Evaluación de la contribución capilar y de otros vasos a la densidad de perfusión macular medida con angiografía por tomografía de coherencia óptica

Resumen

Describimos la evaluación de un coeficiente de determinación entre la densidad de vasos y perfusión del plexo capilar superficial parafoveal para identificar la contribución de vasos mayores que los capilares a la densidad de perfusión.

Resumen

La circulación parafoveal del plexo capilar retiniano superficial se mide generalmente con densidad de vasos, que determina la longitud de los capilares con circulación, y densidad de perfusión, que calcula el porcentaje del área evaluada que tiene circulación. La densidad de perfusión también considera la circulación de vasos más grandes que los capilares, aunque no se suele evaluar la contribución de estos vasos al primero. Como ambas mediciones se generan automáticamente mediante dispositivos de angiografía por tomografía de coherencia óptica, este artículo propone un método para estimar la contribución de vasos más grandes que los capilares mediante el uso de un coeficiente de determinación entre las densidades de vasos y perfusión. Este método puede revelar un cambio en la proporción de densidad de perfusión de vasos más grandes que los capilares, incluso cuando los valores medios no difieren. Este cambio podría reflejar vasodilatación arterial compensatoria como respuesta al abandono capilar en las etapas iniciales de las enfermedades vasculares de la retina antes de que aparezca la retinopatía clínica. El método propuesto permitiría estimar los cambios en la composición de la densidad de perfusión sin necesidad de otros dispositivos.

Introducción

La circulación retiniana es la combinación de flujo arteriolar, capilar y venular, cuya contribución puede variar para satisfacer las necesidades de oxígeno de las diferentes capas retinianas. Esta circulación no depende de la regulación autónoma del sistema nervioso y se ha evaluado tradicionalmente con angiografía con fluoresceína, un método invasivo que utiliza contraste intravenoso para delinear los vasos retinianos. Las fotografías secuenciales permiten evaluar la circulación arterial, arteriolar, venular y venosa, así como los sitios de daño capilar en las enfermedades vasculares de la ^retina1.

Un método actual para medir la circulación macular es la angiografía por tomografía de coherencia óptica (OCTA), que utiliza interferometría para obtener imágenes retinianas y puede delinear capilares y vasos retinianos más ^grandes2. A diferencia de la angiografía con fluoresceína, la obtención de imágenes octatorias no está influenciada por el sombreado del pigmento xantofila macular, lo que permite obtener imágenes superiores de los capilares maculares3. Otras ventajas de octa sobre la angiografía con fluoresceína son su falta de invasividad y su mayor ^resolución4.

Los dispositivos OCTA miden el plexo capilar superficial en la parafovea en un mapa de 3 x 3 mm, concéntrico al centro foveal (Figura 1). El equipo mide automáticamente la densidad de longitud del vaso (la longitud de los capilares con circulación en el área medida) y la densidad de perfusión (el porcentaje del área medida con circulación), que incluye la de los vasos más grandes que los capilares (Figura 2)⁵. La densidad de los vasos tiene una contribución sustancial a la densidad de perfusión en condiciones fisiológicas. Algunos dispositivos miden la densidad de los vasos como una "densidad vascular esqueletizada" y la densidad de perfusión como "densidad vascular/vascular". Independientemente del dispositivo, suele haber una medición para la longitud (medida en mm/^mm2 o ^mm-1) y otra para el área con circulación (medida en %), que se generan automáticamente.

La densidad de los vasos puede cambiar en personas sanas cuando se exponen a la oscuridad, la luz ^parpadeante6 o las bebidas con ^cafeína7 debido al acoplamiento neurovascular que redistribuye el flujo sanguíneo entre los plexos capilares superficiales, medios y profundos de acuerdo con la capa retiniana con mayor actividad. Cualquier disminución de la densidad de vasos causada por esta redistribución vuelve a valores basales después de que el estímulo cesa y no representa pérdida capilar, un cambio patológico reportado antes de que aparezca la retinopatía en enfermedades vasculares como la ^diabetes8 o la hipertensión ^arterial9.

La disminución de los capilares podría compensarse parcialmente por la vasodilatación arteriolar. Medir solo un porcentaje o área perfundida no proporciona ninguna idea de si hay vasodilatación, que puede aparecer cuando los capilares alcanzan un umbral mínimo. Medir la densidad de los vasos no ayudaría a detectar un aumento del área de circulación como resultado de la vasodilatación. La contribución de la circulación arteriolar a la densidad de perfusión se puede estimar indirectamente utilizando un coeficiente de determinación entre la densidad de los vasos y la densidad de perfusión, y definiendo el porcentaje del área con circulación que corresponde a capilares u otros vasos.

La razón detrás de esta técnica es que el análisis de regresión puede identificar la medida en que los cambios de un valor numérico independiente resultan en cambios de un valor numérico dependiente. En las imágenes de vasos maculares que utilizan OCTA, la circulación capilar es una variable independiente que influye en el área con circulación porque hay pocos vasos más grandes en la región evaluada. Sin embargo, la parafovea tiene vasos más grandes que pueden dilatarse y cambiar el porcentaje del área con circulación, que no puede ser identificado directamente por las métricas automatizadas actuales de OCTA. La ventaja de utilizar un coeficiente de determinación es que mide una relación entre dos métricas existentes para producir dos más: el porcentaje del área con circulación que corresponde a capilares, y el porcentaje que corresponde a otros vasos. Ambos porcentajes se pueden medir directamente utilizando un recuento de píxeles con software de imágenes. Sin embargo, el coeficiente de determinación se puede calcular para una muestra con los números que los dispositivos OCTA generan ^{automáticamente10,11}.

Pathak et al. utilizaron un coeficiente de determinación para estimar la masa muscular magra y grasa a partir de medidas demográficas y antropométricas utilizando una red neuronal artificial. Su estudio encontró que su modelo tenía un valor ^R2 de 0,92, lo que explicaba la variabilidad de una gran parte de sus variables ^{dependientes12}. O'Fee y sus colegas utilizaron un coeficiente de determinación para descartar el infarto de miocardio no fatal como sustituto de la mortalidad por todas las causas y cardiovascular porque encontraron un ^R2 de 0.01 a 0.21. Estos resultados mostraron que la variable independiente explicaba menos del 80% de los cambios de las variables dependientes, establecidas como criterio de gestación subrogada (^R2= 0,8)¹³.

El coeficiente de determinación se utiliza para evaluar el efecto de los cambios de una variable, un grupo de variables o un modelo sobre los cambios de una variable de resultado. La diferencia entre 1 y el valor ^R2 representa la contribución de otras variables a los cambios de la variable de resultado. Es poco común atribuir la diferencia a una sola variable porque generalmente hay más de dos que contribuyen al resultado. Sin embargo, la proporción del área macular que tiene circulación solo puede originarse en el área cubierta por capilares y en la cubierta por vasos más grandes, ya que los vasos más grandes se dilatan más que los capilares. Además, se considera que la vasodilatación reactiva probablemente se origina en las arteriolas de la retina, porque una circulación capilar reducida podría disminuir el suministro de oxígeno.

Sólo dos fuentes contribuyen a un porcentaje de área con circulación en la mácula: capilares y vasos más grandes que ellos. El coeficiente de determinación entre densidad de vasos y densidad de perfusión determina la contribución de los capilares al área con circulación, y los cambios restantes (la diferencia entre 1 y el valor ^R2 ) representan la contribución de la única otra variable que representa un área con circulación (la que se encuentra dentro de vasos retinianos más grandes). En este trabajo se describe el método de medición de esta contribución en personas sanas (grupo 1) y cómo cambia en pacientes con enfermedades vasculares retinianas: hipertensión arterial sin retinopatía hipertensiva (grupo 2) y diabetes mellitus sin retinopatía diabética (grupo 3).

Protocolo

Este protocolo fue aprobado por el comité de ética en investigación humana de Sala Uno. Consulte el video 1 para las secciones 1 y 2 y la Tabla de materiales para obtener detalles sobre el equipo utilizado en este estudio.

1. Análisis de retina en el dispositivo OCTA

1. Seleccione el menú para el análisis de retina en el dispositivo OCTA.
2. Seleccione un mapa retiniano de 3 x 3 mm; seleccione superficial si el dispositivo OCTA mide diferentes plexos capilares.
3. Seleccione la densidad de longitud del vaso (o su equivalente, por ejemplo, densidad vascular esqueletizada).
4. Mida la densidad de la longitud del vaso en ^mm-1 en un mapa retiniano de 3 x 3 mm.
   NOTA: El mapa se divide en dos regiones: centro (dentro de un círculo de 1 mm, concéntrico al centro foveal) e interior (fuera del círculo central de 1 mm, Figura 3). El equipo también mide una densidad completa (dentro del círculo de 3 mm) y subdivide la región interna en cuatro campos: superior, inferior, temporal y nasal (Figura 4). Cada región se especifica para que las densidades de longitud del buque se midan automáticamente. Los instrumentos muestran los valores para las densidades central, interna y completa y para los campos superior, temporal, inferior y nasal de la densidad interna.
5. Vuelva al menú para el análisis de retina.
6. Seleccione un mapa retiniano de 3 x 3 mm; seleccione superficial si el dispositivo OCTA mide diferentes plexos capilares.
7. Seleccione la densidad de perfusión (o su equivalente, por ejemplo, la densidad del vaso).
8. Mida la densidad de perfusión en % en un mapa retiniano de 3 x 3 mm.
   NOTA: El mapa se divide en dos regiones: centro (dentro de un círculo de 1 mm, concéntrico al centro foveal) e interior (fuera del círculo central de 1 mm). El equipo también mide una densidad completa (dentro del círculo de 3 mm) y subdivide la región interna en cuatro campos: superior, inferior, temporal y nasal. Cada región se especifica para que las densidades de perfusión se midan automáticamente. Los instrumentos muestran los valores para las densidades central, interna y completa y para los campos superior, temporal, inferior y nasal de la densidad interna.
9. Verifique que los mapas de densidad tengan una intensidad de señal > 7; luego, verifique que los mapas no tengan errores de medición resultantes de artefactos o movimientos oculares.
10. Registre los valores de densidad de longitud de vaso central, densidad de perfusión central, densidad de longitud de vaso interno, densidad de perfusión interna, densidad de longitud de vaso superior, densidad de perfusión superior, densidad de longitud de vaso inferior, densidad de perfusión inferior, densidad de longitud de vaso temporal, densidad de perfusión temporal, densidad de longitud de vaso nasal y densidad de perfusión nasal en una hoja de cálculo.

2. Cálculo de los coeficientes de determinación mediante hoja de cálculo

1. Seleccione las variables que se evaluarán (por ejemplo, densidad de longitud del vaso central y densidad de perfusión central). Seleccione los valores de ambas variables para un grupo definido (por ejemplo, el grupo 1).
2. En la barra de herramientas, haga clic en insertar.
3. Haga clic en el botón de tablas recomendadas en la sección de gráficos . Espere a que aparezca un gráfico de dispersión como sugerencia en una ventana. Haga clic en el botón Aceptar para aceptar la sugerencia.
4. Inspeccione el gráfico de dispersión de los datos. Haga clic con el botón derecho en la serie para mostrar un menú de opciones .
5. Seleccione la opción Agregar línea de tendencia . Espere a que se agregue una línea de tendencia lineal al gráfico y a un menú en el lado derecho de la pantalla.
6. Desplace el menú hacia abajo para encontrar el valor De visualización R-cuadrado en la opción gráfico . Seleccione esta opción para mostrar el valor R-cuadrado en el gráfico. Seleccione el valor R-cuadrado.
7. Seleccione Inicio en la barra de herramientas y luego haga clic en el botón copiar .
8. Prepare una tabla de coeficientes de determinación en una nueva página.
9. Seleccione una celda de destino (por ejemplo, coeficiente central de determinación para el grupo 1). Haga clic en el botón derecho del ratón. Seleccione pegar con mantener el formato de origen.
10. Prepare un nuevo gráfico para mostrar el porcentaje de cambios en la densidad de perfusión explicados por los cambios en la densidad de los vasos.
11. Seleccione la celda con el coeficiente de determinación en el gráfico anterior. Haga clic en el botón derecho del ratón. Seleccione copiar.
12. Seleccione una celda de destino en el nuevo gráfico (por ejemplo, centrar en el grupo 1). Haga clic en el botón derecho del ratón. Seleccione pegar.
13. Seleccione la celda con el valor pegado; a continuación, en la barra de herramientas, seleccione inicio | estilo porcentual en el menú de números .
14. Seleccione aumentar decimal en el menú de números y haga clic en él una vez.
    NOTA: El número resultante es el porcentaje de cambios en la densidad de perfusión explicados por los cambios en la densidad de los vasos.
15. Prepare otra tabla para mostrar el porcentaje de densidad de perfusión explicado por los cambios en los vasos más grandes que los capilares.
16. Seleccione una celda de destino (por ejemplo, centrar en el grupo 1). Reste el último resultado de 1.
17. Seleccione esta celda. Seleccione inicio en la barra de herramientas.
18. Seleccione el estilo de porcentaje en el menú de números .
19. Haga clic una vez en aumentar decimales en el menú de números .
20. Formatee las cartas para mostrar la contribución de los capilares (densidad de vasos) y los vasos más grandes que los capilares a los cambios en la densidad de perfusión.
21. Repita el procedimiento para obtener los valores de densidades de vasos internos/perfusión y densidades superiores, inferiores, temporales y nasales de vasos/perfusión en el grupo 3.

3. Comparación de los coeficientes de determinación

1. Comparar los coeficientes de determinación en tres grupos: 1, personas sanas; 2, pacientes con hipertensión arterial sin retinopatía hipertensiva; y 3, pacientes con diabetes mellitus tipo 2 sin retinopatía diabética. En el grupo 3, también se comparan los coeficientes de determinación entre campos: superior, inferior, temporal y nasal.

4. Comparar las diferencias porcentuales en la contribución de capilares y vasos mayores que los capilares a la densidad de perfusión, entre grupos y entre campos del grupo 3

Resultados

Hubo 45 sujetos en el grupo 1, 18 en el grupo 2 y 36 en el grupo 3. La Tabla 1 muestra la distribución de edad y densidades por grupo; sólo las densidades de vasos y perfusión en el grupo 1 fueron más bajas que en el grupo 2. Los coeficientes de determinación de las densidades de vasos centrales y perfusión se muestran en la Figura 5. No hubo diferencias significativas entre los grupos.

El coeficiente de determinación entre el vaso interior...

Discusión

La contribución de vasos más grandes que los capilares a los cambios de densidad de perfusión en las enfermedades vasculares de la retina antes del desarrollo de la retinopatía. Disminuyó en la región interna de los pacientes con hipertensión arterial y varió entre los campos en los pacientes con diabetes. Existen métodos directos para medir la reactividad vascular en la retina, que dependen de la exposición a un ^{estímulo14,15}. La medición propuesta e...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cirrus 6000 with Angioplex	Carl Zeiss Meditec Inc., Dublin CA	N/A	3 x 3 vessel and perfusion density maps
Excel	Microsoft	N/A	spreadsheet
Personal computer	Generic	N/A	for running the calculations on the spreadsheet