Ретинальная оксиметрия (retinal oximetry) — это неинвазивная диагностическая техника, измеряющая насыщение кислородом (SO₂) в сосудах сетчатки. Её особенность заключается в возможности количественной оценки кислородного статуса сосудов без забора крови или использования контрастных веществ, только с помощью фундус-камеры и программного обеспечения для оптического анализа. 1)2)
Фундаментальные исследования этой техники были проведены Хикамом и соавт. в 1959 году. 2) Впоследствии, с развитием технологий цифровой обработки изображений, её практическое применение продвинулось, и в последние годы интеграция с технологиями анализа ИИ повышает точность. 1)
Теоретической основой измерения является двухволновая спектроскопия на основе закона Ламберта-Бера, использующая разницу в спектрах поглощения света оксигемоглобином и дезоксигемоглобином (см. Подробности технического принципа).
Это исследование, при котором с помощью фундус-камеры направляется свет нескольких длин волн, и по разнице в поглощении света оксигемоглобином и дезоксигемоглобином в сосудах сетчатки рассчитывается насыщение кислородом. Забор крови или контрастные вещества не требуются, измерение завершается за несколько минут.
Референсные значения сосудов сетчатки у здоровых лиц следующие. 2)
| Участок | Насыщение кислородом |
|---|---|
| Артерия | Около 92% |
| Вена | около 55 % |
Разница между артериями и венами (показатель потребления кислорода) составляет около 37 процентных пунктов. Это значение служит эталоном для оценки при различных заболеваниях.
Типичные паттерны изменения SO₂ для каждого глазного заболевания обобщены ниже.
| Заболевание | Артерия | Вена | Основное значение |
|---|---|---|---|
| Диабетическая ретинопатия | Без изменений или незначительное повышение | Повышение | Показатель метаболического нарушения |
| Глаукома нормального давления | Снижение | Без изменений или снижение | Указывает на ишемию зрительного нерва |
| Окклюзия вен сетчатки | Без изменений | Повышение | Оценка места окклюзии |
| Возрастная макулярная дегенерация | Изменение присутствует | Изменение присутствует | Недостаточность хориоидального кровообращения |
| Пигментный ретинит | Снижение | Снижение | Общее снижение метаболизма |
Сосуды сетчатки отражают системное кровообращение, поэтому характерные изменения наблюдаются и при системных заболеваниях вне глаза.
| Заболевание | Основные находки |
|---|---|
| Болезнь Альцгеймера | Повышение артериальной SO₂ (около 94,2%) |
| ХОБЛ | Снижение артериовенозной SO₂ |
| Хроническая болезнь почек | Изменение SO₂ |
В настоящее время этот метод находится на стадии исследования и еще не утвержден в качестве диагностического инструмента. При болезни Альцгеймера сообщалось о повышении артериального SO₂, но одной только диагностической точности недостаточно, и требуется комбинация с другими неврологическими тестами. Подробнее см. в разделе «Перспективы».
На результаты ретинальной оксиметрии влияют несколько факторов. При интерпретации результатов необходимо учитывать эти смешивающие факторы.
Основной принцип ретинальной оксиметрии — двухволновая спектрофотометрия на основе закона Ламберта-Бера. 1)2)
Оксигемоглобин (oxyHb) и дезоксигемоглобин (deoxyHb) имеют разные спектры поглощения света. В частности:
Насыщение кислородом (SO₂) рассчитывается из отношения оптической плотности (ODR) на этих двух длинах волн. 1) Уравнение приведено ниже.
ODR = log(I_ref / I_meas_reference) / log(I_ref / I_meas_sensitive) SO₂ ∝ 1 − ODR (коэффициенты определяются калибровкой прибора)
Этот расчет выполняется для каждого пикселя сосуда, создавая цветовую карту SO₂ вдоль сосуда.
Oxymap T1
Обзор : Репрезентативный коммерческий ретинальный оксиметр.
Метод : Конфигурация, сочетающая немидриатическую фундус-камеру и двухволновую камеру.
Особенности : Одобрен FDA. Имеет опыт использования во многих клинических исследованиях. 1)2)
Система Imedos
Обзор : Система анализа сосудов сетчатки, разработанная немецкой компанией Imedos.
Метод : Анализ сосудов сетчатки с помощью многоволновой спектроскопии.
Особенности : Также возможно измерение диаметра сосудов и скорости кровотока. 2)
vis-OCT
Обзор : технология измерения следующего поколения на основе видимого света ОКТ.
Метод : ОКТ с использованием видимого света (450–700 нм) позволяет измерять SO₂ с высоким пространственным разрешением.
Особенность : Возможно измерение SO₂ по слоям и глубине, также исследуется применение к сосудистой оболочке. 2)
Пульсоксиметр измеряет артериальную SO₂ в периферическом кровообращении в целом, например, на кончиках пальцев, тогда как ретинальная оксиметрия локально измеряет SO₂ в отдельных сосудах сетчатки (артериях и венах) глазного дна. Основное отличие заключается в возможности оценивать не только общее состояние оксигенации организма, но и локальный кислородный метаболизм сетчатки и наличие сосудистых нарушений.
Ретинальная оксиметрия также исследуется как инструмент оценки эффективности лечения.
После ретинальной фотокоагуляции (лазерного лечения) диабетической ретинопатии было подтверждено снижение венозной SO₂ (изменение в сторону нормализации).1)2) Считается, что разрушение ткани сетчатки с метаболическими нарушениями с помощью фотокоагуляции изменяет потребность в кислороде оставшейся сетчатки и улучшает венозную SO₂. Отслеживание этого изменения позволяет объективно оценить эффективность лечения.
Сообщается, что после введения ингибиторов карбоангидразы (ИКА), применяемых для лечения глаукомы, наблюдались изменения SO₂ в артериях сетчатки.1) Предполагается, что ИКА помимо снижения внутриглазного давления также улучшают кровоток в сетчатке, и ретинальная оксиметрия может быть неинвазивным инструментом для оценки этого сосудистого эффекта.
Поступление кислорода к сетчатке осуществляется из двух анатомически различных систем. Эта двойная структура также является фактором, усложняющим интерпретацию ретинальной оксиметрии. 2)
Фоторецепторы являются клетками с наибольшим потреблением кислорода в глазном яблоке, но их источником кислорода является хориоидея, которую невозможно измерить напрямую с помощью ретинальной оксиметрии с использованием стандартной фундус-камеры. Именно поэтому проводятся исследования по измерению хориоидальной SO₂ с помощью vis-OCT или глубокой ОКТ.
Необходимо учитывать, что SO₂ внутренних слоев сетчатки не отражает напрямую состояние потребления кислорода фоторецепторами, а отражает метаболическую активность нервных и глиальных клеток внутренних слоев.
Современная ретинальная оксиметрия имеет ограничения по диапазону измерений, удобству использования и воспроизводимости. В настоящее время ведутся следующие технологические разработки. 1)
Сетчатка функционально и анатомически сходна с центральной нервной системой (головным мозгом) как её продолжение, и её роль как «окна» в нейродегенеративные заболевания привлекает внимание. 1)3)
Cheung и соавт. (2019) описали структурные и функциональные изменения сетчатки при болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и деменции, показав, что сетчатка может быть потенциальным биомаркером этих нейродегенеративных заболеваний3). Комбинация нескольких биомаркеров сетчатки, включая ретинальную оксиметрию, может быть использована для раннего скрининга деменции.
При болезни Альцгеймера сообщается о повышении SO₂ в артериях сетчатки (примерно 94,2%), что считается отражением изменений метаболизма кислорода, связанных с нейродегенерацией.1)Однако для практического использования в качестве диагностического инструмента необходимы продольные исследования для установления чувствительности и специфичности.
В настоящее время это находится на стадии исследования. При диабетической ретинопатии повышение венозной SO₂ наблюдалось до того, как клинические изменения стали очевидными, что предполагает возможность использования этого показателя в качестве маркера сверхранних изменений. Однако для установления в качестве стандартного скринингового теста необходимы дальнейшие крупномасштабные исследования.
