Embed Size (px)
Citation preview
OCT Angiography
TIME DOMAIN SPECTRAL
SPECTRAL – SWEPT SOURCE
• L’ OCT è una modalità di
imaging ad alta risoluzione
• Nell’ultima decade, grazie
allo sviluppo di “light source”
e “detection techniques” lo
spectral e lo swept-source
OCT hanno surclassato la
tecnologia “time domain”.
La storia
• L’OCT Angiography (OCT-A) è una nuova e
rivoluzionaria modalità di "motion contrast
micro-vascular imaging", basata su nuovi
algoritmi.
OCT Angiography
Anqi Zhang, Qinqin Zhang, Chieh-Li Chen,Ruikang K. Wang / Journal of Biomedical Optics 20(10), 100901 (October 2015)
OCT Angiography
OPTOVUE – Avanti SSADA Algorithm
Zeiss –Angioplex OMAG Algorithm
Topcon – Triton OCTARA Algorithm
• Esempio di utilizzo del “Motion
Contrast” per evidenziare l'acqua
che scorre in questo video
• Il Flusso è calcolato come
differenza tra i due successivi
fotogrammi dell'immagine:
Flow = Frame #1 – Frame #2
Structure: OCT Flow: OCT-A
Rilevazione del flusso attraverso il “Motion Contrast”
L'algoritmo SSADA confronta B-scan consecutive ottenute nella stessa posizione per rilevare il
flusso di sangue nei vasi utilizzando il "motion contrast".
Dopo l'elaborazione delle scansioni viene calcolata la decorrelazione delle immagini.
La decorrelazione è una funzione matematica che permette di quantificare le variazioni
senza essere influenzata dalla potenza del segnale medio, a condizione che il segnale vascolare
sia più forte del rumore di fondo.
Le scansioni ottenute da tessuti fermi, mostrano un'elevata correlazione tra un fotogramma e il
successivo. Invece le caratteristiche di imaging del sangue che scorre attraverso i vasi,
mostrano una bassa correlazione tra i frame (o una elevata decorrelazione) dal momento
che cambia la riflessione tra le differenti scansioni.
I frames risultanti dalla correlazione vengono valutati e poi vengono rimossi i valori statistici
anomali per ridurre la possibilità di artefatti "tessue-motion".
SSADA - Split Spectrum Amplitude Decorrelation Angiography
2 consecutivi OCT
frames
Può generare 11 "decorrelation sets"
suddividendo lo spettro OCT Permette di costruire un
volume Angio-Oct in soli 3
secondi
Avanti
• Algoritmo: SSADA
• 70,000 A-scans/sec.
• Risoluzione assiale ottica: 5
micron
• Risoluzione trasversale ottica: 15
micron
• Volume AngioVue: 304 x 304 B-
scans
A-scans per volume : 209.000 A-
lines
• Acquisizione per volume: 209K /
70K = 2,9 sec.
• Tracking system: no
• Dimensioni d’immagine della
retina: 2x2, 3x3, 6x6, 8x8mm
• Dimensioni d’immagine del disco
ottico: 3x3, 4.5x4.5 mm
• Algoritmo: OMAG
• 68,000 A-scans/sec
• Tracking system: Si (FastTrac)
• Dimensioni d’immagine della
retina: 3x3, 6x6, mm
• Scan Sizes: 245 pixels for the 3x3
scan and 350 pixels for the 6x6
scan
Angioplex Triton
• Algoritmo: OCTARA
• 100,000 A-scans/sec
• Tipo imaging: Color, FA, FAF,
Red-free
• Risoluzione laterale: 20µm
• Risoluzione assiale digitale:
2.6µm
• Angolo: 45° - Equivalente 30°
(digital zoom)
• Diametro “Normal pupil”:
Φ4.0MM o più
• Diametro “Small pupil”:
Φ3.3mm o più
• Range di scansione (al fondo)
Orizzontale da 3 a 12mm
Vertical da 3 a 12mm
• Patterns di scansione :3D scan,
linear scan (Line-scan/Cross-
scan/Radial-scan)
• Tracking system: Si
Vascolarizazione retinica e coroideale
Vascolarizazione retinica e coroideale
strato delle cellule ganglionari
IPL
OPL
S
M
D
Retinal Vascular Supply in the Macula
INL
OPL
CHORIOCAPILLARE
OCT ANGIOGRAPHY e Vascolarizzazione
Profilo O2 della retina normale
Oxygen Tension, mmHg
ph
oto
recep
tors
Linsenmeier RA. J Gen Physiol. 1992
OCT ANGIOGRAPHY e Vascolarizzazione Il normale profilo di ossigeno della retina mostra che l’alto contenuto di ossigeno nella coroide rapidamente cade quasi a zero a livello dei fotorecettori , che è lo strato con il maggior consumo di ossigeno nella retina . Questo è seguito da un aumento di ossigeno nella retina interna a seguito delle peculiari caratteristiche della vascolarizzazione retinica
Plesso Superficiale Plesso profondo Retina Esterna Coroide
Avascolare
ANGIOVUE (OPTOVUE INC, FREMONT, CA)
Il sistema Angiovue™ OCTA è una nuova tecnica
non invasiva senza mezzo di contrasto che cattura il
movimento dinamico degli eritrociti consentendo
una visualizzazione 3D del sistema vascolare
perfuso e della microvascolarizzazione retinica
NUOVA TECNOLOGIA
8x8mm 6x6mm 3x3mm 2x2mm
Angio-Retina Scan
Images courtesy of A. El Maftouhi, OD (Centre Rabelais, Lyon, France)
3 x 3 mm, 304 x 304 pixels
(radial peripapillary capillary)
4.5 x 4.5 mm, 304 x 304 pixels
(radial peripapillary capillary)
Angio Disc
Plesso Capillare Superficiale “Normal- Multimodal Imaging”
OCT-A &
En Face Images
OCT-A / B-scan
Overlay
Network capillare a livello dello strato delle cellule ganglionari
Plesso Capillare Profondo “Normal-Multimodal Imaging”
Network capillare compreso tra il limite più esterno dell’IPL e metà dell’OPL
Avascular
Retina Esterna “Normal- Multimodal Imaging”
Coriocapillare “Normal- Multimodal Imaging”
B-scan
Riscontro del flusso mediante angio B-scan
Rimozione degli artefatti
Artefatti
Gli artefatti possono dipendere da:
1) Proprietà intrinseche dell'occhio
2) Il movimento degli occhi
3) Come i dati OCT vengono elaborati e visualizzate
come immagini angiografiche.
Artefatti - Proprietà intrinseche dell'occhio
Opacità mezzi diottrici
(focali o diffuse)
• Opacità Vitreo = Alterata visualizzazione retina e coroide
• Opacità Sottoretiniche (emorragia)= Alterata visualizzazione coroide
Spaide et al. Retina, 2015
Influenza della lunghezza d’onda: Spectralis vs Swept Source OCT
Artefatti di proiezione La luce che colpisce il vaso sanguigno
oltre a essere riflessa e tornare allo
strumento passa attraverso il vaso, e può
essere rifratta, assorbito e riflessa da
superfici più profonde. La luce che viene
riflessa da queste superfici quindi
ripassera’ attraverso il flusso di sangue
nel vaso che nel frattempo si è
modificato. Pertanto, qualsiasi luce
riflessa da superfici più profonde
sembrarà cambiare nel tempo e verrà
interpretata al pari di quella riflessa dal
flusso sanguigno (decorrelazione).
Spaide et al. Retina, 2015
Artefatti di proiezione
Spaide et al. Retina, 2015
Anche in assenza di nuovi vasi, potremmo vedere frammenti di immagini dii vasi retinici sovrastanti
Artefatti da “Displacement”
Causato dal movimento dell'occhio durante una scansione raster dove
una parte di questa immagine proviene da una regione dell’occhio
mentre la parte rimanente di questa immagine proviene da una regione
discontinua.
L’immagine en face riprodurrà una discontinuità lungo la direzione del B-
scan.
Spaide et al. Retina, 2015
Un difetto dovuto alla correzione del software di movimento dell'occhio in cui
sono presenti due copie di ogni vaso sanguigno in una parte o in tutta
l'immagine (quando le due acquisizioni sono relative a due zone di retina
leggermente differenti)
Doubling Vessels
Spaide et al. Retina, 2015
Un difetto dovuto al software di correzione di movimento dell'occhio in cui parte
dell'immagine sembra essere stata allungata, più o meno come se l'immagine
fosse stampato su un foglio di gomma, che viene poi allungato in modo non
uniforme
Artefatti da “Stretch”
Spaide et al. Retina, 2015
Vessel density: definita come la
percentuale della superficie
occupata da vasi nella zona
segmentata
Flow Index: definito come i valori
medi di decorrelazione nella zona
segmentata
Indici di perfusione
Un software automatico elabora le informazioni fornite dalle
immagini generando una serie di indici di perfusione per le
quattro sezioni en-face della retina.
Per ognuna delle 4 zone en-face, il software elabora gli
indici di perfusione separatamente nella zona
parafoveale (centrale, 3 mm) e perifoveale (tra 3-6 mm)
La zona foveale avascolare (FAZ) viene
automaticamente esclusa dalla misurazioni degli indici
di perfusione.
Il Significato del Segnale nelle immagini AngioVue
• Gli operatori si troveranno di fronte prevalentemente a 2
situazioni:
– Flusso anomalo nelle zone dove non dovrebbe
essere presente alcun flusso, come vasi anomali
nella retina esterna (e.g.: CNV in AMD).
– Aree anomale di non perfusione (e.g.: SCP e DCP in
DR, RVO, etc.).
Aree anomale di non perfusione (e.g.: SPC e DCP in DR, RVO, etc.)
Flusso anomalo nelle zone dove non dovrebbe essere presente alcun flusso, come vasi anomali nella retina esterna (e.g.: CNV in AMD)
Il Significato del Segnale nelle immagini AngioVue
OCT-A e AMD
Conclusioni: Con l’OCT-A si può effettuare una diagnosi precoce delle CNV di tipo 1 “non essudative” e quindi difficili da individuare con la FAG tradizionale e con lo SD-OCT
Sono state studiate le CNV di tipo 2 mediante OCT-A. In 14 pazienti è stata individuata una lesione vascolare nella retina esterna, a forma di glomerulo (4/14) o medusa (10/14), circondata da un alone scuro. E' stato dimostrato che l' OCT-A è altamente sensibile nel rilevare le CNV
Il network neovascolare delle RAP appare come un piccolo ciuffo iperreflettente, con piccoli vasi ad alto flusso di morfologia curvilinea localizzato negli strati retinici esterni con un "feeder vessel" comunicante con la circolazione della retina interna.
Sono stati osservati i cambiamenti morfologici dei vasi delle CNV nel corso delle settimane
successive al trattamento con IVT di anti-VEGF ed è stata notato un'alternanza di fasi di
regressione e progressione.
• Dopo 24 ore dalla IVT: diminuzione delle dimensioni della CNV con perdita dei
piccoli vasi e restringimento dei grandi vasi.
• Tra i 7 e 12 gg: ulteriore diminuzione delle dimensioni della CNV. Il tronco
centrale rimaneva invariato.
• Tra i 13 e i 18 gg: riduzione massima dei vasi.
• Dopo il 28°gg: riproliferazione.
Sono state descritte la
sensibilità e la specificità
nell'individuazione di
CNV utilizzando OCT-A.
In 48 occhi, la specificità
del riscontro di CNV
mediante OCT-A rispetto
alla FAG è risultata alta
(91%), ma la sensibilità è
stata del 50% (4/8).
OCT-A e AMD Neovascolarizzazione di tipo 2: trattamento mensile con anti-VEGF
Optical coherence tomography angiography in treated
type 2 neovascularization undergoing monthly anti-
VEGF treatment
Parravano M et al. Acta Ophthalmol in press
Metodi
Sono stati arruolati in questo studio pazienti consecutivi con nAMD
trattati con iniezioni di ranibizumab mensili che non mostravano fluido
intra e sottoretinico al B-Scan SD-OCT (CNV inattiva) .
3 valutazioni successive
scopo : valutare se in assenza di attivita’ franca della lesione l’ulteriore
trattamento con antivegf poteva portare ulteriori benefici alle
caratteristiche della lesione
Sono stati valutati mensilmente e hanno ricevuto un esame oftalmologico
completo tra cui:
Misura dell’ acuità visiva (grafici ETDRS)
Esame alla lampada a fessura
Fondo oculare
SD-OCT B-scan
OCT-A
OCT-A è stato effettuato in tutti gli
occhi a partire dal terzo mese (dopo la
loading phase)
Cubo maculare: 3X3 mm e 6x6 mm
La regolazione dinamica dei limiti di
segmentazione automatica è stata
eseguita su immagini OCTA per
meglio identificare il piano della CNV1
Metodi - OCT-A
1. de Carlo TE et al. Ophthalmology. 2015
Metodi - OCT-A
L'area della CNV sulle immagini
OCT-A è stata delineata
manualmente alla baseline (prima
del 3 visite mensili consecutive che
mostrano l' AMD inattiva dopo la
loading phase) utilizzando il
software ImageJ versione 1.48v ed
è stata valutata in pixel e poi
convertita in mm2.
Metodi - FAG
La dimensione della CNV nella fase
iniziale, è stata misurata al momento
della diagnosi sulle immagini FAG
(prima della loading phase) utilizzando
diversi software (IMAGEnet; TRC-50X
Topcon Instrument Corp, Tokyo, Japan).
Metodi - OCT-A
Misurazioni: sono state effettuate da due differenti esaminatori qualificati e
per l'analisi statistica è stata usata la media di due misurazioni.
Uno degli autori ha analizzato qualitativamente le immagini OCT-A delle
CNV alla baseline, valutando il restringimento dei vasi sul bordo del
complesso neovascolare principale, nonchè la diminuzione della densità dei
vasi sottili e la sua variazione nel tempo
La "One-way analysis” della varianza effettuata con la "Dunnett post hoc
anaysis" è stata utilizzata per analizzare le differenti dimensioni della CNV
durante il follow-up. L'analisi della regressione lineare è stata utilizzata per
esplorare il rapporto tra i cambiamenti nelle dimensioni della CNV e le
diverse variabili alla baseline.
Risultati - OCT-A
L'analisi Quantitativa OCT-A ha rilevato un'area di CNV di 4,99 +/- 3,99
mm2 alla baseline, che non si è modificata in maniera significativa (5,15 +/-
4,27 mm2; p = 0.99) dopo ulteriori 3 iniezioni mensili di ranibizumab.
Baseline Mese 3 Mese 2 Mese 1
Risultati - OCT-A L'analisi Qualitativa OCT-A ha rivelato la persistenza della visualizzazione del complesso
neovascolare principale in 9/10 occhi. Tuttavia è stato osservato un sottile restringimento dei
vasi sul bordo della lesione e la riduzione della rete capillare dei vasi sottili all'interno della
CNV in tutti gli occhi..
Non sono state riscontrate relazioni significative tra età, sesso, durata dei sintomi, area della
CNV in FAG al momento della diagnosi, e il cambiamento nelle dimensioni della CNV all' OCT-
A durante il follow-up (p> 0.05 per tutti).
Modificazioni del network vascolare di una CNV
con un ciclo di tre iniezioni intravitreali mensili di antiVEGF
CONCLUSIONI
Le CNV di Tipo 2 sono ancora visibili all' OCT-A nonostante la
somministrazione continua di anti-VEGF; le iniezioni intravitreali
mensili di ranibizumab non influenzano le dimensioni delle CNV
inattive.
Le dimensioni delle lesioni e il complesso neovascolare
principale non cambiano durante il breve periodo di follow-up (3
mesi), mentre il plesso capillare mostra attenuazioni.
L'OCT-A potrebbe essere considerato come un valido strumento
per il monitoraggio delle CNV anche in assenza di fluido
sottoretinico o intraretinico.
OCT-A e RVO
Le occlusioni venose retiniche (RVO) sono una delle principali cause di perdita della vista e
menomazione. La fisiopatologia comunemente accettata per l' occlusione della vena centrale
della retina (CRVO) e per l'occlusione di branca (BRVO) è la trombosi della vena retinica,
che determina una ridotta perfusione capillare e ischemia retinica.
MacDonald D. The ABCs of
RVO: A review of retinal
venous occlusion. Clin Exp Optom 2014;97:311‐323.
Sono stati riportati i risultati ottenuti studiando 26 occhi con RVO mediante OCT-A. I risultati ottenuti sono risultati coerenti con i risultati clinici, anatomici e fluorangiografici, comprese le zone di perfusione vascolare ridotta, atrofia retinica, dilatazione vascolare, shunt vascolari e alcune forme di edema intraretinico.
L’ OCT-A in associazione con l’ SD-OCT potrebbe avere la stessa efficacia della FAG per la valutazione e la gestione delle complicanze maculari nei pazienti con RVO.
E' stato descritto il microcircolo
retinico in occhi con RAO
(nonarteritic retinal artery
occlusion) sulla base dell' OCT-A.
L' OCT-A può distinguere con
precisione i plessi capillari retinici
a diversi livelli negli occhi con
RAO e può essere
sufficientemente sensibile per
caratterizzare il grado di ischemia
maculare e le variazioni di flusso
vascolare nel corso delle RAO.
pre iv I month after
pre iv
BRVO-OCT angiography: SCP
DROP DEI CAPILLARI AREE DI NON PERFUSIONE
pre iv I month after
pre iv
OCT angiography: DCP
OCT-A e Diabete
• La patogenesi della RD è caratterizzata da cambiamenti istopatologici, tra
cui la perdita di periciti, la formazione di microaneurismi e la rottura della
barriera emato-retinica.
• Studi istologici hanno identificato la non-perfusione capillare come una
caratteristica importante di malattie vaso-occlusive tra cui il diabete.
L'occlusione capillare è ritenuta essere un evento precoce significativo che
determina nel tempo ischemia e danni tissutali nella RD.
Cogan DG et al. Arch Ophthalmol 1961
Durham JT et al. Curr Diab Rep 2011
Levy BI et al. Circulation 2008
Background
• Iniezioni endovenose di colorante dovrebbero essere effettuate con attenzione
perché i pazienti con grave RD tendono ad avere complicanze vascolari
sistemiche come insufficienza renale grave e malattie cardiovascolari;
occasionalmente anafilassi.
• Inoltre la FAG non può visualizzare separatamente le strutture intraretiniche
delle principali reti capillari; le immagini dei capillari superficiali e dei capillari
profondi si sovrappongono perché le immagini FAG sono limitate a 2
dimensioni.
Limiti della FAG
La FAG è un importante strumento diagnostico per valutare le
caratteristiche cliniche del fondo oculare nella RD.
Background
Area di non perfusione capillare
Prime alterazioni Drop capillari e rarefazione della trama perifoveale
Area di non perfusione capillare
AJO 2015
La superficie
media di
retina non
perfusa nel
plesso
superficiale
era
leggermente
più grande di
quella nel
plesso
profondo.
Nel plesso vascolare superficiale, la
RD determina rarefazione capillare con
aree di non perfusione capillare al di
fuori della FAZ in tutti gli occhi.
Queste aree di non perfusione
capillare sono state delimitate
meglio con l' OCT-A che con la FAG.
Alcune aree di non perfusione nel
plesso capillare superficiale non sono
state rilevate alla FAG.
20 occhi con differenti stadi di RD
Retina 2015
Nel plesso vascolare profondo
(DCP), aree di non perfusione
capillare al di fuori della FAZ
sono state osservate solo in 7 dei
20 occhi (35%).
Tuttavia, la normale
architettura del DCP è risultata
alterata in tutti i 20 occhi, in
modo tale che il pattern regolare
dei vortici capillari non potesse
essere identificato.
La gravità dei risultati ottenuti
con l'OCTA correla con quelli
riscontrati alla FAG.
Retina 2015
Retina 2015
E’ stata evidenziata
una significativa
diminuzione della
densità di perfusione
( Vessel Density )dei
capillari retinici che
peggiorava in
relazione alla gravità
della RD
JAMA 2016
12 occhi con differenti stadi di RD vs
controlli
Rispetto ai controlli, le densità
dei vasi para e perifoveali è
risultata significativamente
ridotta in occhi con RD, e la
FAZ e l'area avascolare totale
erano maggiori negli occhi con
RD.
JAMA 2016
JAMA 2016
• La FAG e l'OCT-A concordavano sulla presenza o assenza di non perfusione nel 68 (79,4%) dei quadranti.
• Mediante il coefficiente "Cohen K" è stato valutato che concordavano dello 0,45 (95% CI, 0,21-0,70; p <0,001)
Area di non perfusione capillare
Area di non perfusione capillare
IRREGOLARITA DELLA FAZ
PLESSO CAPILLARE SUPERFICIALE
PLESSO CAPILLARE PROFONDO
Allargamento della FAZ
AIM
Retina 2015
retrospective chart review
Foveal avascular zone area image analysis
Allargamento della FAZ
LA media dell’area della FAZ nel Plesso Superficiale era:
1) 0.25 ± 0.06 mm2 nel gruppo di controllo
2) 0.37 ± 0.07 mm2 nel gruppo NRD
3) 0.38 ± 0.11 mm2 nel gruppo RD
La media dell’area della FAZ nel Plesso Profondo era:
1) 0.38 ± 0.11 mm2 nel gruppo di controllo
2) 0.54 ± 0.13 mm2 nel gruppo NRD
3) 0.56 ± 0.12 mm2 nel gruppo RD
Sia nel gruppo NRD che in quello RD, la media dell’area della FAZ del plesso
superficiale e profondo era significativamente aumenata rispetto al gruppo di controllo (P<0.01).
Non sono state riscontrate differenze significative tra l’area della FAZ degli occhi con NRD e NRDP .
control group
NDR group
Retina 2015
Allargamento della FAZ
AIM
Graefes 2015
Allargamento della FAZ
L'angolo del diametro massimo della FAZ può essere utilizzato per differenziare gli occhi sani da occhi con retinopatia diabetica In occhi sani sia 0° (±15°) che 90° (±15°) nel 72.0 % dei casi nello strato superficiale e nel
76% nello strato profondo hanno mostrato un angolo tipico.
In occhi con RD sia 0° (±15°) che 90° (±15°) solo nel 6.9 % dei casi nello strato superficiale e 13.8 % nello strato profondo hanno mostrato un angolo tipico.
Graefes 2015
Allargamento della FAZ
Uno studio comparativo cross-sectional
65 pazienti con diabete mellito (113 occhi)
62 controlli sani (85 occhi)
AIM
Graefes 2015
Allargamento della FAZ
Nel gruppo di pazienti no-RD, il contorno della FAZ visualizzato aveva lo stesso
aspetto regolare dei controlli sani e lo spazio perivascolare era uniforme.
Nel gruppo NRDP, il contorno del FAZ diventava irregolare e lo spazio
perivascolare più grande. Questo risultato è diventato più evidente nel RDP.
Graefes 2015
Allargamento della FAZ
Microaneurismi
MAs Imaging
Deep capillary plexus
AJO 2015
I Microaneurismi (MA) erano localizzati principalmente nel plesso profondo
• Solo il 62% dei MA riscontrati tramite FAG erano visualizzati con l’OCTA.
• All’ OCT-A, il numero di MA era significativamente più alto nel plesso capillare profondo rispetto al plesso capillare superficiale (P = 0,034).
• La maggior parte dei MA si trovavano ai margini di una zona di non perfusione capillare all’ OCT-A.
Retina 2015
Ishibazawa et al. AJO 2015
Neovasi
Ishibazawa et al. AJO 2015
Neovasi
• OCT-A può facilmente rilevare i cambiamenti nei diversi strati
della retina come aree di non perfusione retinica,
cambiamenti nella forma della FAZ, microaneurismi e neovasi
anche nelle prime fasi di RD.
• OCT-A potrebbe consentire una quantificazione automatica e
oggettiva della non perfusione capillare ed evidenziare un
potenziale segno di ischemia maculare nella RD.
• OCT-A può essere clinicamente utile per valutare l'effetto
terapeutico dei trattamenti per RD nella regione maculare.
Conclusioni
