Методы визуализации глазного дна через оптические среды
Изобретение фон Гельмгольцем в 1850 г. первого применимого в клинике прямого офтальмоскопа ознаменовало рождение современной офтальмологии. Прямая офтальмоскопия и, позже, появление бинокулярного непрямого офтальмоскопа, щелевой лампы и различных высокодиоптрийных асферических линз позволили получать изображения глазного дна человека и проложили дорогу систематическому изучению интраокулярных структур и патологических изменений путем прямого наблюдения in vivo.
Хотя офтальмоскопия остается методикой первичного осмотра, офтальмолог имеет в своем распоряжении большое количество совершенных методов получения изображения глазного дна, которые значительно расширяют возможности исследователя.
а) Конфокальная сканирующая лазерная офтальмоскопия. При современной фундус-фотографии с целью визуализации различных структур все глазное дно освещается яркой вспышкой. При конфокальной сканирующей лазерной офтальмоскопии (КСЛО, confocal scanning laser ophthalmoscopy — cSLO) сфокусированный до маленькой точки лазер быстро перемещается по сетчатке, пиксель за пикселем формируя растровое изображение.
При создании конфокального изображения минимизируется интерферирующее рассеянное световое излучение от соседних структур, таким образом, увеличивается контрастность. Использование нескольких лазерных излучателей с разной длиной волны позволяет в силу различных свойств поглощения, отражения и возбуждения получать изображения сетчатки, ПЭС и зрительного нерва.
Конфокальные изображения также позволяют анализировать глубоко расположенные структуры сетчатки и зрительного нерва, слой за слоем, и строить трехмерные цифровые реконструкции, как например с помощью гейдельбергского ретинального томографа (Heidelberg Retina Tomogram — HRT, Heidelberg Engineering, Гейдельберг, Германия). Новейшие конфокальные сканирующие офтальмоскопы способны выполнять не только цифровую ангиографию с флюоресцеином/индоцианином зеленым, но также регистрировать аутофлюоресценцию, строить изображения в бескрасном и инфракрасном спектре, а также выполнять спектральную оптическую когерентную томографию (ОСТ, optical coherence tomography — ОКТ) на одном аппарате (Spectralis, Heidelberg Engineering, Гейдельберг, Германия).
Свет с различной длиной волны по-разному проникает и отражается различными структурами сетчатки.
Поэтому на одном и том же глазном дне, в данном случае у пациента с болезнью Штаргардта,
выявляются различные картины и объемы поражения при традиционной цветной фотографии (А),
исследовании флюоресценции с помощью конфокального сканирующего лазерного офтальмоскопа (Б), в инфракрасном (В) и бескрасном (Г) свете
б) Аутофлюоресценция сетчатки. Аутофлюоресценция сетчатки зависит в первую очередь от содержания флюорофоров в гранулах липофусцина клеток ПЭС. Таким образом, она является неинвазивным индикатором состояния ПЭС и наружных слоев сетчатки: усиление аутофлюоресценции указывает на патологическое накопление липофусцина в постмитотических клетках ПЭС. Следовательно, это является симптомом дисфункции ПЭС и наблюдается при самых разных заболеваниях сетчатки, например при болезнях Беста и Штаргардта.
Исчезновение аутофлюоресценции свидетельствует об атрофии ПЭС.
Обычно диск зрительного нерва не аутофлюоресцирует, так как клетки ПЭС в зоне диска зрительного нерва отсутствуют. Однако фокальная гипераутофлюоресценция является патогномоничным симптомом поверхностных друз зрительного нерва. Поскольку при аутофлюоресценции излучение на два порядка слабее, чем флюоресценция при флюоресцентной ангиографии, исследование аутофлюоресценции необходимо выполнять перед введением флюоресцеина для ангиографии.
в) Ангиография с флюоресцеином и индоцианином зеленым. Цифровая SLO-ангиография обеспечивает гораздо большее временное разрешение и детализацию, чем традиционная ангиография, при которой выполняется серия фотографий. В отличие от взрослых, ангиография с флюоресцеином (максимум возбуждения 490 нм) и индоцианин-зеленым (максимум возбуждения 805 нм) у детей выполняется нечасто вследствие нескольких причин: показания к исследованию у детей встречаются реже, а также в силу практических трудностей — более трудный венозный доступ (хотя возможно пероральное введение) и проблема внутривенного введения препаратов в детском офтальмологическом отделении.
Если выполнение ангиографии ребенку все же признано необходимым, она должна выполняться при наличии всего необходимого оснащения, препаратов и медицинского персонала, обученного проведению реанимационных мероприятий детям.
г) Изображения в бескрасном и инфракрасном спектре. Изображения в бескрасном свете особенно информативны при выявлении сосудистых образований и дефектов слоя нервных волокон. Такие изображения можно получать с помощью некоторых сканирующих лазерных офтальмоскопов и, конечно, применяя зеленый фильтр на щелевой лампе или на прямом офтальмоскопе. Изображения в инфракрасном спектре изучались при болезни Штаргардта, они могут быть очень информативны при визуализации субретинальных образований.
д) Широкопольные изображения. Система RetCam (Clarity Medical, Плезантон, Калифорния, США) позволяет получать широкопольные изображения до 130°. Поскольку с ее помощью визуализируется и регистрируется состояние всего заднего полюса и частично периферии сетчатки, ее часто применяют для скрининга на ретинопатию недоношенных и документирования умышленных травм у младенцев. Кроме получения цветных изображений, ее можно использовать для флюоресцентной ангиографии. Система требует контакта с глазом.
У подходящих пациентов старшего возраста с целью получения широкопольных изображений высокого разрешения при КСЛО, исследовании аутофлюоресценции, в инфракрасном и бескрасном свете, при ангиографии с флюоресцеином и индоцианин-зеленым применялась контактная линза Staurenghi 150°.
Широкопольное RetCam изображение нормального заднего полюса глазного дна у недоношенного ребенка.
е) Ультраширокопольная конфокальная сканирующая лазерная офтальмоскопия. Дальнейшим технологическим успехом стала разработка ультраширокопольного конфокального сканирующего лазерного офтальмоскопа (Optos, Данфермлин, Великобритания). Используя внутреннее параболическое зеркало, сканер через узкий зрачок может отображать до 200° внутреннего угла, то есть более 80% всей сетчатки, на одном изображении. Это очень хороший показатель по сравнению примерно с 6°, 30° и 45-55° при прямой и непрямой офтальмоскопии и традиционной фундускамерой соответственно. Метод бесконтактный, изображение прямое.
Кроме аутофлюоресценции и флюоресцентной ангиографии, можно одновременно выполнять лазерное сканирование в синем (488 нм, сетчатка), зеленом (532 нм, от сенсорной сетчатки до ПЭС) и красном (633 нм, ПЭС и хориоидея) спектре. Основными лимитирующими факторами являются стоимость исследования и способность ребенка спокойно сидеть перед аппаратом во время проведения манипуляции и точно фокусировать взгляд на фиксирующем источнике света.
Ультраширокопольное конфокальное сканирующее лазерное изображение (Optos, Данфермлин, Великобритания)
охватывает примерно 80% всей сетчатки на одном снимке через нерасширенный зрачок, как показано на этом рисунке.
В дополнение к цветной фотографии с помощью этого прибора можно получать ультраширокоугольные бескрасные, аутофлюоресцентные (показано выше) изображения и флюоресцентные ангиограммы.
Этот прибор нужно шире применять в детской практике.
ж) Обычная и спектральная (Фурье) оптическая когерентная томография: «гистология in vivo». Оптическая когерентная томография (ОКТ) стала одним из наиболее важных методов получения изображения в повседневной клинической практике. Исследование неинвазивно, занимает мало времени, безопасно и легко выполнимо, воспроизводимо, и позволяет выполнять измерения на поперечных срезах и трехмерных изображениях в режиме реального времени. На данный момент разрешающая способность ОКТ настолько высока, что ее сравнивают с «гистологией in vivo» и называют «оптической биопсией».
Высочайшее разрешение ОКТ достигается путем применения света (близкого к инфракрасному, 800-1400 нм), по-разному отражающегося от различных тканей глаза. В более старых устройствах при построении изображения использовался принцип временных доменов и выполнялось только 512 A-сканирований в течение 1,3 секунд, которые преобразовывались в двух- или трехмерные изображения. Современная спектральная (Фурье) ОКТ в настоящее время позволяет нам выполнять до 400000 A-сканирований в секунду с разрешением до 3 мкм.
ОКТ заднего сегмента позволяет определять качественные и количественные параметры макулы/сетчатки, слоя нервных волокон и диска зрительного нерва. Эти возможности все шире используются при различных глазных и неврологических заболеваниях. Предлагалось использовать ОКТ в дифференциальной диагностике друз и отека диска зрительного нерва и в наблюдении за течением идиопатической внутричерепной гипертензии. Для обследования младенцев и маленьких детей были разработаны ручные спектральные (Фурье) аппараты ОКТ. Другие показания к применению у детей включают в себя «синдром сотрясения ребенка», лечение кистозного макулярного отека при увейте и хориоидальных неоваскулярных мембран.
Офтальмологическая система получения изображений Spectralis выполняет одновременно с высоким разрешением конфокальную сканирующую лазерную офтальмоскопию (в инфракрасном и бескрасном свете, исследование аутофлюоресценции, ангиографию с флюоресцеином и ICG) и спектральную ОКТ (Heidelberg Engineering), тогда как технология «eye tracking» (контроль движений глаз) обеспечивает стабилизацию изображения.
а,б - Спектральная (Фурье) ОКТ обеспечивает возможное наивысшее разрешение при исследовании структур сетчатки и зрительного нерва.
Степень детализации при поперечных срезах позволяет выполнять «оптическую биопсию» in vivo и в режиме реального времени.
В отличие от традиционной биопсии ткань не удаляется и, следовательно, один и тот же участок можно исследовать повторно для наблюдения.
На рисунках (А) и (Б) показана нормальная анатомия фовеолы на поперечном срезе и в трехмерном режиме (фовеолярный рефлекс),
фовеальный скат и перивовеолярный вал (кольцевой рефлекс) здорового шестилетнего мальчика.
Папилломакулярный пучок хорошо различим в виде постепенно утолщающегося поверхностного слоя нервных волокон ганглиозных клеток на рисунке (А).
в - Обычная ОКТ: на поперечном срезе у ребенка с Х-сцепленным ретиношизисом выявляется шизис зоны центральной ямки.
г - Спектральная (Фурье) ОКТ, поперечный срез, при кистозном макулярном отеке.
Спектральная (Фурье) ОКТ карта толщины сетчатки пациента с макулярным разрывом.
Отек диска зрительного нерва у 14-летнего пациента с гидроцефалией (А, В и Г).
На цветной фотографии виден проминирующий диск зрительного нерва с нечеткими контурами,
исчезновение экскавации, гиперемия, телеангиэктазия, извитость и расширение сосудов, сосуды скрыты окружающими непрозрачными тканями сетчатки, видны кровоизлияния в ткани диска и сетчатки.
Телеангиэктазии диска лучше всего видны на изображениях в бескрасном свете (Б, другой пациент).
При ОКТ подтверждается выраженный отек слоя нервных волокон как причина значительной проминенции диска зрительного нерва (В и Г).
Отек диска зрительного нерва разрешился после неотложной вентрикулостомии третьего желудочка.
А,Б - У маленьких детей друзы диска зрительного нерва обычно скрыты в толще ткани и выходят на поверхность и становятся видимыми лишь с возрастом.
Обычно друзы — это случайная изолированная находка, но они могут сопровождаться и другими изменениями, например, макулопатией или ретинопатией, как у этого пациента с пигментным ретинитом (А).
В отличие от отека диска зрительного нерва, слой нервных волокон не отечен и или не изменен (при глубоко погруженных друзах на ранних стадиях), или атрофичен (при поверхностных друзах, Б).
В - Друзы диска зрительного нерва можно выявить по их аутофлюоресценции, как показано на рисунке, изображение получено с помощью конфокального сканирующего лазерного офтальмоскопа.
Однако у самых маленьких детей друзы часто слишком мелкие и погружены слишком глубоко в ткань диска, чтобы их можно было выявить при исследовании аутофлюоресценции.
