이 연구는 박사 과정 학생(MW)을 위한 독일 안과학회(DOG) 보조금과 NIH/NEI 1R01EY027948(TA)의 지원을 받았습니다.

Exploring Quantitative Autofluorescence in Age-Related Macular Degeneration(연령 관련 황반변성의 정량적 자가형광 탐구)

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	<li>Schmitz-Valckenberg, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundus+autofluorescence+imaging.">Fundus autofluorescence imaging.</a> Progress in Retinal and Eye Research. 81, 100893 (2021).</li><li>Bermond, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autofluorescent+granules+of+the+human+retinal+pigment+epithelium:+phenotypes,+intracellular+distribution,+and+age-related+topography.">Autofluorescent granules of the human retinal pigment epithelium: phenotypes, intracellular distribution, and age-related topography.</a> Investigative Ophthalmology and Visual Science. 61 (5), 35 (2020).</li><li>Bermond, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autofluorescent+organelles+within+the+retinal+pigment+epithelium+in+human+donor+eyes+with+and+without+age-related+macular+degeneration.">Autofluorescent organelles within the retinal pigment epithelium in human donor eyes with and without age-related macular degeneration.</a> Investigative Ophthalmology and Visual Science. 63 (1), 23 (2022).</li><li>Delori, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+measurements+of+autofluorescence+with+the+scanning+laser+ophthalmoscope.">Quantitative measurements of autofluorescence with the scanning laser ophthalmoscope.</a> Investigative Ophthalmology and Visual Science. 52 (13), 9379-9390 (2011).</li><li>Fleckenstein, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+macular+degeneration.">Age-related macular degeneration.</a> Nature Reviews Disease Primers. 7 (1), 31 (2021).</li><li>Greenberg, J. 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G., Schmitz-Valckenberg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-vivo+mapping+of+drusen+by+fundus+autofluorescence+and+spectral-domain+optical+coherence+tomography+imaging.">In-vivo mapping of drusen by fundus autofluorescence and spectral-domain optical coherence tomography imaging.</a> Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 254 (1), 59-67 (2016).</li><li>Pfau, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesopic+and+dark-adapted+two-color+fundus-controlled+perimetry+in+geographic+atrophy+secondary+to+age-related+macular+degeneration.">Mesopic and dark-adapted two-color fundus-controlled perimetry in geographic atrophy secondary to age-related macular degeneration.</a> Retina. 40 (1), 169-180 (2020).</li><li>vonder Emde, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesopic+and+dark-adapted+two-color+fundus-controlled+perimetry+in+choroidal+neovascularization+secondary+to+age-related+macular+degeneration.">Mesopic and dark-adapted two-color fundus-controlled perimetry in choroidal neovascularization secondary to age-related macular degeneration.</a> Translational Vision Science and Technology. 8 (1), 7 (2018).</li><li>Aumann, S., Donner, S., Fischer, J., M&#252;ller, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography+(OCT):+principle+and+technical+realization.">Optical coherence tomography (OCT): principle and technical realization.</a> High Resolution Imaging in Microscopy and Ophthalmology: New Frontiers in Biomedical Optics. , 59-85 (2019).</li><li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FIJI:+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis.">FIJI: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li><li>Kleefeldt, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+fundus+autofluorescence:+advanced+analysis+tools.">Quantitative fundus autofluorescence: advanced analysis tools.</a> Translational Vision Science and Technology. 9 (8), 2 (2020).</li><li>Hong, I. H., Jung, W. H., Lee, J. H., Chang, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macular+pigment+optical+density+in+the+Korean+population:+a+cross+sectional+study.">Macular pigment optical density in the Korean population: a cross sectional study.</a> Journal of Korean Medical Science. 35 (5), e30 (2020).</li><li>Putnam, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+imaging+of+macular+pigment+optical+density+and+spatial+distribution.">Clinical imaging of macular pigment optical density and spatial distribution.</a> Clinical and Experimental Optometry. 100 (4), 333-340 (2017).</li><li>Zweifel, S. A., Spaide, R. F., Curcio, C. A., Malek, G., Imamura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reticular+pseudodrusen+are+subretinal+drusenoid+deposits.">Reticular pseudodrusen are subretinal drusenoid deposits.</a> Ophthalmology. 117 (2), 303-312 (2010).</li><li>Curcio, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subretinal+drusenoid+deposits+in+non-neovascular+age-related+macular+degeneration:+morphology,+prevalence,+topography,+and+biogenesis+model.">Subretinal drusenoid deposits in non-neovascular age-related macular degeneration: morphology, prevalence, topography, and biogenesis model.</a> Retina. 33 (2), 265-276 (2013).</li><li>Spaide, R. 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R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+fundus+autofluorescence+in+recessive+Stargardt+disease.">Quantitative fundus autofluorescence in recessive Stargardt disease.</a> Investigative Ophthalmology and Visual Science. 55 (5), 2841-2852 (2014).</li><li>Armenti, S. T., Greenberg, J. P., Smith, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+fundus+autofluorescence+for+the+evaluation+of+retinal+diseases.">Quantitative fundus autofluorescence for the evaluation of retinal diseases.</a> Journal of Visualized Experiments. 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Leon von der Emde는 Heidelberg Engineering으로부터 지불을 받았다고 보고합니다. Merten Mallwitz는 재무 공개를 보고하지 않습니다. 케네스 R. 슬론(Kenneth R. Sloan)은 또한 재무 공개를 보고하지 않습니다. Frank G. Holz는 Acucela, Alcon (C), Gyroscope Allergan Apellis, Bayer Bioeq/Formycon, CenterVue, Roche/Genentech, Geuder, Ivericbio, NightStarX, Novartis, Optos, Oxurion, Pixium Vision, Stealth BioTherapeutics, Zeiss 및 GRADE Reading center에 대한 컨설팅/개인 지불을 보고합니다. Thomas Ach는 Bayer, Apellis, Roche 및 Novartis에 대한 컨설팅/개인 지불을 보고합니다.

이 워크플로우는 오픈 소스 FIJI 플러그인 도구를 사용하여 AMD 특정 병변의 AF를 결정하고 비교하는 단계별 가이드를 제공합니다. 플러그인은 코딩 지식이 필요하지 않고 기술 지원 없이 의사가 적용할 수 있는 사용하기 쉬운 템플릿을 제공합니다27. 우리가 아는 한, 이러한 도구는 병변별 AF 정량화를 위한 종류 중 하나입니다.
QAF 값은 자연적으로 망막에 따라 다르며, 망막 내 리포푸신과 멜라놀리포푸신 분포가 고르지 않고, 혈관의 AF가 낮고, 황반 색소 분포가 고르지 않기 때문에 망막의 주변부에서 값이 높고 황반에서 낮습니다. 망막에서 자연적으로 발생하는 QAF 수준의 변동이 크기 때문에 병변의 절대 QAF 값을 직접 분석하는 것은 유망한 접근 방식이 아닙니다. 예를 들어, 말초의 저자가형광 병변은 황반의 생리학적 형광 수준보다 여전히 더 높은 절대 QAF 값을 가질 수 있습니다. StandardRetina를 사용하고 z-점수를 사용하여 드루젠의 형광 수준을 측정하면 자연적으로 발생하는 QAF 값의 분산을 정확하게 측정할 수 있습니다.
z-점수는 관심 영역 값과 StandardRetina의 평균과의 관계를 수치로 측정한 것입니다. 동일한 위치에 있는 StandardRetina의 평균에서 개인의 평균을 뺀 다음 결과를 표준 편차로 나누어 계산합니다. 이 표준화를 통해 z-점수는 값이 평균과 얼마나 다른지 표준 편차 수를 나타내기 때문에 서로 다른 QAF 이미지를 비교할 수 있습니다. 양수 z-점수는 값이 평균보다 높음을 나타내고 음수 z-점수는 평균보다 낮음을 나타냅니다.
고려해야 할 잠재적인 함정이 있을 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이 방법은 안저 전체에 걸쳐 다양한 양의 AF 레벨을 설명하지만 여전히 RPE의 AF를 측정하고 비교하는 가장 정확한 방법은 아닐 수 있습니다. 개인마다 황체 황체 색소의 수준과 지형이 다르며, 병변은 망막 위에 놓인 망막의 반투명도에도 영향을 미칠 수 있다28,29. 따라서 SDD 영역에서 측정된 감소된 AF는 RPE(30,31,32)에서 감소된 형광단이 아니라 섀도잉 효과의 결과라는 것이 타당하다.
우리는 현재 선형 혼합 모델에서 망막 반사율, 두께 및 정량화된 황반 색소(녹색 및 청색 AF 사용)를 설명하기 위한 워크플로우를 연구하고 있습니다. 또한 지금까지 QAF는33세의 유사한 참가자의 렌티큘러 혼탁에서 개인 간 차이를 무시하는 렌티큘러 혼탁을 설명하기 위해 연령 의존적 보정 인자를 사용합니다. 따라서 우리는 현재 렌티큘러 자가형광 및 불투명화의 개인화된 보정 인자를 위한 워크플로우를 연구하고 있습니다. 작은 병변에서 AF 정보를 안정적으로 추출하려면 QAF 이미지의 적절한 테스트-재테스트 신뢰성이 필요합니다. 보다 자세한 분석이 가능한 QAF 이미지를 더욱 차별화하기 위해 QAF 이미지의 테스트-재테스트 신뢰도를 예측할 수 있는 "QAF 이미지 신뢰도 지수"를 조사하고 있습니다. 현재 단계에서 신중한 접근 방식은 중복 이미지를 획득하고 병변 특이적 AF의 재검사 신뢰성을 조사하는 것입니다.
병변의 동선체를 추가로 분석하는 제시된 방법은 인접 병변의 동선체가 합쳐지기 때문에 기술적으로 구현하기 어려웠습니다. 병합된 등선체의 영역은 어떤 병변을 고려하느냐에 따라 뚜렷하게 특성화될 수 있습니다. 우리의 해결책은 한 가지 유형의 모든 병변을 하나의 병변으로 간주하고 그 주변을 관절 등선체로 분석하는 것이었습니다. 그러나 이 방법은 개별 드루젠의 등선체를 측정하는 능력을 크게 감소시키며 이 기술의 또 다른 함정으로 간주될 수 있습니다. 병합된 등선체 또는 병합된 등선체 영역에서 AF의 일시 중단된 보고를 설명하기 위한 보다 기술적으로 정교한 방법은 향후 병변 둘레에서 AF 분석을 용이하게 할 수 있습니다.
이 연구에서는 AMD를 모델 질병으로 사용했습니다. 워크플로우는 다른 질병의 병변을 연구하는 데에도 적용할 수 있습니다. 지금까지 QAF는 열성 스타가르트병, 베스트로핀-1 관련 질환, 다양한 형태의 색소성 망막염, 급성 구역 잠복 외망막병증, 가성 황색종 탄성체 등을 포함한 많은 융모막 질환에 사용되었습니다 17,33,34,35,36,37. 이 워크플로우는 오픈 소스 소프트웨어를 사용하기 때문에 다른 사람들도 병변 특이적 심방세동을 결정하는 데 이 작업을 복제하고 망막 질환에 대한 지식을 확장하도록 권장합니다. 요약하면, 황반 전체에 걸쳐 다양한 망막 병변의 AF 수준을 결정하고 비교하는 워크플로우를 제시합니다. 이 워크플로우는 심방세동에 대한 보다 심층적인 분석을 위한 길을 열어주며 AMD 및 그 이상의 분야에서 새로운 바이오마커의 개발을 촉진할 수 있습니다.

안저 자가형광(FAF) 영상은 안구 안저의 자연적 및 병리학적으로 발생하는 형광단에 대한 비침습적 매핑을 제공합니다1. 가장 흔한 청색(488nm 여기) 자가형광(AF)은 망막 색소 상피(RPE)의 리포푸신 및 멜라노리포푸신 과립을 여기시킵니다2,3,4. 과립의 분포와 증가/감소는 정상적인 노화와 연령 관련 황반 변성(AMD)을 포함한 다양한 망막 질환에서 중심적인 역할을 합니다5.
FAF, 정량적 안저 자가형광(QAF)의 추가 개발로 이제 지형학적으로 분해된 망막 AF 강도를 정확하게 측정할 수 있습니다 4,6. FAF 이미징 장치의 광학 경로에 기준을 통합하면 장치, 시점 및 피사체 간에 AF 강도를 비교할 수 있습니다. 이 기술은 AMD의 병리유전학적 인자로 추정되는 패러다임의 변화를 가져왔는데, 이는 오랫동안 RPE 세포의 과도한 리포푸신 축적 때문인 것으로 추측되었다7. 그러나 심방세동의 조직학적 및 임상적 정량화는 심방세동 8,9,10의 증가 대신 AMD의 심방세동 감소(자가형광 리포푸신 및 멜라놀리포푸신 과립의 재분포 및 손실로 인해)를 나타냈습니다.
심방세동 모니터링은 임상적 의미가 있습니다. Von der Emde et al. 등은 고위험군 중급 AMD 눈에서 심방세동이 감소할 뿐만 아니라 AMD의 진행 과정에서 더욱 감소한다는 것을 보여주었습니다 8,9. 또한, 조직학적 연구에 따르면 대부분의 AMD 영향을 받은 RPE 세포는 섭입, 슬라잉, 이동 또는 위축을 통한 RPE 세포 손실 이전에 과립 응집 및 압출과 함께 특징적인 거동을 보입니다13,14,15,16. 이는 심방세동 손실이 임박한 질병 진행의 방아쇠 또는 대리 신호일 수 있음을 나타냅니다.
지금까지의 QAF 연구는 조립식 그리드 극좌표계(예: QAF8/Delori Grid)를 사용하는 후극에서만 전 세계적으로 AF를 평가했습니다17. 조립식 격자를 사용하여 AF를 측정하면 피사체의 눈당 미리 결정된 영역에 여러 AF 값이 표시됩니다. 이러한 방식으로 AF 값을 조사하면 병리학적으로 변경된 AF가 있는 영역(예: 드루젠 또는 망막하 드루세노이드 침착물(SDD)의 상단 또는 그 근처에 있는 AMD의 국부적 변화를 놓칠 수 있습니다. 드루젠(Drusen)과 더 높은 수준의 SDD는 후기 AMD 및 시력 상실 발병 위험이 높습니다. 특히 드루젠은 수년에 걸쳐 크기가 커지는 전형적인 주기를 가지고 있으며 위축되기 전에 급격히 악화될 수 있습니다. 예를 들어, AMD에서는 전체 심방세동이 감소하지만, 이러한 특정 질병 관련 국소 병변 및 그 주변에서 증가하거나 심지어 더 감소한다고 생각할 수 있습니다.
다양한 국소 심방세동 패턴도 질병 진행에 대한 예후 관련성을 가질 수 있습니다. 예를 들어, 자가형광 수준은 드루젠의 크기가 증가하고 있는지 또는 이미 위축으로 회귀하고 있는지 여부를 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 지리적 위축에서 변경된 심방세동 주변 패턴은 시간이 지남에 따라 위축 진행에 큰 영향을 미친다는 것이 이미 밝혀졌다18. 또한 국소 자가형광 패턴은 RPE의 상태에 대한 추가 세부 정보를 나타낼 수 있습니다. 종종 광간섭 단층촬영(OCT)은 RPE 층이 손상되지 않은 것처럼 보이지만 맥락막에 대한 과반사를 보여줍니다. 국소 QAF 값과 OCT를 결합한 복합 접근법은 RPE 중단 및 임박한 위축의 위험이 높은 병변을 구별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
연구에서 공간적으로 해석된 분석이 수행되지 않은 이유 중 하나는 가장 일반적으로 사용되는 제조업체의 소프트웨어가 이러한 유형의 분석을 위한 도구를 제공하지 않기 때문입니다. AMD 질병 단계에 따라 달라지는 다양한 병변의 심방세동 특성은 AMD의 발병 기전을 추가로 설명할 수 있습니다. 따라서 국소적 병변 특이적 AF를 측정하는 도구가 바람직할 것입니다. 망막 전체에 위치한 병변을 정확하게 비교하기 위해, 워크플로우는 인간 안저에서 다양한 정도의 AF를 설명할 수 있는 방법이 필요하다19. 가장 중심적으로, 심방세동은 황반 색소의 그림자 효과와 과립 수의 차이로 인해 특징적으로 낮습니다20,21.
심방세동은 ~9°(모든 방향에서 중심와까지의 거리)에서 최고조에 도달하고 주변부에서 더 많이 감소한다4. 따라서 소프트 드루젠(낮은 AF 영역의 중심와와 파라포에 위치)과 SDD(높은 AF 영역의 중심에 위치)의 AF 레벨의 절대값을 비교하면 결과는 비교할 수 없습니다22. Pfau et al.의 연구와 안저 제어 주변 측정에 대한 감도 손실(건강한 대조군의 시력 언덕[중심와까지의 거리에 따른 망막 민감도 감소]에 대해 AMD로 측정된 민감도 보정)의 개념에서 영감을 받아 AF는 황반 전체의 표준화된 AF 값과 비교됩니다23,24. 결과는 z-점수(관심 영역 값과 평균의 관계에 대한 수치 측정)로 보고됩니다.
이 연구의 목적은 AMD 환자의 다양한 유형의 병변에서 국소 QAF 수준을 측정하기 위한 새로운 도구의 사용을 평가하는 것입니다. 이 도구는 OCT 스캔에서 식별된 병변의 자가형광 수준을 측정하도록 설계되었습니다. 이를 통해 연질 드루젠 또는 SDD와 같은 병변의 국소 자가형광 수준을 평가할 수 있으며 시간 경과에 따른 병변의 AF 변화를 추적할 수 있습니다. 이 도구의 잠재적 유용성은 RPE의 상태를 추정하고 조사된 병변에 대한 예후 가치를 가질 수 있는 새로운 구조적 바이오마커를 가능하게 하는 것입니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>BatchStandardRetina plugin</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FIJI (Image J)</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mark_Bscans_OCT plugin</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microspft office</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QAF_xml_reader plugin</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Register_OCT_2 plugin</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectralis</td>
			<td>Heidelberg Engineering</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>QAF extension</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>StandardRetina plugin</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>n.a.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a workflow to quantitatively determine age-related macular degeneration lesion-specific variations in fundus autofluorescence

안저 자가형광(FAF) 이미징을 통해 안구 안저, 특히 망막 색소 상피(RPE)의 고유 형광단을 비침습적으로 매핑할 수 있으며, 이는 이제 컨포칼 스캐닝 레이저 검안경 기반 정량적 자가형광(QAF)의 출현으로 정량화할 수 있습니다. QAF는 일반적으로 연령 관련 황반 변성(AMD)에서 후극에서 감소하는 것으로 나타났습니다. QAF와 다양한 AMD 병변(드루젠, 망막하 드루세노이드 침착물) 사이의 관계는 아직 불분명합니다.
이 백서는 AMD에서 병변별 QAF를 결정하는 워크플로우에 대해 설명합니다. 스펙트럼 도메인 광간섭 단층촬영(SD-OCT) 황반 부피 스캐닝 및 QAF를 포함하되 이에 국한되지 않는 다중 모드 생체 내 이미징 접근 방식이 사용됩니다. 맞춤형 FIJI 플러그인을 사용하여 해당 QAF 이미지를 SD-OCT 스캔의 근적외선 이미지(특성 랜드마크, 즉, 선박 분기)와 정렬합니다. 시신경두의 중심와와 가장자리는 분석 그리드의 정확한 위치 지정을 위해 OCT 이미지에 표시되고 등록된 QAF 이미지로 전송됩니다.
그런 다음 AMD 특이적 병변을 개별 OCT BScan 또는 QAF 이미지 자체에 표시할 수 있습니다. 규범적 QAF 맵은 안저 전체에 걸쳐 QAF 값의 다양한 평균과 표준 편차를 설명하기 위해 생성됩니다(대표적인 AMD 그룹의 QAF 이미지를 평균화하여 규범적 표준 망막 QAF AMD 맵을 구축함). 플러그인은 X 및 Y 좌표, z-스코어(평균과의 표준 편차를 기준으로 AF 맵의 평균과 관련하여 QAF 값을 설명하는 수치 측정), 평균 강도 값, 표준 편차 및 표시된 픽셀 수를 기록합니다. 이 도구는 또한 표시된 병변의 경계 영역에서 z-점수를 결정합니다. 이 워크플로우와 분석 도구는 AMD의 병태생리학 및 임상 AF 이미지 해석에 대한 이해를 향상시킵니다.

Fundus autofluorescence (FAF) imaging provides a noninvasive mapping of naturally and pathologically occurring fluorophores of the ocular fundus1. The most common blue (488 nm excitation) autofluorescence (AF) excites lipofuscin and melanolipofuscin granules of the retinal pigment epithelium (RPE)2,3,4. The distribution and increase/decrease of granules play a central role in normal aging and various retinal diseases, including age-related macular degeneration (AMD)5.
A further development of FAF, quantitative fundus autofluorescence (QAF), now allows the accurate determination of topographically resolved retinal AF intensities4,6. By incorporating a reference into the optical pathway of the FAF imaging device, AF intensities can be compared between devices, time points, and subjects. This technique has resulted in a paradigm shift with regard to a presumed pathogenetic factor in AMD, which for a long time was speculated to be due to excessive lipofuscin accumulation in RPE cells7. Histologic and clinical quantification of AF, however, has revealed a decrease in AF in AMD (due to the redistribution and loss of autofluorescent lipofuscin and melanolipofuscin granules), instead of the proposed increase in AF8,9,10.
Monitoring AF has clinical implications. Von der Emde et al. and others have showed that AF is not only decreased but also further decreases in the course of AMD in high-risk, intermediate AMD eyes8,9. Additionally, histological studies suggest that most AMD-affected RPE cells show a characteristic behavior with granule aggregation and extrusion prior to RPE cell loss via subduction, sloughing, migration, or atrophy13,14,15,16. This further indicates that AF loss might be a trigger or a surrogate signal of impending disease progression.
QAF studies so far have only evaluated AF globally at the posterior pole-using prefabricated grid polar coordinate systems (e.g., QAF8/Delori Grid)17. Using prefabricated grids to measure AF results in multiple AF values on predetermined areas per eye of a subject. Investigating AF values in this way might miss local changes in areas with pathologically altered AF, for example, in AMD atop or close to drusen or subretinal drusenoid deposits (SDDs). Drusen, and to a higher degree SDDs, are associated with a high risk of developing late AMD and vision loss. Drusen in particular have a typical cycle of increasing in size over many years and may deteriorate rapidly prior to atrophy. It is conceivable that, for example, global AF decreases in AMD, but increases or is even further reduced in and around these specific disease-related focal lesions.
Different local AF patterns could also have prognostic relevance for disease progression. For example, autofluorescence levels might be used to assess whether drusen are increasing in size or are already in regression to atrophy. It has already been shown that altered AF perilesional patterns in geographic atrophy largely impact atrophy progression over time18. Additionally, local autofluorescence patterns could reveal further details into the health of the RPE. Oftentimes, the optical coherence tomography (OCT) shows hyperreflectance into the choriocapillaris, although the RPE layer appears intact. A multimodal approach combining local QAF values and OCT might help differentiate lesions with a high risk of RPE disruption and impending atrophy.
One reason spatially resolved analyses in studies have not been performed is because the most commonly used manufacturer&#39;s software does not provide a tool for these types of analysis. AF properties of different lesions dependent on the AMD disease stage could further explain the pathogenesis of AMD. Therefore, a tool to measure regional, lesion-specific AF would be desirable. To accurately compare lesions that are located throughout the retina, the workflow needs a way to account for varying degrees of AF in the human fundus19. Most centrally, AF is characteristically lower due to the shadowing effects of macular pigment and differing granule counts20,21.
AF reaches its peak at ~9&#176; (distance to the fovea in all directions) and decreases to a greater extent peripherally4. Therefore, if one were to compare absolute values of AF levels from soft drusen (located at the fovea and parafovea in low AF areas) and SDDs (located paracentrally in high AF areas), the results would not be comparable22. Inspired by the work by Pfau et al. and the concept of sensitivity loss (correcting sensitivity measured in AMD for the hill of vision [declining retinal sensitivity with distance to the fovea] of healthy controls) for fundus controlled perimetry, AF is compared to standardized AF values throughout the macula23,24. The results are reported as z-scores (numerical measurement of a region of interest value&#39;s relationship to the mean).
The purpose of this study is to evaluate the use of a new tool for measuring local QAF levels in different types of lesions in patients with AMD. This tool is designed to measure autofluorescence levels of lesions identified on OCT scans. This enables the assessment of local autofluorescence levels in lesions, such as soft drusen or SDDs, and allows for tracking of AF changes from lesions over time. The potential utility of this tool is to enable a new structural biomarker that estimates the health of the RPE and may have prognostic value for the investigated lesions.

저자 스포트라이트: QAF 워크플로우를 통한 연령 관련 황반변성 병태생리학 이해 

안저 자가형광의 연령 관련 황반변성 병변 특이적 변이를 정량적으로 결정하기 위한 워크플로우

So far, quantitative autofluorescence or QAF, analysis was limited to prefabricated grids analyzing global autofluorescence of the posterior pole of the eye. Our protocol allows the measurement and comparison of autofluorescence intensities of specific regions of interest. QAF revealed reduced autofluorescence intensities in age-related macular degeneration.As a matter of fact, this important finding contradicted the historical view of pathological lipofuscin accumulations in the AMD. Today, the clinical findings can nicely be confirmed by new histological data on the retinal pigment epithelium at the cellular level. The characteristic autofluorescence levels of the ocular fundus display strong regional differences.There seems to be a strong relationship between autofluorescence and rod photoreceptor density. For an accurate comparison of autofluorescence, one needs to account for regional differences, which is challenging. We could show for the first time the typical AMD lesions like drusen show further reduced autofluorescence intensities in addition to the generally reduced autofluorescence levels in these patients.We are currently focusing on spectral analysis of the emitted light from fluorophores from the retinal pigment epithelium in both in vivo and ex vivo settings. With this approach, we hope to get better information on the physiology and pathophysiology of photoreceptors and the retinal pigment epithelium in healthy and deceased eyes.

출력 보기 결과를 적절하게 분석하고 결론을 도출하려면 Mark_Bscans_OCT의 출력 파일을 이해하는 것이 중요합니다. 처음 세 열은 사례 ID, 파일의 측면성 및 선택한 이미징 형식 뒤에 레이블이 지정됩니다. 네 번째 열은 모드별로 참조되며 z-점수로 표시됩니다. 이 글을 쓰는 시점에서 Mark BScans는 한 번에 모든 병변만 계산할 수 있습니다. 행은 병변의 바깥쪽 가장자리로부터의 거리가 스프레드시트의 아래쪽 및 위쪽 열에 지정되어 있는 iso-hull을 나타냅니다. Iso-hull은 병변을 둘러싼 지정된 둘레에서 AF를 z-점수(QAF의 경우)로 측정합니다. 등각선체에 있는 픽셀의 최소값은 min이라는 레이블이 붙은 열에서 찾을 수 있고, 중앙값, 최대, 평균, stdev로 레이블이 지정된 열에는 각각 등호선체에 있는 픽셀 값의 평균에 대한 중앙값, 최대값, 평균 및 표준편차가 포함됩니다. n 열에는 iso-hull의 총 픽셀 수가 포함됩니다. 그림 1은 중간 연령 관련 황반 변성(iAMD)을 앓고 있는 84세 남성 환자의 특이하고 뚜렷한 연한 드루젠을 보여줍니다.
그림 2는 QAF-Workflow 도구로 표시된 SDD가 있는 대표적인 환자의 왼쪽 눈을 보여줍니다(그림 3). 이 환자의 SDD는 심방세동 감소와 관련이 있었습니다(z-점수 = -0.4 ± 0.2). 마찬가지로, SDD 주변의 등선체는 StandardRetina에 비해 AF가 감소했습니다(예: 가장 가까운 등선체 = -0.3 ± 0.3). 이 현상에 대한 그럴듯한 설명은 RPE에 대한 SDD 병변의 그림자 효과(반투명도 감소)일 수 있습니다. SDD의 사용은 모범적이었습니다. 이 도구를 사용하면 드루젠과 같은 다른 병변의 국소 AF 수준도 평가할 수 있습니다. 또한 이 도구를 사용하면 시간 경과에 따른 병변의 AF 변화를 추적할 수 있습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65238/65238fig01.jpg"> 그림 1: 중간 연령 관련 황반 변성(iAMD)을 앓고 있는 84세 남성 환자의 특이 표시된 연성 드루젠. (A) 드루젠이 표시된 왼쪽 눈의 QAF 이미지. (B) 드루젠의 클로즈업: 갈색 중앙은 표시된 드루젠을 나타내고 컬러 띠는 주변 등선체를 나타냅니다. 아래 표는 출력 파일을 보여줍니다. QAF 드루젠 값은 StandardRetina의 해당 편심의 해당 QAF 값과 비교됩니다. 그 결과 영향을 받지 않는 영역의 평균에서 벗어난 z-점수가 생성됩니다. 파란색 상자는 왼쪽에서 오른쪽으로 케이스 ID, 눈의 측면, 사용된 모달리티 및 원하는 출력(이 경우 z-점수)을 표시합니다. 주황색 상자 안의 열은 측정 영역의 경계를 밀리미터 단위로 표시합니다(하한 = 하한, 상한 = 상한). 녹색 상자는 QAF 측정값을 표시하는 열에 레이블을 지정합니다. 왼쪽에서 오른쪽으로 최소값, 중앙값, 최대값, 픽셀 수, 평균 및 평균의 표준 편차가 포함됩니다. 각 행은 등선체를 나타내고, 파란색 상자 안의 행은 병변 내의 값을 나타내고, 보라색 상자 안의 행은 각 병변을 둘러싼 등선체를 나타냅니다(병변까지의 거리가 증가함에 따라 위에서 아래로). 축척 막대 = 1mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65238/65238fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65238/65238fig02.jpg"> 그림 2: 초기 AMD를 앓고 있는 80세 여성 환자의 QAF 이미지에서 표시된 SDD. (A) QAF 이미지에서 SDD를 볼 수 있습니다. 동일한 QAF 이미지가 SDD의 각인된 주석과 함께 표시됩니다. (B) 표시된 각 병변 주위에는 등선체가 색상 코딩(연한 녹색, 짙은 녹색 및 빨간색)으로 표시됩니다. (C) 파란색 사각형의 확대 버전. 각 SDD의 바깥쪽 모서리는 파란색으로 표시됩니다. 약어: QAF = 정량적 자가형광; AMD = 연령 관련 황반 변성; SDD = 망막하 드루제노이드 침착물. 축척 막대 = 1mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65238/65238fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65238/65238fig03.jpg"> 그림 3: 병변의 AF를 결정하는 워크플로우. 이 그림은 병변별 AF를 결정하는 데 필요한 소프트웨어 플러그인을 시각화한 것입니다. (A) 이미지는 QAF 값의 분포를 시각화하는 데 사용할 수 있지만 추가 분석에 사용해서는 안 되는 색상으로 구분된 QAF 이미지를 보여줍니다. (B) 전경의 QAF 이미지와 배경의 SD-OCT 스캔의 적외선 이미지가 표시됩니다. 이것은 선박 분기를 사용하여 정렬을 시각화해야 합니다. 이 작업은 Register_OCT_2 플러그인을 사용하여 수행할 수 있습니다. (C) 병변의 z-점수 값을 측정하는 데 사용되는 표준 망막. StandardRetina/BatchStandardRetina를 사용하여 StandardRetinas를 만들 수 있습니다. (D) 노란색 선으로 강조 표시된 SDD를 가리키는 파란색 화살표가 있는 BScan이 표시됩니다(참고: 병변은 z 방향의 위치에 관계없이 항상 RPE 아래에 표시됨). (E) 표시된 모든 병변이 QAF 이미지에 각인되어 있는 것을 볼 수 있습니다(그림 1 참조). 마지막 두 단계는 Mark_BScans_OCT 플러그인을 사용하여 수행됩니다. 약어: AF = 자가형광; QAF = 정량적 자가형광; SDD = 망막하 드루세노이드 침착물; IR = 적외선; RPE = 망막 색소 상피; SD-OCT = 스펙트럼 도메인 광간섭 단층 촬영. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65238/65238fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Understanding Age-Related Macular Degeneration Pathophysiology with QAF Workflow at JoVE.com

이 연구는 안저 전체의 다양한 자가형광 수준을 설명하면서 개별 관심 영역(예: 연령 관련 황반변성[AMD]의 드루젠 및 망막하 드루세노이드 침착물)의 자가형광 수준을 결정하고 비교하는 워크플로우를 설명합니다.

Fundus autofluorescence (FAF) imaging allows the noninvasive mapping of intrinsic fluorophores of the ocular fundus, particularly the retinal pigment ...

지금까지 정량적 자가형광(QAF) 분석은 눈의 후극의 전체 자가형광을 분석하는 조립식 그리드로 제한되었습니다. 당사의 프로토콜은 특정 관심 영역의 자가형광 강도를 측정하고 비교할 수 있습니다. QAF는 연령 관련 황반변성에서 자가형광 강도가 감소했음을 밝혔습니다.사실, 이 중요한 발견은 AMD의 병리학적 리포푸신 축적에 대한 역사적 견해와 모순되었습니다. 오늘날 임상 결과는 세포 수준에서 망막 색소 상피에 대한 새로운 조직학적 데이터로 잘 확인될 수 있습니다. 안안저의 특징적인 자가형광 수준은 강한 지역적 차이를 나타냅니다.자가형광과 간상 광수용체 밀도 사이에는 강한 관계가 있는 것으로 보입니다. 자가형광을 정확하게 비교하려면 지역적 차이를 고려해야 하는데, 이는 어려운 일입니다. 우리는 처음으로 드루젠과 같은 전형적인 AMD 병변이 이러한 환자들에서 일반적으로 감소된 자가형광 수치 외에도 더 감소된 자가형광 강도를 보여줄 수 있었습니다.우리는 현재 in vivo 및 ex vivo 설정 모두에서 망막 색소 상피의 형광단에서 방출되는 빛의 스펙트럼 분석에 집중하고 있습니다. 이 접근법을 통해 건강한 눈과 죽은 눈의 광수용체와 망막 색소 상피의 생리학 및 병태생리학에 대한 더 나은 정보를 얻을 수 있기를 바랍니다.

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Research

JoVE Journal

Medicine

A Workflow to Quantitatively Determine Age-Related Macular Degeneration Lesion-Specific Variations in Fundus Autofluorescence

721 조회수.  University of Bonn. 지금까지 정량적 자가형광(QAF) 분석은 눈의 후극의 전체 자가형광을 분석하는 조립식 그리드로 제한되었습니다. 당사의 프로토콜은 특정 관심 영역의 자가형광 강도를 측정하고 비교할 수 있습니다. QAF는 연령 관련 황반변성에서 자가형광 강도가 감소했음을 밝혔습니다.사실, 이 중요한 발견은 AMD의 병리학적 리포푸신 축적에 대한 역사적 견해와 모순되었습니다. 오늘...