Оптическая когерентная томография ангиографии (ОСТА) является неинвазивным методом визуализации известный как оптической когерентной томографии (OCT) , разработанной для визуализации сосудистых сетей в человеческой сетчатки , [1] [2] [3] хориоидея , [4] [5] кожа [6] и различные модели на животных. [7] [8] [9] Ожидается, что с 2018 года после дальнейшей работы он станет полезным для диагностики диабетической ретинопатии . [3] OCTA может использовать спекл-дисперсионную оптическую когерентную томографию .
OCTA использует интерферометрию с низкой когерентностью для измерения изменений обратно рассеянного сигнала, чтобы отличить области кровотока от областей неподвижной ткани. [10] Для корректировки движения пациента во время сканирования устраняются объемные изменения ткани в осевом направлении, гарантируя, что все обнаруженные изменения связаны с движением эритроцитов . [11] Эта форма ОКТ требует очень высокой плотности выборки для достижения разрешения, необходимого для обнаружения крошечных капилляров, обнаруженных в сетчатке. Недавние достижения в скорости сбора данных OCT сделали возможным получение необходимой плотности выборки для получения достаточно высокого разрешения для OCTA. [11] [12] Это позволило OCTA широко использовать в клинической практике для диагностики различных офтальмологических заболеваний, таких как возрастная дегенерация желтого пятна (AMD), диабетическая ретинопатия, окклюзия артерий и вен и глаукома . [11]
Медицинское использование
Ожидается, что по состоянию на 2018 год, при дальнейшей работе, однажды будет полезно диагностировать диабетическую ретинопатию . [3]
Теоретически это может также помочь в ранней диагностике артериальной окклюзии, но до сих пор клинических исследований не проводилось. [13]
Как это работает
OCTA обнаруживает движущиеся частицы ( эритроциты ), сравнивая последовательные B-сканы в одном и том же месте поперечного сечения. Проще говоря, обратно рассеянный свет, отраженный обратно от статических образцов, будет оставаться неизменным во время нескольких B-сканирований, в то время как обратно рассеянный свет, отраженный обратно от движущихся образцов, будет колебаться. Было предложено и использовано множество алгоритмов для сопоставления таких сигналов движения со статическими сигналами в различных биологических тканях. [14] [15] [16] [17] [18]
Расчет кровотока
Алгоритм, разработанный Jia et al. [19] , используется для определения кровотока в сетчатке. Алгоритм амплитудной декорреляционной ангиографии с разделенным спектром (SSADA) вычисляет декорреляцию в отраженном свете, который обнаруживается устройством ОКТ.
Кровеносные сосуды - это то место, где происходит наибольшая декорреляция, что позволяет их визуализировать, в то время как статическая ткань имеет низкие значения декорреляции. [20] Уравнение учитывает колебания амплитуды или интенсивности принимаемого сигнала во времени. Более сильные колебания получают большее значение декорреляции и указывают на большее движение.
Существенной проблемой при попытке изображения глаза являются движения пациента и саккадические движения глаза. Движение вносит в сигнал много шума, из-за чего крошечные сосуды невозможно различить. Одним из подходов к уменьшению влияния движения на обнаружение сигнала является сокращение времени сканирования. Короткое время сканирования предотвращает чрезмерное движение пациента во время получения сигнала. С развитием ОКТ в Фурье-области, ОКТ в спектральной области и времени обнаружения сигнала с разверткой источника было значительно улучшено, что сделало возможным ОКТА. [21] Время сканирования OCTA теперь составляет около трех секунд, однако саккадическое движение глаз по-прежнему вызывает низкое отношение сигнал / шум. Именно здесь SSADA оказывается очень полезным, поскольку он может значительно улучшить SNR за счет усреднения декорреляции по количеству B-сканирований, что делает микрососудистую сеть сетчатки видимой. [20]
История
Первоначальные попытки измерить кровоток с помощью ОКТ использовали эффект Доплера . [22] [23] Сравнивая фазы последовательных сканирований в A-режиме, можно определить скорость кровотока с помощью уравнения Доплера. Это было названо оптической допплеровской томографией; Разработка ОКТ в спектральной области (SD-OCT) и ОКТ с разверткой источника (SS-OCT) значительно улучшила время сканирования, поскольку эта фазовая информация была легко доступна. Тем не менее, методы Доплера были фундаментально ограничены артефактами объемного движения глаз, особенно потому, что более длительное время сканирования стало важным для повышения чувствительности. [24]
В середине 2000-х годов системы начали компенсировать объемное движение глаз, что значительно уменьшило артефакты движения. Системы также начали измерять дисперсию и мощность доплеровской фазы между последовательными сканированиями в A-режиме и B-режиме; Позже было показано, что последовательные сканирования в B-режиме должны корректироваться на движение, а данные о дисперсии фазы должны быть определены пороговыми значениями, чтобы удалить объемное искажение движения глаза. [24] [25] [26]
К 2012 году было показано, что декорреляция амплитуды с разделением спектра эффективна для увеличения отношения сигнал / шум и уменьшения артефактов движения. [19] Коммерческие устройства OCT-A также появились примерно в это время, начиная с OptoVue AngioVue в 2014 году (SD-OCT) и вскоре после этого Topcon Atlantis / Triton (SS-OCT). [24]
Другие методы ангиографии
Наиболее распространенными ангиографическими методами были ангиография с флуоресцеином (FA) или индоцианиновым зеленым (ICGA), оба из которых предполагали использование инъекционного красителя. Внутривенное введение красителя занимает много времени и может иметь побочные эффекты. Кроме того, края капилляров могут стать размытыми из-за утечки красителя, и при использовании этого метода изображение сетчатки может быть только 2D. [21] С OCTA инъекция красителя не требуется, что делает процесс визуализации более быстрым и комфортным, в то же время улучшая качество изображения.
Текущие золотые стандарты ангиографии, флуоресцентной ангиографии (FA) и ангиографии с индоцианином зеленым (ICGA) требуют инъекции красителя. [27] [28]
OCTA не требует красителя, но этот метод требует много времени для захвата изображения и чувствителен к артефактам движения. Красители, используемые в FA и ICGA, могут вызывать тошноту, рвоту и общий дискомфорт и имеют эффективный срок службы порядка нескольких минут. [29]
С точки зрения физики, оба метода на основе красителей используют явление флуоресценции. Для FA это соответствует длине волны возбуждения синего цвета (около 470 нм) и длине волны излучения около желтого цвета (520 нм). [30] Для IGCA, более нового метода, длина волны возбуждения составляет от 750 до 800 нм, а длина волны излучения превышает 800 нм. [31]
Рекомендации
- ^ Кашани, Амир H .; Ли, Сон Ён; Мошфеги, Эндрю; Дурбин, Мэри К .; Пулиафито, Кармен А. (ноябрь 2015 г.). «Оптическая когерентная томография, ангиография венозной окклюзии сетчатки». Сетчатка . 35 (11): 2323–2331. DOI : 10.1097 / iae.0000000000000811 . ISSN 0275-004X . PMID 26457395 . S2CID 26880837 .
- ^ Спайд, Ричард Ф .; Klancnik, Джеймс М .; Куни, Майкл Дж. (01.01.2015). «Сосудистые слои сетчатки, полученные с помощью флуоресцентной ангиографии и оптической когерентной томографии» . JAMA Офтальмология . 133 (1): 45–50. DOI : 10,1001 / jamaophthalmol.2014.3616 . ISSN 2168-6165 . PMID 25317632 .
- ^ а б в Gildea, D (2019). «Диагностическая ценность ангиографии оптической когерентной томографии при диабетической ретинопатии: систематический обзор» . Международная офтальмология . 39 (10): 2413–2433. DOI : 10.1007 / s10792-018-1034-8 . PMID 30382465 .
- ^ Левисон, Эшли Л.; Baynes, Kimberly M; Лоудер, Кэрин Y; Кайзер, Питер К; Шривастава, Сунил К. (18.08.2016). «Неоваскуляризация хориоидеи на ангиографии оптической когерентной томографии при точечной внутренней хориоидопатии и мультифокальном хориоидите». Британский журнал офтальмологии . 101 (5): 616–622. DOI : 10.1136 / bjophthalmol-2016-308806 . ISSN 0007-1161 . PMID 27539089 . S2CID 29133966 .
- ^ Чу, Чжунди; Weinstein, Jessica E .; Wang, Ruikang K .; Пеппл, Кэтрин Л. (октябрь 2020 г.). «Количественный анализ хориокапилляров при увеите с использованием ангиографии с оптической когерентной томографией с разверткой на лице» . Американский журнал офтальмологии . 218 : 17–27. DOI : 10.1016 / j.ajo.2020.05.006 . ISSN 0002-9394 . PMC 7529782 . PMID 32413411 .
- ^ Сюй, Цзинцзян; Песня, Шаочжэнь; Мужчины, Шаоцзе; Ван, Жуйкан К. (28 ноября 2017 г.). «Ангиография, основанная на оптической когерентной томографии с развернутым источником излучения, превосходит ее аналог в спектральной области в визуализации микроциркуляции кожи человека» . Журнал биомедицинской оптики . 22 (11): 1–11. DOI : 10.1117 / 1.jbo.22.11.116007 . ISSN 1083-3668 . PMC 5712670 . PMID 29185292 .
- ^ Фишер, М. Доминик; Huber, Gesine; Бек, Сюзанна С.; Танимото, Наоюки; Мюльфридель, Регина; Фаль, Эдда; Гримм, Кристиан; Венцель, Андреас; Реме, Шарлотта Э .; ван де Павер, Серж А .; Вейнхолдс, январь (19 октября 2009 г.). «Неинвазивная оценка структуры сетчатки глаза мышей in vivo с использованием оптической когерентной томографии» . PLOS ONE . 4 (10): e7507. DOI : 10.1371 / journal.pone.0007507 . ISSN 1932-6203 . PMC 2759518 . PMID 19838301 .
- ^ Merkle, Conrad W .; Чжу, Цзюнь; Бернуччи, Марсель Т .; Сринивасан, Вивек Дж. (Ноябрь 2019 г.). «Динамическая контрастная оптическая когерентная томография выявляет ламинарную микрососудистую гемодинамику в неокортексе мышей in vivo» . NeuroImage . 202 : 116067. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2019.116067 . ISSN 1053-8119 . PMC 6819266 . PMID 31394180 .
- ^ Чен, Сию; Лю, Ци; Шу, Сяо; Соетико, Брайан; Тонг, Шанбао; Чжан, Хао Ф. (10 августа 2016 г.). «Визуализация гемодинамической реакции после ишемического инсульта в коре головного мозга мышей с использованием оптической когерентной томографии в видимом свете» . Биомедицинская оптика Экспресс . 7 (9): 3377–3389. DOI : 10,1364 / boe.7.003377 . ISSN 2156-7085 . PMC 5030017 . PMID 27699105 .
- ^ де Карло, Талиса Э; Романо, Андре; Вахид, Надя К.; Дукер, Джей С. (апрель 2015 г.). «Обзор оптической когерентной томографической ангиографии (ОКТА)» . Международный журнал сетчатки и стекловидного тела . 1 (1): 5. DOI : 10,1186 / s40942-015-0005-8 . ISSN 2056-9920 . PMC 5066513 . PMID 27847598 .
- ^ а б в де Карло, Талиса Э; Романо, Андре; Вахид, Надя К.; Дукер, Джей С (2015). «Обзор оптической когерентной томографической ангиографии (ОКТА)» . Международный журнал сетчатки и стекловидного тела . 1 (1): 5. DOI : 10,1186 / s40942-015-0005-8 . ISSN 2056-9920 . PMC 5066513 . PMID 27847598 .
- ^ Дрекслер, Вольфганг; и другие. (2014). «Оптическая когерентная томография сегодня: скорость, контраст и мультимодальность» . Журнал биомедицинской оптики . 19 (7): 071412. DOI : 10,1117 / 1.jbo.19.7.071412 . PMID 25079820 .
- ^ Kashani, AH; Чен, CL; Gahm, JK; Чжэн, Ф; Рихтер, GM; Розенфельд, П.Дж.; Ши, Й; Ван, РК (сентябрь 2017 г.). «Ангиография с оптической когерентной томографией: всесторонний обзор современных методов и клинических приложений» . Прогресс в исследованиях сетчатки и глаз . 60 : 66–100. DOI : 10.1016 / j.preteyeres.2017.07.002 . PMC 5600872 . PMID 28760677 .
- ^ Энфилд, Джоуи; Джонатан, Энок; Лихи, Мартин (13 апреля 2011 г.). «Визуализация in vivo микроциркуляции ладонной кости предплечья с использованием корреляционной картографической оптической когерентной томографии (cmOCT)» . Биомедицинская оптика Экспресс . 2 (5): 1184–1193. DOI : 10,1364 / boe.2.001184 . ISSN 2156-7085 . PMC 3087575 . PMID 21559130 .
- ^ Бартон, Дженнифер К .; Стромски, Стивен (11 июля 2005 г.). «Измерение расхода без информации о фазе в изображениях оптической когерентной томографии» . Оптика Экспресс . 13 (14): 5234–5239. DOI : 10.1364 / OPEX.13.005234 . ISSN 1094-4087 . PMID 19498514 .
- ^ Финглер, Джефф; Завадски, Роберт Дж .; Вернер, Джон С .; Шварц, Дэн; Фрейзер, Скотт Э. (23 ноября 2009 г.). «Объемная микрососудистая визуализация сетчатки глаза человека с использованием оптической когерентной томографии с новым методом контрастирования движения» . Оптика Экспресс . 17 (24): 22190–22200. DOI : 10,1364 / OE.17.022190 . ISSN 1094-4087 . PMC 2791341 . PMID 19997465 .
- ^ Wang, Ruikang K .; Жак, Стивен Л .; Ма, Чжэньхэ; Херст, Саван; Hanson, Stephen R .; Грубер, Андрас (2007-04-02). «Трехмерная оптическая ангиография» . Оптика Экспресс . 15 (7): 4083–4097. DOI : 10,1364 / OE.15.004083 . ISSN 1094-4087 . PMID 19532651 .
- ^ Цзя, Яли; Тан, Оу; Токайер, Джейсон; Потсаид, Бенджамин; Ван, Иминь; Лю, Джонатан Дж .; Краус, Мартин Ф .; Субхаш, Хребеш; Фудзимото, Джеймс Дж .; Хорнеггер, Иоахим; Хуанг, Дэвид (09.02.2012). «Спектральная амплитудно-декорреляционная ангиография с оптической когерентной томографией» . Оптика Экспресс . 20 (4): 4710–25. DOI : 10.1364 / oe.20.004710 . ЛВП : 1721,1 / 73109 . ISSN 1094-4087 . PMC 3381646 . PMID 22418228 . S2CID 13838091 .
- ^ а б Цзя, Y; Тан, О; Токайер, Дж; Потсаид, Б; Ван, Y; Лю, JJ; Краус, М.Ф .; Субхаш, H; Fujimoto, JG; Хорнеггер, Дж; Хуанг, Д. (2012). «Спектральная амплитудно-декорреляционная ангиография с оптической когерентной томографией» . Opt Express . 20 (4): 4710–25. DOI : 10,1364 / OE.20.004710 . PMC 3381646 . PMID 22418228 .
- ^ a b Кустенис А., Харрис А., Гросс Дж. и др. Оптическая когерентная томографическая ангиография: обзор технологии и оценка приложений для клинических исследований British Journal of Ophthalmology 2017; 101: 16-20.
- ^ а б Gao, Simon S .; Цзя, Яли; Чжан, Мяо; Su, Johnny P .; Лю, Ганцзюнь; Hwang, Thomas S .; Бейли, Стивен Т .; Хуанг, Дэвид (2016). «Оптическая когерентная томографическая ангиография» . Исследовательская офтальмология и визуализация . 57 (9): 27–36 октября. DOI : 10.1167 / iovs.15-19043 . ISSN 1552-5783 . PMC 4968919 . PMID 27409483 .
- ^ Изатт, JA; Кульками, доктор медицины; Yazdanfar, S .; Barton, JK; Уэлч, AJ (1997). «In vivo двунаправленная цветная допплеровская визуализация потока пиколитровых объемов крови с использованием оптической когерентной томографии». Опт. Lett . 22 (18): 1439–1441. DOI : 10.1364 / ol.22.001439 . PMID 18188263 .
- ^ Chen, Z .; Milner, TE; Srinivas, S .; Ван, X .; Малекафзали, А .; ван Гемерт, MJC; Нельсон, Дж. С. (1997). «Неинвазивная визуализация скорости кровотока in vivo с использованием оптической доплеровской томографии». Опт. Lett . 22 (14): 1119–1121. DOI : 10.1364 / ol.22.001119 . PMID 18185770 .
- ^ а б в Спайде, РФ; Fujimoto, JG; Вахид, Северная Каролина; Садда, SR; Стауренги, Г. (2017). «Оптическая когерентная томографическая ангиография» . Прог. Ретин. Eye Res . 64 : 1–55. DOI : 10.1016 / j.preteyeres.2017.11.003 . PMC 6404988 . PMID 29229445 .
- ^ Makita, S .; Hong, Y .; Yamanari, M .; Ятагай, Т .; Ясуно, Ю. (2006). «Оптическая когерентная ангиография». Опт. Экспресс . 14 (17): 7821–7840. DOI : 10.1364 / oe.14.007821 . hdl : 2241/108149 . PMID 19529151 .
- ^ Fingler, J .; Завадски, Р.Дж.; Вернер, JS; Schwartz, D .; Фрейзер, С.Е. (2009). «Объемная микрососудистая визуализация сетчатки глаза человека с использованием оптической когерентной томографии с новым методом контрастирования движения» . Опт. Экспресс . 17 (24): 22190–22200. DOI : 10.1364 / oe.17.022190 . PMC 2791341 . PMID 19997465 .
- ^ Гасс, JDM; Север, RJ; Искры, D; Горен, Дж (1967). «Комбинированная методика флюоресцентной фундоскопии и ангиографии глаза». Arch Ophthalmol . 78 (4): 455–461. DOI : 10.1001 / archopht.1967.00980030457009 . PMID 6046840 .
- ^ Slakter, JS; Яннуцци, Луизиана; Guyer, DR; Соренсон, JA; Орлок, округ Колумбия (июнь 1995 г.). «Индоцианин-зеленая ангиография». Curr Opin Ophthalmol . 6 (3): 25–32. DOI : 10.1097 / 00055735-199506000-00005 . PMID 10151085 . S2CID 43888613 .
- ^ Яннуцци, Луизиана; Рорер, Массачусетс; Тиндель, LJ; и другие. (1986). «Обследование осложнений флюоресцентной ангиографии». Офтальмология . 93 (5): 611–7. DOI : 10.1016 / s0161-6420 (86) 33697-2 . PMID 3523356 .
- ^ «Флюоресцентная ангиография» .
- ^ Alander, Jarmo T .; Каартинен, Илкка; Лааксо, Аки; и другие. (2012). «Обзор флуоресцентной визуализации с зеленым индоцианином в хирургии» . Международный журнал биомедицинской визуализации . 2012 : 1-26. DOI : 10.1155 / 2012/940585 . PMC 3346977 . PMID 22577366 .