la zone mesurée) et la densité de perfusion (le pourcentage de la surface mesurée avec circulation), qui comprend celle des vaisseaux plus grands que les capillaires (figure 2)⁵. La densité des vaisseaux a une contribution substantielle à la densité de perfusion dans des conditions physiologiques. Certains appareils mesurent la densité des vaisseaux en tant que « densité vasculaire squelettée » et la densité de perfusion en tant que « densité vasculaire / vasculaire ». Quel que soit l’appareil, il existe généralement une mesure de longueur (mesurée en mm/^mm2 ou ^mm-1) et une autre pour la zone de circulation (mesurée en %), qui sont générées automatiquement.

La densité des vaisseaux peut changer chez les personnes en bonne santé lorsqu’elles sont exposées à l’obscurité, à la lumière ^vacillante6 ou aux boissons contenant de la ^caféine7 en raison du couplage neurovasculaire qui redistribue le flux sanguin entre les plexus capillaires superficiels, moyens et profonds en fonction de la couche rétinienne ayant la plus forte activité. Toute diminution de la densité des vaisseaux causée par cette redistribution revient aux valeurs de base après l’arrêt du stimulus et ne représente pas une perte capillaire, un changement pathologique signalé avant l’apparition de la rétinopathie dans les maladies vasculaires telles que le ^diabète8 ou l’hypertension ^artérielle9.

La diminution des capillaires pourrait être compensée en partie par une vasodilatation artériolaire. La mesure d’un pourcentage ou d’une zone perfusée ne permet pas de savoir s’il y a vasodilatation, qui peut apparaître lorsque les capillaires atteignent un seuil minimum. La mesure de la densité des vaisseaux n’aiderait pas à détecter une augmentation de la zone de circulation résultant de la vasodilatation. La contribution de la circulation artériolaire à la densité de perfusion peut être estimée indirectement en utilisant un coefficient de détermination entre la densité des vaisseaux et la densité de perfusion, et en définissant le pourcentage de la zone de circulation qui correspond aux capillaires ou à d’autres vaisseaux.

La raison d’être de cette technique est que l’analyse de régression peut identifier la mesure dans laquelle les changements d’une valeur numérique indépendante entraînent des changements d’une valeur numérique dépendante. Dans l’imagerie des vaisseaux maculaires à l’aide de l’OCTA, la circulation capillaire est une variable indépendante qui influence la zone de circulation car il y a peu de vaisseaux plus grands dans la région évaluée. Cependant, la parafovea a des vaisseaux plus gros qui peuvent se dilater et modifier le pourcentage de la zone de circulation, qui ne peut pas être identifié directement par les mesures OCTA automatisées actuelles. L’avantage d’utiliser un coefficient de détermination est qu’il mesure une relation entre deux métriques existantes pour en produire deux autres : le pourcentage de la surface de circulation qui correspond aux capillaires, et le pourcentage qui correspond aux autres navires. Les deux pourcentages peuvent être mesurés directement à l’aide d’un nombre de pixels avec un logiciel d’imagerie. Cependant, le coefficient de détermination peut être calculé pour un échantillon avec les nombres que les dispositifs OCTA génèrent ^{automatiquement10,11}.

Pathak et al. ont utilisé un coefficient de détermination pour estimer la masse musculaire et grasse maigre à partir de mesures démographiques et anthropométriques à l’aide d’un réseau de neurones artificiels. Leur étude a révélé que leur modèle avait une valeur ^R2 de 0,92, ce qui expliquait la variabilité d’une grande partie de leurs variables ^{dépendantes12}. O’Fee et ses collègues ont utilisé un coefficient de détermination pour exclure l’infarctus du myocarde non mortel comme substitut de la mortalité toutes causes confondues et cardiovasculaire, car ils ont trouvé un ^R2 de 0,01 à 0,21. Ces résultats ont montré que la variable indépendante expliquait moins de 80% des changements des variables dépendantes, définies comme critère de la maternité de substitution (^R2 = 0,8)¹³.

Le coefficient de détermination est utilisé pour évaluer l’effet des changements d’une variable, d’un groupe de variables ou d’un modèle sur les changements d’une variable de résultat. La différence entre 1 et la valeur ^R2 représente la contribution d’autres variables aux changements de la variable de résultat. Il est rare d’attribuer la différence à une seule variable, car il y en a généralement plus de deux qui contribuent au résultat. Cependant, la proportion de la zone maculaire qui a une circulation ne peut provenir que de la zone couverte par les capillaires et de celle couverte par des vaisseaux plus gros, car les plus gros vaisseaux se dilatent plus que les capillaires. De plus, la vasodilatation réactive est considérée comme provenant très probablement d’artérioles rétiniennes, car une circulation capillaire réduite pourrait diminuer l’apport en oxygène.

Seules deux sources contribuent à un pourcentage de la surface circula dans la macula: les capillaires et les vaisseaux plus grands qu’eux. Le coefficient de détermination entre la densité des vaisseaux et la densité de perfusion détermine la contribution des capillaires à la zone de circulation, et les changements restants (la différence entre 1 et la valeur ^R2 ) représentent la contribution de la seule autre variable qui représente une zone de circulation (celle à l’intérieur des grands vaisseaux rétiniens). Cet article décrit la méthode de mesure de cette contribution chez les personnes en bonne santé (groupe 1) et son évolution chez les patients atteints de maladies vasculaires rétiniennes: hypertension artérielle sans rétinopathie hypertensive (groupe 2) et diabète sucré sans rétinopathie diabétique (groupe 3).

Protocol

Ce protocole a été approuvé par le comité d’éthique de la recherche humaine de Sala Uno. Voir la vidéo 1 pour les sections 1 et 2 et la Table des matériaux pour plus de détails sur l’équipement utilisé dans cette étude. 1. Analyse rétinienne dans le dispositif OCTA Sélectionnez le menu pour l’analyse rétinienne dans le périphérique OCTA. Sélectionnez une carte rétinienne de 3 x 3 mm; sélectionnez <s…

Representative Results

Il y avait 45 sujets dans le groupe 1, 18 dans le groupe 2 et 36 dans le groupe 3. Le tableau 1 montre la répartition de l’âge et des densités par groupe; seules les densités des vaisseaux et de perfusion dans le groupe 1 étaient inférieures à celles du groupe 2. Les coefficients de détermination des densités des vaisseaux centraux et de perfusion sont illustrés à la figure 5. Il n’y avait pas de différence significative entre les groupes. <p class="jove_…

Discussion

La contribution des vaisseaux plus gros que les capillaires aux changements de densité de perfusion dans les maladies vasculaires rétiniennes avant le développement de la rétinopathie. Il a diminué dans la région interne des patients atteints d’hypertension artérielle et a varié d’un domaine à l’autre chez les patients diabétiques. Il existe des méthodes directes pour mesurer la réactivité vasculaire dans la rétine, qui dépendent de l’exposition à un ^{stimulus14,15</sup…}

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