Đo oxy võng mạc (retinal oximetry) là một kỹ thuật xét nghiệm không xâm lấn để đo độ bão hòa oxy (SO₂) trong các mạch máu võng mạc. Đặc điểm của nó là có thể đánh giá định lượng tình trạng oxy trong lòng mạch chỉ bằng máy chụp đáy mắt và phần mềm phân tích quang học, mà không cần lấy máu hoặc sử dụng chất cản quang. 1)2)
Nghiên cứu cơ bản về kỹ thuật này được thực hiện bởi Hickam và cộng sự vào năm 1959. 2) Sau đó, ứng dụng thực tế đã tiến triển cùng với sự phát triển của công nghệ xử lý ảnh kỹ thuật số, và trong những năm gần đây, độ chính xác đã được cải thiện thông qua tích hợp với công nghệ phân tích AI. 1)
Cơ sở lý thuyết của phép đo là phương pháp quang phổ hai bước sóng dựa trên định luật Lambert-Beer, sử dụng sự khác biệt trong phổ hấp thụ ánh sáng giữa hemoglobin oxy hóa và hemoglobin khử oxy (xem Chi tiết nguyên lý kỹ thuật).
Đây là xét nghiệm trong đó ánh sáng có nhiều bước sóng được chiếu từ máy chụp đáy mắt, và độ bão hòa oxy được tính toán từ sự khác biệt về lượng hấp thụ ánh sáng giữa hemoglobin oxy hóa và hemoglobin khử oxy trong các mạch máu võng mạc. Không cần lấy máu hoặc chất cản quang, và xét nghiệm hoàn tất trong vài phút.
Giá trị tham chiếu của mạch máu võng mạc ở người khỏe mạnh như sau: 2)
| Vị trí | Độ bão hòa oxy |
|---|---|
| Động mạch | Khoảng 92% |
| Tĩnh mạch | Khoảng 55% |
Sự khác biệt giữa động mạch và tĩnh mạch (chỉ số tiêu thụ oxy) là khoảng 37 điểm phần trăm. Giá trị này là tiêu chuẩn để đánh giá trong các bệnh khác nhau.
Dưới đây là tóm tắt các mô hình thay đổi SO₂ điển hình theo từng bệnh về mắt.
| Bệnh | Động mạch | tĩnh mạch | Ý nghĩa chính |
|---|---|---|---|
| Bệnh võng mạc tiểu đường | Không thay đổi đến tăng nhẹ | Tăng | Chỉ số rối loạn chuyển hóa |
| Glôcôm áp lực bình thường | Giảm | Không thay đổi đến giảm | Gợi ý thiếu máu thần kinh thị giác |
| Tắc tĩnh mạch võng mạc | Không thay đổi | Tăng | Đánh giá vị trí tắc |
| Thoái hóa hoàng điểm do tuổi già | Có thay đổi | Có thay đổi | Suy tuần hoàn hắc mạc |
| Viêm võng mạc sắc tố | Giảm | Giảm | Giảm trao đổi chất tổng thể |
Các mạch máu võng mạc phản ánh tuần hoàn toàn thân, do đó, những thay đổi đặc trưng cũng được quan sát thấy trong các bệnh toàn thân ngoài mắt.
| Bệnh | Kết quả chính |
|---|---|
| Bệnh Alzheimer | Tăng SO₂ động mạch (khoảng 94,2%) |
| Bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính | Giảm SO₂ động-tĩnh mạch |
| Bệnh thận mạn tính | Thay đổi SO₂ |
Hiện tại vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và chưa được thiết lập như một công cụ chẩn đoán. Sự gia tăng SO₂ động mạch đã được báo cáo trong bệnh Alzheimer, nhưng độ chính xác chẩn đoán đơn lẻ là không đủ và cần kết hợp với các xét nghiệm thần kinh khác. Xem phần «Triển vọng» để biết chi tiết.
Các giá trị đo oxy huyết võng mạc bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Khi giải thích kết quả, cần xem xét các yếu tố gây nhiễu này.
Nguyên lý cơ bản của đo oxy hóa võng mạc là phương pháp quang phổ hai bước sóng dựa trên định luật Lambert-Beer. 1)2)
Hemoglobin oxy hóa (oxyHb) và hemoglobin khử oxy (deoxyHb) có phổ hấp thụ ánh sáng khác nhau. Cụ thể:
Độ bão hòa oxy (SO₂) được tính từ tỷ lệ mật độ quang (ODR) tại hai bước sóng này. 1) Tóm tắt công thức như sau:
ODR = log(I_ref / I_meas_reference) / log(I_ref / I_meas_sensitive) SO₂ ∝ 1 − ODR (hệ số được xác định bằng hiệu chuẩn thiết bị)
Tính toán này được thực hiện cho từng pixel của mạch máu, tạo ra bản đồ màu SO₂ dọc theo mạch.
Oxymap T1
Tổng quan: Máy đo oxy võng mạc thương mại điển hình.
Phương pháp: Cấu tạo gồm máy ảnh đáy mắt không làm giãn đồng tử kết hợp với máy ảnh hai bước sóng.
Đặc điểm: Được FDA chấp thuận. Có thành tích sử dụng trong nhiều nghiên cứu lâm sàng. 1)2)
Hệ thống Imedos
Tổng quan: Hệ thống phân tích mạch máu võng mạc do Imedos (Đức) phát triển.
Phương pháp: Phân tích mạch máu võng mạc bằng phép đo quang phổ đa bước sóng.
Đặc điểm: Cũng có thể đo đường kính mạch máu và tốc độ dòng chảy. 2)
vis-OCT
Tóm tắt: Kỹ thuật đo thế hệ tiếp theo ứng dụng OCT ánh sáng khả kiến.
Phương pháp: Đo SO₂ với độ phân giải không gian cao bằng OCT ánh sáng khả kiến (450–700 nm).
Đặc điểm: Có thể đo SO₂ theo lớp và độ sâu, đang được nghiên cứu ứng dụng cho hắc mạc. 2)
Máy đo oxy xung đo SO₂ máu động mạch trong toàn bộ tuần hoàn ngoại vi như đầu ngón tay, trong khi máy đo oxy võng mạc đo SO₂ cục bộ tại từng mạch máu võng mạc (động mạch và tĩnh mạch) ở đáy mắt. Sự khác biệt chính là nó không chỉ đánh giá tình trạng oxy toàn thân mà còn đánh giá chuyển hóa oxy cục bộ của võng mạc và sự hiện diện của rối loạn mạch máu.
Đo oxy võng mạc đang được nghiên cứu như một công cụ đánh giá hiệu quả điều trị.
Sau khi thực hiện quang đông võng mạc (liệu pháp laser) cho bệnh võng mạc đái tháo đường, đã xác nhận sự giảm SO₂ tĩnh mạch (thay đổi theo hướng bình thường hóa).1)2) Người ta tin rằng khi mô võng mạc bị rối loạn chuyển hóa bị phá hủy bởi quang đông, nhu cầu oxy của võng mạc còn lại thay đổi và SO₂ tĩnh mạch được cải thiện. Theo dõi sự thay đổi này được kỳ vọng sẽ cung cấp đánh giá khách quan về hiệu quả điều trị.
Đã có báo cáo về sự thay đổi SO₂ động mạch võng mạc sau khi dùng thuốc ức chế carbonic anhydrase (CAI) điều trị glôcôm. 1) CAI được cho là có tác dụng cải thiện lưu lượng máu võng mạc ngoài tác dụng hạ nhãn áp, và đo oxy võng mạc có thể là một công cụ không xâm lấn để đánh giá tác dụng mạch máu này.
Việc cung cấp oxy cho võng mạc được thực hiện từ hai hệ thống khác nhau về mặt giải phẫu. Cấu trúc kép này cũng là yếu tố làm phức tạp việc giải thích phép đo oxy võng mạc. 2)
Tế bào cảm thụ ánh sáng là tế bào tiêu thụ nhiều oxy nhất trong nhãn cầu, nhưng nguồn cung cấp oxy của chúng là màng mạch và không thể đo trực tiếp bằng đo oxy võng mạc sử dụng máy ảnh đáy mắt thông thường. Đây là lý do nghiên cứu về đo SO₂ màng mạch bằng vis-OCT và OCT sâu đang tiến triển.
SO₂ lớp trong của võng mạc không phản ánh trực tiếp trạng thái tiêu thụ oxy của tế bào cảm thụ ánh sáng, mà phản ánh hoạt động trao đổi chất của tế bào thần kinh và tế bào thần kinh đệm ở lớp trong. Cần ghi nhớ điều này khi giải thích.
Phép đo oxy võng mạc hiện tại gặp thách thức về phạm vi đo, khả năng thao tác và độ tái lập. Các phát triển kỹ thuật sau đang được tiến hành. 1)
Võng mạc tương tự về mặt chức năng và giải phẫu với hệ thần kinh trung ương (não) như một phần mở rộng của nó, và vai trò của nó như một ‘cửa sổ’ cho các bệnh thoái hóa thần kinh đang được chú ý. 1)3)
Cheung và cộng sự (2019) đã phác thảo những thay đổi về cấu trúc và chức năng của võng mạc trong bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson và chứng mất trí nhớ, đồng thời chỉ ra rằng võng mạc có thể là dấu ấn sinh học tiềm năng cho các bệnh thoái hóa thần kinh này3). Bằng cách kết hợp nhiều dấu ấn sinh học võng mạc bao gồm đo oxy võng mạc, hy vọng sẽ được ứng dụng trong sàng lọc sớm chứng mất trí nhớ.
Trong bệnh Alzheimer, sự gia tăng SO₂ động mạch võng mạc (khoảng 94,2%) đã được báo cáo, được cho là phản ánh những thay đổi trong chuyển hóa oxy liên quan đến thoái hóa thần kinh. 1) Tuy nhiên, để được sử dụng như một công cụ chẩn đoán, cần có các nghiên cứu dọc để thiết lập độ nhạy và độ đặc hiệu.
Hiện tại vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu. Trong bệnh võng mạc tiểu đường, có báo cáo rằng sự gia tăng SO₂ tĩnh mạch được quan sát thấy ngay cả trước khi các thay đổi lâm sàng trở nên rõ ràng, cho thấy tiềm năng như một chỉ số của những thay đổi rất sớm. Tuy nhiên, để thiết lập nó như một xét nghiệm sàng lọc tiêu chuẩn, cần có các nghiên cứu quy mô lớn hơn nữa.
