Широкопольна навігаційна 3D ОКТ середньої і периферичної сітківки

Мета:

Оцінка середньої і периферичної нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу за допомогою технології широкопольної оптичної когерентної томографії з навігаційним 3D і поперечним cкануванням (WF SS-OCT) із кореляцією до багатохвильової ультраширокопольної візуалізації (MW UWFI). ) і гістологічного дослідження.

Методи:

Ретроспективне спостереження. Загалом 74 пацієнтам (148 очей) було зроблено широкопольне ОКТ 3D та поперечне 23 мм радіальне сканування з інтервалом 15°.

Діагностика зображень включала: вроджену гіпертрофію пігментного епітелію сітківки, хоріоїдальний невус, дегенеративні зміни сітківки, поплавці склоподібного тіла, субклінічне периферичне регматогенне відшарування сітківки і тракційне відшарування сітківки при проліферативній діабетичній ретинопатії.

Отримані зображення WF SS-OCT корелювали з MW UWFI та гістопатологічними дослідженнями, якщо вони були доступні.

Результати:

WF SS-OCT успішно відображає структурні особливості при всіх діагнозах зі значним покращенням діагностичних можливостей і розширеною діагностикою специфічних особливостей, таких як вітреоретинальне прикріплення, повний отвір або розрив і субретинальна рідина.

Гістопатологічна кореляція була доступна для п’яти різних периферичних патологій сітківки, відображених як на WF SS-OCT, так і на MW UWFI, і хороша анатомічна кореляція спостерігалася в усіх діагнозах.

Висновки:

Широкопольне 3D та поперечне радіальне ОКТ забезпечує детальною анатомічною інформацією про середню та периферичну сітківку та вітреоретинальний інтерфейс, що дозволяє раннє розпізнавання загрозливих для зору станів, може вплинути на клінічне лікування особливо в епоху телемедицини або коли є обмеження в доступі до непрямої офтальмоскопії з склеральним поглибленням на 360°.

Методи:

Середні та периферичні аномалії нейроретинального та вітреоретинального інтерфейсу охоплюють широкий діапазон станів від випадкових офтальмоскопічних знахідок, які потребують моніторингу, до станів, що потребують активного лікування, таких як вітреоретинальна тракція, розриви сітківки, і відшарування сітківки.

Оптична когерентна томографія (ОКТ)  - неінвазивна та зручна технологія візуалізації сітківки, яка надає інформацію про поперечний переріз склоподібного тіла, сітківки та судинної оболонки ока з високою роздільною здатністю. Однак більшість комерційно доступних і клінічно доступних систем ОКТ можуть відобразити лише невелику область через відносно коротку тривалість сканування.

Отже, через обмежене поле зору їх зазвичай використовують для оцінки, діагностики та лікування захворювань, які переважно вражають задній полюс, таких як вікова макулярна дегенерація, діабетичний макулярний набряк, макулярний набряк при оклюзії вени, епіретинальна мембрана, або макулярні отвори. Ці стандартні технології ОКТ не здатні відобразити периферичну нейросітківку та вітреоретинальний інтерфейс із достатнім полем зору та роздільною здатністю, а також надати тривимірну інформацію про анатомічні особливості.

Поява технології Swept-Source OCT (SS-OCT) дозволила усунути деякі з цих обмежень і оцінити більші ділянки очного дна за допомогою ОКТ-сканування довжиною понад 12 мм, яке може аналізувати область інтересу лише до 45° із діапазоном глибини 2.6 мм. Технологія SS OCT у поєднанні з використанням інфрачервоного (ІЧ) освітлення забезпечує високу швидкість сканування 100 000 A-сканів/с, що призводить до зменшення розсіювання світла колагеном у склоподібному тілі та впливу від руху з результатом покращення візуалізації кортикальне склоподібне тіло, його анатомічні особливості та вітреоретинальний інтерфейс.

Незважаючи на те, що деякі комерційно доступні системи ОКТ можна використовувати для зображення периферійної сітківки, пов’язані обмеження, включаючи, серед іншого, оптичні спотворення, обмежений діапазон глибини та збільшений час сканування та обробки зображень різних ділянок для створення «монтажу» створюють значні обмеження для повсякденного практичного використання.

Подібно до того, як Multi-Wavelength Ultra WF Imaging (MW UWFI) покращив нашу діагностику та розуміння периферичної патології сітківки, прогрес у методах візуалізації, таких як навігаційна ОКТ, здатна відобразити ділянки сітківки за межами заднього полюса, також стала безцінним методом оцінки периферичних аномалії нейроретинального та вітреоретинального інтерфейсу.

Технологія ОКТ з частотно-модульованим джерелом SS-OCT дозволяє створювати 3D-зображення за одне захоплення і поперечне широкопольне зображення нейроретинальних і вітреоретинальних функцій довжиною 23 мм  до 80° з діапазоном глибини 5,3 мм. Горизонтальна роздільна здатність 30 мкм і аксіальна роздільна здатність 8 мкм дозволяють адекватно візуалізувати анатомічні деталі. Використання технології Single Capture без необхідності монтажу кількох зображень дозволяє уникнути артефактів реєстрації, які зазвичай пов’язані з використанням кількох сканувань.

Мета цього дослідження полягала в тому, щоб отримати високоякісні та клінічно значущі 3D-зображення з навігацією за одне захоплення і поперечні WF SS-OCT зображення периферійної нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу та оцінити їх кореляцію з MW UWFI та гістопатологічними дослідженнями, якщо вони доступні, для подальшого з’ясування. нормальної периферичної анатомії сітківки, щоб краще візуалізувати та зрозуміти патологічні особливості різноманітних розладів і допомогти прийняти рішення про призначення лікування, коли це необхідно.

В дослідженні приймали участь загалом сімдесят чотири (74) пацієнти (148 очей) в період часу між 01.01.2020 та 01.10.2020. Усі пацієнти відвідували Лондонську клініку зору для розгляду питання про LASIK або операцію з імплантованих контактних лінз (ICL) або вітреоретинальної діагностики та лікування через вітреоретинальні симптоми. Всі пацієнти були старші 18 років. Усі пацієнти підписали форму повністю інформованої згоди, що дозволяє використовувати їхні клінічні та візуалізаційні результати для ретроспективного аналізу та звітування. Це ретроспективне дослідження було проведено відповідно до місцевих правил захисту даних.

Оцінка периферичного стану сітківки та вітреоретинального інтерфейсу.

У рамках стандартного клінічного обстеження всіх суб’єктів сканували за допомогою MW UWFI (California Optomap, Optos plc, Dunfermline, Scotland KY11 8GR, UK). Зображення були зроблені з оком у первинному положенні та спрямовані у верхнє, надносове та надскроневе положення, а також у нижнє, підносове та нижньоскроневе положення, щоб досягти подальшої периферії. Метою MW UWFI було попереднє визначення та запис периферичних особливостей сітківки, які потребують подальшої оцінки.

Оцінка периферичного стану сітківки та вітреоретинального інтерфейсу.

У рамках стандартного клінічного обстеження всіх суб’єктів сканували за допомогою MW UWFI (California Optomap, Optos plc, Dunfermline, Scotland KY11 8GR, UK). Зображення були зроблені з оком у первинному положенні та спрямовані у верхнє, надносове та надскроневе положення, а також у нижнє, підносове та нижньоскроневе положення, щоб досягти подальшої периферії. Метою MW UWFI було попереднє визначення та запис периферичних особливостей сітківки, які потребують подальшої оцінки.

Усі суб’єкти пройшли комплексне вітреоретинальне обстеження через повністю розширені зіниці, яке включало біомікроскопію за допомогою щілинної лампи Topcon Sl-D701 (Topcon Corporation, Токіо, Японія) з безконтактною лінзою Digital Wide Field® ( Volk Optical, OH, USA) та непряму офтальмоскопія з 360° склеральним поглибленням (IO-SI) з використанням непрямого офтальмоскопа Topcon PS12 (Topcon Corporation, Токіо, Японія), ручної лінзи Pan Retinal® 2.2 (Volk Optical, OH, США) і ручний склеральний депресор (E5106, Storz, Сент-Луїс, США). Непряма офтальмоскопія з склеральним поглибленням на 360° проводилася пацієнтам в положенні лежачи на спині для підвищення комфорту пацієнта з метою доступу до периферійної сітківки.

Метою виконання непрямої офтальмоскопії з склеральним поглибленням на 360° було візуалізувати сітківку до ora serrata, оскільки це дозволяло візуалізувати сітківку за межами MW UWFI та візуалізувати сітківку та вітреоретинальний інтерфейс під різними кутами під поглибленням, щоб підкреслити анатомічні особливості.

Навігаційну WF SS-OCT візуалізацію виконували за допомогою ОКТ сканера Xephilio OCT-S1 (Canon Medical Systems, Японія) з 1010–1110 нм ІЧ-освітленням (скануючий лазерний офтальмоскоп, SLO). : 780 нм) і швидкість сканування 100 000 A-сканів/с.

Програмне забезпечення Xephilio OCT-S1 має кілька режимів сканування для отримання високоякісних зображень і об’ємного 3D-сканування. Режими сканування для високої якості зображення використовують усереднення для збільшення співвідношення сигнал/шум із зоною сканування, яка вручну регулюється до різних розмірів перед початковим скануванням.

Глибина сканування 5,3 мм дозволяє візуалізувати склоподібне тіло до склери, а завдяки скануванню широкого поля 23 мм × 20 мм можна охопити велику ділянку сітківки та судинної оболонки. SLO фокусування становить 30 мкм, що гарантує, що прилад може сканувати таку велику область. Усім пацієнтам було зроблене сканування в режимі з використанням дванадцяти 23 мм радіальних перерізів з інтервалом 15°.

Довжина лінії сканування становила 23 мм у горизонтальному напрямку та 20 мм у вертикальному напрямку, а глибина сканування становила 5,3 мм. Були отримані сканування поперечного перерізу та довгі радіальні сканування з центром у макулі та в середині між екватором і периферичною сітківкою. Скани карт було виконано з 256 одиночними горизонтальними скануваннями в ділянці інтересу. ImageJ (Національний інститут здоров’я, Бетесда, штат Меріленд; доступний за адресою: https://imagej.nih.gov/ij/) згодом використовувався для реконструкції 3D-зображень заднього полюса.

Зображення WF SS-OCT були зіставлені та порівняні з гістопатологічними зображеннями, отриманими в результаті пошуку в базі даних у Флоридській лабораторії Lions Eye. Були зроблені мікрофотографії, які корелювали із зображеннями WF SS-OCT. Монтаж зображень був створений за допомогою програмного забезпечення для редагування фотографій (версія Photoshop 6.0, Adobe, Сан-Хосе, Каліфорнія).

Результати

Вітреоретинальний інтерфейс і нейросітківка були чітко видні на всіх обстежених очах (148, 100%). Отримали високоякісні та клінічно значущі зображення периферичної нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу в усіх пацієнтів (148 очей, 100%). Була хороша кореляція між WF SS-OCT і гістопатологічними мікрофотографіями в п’яти (5) доступних діагнозах.

Відповідні приклади клінічних зображень (Рисунки 1-6)

- Ретинальні отвори та розриви: П'ять отворів сітківки та чотири розриви сітківки були ідентифіковані за допомогою WF SS-OCT та непрямої офтальмоскопії. Два отвори супроводжувалися субретинальною рідиною. Три розриви супроводжувалися субретинальною рідиною або субклінічним відшаруванням сітківки та частково прикріпленою або відокремленою «кришкою». Крім того, в очах із прикріпленою «кришкою» можна було візуалізувати гіперрефлективність склоподібного тіла, що прилягає до внутрішньої поверхні сітківки. Навпаки, очі з відокремленою кришкою не мали гіперрефлективності склоподібного тіла, що прилягає або субретинальної рідини.

MW UWFI показав локалізовану ділянку коміра світлішого кольору навколо підозрюваного отвору сітківки або області розриву, що представляло субретинальну рідину або субклінічне відшарування сітківки. Тракція склоподібного тіла зазвичай залишається при прикріпленні до краю отвору або верхівки відривного клаптя; однак це не можна було побачити під час офтальмоскопії або на кольорових зображеннях, тому ймовірність відшарування була значною. На відміну від обстеження WF SS-OCT, візуалізація периферичних отворів і розривів сітківки з оперкулятивними ураженнями була можлива лише під час попереднього обстеження за допомогою MW UWFI. Надаються гістопатологічні дослідження (Рисунок 1).

Рисунок 1.

(а) MW UWFI зі зменшеним довгохвильовим компонентом для виділення анатомічних особливостей нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу, що демонструє нижній периферичний отвір сітківки з субклінічним відшаруванням сітківки (чорна стрілка). Отвір не було видно під час біомікроскопії безконтактною лінзою щілинної лампи (чорна стрілка).

(b) Поперечне ОКТ-сканування периферичної сітківки, яке показує отвір сітківки з прикріпленою задньою частиною кори склоподібного тіла над зоною відшарування сітківки з тракцією склоподібного тіла, що утримує отвір відкритим і видимим лише на зображенні ОКТ (білі стрілки). Кістозні зміни, що вказують на перехід в хронічний стан, видно лише на ОКТ-сканах (пуста стрілка).

(c) Гістопатологічна мікрофотографія, що показує отвір сітківки на всю товщину із заокругленнями країв (стрілки) і кістозними змінами (зірочка) (гематоксилін і еозин, початкове збільшення × 40). (d) MW UWFI зі зменшеним довгохвильовим компонентом для підкреслення анатомічних особливостей нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу, що демонструє субклінічне відшарування сітківки на периферії сітківки, яке не видно при біомікроскопії безконтактною лінзою щілинної лампи (чорна стрілка).

(e) Зображення в ближньому інфрачервоному діапазоні відсканованої області та скан ОКТ, що показує відшарування сітківки з розривом сітківки та задню частину кори склоподібного тіла, прикріплену до області відшарування сітківки з тракцією склоподібного тіла, зберігаючи розрив відкритим лише на ОКТ зображення (білі стрілки).

(f) 3D OCT рендеринг зображення e. (g) MW UWFI зі зменшеним довгохвильовим компонентом для виділення анатомічних особливостей нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу, демонструючи зовнішній вигляд ретинопексії

(h) Гістопатологічна мікрофотографія, що демонструє повну товщину розриву нейросенсорної сітківки з склоподібним тілом, що прилягає до краю клаптя сітківки (стрілка) (гематоксилін-еозин, початкове збільшення × 100).

Рисунок 2.

(а) MW UWFI зі зменшеним довгохвильовим компонентом для виділення анатомічних особливостей нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу, що демонструє середню/периферичну надскроневу решітчасту дегенерацію сітківки (чорна стрілка).

(b і c) Зображення сканованої області в ближньому інфрачервоному діапазоні та шаблон сканування з поперечним перерізом середньої/периферичної ОКТ, що демонструє решітчасту дегенерацію  сітківки з прикріпленою до неї задньою частиною кори склоподібного тіла та індукує локалізоване відшарування внутрішньої обмежувальної мембрани (ILM) , зміни сітківки та локалізоване відшарування сітківки, видимі лише на ОКТ-зображенні (білі стрілки).

(d) MW UWFI зі зменшеним довгохвильовим компонентом для виділення анатомічних особливостей нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу, що демонструє решітчасту дегенерацію периферичної сітківки з прикріпленою до неї задньою частиною кори склоподібного тіла та індукує розрив сітківки, видимий лише на (e) ОКТ-зображенні (біла стрілка) ).

(f) Гістопатологічна мікрофотографія, що демонструє решітчасту дегенерацію. Ми спостерігаємо витончення та атрофію внутрішньої сторони нейросітківки з розрідженим склоподібним тілом (зірочка) і відносно щільним вітреоретинальним прикріпленням, присутнім на периферичних краях ураження (стрілки) (гематоксилін-еозин, початкове збільшення × 100).

Рисунок 3.

(a) MW UWFI зі зменшеним довгохвильовим компонентом для виділення анатомічних особливостей нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу, що демонструє периферичний пігментований вітреоретинальний пучок (чорна стрілка).

(b) Зображення сканованої області в ближньому інфрачервоному діапазоні та схема сканування ОКТ поперечного перерізу, що демонструє локалізовану гіперрефлексивність на межі між задньою корою склоподібного тіла та нейросітківкою, сумісну зі збільшенням колагенових волокон із пов’язаним ретинальним потоншенням (білі стрілки та чорна стрілка). Отвір сітківки не спостерігається.

Рисунок 4.

(a) MW UWFI зі зменшеним довгохвильовим компонентом для виділення анатомічних особливостей нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу, який демонструє ураження WWP (чорна стрілка).

(b) Зображення в ближньому інфрачервоному діапазоні сканованої області та шаблон сканування.

(c і d) Поперечні перерізи ОКТ-сканувань, що демонструють гіперрефлексивність на межі між задньою частиною кори склоподібного тіла та нейросітківкою, що сумісно зі збільшенням колагенових волокон (білі стрілки).

Рисунок 5.

(a) MW UWFI зі зменшеним довгохвильовим компонентом для виділення анатомічних особливостей нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу, що демонструє середній і периферичний ретиношизис (чорна стрілка).

(b) Зображення в ближньому інфрачервоному діапазоні відсканованої області та шаблон сканування з поперечним перерізом середнього та периферичного ОКТ-сканування, що відображає внутрішній та зовнішній лист (зелена та червона стрілки).

(c) 3D візуалізація OCT, що показує внутрішній листок сітківки (біла стрілка) та ближнє інфрачервоне зображення сканованої області та шаблону сканування.

(d) Гістопатологічна мікрофотографія, що демонструє периферичний ретиношизис. Нейросітківка представлена в опуклій конфігурації з центральною кістозною порожниною (зірочка), обмеженою атрофічним внутрішнім (стрілка) і зовнішнім шарами сітківки (стрілка) (гематоксилін-еозин, початкове збільшення × 100).

Рисунок 6.

(a) MW UWFI зі зменшеним довгохвильовим компонентом для підкреслення анатомічних особливостей нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу, що демонструє задній полюс, середні та периферичні зміни внаслідок проліферативної діабетичної ретинопатії: епіретинальний гліоз та ознаки пігментних плям лазерної фотокоагуляції.

(b) ОКТ зображення, що демонструють прикріплення задньої частини кори склоподібного тіла до столу, вітреошизис, еритроцити в кортикальному склоподібному тілі, тракційний шизис, епіретинальний гліоз і потовщену макулярну внутрішню обмежувальну мембрану, що викликає гофрування внутрішньої поверхні нейросітківки.

(c) 3D візуалізація OCT, що показує просторовий розподіл усіх функцій, також зазначених у (b).

(d) Гістопатологічна мікрофотографія, що демонструє тракційне відшарування сітківки PDR. Фіброваскулярна тканина (стрілка) присутня з вітреоретинальним прикріпленням і тракційним відшаруванням сітківки з субретинальною фіброзно-клітинною тканиною (зірочка) (гематоксилін-еозин, початкове збільшення × 40).

Згідно з нашим досвідом, використовуючи технологію ОКТ частотно-модульованого джерела світла і техніку радіального та поперечного сканування, можна отримати високоякісні та клінічно значущі зображення периферичної нейросітківки та вітреоретинального інтерфейсу, які допоможуть у процесі прийняття рішення щодо призначення лікування.