СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ КРОВИ В ЗОНЕ ДИСКА ЗРИТЕЛЬНОГО НЕРВА, ПЕРИПАПИЛЛЯРНОЙ И МАКУЛЯРНОЙ ОБЛАСТИ СЕТЧАТКИ ГЛАЗА
METHOD FOR INVESTIGATING BLOOD MICROCIRCULATION WITHIN THE OPTIC NERVE REGION, PERIPAPILLARY AND MACULAR RETINAL AREA

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и предназначено для количественной оценки микроциркуляции крови в зоне диска зрительного нерва (ДЗН), перипапиллярной и макулярной области сетчатки глаза с использованием оптической когерентной томографии -ангиографии с помощью прибора Spectralis ОСТ2 с модулем ОСТ-ангиография (Heidelberg Engineering, Германия).
Актуальность проблемы оценки кровоснабжения сетчатки и зрительного нерва обусловлена широкой распространенностью гемодинамических нарушений при различных глазных патологиях, таких как глаукома, диабетическая ретинопатия, окклюзия сосудов сетчатки, макулодистрофия и ряде других. Исследование гемодинамики имеет большое значение как с точки зрения определения патогенетических механизмов того или иного заболевания глаз, так и оценки динамики его течения и контроля эффективности проводимого лечения (Schmetterer L. Ocular blood flow. New York. Springer. 2012: 147-59).
В настоящее время существуют различные способы оценки циркуляции крови в области ДЗН, в сетчатке и ретробульбарных сосудах. Основными современными методами оценки глазного кровотока являются цветовое допплеровское картирование (ЦЦК), исследование глазного дна с помощью анализатора диаметра сосудов сетчатки, цифровая сканирующая лазерная офтальмоскопическая ангиография и лазерная допплерфлоуметрия (Lieb W.E. Color Doppler ultrasonography of the eye and orbit. Current Opin. Ophthalmol. 1993; 4: 68-75; Киселева Т.Н. Ультразвуковые методы исследования кровотока в диагностике ишемических поражений глаза. Вестник офтальмологии. 2004; 4: 3-5; Курышева Н.И., Трубилина А.В., Маслова Е.В. Оптическая когерентная томография - ангиография и паттерн-электроретинография в ранней диагностике глаукомы. Новости глаукомы. 2017. 1:66-69; Kotliar К., Baumann М., Vilser W., Lanzl I.M. Retinal pulse wav velocity in retinal arteries of healthy volonteers. Br J Ophthalmol. 2011; 95(5):675-9; Киселева Т.Н., Аджемян H.A. Методы оценки глазного кровотока при сосудистой патологии глаза. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2015. 4: 4-10).
Эти методы с различной степенью достоверности позволяют оценить объем кровотока и его скорость в орбитальных сосудах и в сосудах сетчатки, но имеют существенные ограничения в оценке гемодинамики в сосудах мелких калибров и капиллярах с учетом их локализации, а также в интерпретации полученных результатов (Курышева Н.И., Маслова Е.В. Оптическая когерентная томография с функцией ангиографии в диагностике глаукомы. Вестник офтальмологии. 2016; 132(5):98-102). Таким образом, объективная визуализация и количественная оценка микроциркуляции в различных слоях сетчатки, хориоидеи и перипапиллярной области в настоящий момент вызывает значительные трудности.
К современному перспективному методу, позволяющему визуально оценить и частично количественно рассчитать уровень кровоснабжения перечисленных зон относится ОСТ-ангиография (ОСТ-А). В отличие от флюоресцентной ангиографии, ОСТ-А является неинвазивным методом, позволяющим оценить кровоснабжение на всей глубине скана, визуализируя глубокие слои сетчатки, перфузию сетчатки, хориокаппилляры и хориоидею (Курышева Н.И. ОКТ-ангиография и ее роль в исследовании ретинальной микроциркуляции при глаукоме (часть первая). Российский офтальмологический журнал. 2018; 11(3):95-100).
Одним из инструментов диагностики такого рода является модуль ОСТ -А прибора Spectralis ОСТ2 (Heidelberg Engineering, Германия). Модуль ОСТ-А платформы Spectralis использует сложные математические модели с использованием алгоритма абсолютной деккореляции полного спектра данных OCT (SD-OCT). Этот подход позволяет получить трехмерные изображения ОСТ-А с высоким разрешением осевого разделения тонких сосудистых сплетений. Математическая модель обладает высокой чувствительностью и позволяет визуализировать малейшие изменения между последовательными ОСТ сканами, показывающими кровоток, путем анализа интенсивности и изменения времени отражения сигнала, вызванного движущимися частицами (эритроцитами) проходящими по сосудам. Этот метод обеспечивает высокий контраст между областями сосудистого кровотока и окружающими тканями.
Spectralis ОСТ2 обладает дополнительными диагностическими модулями увеличенной глубины изображения (Enhanced depth imagine, EDI-OCT) для устранения ограничения визуализации сосудистой оболочки и решетчатой пластинки склеры за счет поглощения света пигментным эпителием сетчатки и рассеивания его структурами хориоидеи (Enhanced depth imagine, EDI-OCT) (Margolis R., Spaide R.F. A pilot study of enhanced depth imaging optical coherence tomography of the choroid in normal eyes. Am J Ophthalmol., 2009 May;147(5):811-5.) и системой активного контроля движений глаз в реальном времени TruTrack Active Eye Tracking, которая позволяет избежать артефактов движения и обеспечивает высокое разрешение изображения.
Высокая скорость сканирования (85.000 кГц), боковое разрешение 14 мкм/пиксель и осевое разрешение 7 мкм/пиксель дает возможность точной послойной сегментации слоев сетчатки, фиксируя отражательную способность в пределах тканей. Модуль ОСТ-А Spectralis ОСТ2 анализирует не только интенсивность отраженного сигнала, но также и время в изменении отражения, вызванное движущимися частицами (эритроцитами), проходящими по сосудам, в том числе мелким.
Необходимо отметить, что в настоящее время трехмерная картина сосудистой системы анализируется только на основе одномерных поперечных сканов ОСТ-А.
Известен способ анализа одномерных поперечных ОСТ-А изображений сетчатки и ДЗН, который позволяет рассчитать плотность поверхностных (SVC) и глубоких (DVC) сосудистых сплетений (Angio Flow Density) в перипапиллярной и парафовеолярной зонах. Показатель представляет собой площадь, занятую сосудами и выраженную в % от общей площади исследуемой зоны в конкретном поперечном срезе (Курышева Н.И., Маслова Е.В., Трубилина А.В., Фомин А.В. ОКТ-ангиография и цветовое допплеровское картирование в исследовании гемоперфузии сетчатки и зрительного нерва при глаукоме. Офтальмология. 2016; 13(2): 102-110). Этот способ принят за ближайший аналог.
Однако при всех очевидных преимуществах визуализации микроциркуляции сетчатки, хориоидеи и ДЗН в поперечном срезе возникают проекционные артефакты в более глубоких местах, которые напоминают кровеносные сосуды (тени) из более поверхностных слоев, что снижает достоверность полученных результатов.
Для получения более полной и всесторонней информации о системе кровоснабжения слоев сетчатки как трехмерном объекте, необходимо анализировать изображения, полученные не только в поперечном, но в сагиттальном срезе. В то же время в настоящий момент программное обеспечение аппаратов для ОСТ-А не позволяет количественно интерпретировать полученные таким образом изображения, что значительно ограничивает диагностическую значимость исследования кровотока при патологии сетчатки и ДЗН.
Задачей изобретения является разработка способа исследования кровоснабжения диска зрительного нерва, перипапиллярной и макулярной области сетчатки глаза по ангиографическим изображениям ОСТ модуля прибора Spectralis ОСТ2.
Техническим результатом изобретения является возможность исследования микроциркуляции путем количественной оценки кровоснабжения в сагиттальных слоях исследуемых зон сетчатки, хориоидеи и ДЗН с повышением информативности и достоверности исследования.
Технический результат достигается за счет проведения количественной оценки микроциркуляции крови в слоях сетчатки и хориоидеи по количеству пикселей желтого цвета в ОСТ-А изображении, выделенном в группе из пяти А-сканов саггитального среза в квадрате со стороной 3 мм в исследуемой зоне с помощью ОСТ с ангиографическим модулем SPECTRALIS 2.
Способ осуществляют следующим образом. ОСТ-ангиографию проводят на оптическом когерентном томографе Spectralis ОСТ2 с модулем ОСТ-ангиографии (Heidelberg Engineering, Германия). Выбирают группу из пяти А-сканов сагиттального среза в исследуемой зоне. Затем из них выбирают в середине зоны в виде квадрата со стороной 3 мм, центрированного относительно ДЗН или макулярной области, наиболее «яркий» А-скан. Выделяют границы наружного плексиформного слоя (OPL), мембраны Бруха (ВМ). Проводят в этом скане количественную оценку кровоснабжения исследуемых зон по количеству пикселей желтого цвета.
Стандартный ОСТ-ангио анализ включает в себя 512 А-сканов. Дистанция между сканами - 6 мкм. Каждое изображение (А-скан) представляет собой трехмерную матрицу или три слоя двумерных матриц: оси абсцисс и ординат определяют положение точки (пикселя), а три значения по оси аппликат - цвет пикселя.
Анализируемый сагиттальный А-скан ОСТ-А содержит изображение скоплений частиц крови, отображаемых посредством массы пикселей желтого цвета, фактически фиксирующих характер, плотность и интенсивность таких частиц крови в сагиттальном срезе сетчатки, с пограничным разделением пунктиром красного цвета слоев OPL и мембраны Бруха. Кровенаполнение глазного яблока является динамическим процессом, поэтому для каждого пациента в середине исследуемых зон выбирался наиболее «яркий» из пяти А-сканов зоны в момент выполнения сканирования. Отбор такого А-скана производится врачом-офтальмологом.
Для количественной оценки кровотока в различных слоях сетчатки из исходного изображения в результате обработки выделялось три признака: количество желтых пикселей выше OPL слоя, ниже ВМ (до супрахориоидального пространства) и между этими слоями. OPL и ВМ границы представляются на сканах пунктирными линиями красного цвета. Затем производится подсчет пикселей желтого цвета в интересующих областях с помощью компьютерной программы обработки и анализа данных, например, пакета MATLAB.
С помощью данного способа обследовано 5 человек (5 глаз) в возрасте 42,7±9,7 лет без офтальмопатологии. Установлено, что из обследованных слоев наибольшим кровенаполнением характеризуется слой, располагающийся ниже мембраны Бруха до супрахориоидального пространства (в среднем 19280 пикселей), несколько меньшим - слой сетчатки, находящийся выше границы наружного плексиформного слоя (OPL) (в среднем 9827 пикселей), и наименьшим - слои сетчатки, находящиеся между мембраной Бруха и OPL (в среднем 4381 пиксель).
Клинический пример. Обследуемый А., 49 лет, без офтальмологической патологии. Для проведения ОСТ-ангиографии расширение зрачка не требуется. Пациент обследуется сидя, подбородком и лбом упираясь о подголовник. Взгляд пациента направлен на светящуюся точку, позиция которой контролируется оператором для получения на экране монитора сканированного изображения ДЗН или макулы. Время обследования составляет приблизительно 3-5 минут, после чего присутствие пациента не требуется. Затем выбирают группу из пяти А-сканов сагиттального среза в середине исследуемой зоны в виде квадрата со стороной 3 мм, центрированного относительно ДЗН или макулярной области, из них выбирают наиболее «яркий» скан. Затем пошагово проводят обработку выбранного скана.
Шаг 1. Выделение границ. На данном этапе расчетной программой посредством нанесения красных пунктирных линий визуально фиксируются границы ранее определенных слоев и определяются координаты пикселей красного цвета.
Шаг 2. Идентификация нижней и верхней границ. Среди пикселей, выделенных на предыдущем шаге, выбирались те пиксели, значения абсцисс и ординат которых позволяют однозначно отнести их к верхней или нижней (ВМ) границе.
Шаг 3. Дополнение границ. Полученные значения интерполировались кубическими сплайнами.
Шаг 4. Выделение признаков. На последнем этапе производился подсчет пикселей желтого цвета в интересующих областях с помощью компьютерной программы обработки и анализа данных с помощью пакета MATLAB.
У данного пациента наибольшим кровенаполнением характеризуется слой, располагающийся ниже мембраны Бруха до супрахориоидального пространства (19150 пикселей), несколько меньшим - слой сетчатки, находящийся выше границы наружного плексиформного слоя (OPL) (в среднем 9840 пикселей), и наименьшим - слои сетчатки, находящиеся между мембраной Бруха и OPL (в среднем 4338 пикселей), что соответствует области нормальных значений, полученных в среднем по группе (см выше).
Таким образом, предложенный способ позволяет исследовать и количественно оценить микроциркуляцию крови в зоне диска зрительного нерва, в перипапиллярной и макулярной зонах за счет применения алгоритма количественной интерпретации сагиттальных сканов ОСТ-А изображений, полученных с помощью ОСТ-ангиографии. Получаемые с помощью предложенного способа данные позволят сформировать статистические возрастные нормы, диагностировать возможные нарушения микроциркуляции у пациентов с различной патологией органа зрения, проводить мониторинг выявленных нарушений, оценивать эффективность проведенного лечения и т.д.