Что такое оптическое исследование сетчатки с помощью компьютерного анализатора
1 Морфометрические методы диагностики
Основой объективной оценки структур зрительного нерва при врожденной глаукоме служит анализ морфометрических признаков внутренних структур глаза — ДЗН и сетчатки. В последние годы появились принципиально новые диагностические методы, позволяющие получать информацию о состоянии внутренних структур глаза в виде реалистичных изображений высокой степени разрешения, в частности оптическое исследование головки зрительного нерва и слоя нервных волокон с помощью компьютерного анализатора (НRT) и оптическое исследование заднего отдела глаза с помощью компьютерного анализатора (оптическая когерентная томография -ОСТ).
Приборы оснащены компьютерными программами, которые способствуют получению изображения, а также формированию и хранению базы данных, обеспечивающей количественный анализ изображения.
Выявлены определенные особенности изменения структуры ДЗН при врожденной глаукоме у детей.
В частности, при прогрессировании глаукомы отмечаются значительное увеличение основных параметров экскавации ДЗН: объема экскавации (cup volume), максимальной глубины экскавации (max cup depth), а также площади экскавации и уменьшение значений нейроретинального ободка: объема (rim volume) и площади (rim area). Наиболее значимым фактором атрофии структур при врожденной глаукоме послужил показатель, характеризующий среднюю толщину слоя нервных волокон (mean RNLF thickness), величина которого при глаукоме значительно снижается. При сравнительном анализе морфометрических параметров в начальной и далекозашедшей стадиях врожденной глаукомы с учетом размера глаз, в ряде случаев выявляется менее выраженное увеличение глубины и площади экскавации при далекозашедших стадиях на значительно растянутых глазах, чем на ранних стадиях в глазах с менее растянутыми оболочками. Это можно объяснить характером структурных изменений глаз на поздних стадиях врожденной глаукомы, когда растяжение оболочек приводит к увеличению размеров глаза, но снижает патологическое воздействие на нервные волокна в зоне ДЗН. При нормализации ВГД у детей с врожденной глаукомой может наблюдаться регресс ряда изменений ДЗН: уменьшение размеров экскавации и увеличение размеров нейроретинального пояска, что объясняется возрастными биомеханическими особенностями детского глаза.
Оптическое исследование заднего отдела глаза с помощью компьютерного анализатора (оптическая когерентная томография) дала возможность получать послойное изображение структур переднего отрезка и заднего полюса глаза в виде “среза“ с недоступным ранее высоким разрешением. Для исследования используется низкокогерентный луч, позволяющий получать двухмерное изображение (B- и C-скан) и трехмерное изображение (3D-реконструкция). Преимущества спектральной ОКТ состоят в его более высокой разрешающей способности (3 мкм), высокой повторяемости и малой вариабельности результатов, а также наиболее высокой надежности измерений ряда параметров.
Рассматриваемый метод исследования позволяет выявить, записать и количественно оценить состояние сетчатки, зрительного нерва, а также измерить толщину и определить состояние слоев роговицы, исследовать состояние радужки и УПК у детей с глаукомой.
С помощью оптической когерентной томографии получен комплекс объективных морфометрических данных, подтверждающих наличие значительных структурных и гемодинамических нарушений в заднем отделе глаза при врожденной глаукоме, нарастающих по мере ее прогрессирования:
—уменьшение толщины слоя нервных волокон сетчатки в перипапиллярной зоне с преимущественными изменениями в темпоральной зоне, нарастающее по мере прогрессирования глаукомы;
—изменение артерио-венозного индекса (АВИ) преимущественно в сторону его увеличения, цифровое подтверждение нарушения гемодинамики сосудистых ветвей ЦАС и ЦВС в виде уменьшения их калибра.
—уменьшение толщины слоя ганглиозных клеток (GCL) и ганглиозного комплекса (GCC).
Вместе с тем, следует подчеркнуть, что данные, полученные с помощью рассмотренных приборных методов, не являются “эталонными” в диагностике глаукомного процесса, а лишь дополняют результаты комплексного обследования ребенка, которые следует оценивать во всей совокупности.
Однако подтвержденное при этом ухудшение состояния ДЗН является важным прогностическим признаком прогрессирования глаукомы.
2. Электрофизиологические методы исследования.
Для диагностики врожденной глаукомы, определения функционального состояния глаза также нашли использование различные электрофизиологические методы: электроретинография общая, ритмическая, на структурированные стимулы и др., зрительные вызванные потенциалы на световые и структурированные стимулы. Все исследования проводят в соответствии с международными стандартами ISSF.
Электроретинограмма и ее компоненты служат объективным показателем функционального состояния сетчатки у детей с врожденной глаукомой. Прогрессирующее растяжение оболочек глаза обуславливает нарушение кровоснабжения, обменных и биохимических процессов в сетчатке, а также нарушение синаптических связей клеточных элементов сетчатки, образующих нейрональную сеть. Это ведет сначала к компенсаторной активизации процесса фототрансдукции и гиперполяризации, а затем– к снижению биоэлектрической активности
Зрительные вызванные потенциалы при врожденной глаукоме уже в начальной стадии заболевания меняют свои амплитудно – временные характеристики во всем диапазоне пространственных частот, которые отражают состояние аксонов ганглиозных клеток сетчатки. Для регистрации ЗВП применяют современные компьютерные системы, позволяющие выделять потенциалы малой величины из шума, используют усреднение и фильтры, нивелирующие различные артефакты. Исследование проводят как во время бодрствования ребенка, так и в состоянии медикаментозного сна или наркоза. Основное внимание уделяют показателям латентности. При анализе полученных данных принимают во внимание, что на формирование пика Р1 зрительных вызванных потенциалов главным образом оказывает влияние сохранность ретинокортикального пути, зрелость фовеальной области сетчатки и сохранность стриарной коры. Кроме того, следует учитывать, что этот метод не дает возможности оценить сохранность ассоциативных и когнитивных функций головного мозга, которые обеспечивают «зрительное распознавание».
При врожденной глаукоме серия последовательных электрофизиологических обследований до нормализации ВГД и после позволяет оценить состояние сетчатки и зрительного нерва, динамику изменений и спрогнозировать конечные функциональные результаты. Регистрация супернормальной ЭРГ одновременно с высокими цифрами внутриглазного давления свидетельствует о непродолжительном периоде гипертензии и благоприятном функциональном исходе. Высокие цифры ВГД с низкой амплитудой ЭРГ характерны для более выраженных патологических изменений в структуре сетчатки и более тяжелом функциональном прогнозе. После нормализации ВГД амплитуда ЭРГ в течении 3-6 месяцев снижается до величин соответствующих стадии заболевания и сохранности нейроэпителия сетчатки . При стойкой нормализации ВГД ЭРГ имеет тенденцию к умеренному повышению амплитуды.
Зрительные вызванные потенциалы при прогрессировании болезни имеют прямую корреляцию изменения амплитудно-частотных характеристик от стадии врожденной глаукомы. Латентность по мере прогрессирования заболевания и перехода в более позднюю стадию увеличивается, а амплитуда снижается, и к абсолютной стадии врожденной глаукомы зрительные вызванные потенциалы не регистрируются. При стойкой компенсации внутриглазного давления происходит стабилизация, а затем частичное восстановление амплитудно-временных характеристик ЗВП.
Особенно важными представляются данные ЭФИ при отсутствии возможности оценки остроты зрения из-за возраста ребенка и при помутнении роговицы, когда нельзя визуализировать структуры заднего полюса.
Источник
Исследования проводятся в условиях циклоплегии. Обязательным условием для проведения оптической когерентной томографии является прозрачность оптических сред. ОСТ не может быть качественно выполнена при наличии значительных помутнений роговицы, хрусталика и стекловидного тела. Так же важным условием проведения исследования является необходимость фиксации взора исследуемого. Размашистые движения глаз большой амплитуды значительно ухудшают четкость изображения. Если пациенту накануне проводилась офтальмоскопия с использованием панфундусскопа, линзы Гольдмана либо гониоскопия, проведение ОСТ возможно только после вымывания контактной среды из конъюнктивальной полости.
Прецизионность данного вида исследования позволяет рассмотреть и оценить состояние роговицы, радужки, преретинальной части стекловидного тела и практически всех слоев сетчатки. Информация о состоянии ткани, получаемая с помощью ОСТ, является прижизненной, т.е. отражает не только структуру, но и ее функциональные особенности. Особенно важна информация о структуре сетчатки, которую крайне сложно получить другими методами.
На рис. 1 видно, что высокая степень светового отражения характерна для слоя нервных волокон, пигментного эпителия сетчатки, хориокапилляров, низкая — для стекловидного тела и фоторецепторов. Наружный край сетчатки при ОСТ ограничен высоко фоторефлектирующим ярко-красным слоем, который представляет собой единый комплекс пигментного эпителия сетчатки и слоя хориокапилляров, однако под фовеа, где пигментация наиболее насыщена, отмечается диссоциация этих слоев.
Рис. 1. Нормальная томограмма сетчатки макулярной зоны (1 — слой фоторецепторов, 2 — слой нервных волокон, 3 — пигментный эпителий сетчатки, 4 — слой хориокапилляров, 5 — биполярные клетки, 6 — хориоидея).
Надо отметить, что in vivo толщина слоя хориокапилляров больше, чем это определяется при гистологических исследованиях, так как посмертное прекращение кровотока в сосудах и нарушение обменных процессов в тканях приводит к их истончению. Более темная полоса, определяемая на томограмме непосредственно перед комплексом ПЭС/хориокапилляры, представлена фоторецепторами. Резкий контраст между ними позволяет проводить измерение толщины ретинальной ткани. В центре желтого пятна она составляет в среднем 150 мкм, у края макулы — около 250 мкм. Ярко-красная линия на внутренней поверхности сетчатки соответствует слою нервных волокон. Стекловидное тело в норме оптически прозрачно и на томограмме имеет черный цвет.
Кроме исследования сетчатки оптическая когерентная томография позволяет достаточно объективно оценить и состояние ДЗН. Для этого применяются методики как радиального, так и кругового сканирования.
Радиальные сканы через ДЗН позволяют получить изображение диска в поперечном сечении и оценить его структуру, степень экскавации, толщину слоя нервных волокон в перипапиллярной зоне, а так же угол наклона нервных волокон относительно поверхности ДЗН и сетчатки.
Циркулярный скан вокруг ДЗН позволяет измерить толщину слоя нервных волокон в различных участках вокруг диска и оценить их структуру (рис. 2). Томограмма представляется в «развернутом виде», в виде плоского линейного снимка. Толщина слоя нервных волокон и сетчатки автоматически может быть обработана компьютером и представляется на экране как усредненная величина всего скана, отдельного квадранта (верхнего, нижнего, височного, носового), или заданного меридиана. Это позволяет выявлять как локальные дефекты, так и диффузное поражение, что очень важно для объективной диагностики и мониторинга патологических процессов при нейродегенеративных заболеваниях.
Рис. 2. Кольцевая томограмма диска зрительного нерва и перипапиллярной области сетчатки (диаметр 3,4 мм). Дифференцируются: слой нервных волокон, слой фоторецепторов и слой ПЭС/хориокапилляры. В нижнем и верхнем сегментах (соответственно сосудистым аркадам) видно утолщение слоя нервных волокон и сетчатки. Для оценки толщины слоя нервных волокон и сетчатки использован компьютерный алгоритм. Оценка производится относительно границ слоев сетчатки на передней поверхности сетчатки (белый), заднем крае слоя нервных волокон и пигментном эпителии (черный).
Толщина слоя нервных волокон в норме составляет 134±4 мкм. Наибольшая ее величина выявляется в верхних и нижневисочных отделах. При дистрофических процессах происходит истончение слоя нервных волокон вокруг ДЗН, коррелирующее с потерей нейроглии и изменениями показателей поля зрения.
Технически оптическая когерентная томография осуществляется следующим образом. После ввода данных пациента (номер карты, имя, фамилия, дата рождения) приступают к исследованию.
При высокой остроте зрения пациент фиксирует взгляд на мигающем объекте в линзе фундус-камеры. Камера приближается к глазу пациента до тех пор, пока изображение сетчатки не отобразится на мониторе. После этого следует зафиксировать камеру нажатием кнопки фиксатора и отрегулировать четкость изображения. Если острота зрения низкая и пациент не видит мигающий объект, то следует использовать внешнюю подсветку, а пациент должен не мигая смотреть прямо перед собой. Оптимальное расстояние между исследуемым глазом и линзой камеры — 9 мм.
Исследование проводится в режиме Perform scans (выполнение сканирования) и контролируются с помощью панели управления, представляющей собой регуляторные кнопки и манипуляторы, разделенные на следующие шесть функциональных групп.
1. Сигнал (signal) позволяет регулировать следующие действия:
- уровень мощности светодиода (SLD power level);
- порог шума (noise threshold),
- контроль контрастности видеомонитора (video gain).
Используя, манипулятор, расположенный ниже кнопки можно увеличивать, или уменьшать эти параметры.
2. Режим фиксации (fixation mode) обеспечивает два режима фиксации:
2.1. Режим — «макула». При взгляде пациента на зеленую метку — фовеа будет отражена в центре экрана монитора. Клавиши позиционирования, расположенные ниже, позволяют выбирать точку фиксации.
2.2. Режим — «диск». При взгляде пациента на зеленую метку на мониторе будет отражен диск зрительного нерва.
3. Тип сканирования (scan pattern). Изменяет длину скана и угол его наклона при линейном сканировании. При радиальном сканировании изменяет радиус скана.
4. Действие/остановка и сохранение (live/freeze & save).
Кнопка «действие/остановка» осуществляет переход от «живого» изображения к его остановке — «замораживанию». В процессе действия можно производить непрерывную коррекцию образца сканирования в реальном времени. При «замораживании» сканирование останавливается после завершения текущего цикла. На мониторе будет отражено полученное изображение (фундус-камера в это время не активна). Режим — «сохранение» активируется только после нажатия кнопки «действие/остановка». При этом полученные изображения и их параметры загружаются в базу данных компьютера.
5. Ориентир/скан/замок/способ сканирования (landmark/scan/ lock/rate).
5.1. Кнопка «ориентир». В этом режиме, при вращении трекбола смещается точка фиксации взора (параметры смещения численно отображены на мониторе компьютера).
5.2. Кнопка «скан». В этом режиме, при вращении трекбола смещается линия скана (параметры смещения также численно отображены на мониторе компьютера).
5.3. Кнопка «замок». В этом режиме при вращении трекбола точка фиксации и линия скана смещаются вместе.
5.4. Кнопка «скорость сканирования» позволяет выбирать либо быстрый, либо медленный способ сканирования.
6. Интерферометр (interferometer) позволяет оптимизировать силу сигнала ОСТ.
Тип сканирования выбирается после ввода данных пациента, с помощью кнопки «Сканирование» (Scan), расположенной в нижней левой части окна. При ее нажатии появляется список образцов сканирования:
- Линейный скан (Single Line)
- Группа линейных сканов (Line Group)
- Кольцевой скан (Single Circle)
- Группа кольцевых сканов (Circle Group)
- Растр из 6 линий (Raster 6 Lines)
- Радиальные линии (Radial Lines)
- Перекрещенные линии (Cross Hair)
Кольцевые сканы на фиксированном расстоянии (1.5; 1.73; 2.0 mm) от центра ДЗН (Nerve Head 1.5 R mm, Nerve Head 2.0 R mm, Nerve Head 1.73 R mm).
Сканирование в режиме повтора (Repeat) позволяет провести серию сканов в идентичных участках исследуемой ткани при повторных контрольных исследованиях. Полученное изображение сохраняется в компьютерной базе данных.
После проведенного исследования осуществляется анализ выполненных сканов — «Анализ сканирования» (Analyze Scan). На мониторе появляется список всех выполненных сканов пациента. Ниже списка отображены две кнопки «Процесс» (Process) и «Измерение» (Measure), содержащие в себе команды, применимые к изображению, выбранному из списка.
Кнопка — «Процесс» (Process) содержит следующие команды:
1. Нормализация (Normalize) — эта функция отображает данные, полученные при сканировании, очищенные от помех — «оптических шумов», возникающих при разных типах и условиях сканирования.
2. Выравнивание (Align) — данная функция позволяет выровнять изображения, полученные при совершении мелких движений глазами пациента.
Выравнивание и нормализация (Align & Normalize) — совмещает вышеуказанные функции (рис. 3).
Рис. 3. Выровненное и нормализованное изображение макулярной сетчатки.
Гауссово сглаживание (Gaussian Smoothing) — одна из двух функций сглаживания, используемых для усреднения шумов. Сглаживание может быть полезным для более полной оценки масштабных данных. Его недостаток — потеря мелких деталей (рис. 4).
Рис. 4. Тот же скан обработан с помощью Гауссова сглаживания. Оптические «шумы» удалены.
Среднее сглаживание (Median Smoothing) — подобно Гауссову сглаживанию, но его преимущество в том, что оно удаляет «шум», сохраняя мелкие детали (рис. 5).
Рис. 5. Тот же скан. Изображение сетчатки макулярной зоны, полученное с помощью среднего сглаживания (по сравнению с предыдущим изображение более четкое).
Кнопка — «Измерение» (Measure) содержит следующие опции:
1. Толщина сетчатки (Retinal Thickness) — опция активна при любых типах линейного сканирования. Измерение проводится после обработки данных при нажатии секции Track, выбранной из меню. После чего с помощью «мыши» компьютера указательный курсор наводится на интересующую область обработанного изображения скана (рис. 6), ниже автоматически отображаются графические данные (рис. 7), а числовое значение, в микронах, появляется в разделе «Толщина» (Thickness), расположенная в правом нижнем углу монитора.
Рис. 6. Изображение макулярной области, обработанное для расчета толщины сетчатки (выделена белыми линиями).
Рис. 7. Графическое отображение толщины сетчатки выбранной области.
Карта сетчатки (Retinal Мар) — эта опция активируется при использовании сканирования шестью радиальными линиями. Толщина сетчатки рассчитывается для каждой линии, и полученные данные используются для построения двухмерной карты толщины сетчатки макулярной зоны. Результаты отображаются в двух формах (рис. 8). Одна — кодированная цветная карта, разделенная на секторы, в которых цвета более яркие указывают на большую толщину, другая — числовая карта, также поделенная на секторы, в которых отображены числовые значения (средняя толщина для сектора в микронах).
Рис. 8. Кодированная цветная и числовая карты, отображающие толщину сетчатки макулярной области по секторам.
Толщина слоя нервных волокон вокруг диска зрительного нерва (Retinal Nerve Fiber Layer (RNFL) Thickness) — опция активна при любых типах кругового сканирования (вокруг ДЗН). Измерение также проводится после обработки данных (рис. 9) при нажатии секции Track, выбранной из меню. Числовые показатели отображаются ниже, на круговых графиках, разбитых на квадранты и часы (рис. 10).
Рис. 9. Изображение сетчатки вокруг диска зрительного нерва, обработанное для расчета толщины слоя нервных волокон (выделен черной и белой полосами).
Рис. 10. Графическое отображение толщины слоя нервных волокон вокруг ДЗН в развернутом виде и по секторам.
2. Профиль сканирования (Scan Profile) — при использовании этой опции на мониторе отображается профиль сканирования.
Полученные количественные измерения можно сравнивать со стандартными нормальными значениями или значениями, полученными во время предыдущих обследований и сохраненных в памяти компьютера.
Оптическая когерентная томография в офтальмологии
под ред. А.Г. Щуко, В.В. Малышева
Опубликовал Константин Моканов
Источник
