Oksimetri retina (retinal oximetry) adalah teknik pemeriksaan non-invasif untuk mengukur saturasi oksigen (SO₂) di dalam pembuluh darah retina. Ciri khasnya adalah kemampuan untuk mengevaluasi kuantitatif status oksigen intravaskular hanya dengan kamera fundus dan perangkat lunak analisis optik, tanpa memerlukan pengambilan darah atau penggunaan agen kontras. 1)2)
Penelitian dasar teknik ini dilakukan oleh Hickam dkk. pada tahun 1959. 2) Setelah itu, aplikasi praktis berkembang seiring dengan kemajuan teknologi pemrosesan gambar digital, dan dalam beberapa tahun terakhir, akurasi telah ditingkatkan melalui integrasi dengan teknologi analisis AI. 1)
Landasan teoritis pengukuran adalah spektroskopi dua panjang gelombang berdasarkan hukum Lambert-Beer, yang memanfaatkan perbedaan spektrum serapan cahaya antara hemoglobin teroksigenasi dan hemoglobin terdeoksigenasi (lihat Detail prinsip teknis).
Ini adalah pemeriksaan di mana cahaya dengan beberapa panjang gelombang dipancarkan dari kamera fundus, dan saturasi oksigen dihitung dari perbedaan jumlah serapan cahaya antara hemoglobin teroksigenasi dan hemoglobin terdeoksigenasi di dalam pembuluh darah retina. Tidak diperlukan pengambilan darah atau agen kontras, dan pemeriksaan selesai dalam beberapa menit.
Nilai normal pembuluh darah retina pada individu sehat adalah sebagai berikut: 2)
| Lokasi | Saturasi Oksigen |
|---|---|
| Arteri | Sekitar 92% |
| Vena | Sekitar 55% |
Perbedaan antara arteri dan vena (indikator konsumsi oksigen) adalah sekitar 37 poin persentase. Nilai ini menjadi acuan evaluasi pada berbagai penyakit.
Berikut ini adalah ringkasan pola perubahan SO₂ yang khas untuk setiap penyakit mata.
| Penyakit | Arteri | vena | Makna utama |
|---|---|---|---|
| Retinopati diabetik | Tidak ada perubahan hingga peningkatan ringan | Peningkatan | Indikator gangguan metabolik |
| Glaukoma tekanan normal | Penurunan | Tidak ada perubahan hingga penurunan | Indikasi iskemia saraf optik |
| Oklusi Vena Retina | Tidak ada perubahan | Meningkat | Evaluasi lokasi oklusi |
| Degenerasi Makula Terkait Usia | Ada perubahan | Ada perubahan | Insufisiensi sirkulasi koroid |
| Retinitis Pigmentosa | Penurunan | Penurunan | Penurunan metabolisme secara keseluruhan |
Pembuluh darah retina mencerminkan sirkulasi sistemik, sehingga perubahan karakteristik juga diamati pada penyakit sistemik di luar mata.
| Penyakit | Temuan utama |
|---|---|
| Penyakit Alzheimer | Peningkatan SO₂ arteri (sekitar 94,2%) |
| PPOK | Penurunan SO₂ arteri-vena |
| Penyakit ginjal kronis | Perubahan SO₂ |
Saat ini masih dalam tahap penelitian dan belum mapan sebagai alat diagnostik. Peningkatan SO₂ arteri telah dilaporkan pada penyakit Alzheimer, tetapi akurasi diagnostik saja tidak mencukupi dan memerlukan kombinasi dengan tes neurologis lainnya. Lihat bagian «Prospek» untuk detail.
Nilai oksimetri retina dipengaruhi oleh beberapa faktor. Dalam interpretasi hasil, faktor-faktor perancu ini perlu dipertimbangkan.
Prinsip dasar oksimetri retina adalah spektrofotometri dua panjang gelombang berdasarkan hukum Lambert-Beer. 1)2)
Hemoglobin teroksigenasi (oxyHb) dan hemoglobin terdeoksigenasi (deoxyHb) memiliki spektrum serapan cahaya yang berbeda. Secara spesifik:
Saturasi oksigen (SO₂) dihitung dari rasio densitas optik (ODR) pada dua panjang gelombang ini. 1) Ringkasan persamaan adalah sebagai berikut:
ODR = log(I_ref / I_meas_reference) / log(I_ref / I_meas_sensitive) SO₂ ∝ 1 − ODR (koefisien ditentukan oleh kalibrasi alat)
Perhitungan ini dilakukan untuk setiap piksel pembuluh darah, dan peta warna SO₂ di sepanjang pembuluh darah dihasilkan.
Oxymap T1
Ringkasan: Oksimeter retina komersial yang paling umum.
Metode: Terdiri dari kamera fundus non-midriatik yang dikombinasikan dengan kamera dua panjang gelombang.
Fitur: Disetujui FDA. Memiliki rekam jejak penggunaan dalam banyak studi klinis. 1)2)
Sistem Imedos
Ringkasan: Sistem analisis pembuluh darah retina yang dikembangkan oleh Imedos Jerman.
Metode: Analisis pembuluh darah retina dengan spektroskopi multi-panjang gelombang.
Fitur: Dapat mengukur diameter pembuluh darah dan kecepatan aliran darah. 2)
vis-OCT
Ringkasan: Teknologi pengukuran generasi berikutnya yang menerapkan OCT cahaya tampak.
Metode: Mengukur SO₂ dengan resolusi spasial tinggi menggunakan OCT cahaya tampak (450–700 nm).
Fitur: Dapat mengukur SO₂ per lapisan dan kedalaman, serta sedang diteliti untuk aplikasi pada koroid. 2)
Oksimeter nadi mengukur SO₂ darah arteri di seluruh sirkulasi perifer seperti ujung jari, sedangkan oksimetri retina mengukur SO₂ secara lokal di pembuluh darah retina individu (arteri dan vena) di fundus. Perbedaan utamanya adalah tidak hanya menilai status oksigen sistemik, tetapi juga metabolisme oksigen lokal retina dan adanya gangguan pembuluh darah.
Oksimetri retina sedang diteliti sebagai alat evaluasi efek terapi.
Setelah fotokoagulasi retina (terapi laser) untuk retinopati diabetik, telah dikonfirmasi penurunan SO₂ vena (perubahan ke arah normalisasi).1)2) Diyakini bahwa ketika jaringan retina yang mengalami gangguan metabolik dihancurkan oleh fotokoagulasi, kebutuhan oksigen retina yang tersisa berubah, dan SO₂ vena membaik. Melacak perubahan ini diharapkan memberikan evaluasi objektif efektivitas terapi.
Telah dilaporkan bahwa perubahan SO₂ arteri retina diamati setelah pemberian inhibitor karbonat anhidrase (CAI) untuk glaukoma. 1) CAI diduga memiliki efek meningkatkan aliran darah retina selain menurunkan tekanan intraokular, dan oksimetri retina dapat menjadi alat non-invasif untuk mengevaluasi efek vaskular tersebut.
Suplai oksigen ke retina berasal dari dua sistem yang berbeda secara anatomis. Struktur ganda ini juga menjadi faktor yang mempersulit interpretasi oksimetri retina. 2)
Fotoreseptor adalah sel yang paling banyak mengonsumsi oksigen di dalam bola mata, namun sumber oksigennya adalah koroid, dan tidak dapat diukur secara langsung dengan oksimetri retina menggunakan kamera fundus biasa. Inilah sebabnya penelitian tentang pengukuran SO₂ koroid menggunakan vis-OCT dan OCT dalam sedang berkembang.
SO₂ lapisan dalam retina tidak secara langsung mencerminkan status konsumsi oksigen fotoreseptor, melainkan mencerminkan aktivitas metabolik sel saraf dan sel glia di lapisan dalam. Hal ini perlu diingat saat interpretasi.
Oksimetri retina saat ini memiliki tantangan dalam rentang pengukuran, kemudahan penggunaan, dan reprodusibilitas. Pengembangan teknologi berikut sedang berlangsung. 1)
Retina secara fungsional dan anatomis mirip dengan sistem saraf pusat (otak) sebagai perpanjangannya, dan perannya sebagai ‘jendela’ untuk penyakit neurodegeneratif menjadi perhatian. 1)3)
Cheung dkk. (2019) menguraikan perubahan struktural dan fungsional retina pada penyakit Alzheimer, Parkinson, dan demensia, serta menunjukkan bahwa retina dapat menjadi biomarker potensial untuk penyakit neurodegeneratif ini3). Dengan menggabungkan beberapa biomarker retina termasuk oksimetri retina, diharapkan dapat diterapkan dalam skrining awal demensia.
Pada penyakit Alzheimer, peningkatan SO₂ arteri retina (sekitar 94,2%) telah dilaporkan, yang dianggap mencerminkan perubahan metabolisme oksigen terkait neurodegenerasi. 1) Namun, untuk digunakan sebagai alat diagnostik, diperlukan studi longitudinal untuk menetapkan sensitivitas dan spesifisitas.
Saat ini masih dalam tahap penelitian. Pada retinopati diabetik, dilaporkan bahwa peningkatan SO₂ vena diamati bahkan sebelum perubahan klinis menjadi jelas, menunjukkan potensi sebagai indikator perubahan yang sangat awal. Namun, untuk menetapkannya sebagai tes skrining standar, diperlukan penelitian skala besar lebih lanjut.
