Аннотация
Появление технологии оптической когерентной томографии (ОКТ) радикально изменило подход офтальмологов к визуализации поверхности глаза и переднего сегмента. Возможность получения динамичных, высоко- и сверхвысокоточных послойных изображений этих структур в неинвазивном и быстром режиме сделала метод удобным и широко применимым в клинической практике.
В данном обзоре рассматривается использование ОКТ переднего сегмента как метода «оптической биопсии», позволяющего проводить in vivo визуализацию различных патологий поверхности глаза и роговицы, которые нередко остаются недоступными для традиционных методов исследования. Приведены данные о диагностических возможностях и клинической ценности ОКТ при различных заболеваниях переднего сегмента глаза.
Ключевые слова: оптическая когерентная томография переднего сегмента, визуализация поверхности глаза, поражения глазной поверхности.
Введение
Развитие современных методов визуализации значительно изменило подход офтальмологов к оценке переднего и заднего сегментов глаза. Эти технологии стали неотъемлемым инструментальным дополнением к клиническому осмотру, обеспечивая более точную диагностику и контроль лечения различных офтальмопатологий.
Существует множество методов визуализации, применяемых для исследования поверхности глаза и переднего сегмента, включая in vivo конфокальную микроскопию, кератотопографию, томографию по Шаймпфлюгу, высокоразрешающую ультразвуковую биомикроскопию и ОКТ [1].
Первоначально разработанная для визуализации заднего сегмента, ОКТ продемонстрировала высокий потенциал для последовательного исследования поверхности глаза и переднего сегмента - от слёзной плёнки и конъюнктивы до отдельных слоёв роговицы, склеры, угла передней камеры и структур хрусталика. Первое изображение переднего сегмента глаза с использованием ОКТ с длиной волны 830 нм было получено в 1994 году [2]. Однако ограниченное проникновение инфракрасного света в области роговично-склерального соединения вызывало оптическое затенение, препятствующее визуализации трабекуло-иридального угла. Решением стало применение излучения с длиной волны 1310 нм, что позволило реализовать транссклеральную визуализацию переднего сегмента в 2000 году. В 2005 году была выпущена первая коммерчески доступная ОКТ переднего сегмента с временным доменом [3–6].
Переход от систем временного домена к спектральным устройствам (так называемым Fourier-domain OCT) обеспечил более высокую скорость сканирования, лучшую проникающую способность и более высокое аксиальное разрешение благодаря использованию более коротких длин волн. Современные системы позволяют получать динамичные, высоко- и сверхвысокоточные изображения с аксиальным разрешением менее 5 мкм (ультравысокое) и более 5 мкм (высокое). Эти изображения дают in vivo представление о структурных деталях конъюнктивы и роговицы (рис. 1) [7]. Недостатком спектральных систем остаётся меньшая глубина сканирования по сравнению с приборами временного домена из-за уменьшенной горизонтальной ширины обзора [3].
В последние годы разработана технология swept-source ОКТ, ставшая следующим этапом развития метода. Она позволяет одновременно получать множество продольных и поперечных срезов, формируя трёхмерные реконструкции роговицы, переднего сегмента и угла передней камеры [8]. В таблице 1 приведён обзор наиболее распространённых коммерческих моделей ОКТ высокого качества [7].
В отличие от серийных приборов, в нашей клинике разработан индивидуальный сверхвысокоточный ОКТ-сканер, обеспечивающий получение изображений с аксиальным разрешением 2–3 мкм. Использование трёхмодульного суперлюминесцентного диодного источника с центральной длиной волны 840 нм позволяет генерировать до 24 000 А-сканов и получать изображения высокой чёткости исследуемой области. Этот прибор регулярно применяется в клинической и исследовательской практике для визуализации как нормальных, так и патологических структур поверхности глаза и переднего сегмента [4,9–13].
Следует отметить, что ОКТ является неинвазивной, бесконтактной и хорошо переносимой пациентами процедурой. Метод прост в освоении и может использоваться специалистами с различным уровнем подготовки, а получаемые изображения легко интерпретируются как начинающими, так и опытными офтальмологами [14].
В данном обзоре рассматриваются различные клинические применения AS-OCT при дистрофических, дегенеративных и неопластических заболеваниях поверхности глаза и роговицы, а также приводятся рекомендации по её использованию в рутинной диагностической и лечебной практике.
Применение оптической когерентной томографии переднего сегмента
Диагностика и лечение кератоконуса
Развитие технологий визуализации переднего сегмента значительно улучшило возможности раннего выявления и диагностики кератоконуса, а также позволило более детально характеризовать изменения передней и задней поверхностей роговицы на различных стадиях заболевания (рис. 2a, b).
Наиболее часто для диагностики кератоконуса применяются томография по Шаймпфлюгу, конфокальная микроскопия и ОКТ [15].
Abou Shousha и соавт. [10] с помощью разработанного в их учреждении сверхвысокоточного прибора ОКТ провели картирование слоя Боумена, который, как считается, играет ключевую роль в патогенезе кератоконуса. На основании изображений AS-OCT были построены топографические карты толщины слоя Боумена и предложены диагностические индексы.
Исследование выявило характерное локальное истончение нижней части роговицы у пациентов с кератоконусом: средняя толщина слоя Боумена в нижнем квадранте была достоверно меньше, чем в верхнем. Отдельные диагностические индексы слоя Боумена продемонстрировали 100% чувствительность и специфичность в диагностике кератоконуса и значимую корреляцию со средними значениями кератометрии и астигматизма [10].
Эти результаты показали, что изображения сверхвысокого разрешения, полученные с помощью AS-OCT, позволяют не только выявлять специфические изменения слоя Боумена, но и вычислять диагностические параметры, повышающие точность постановки диагноза.
Современные коммерчески доступные системы swept-source AS-OCT обеспечивают более широкую зону сканирования роговицы и позволяют формировать точные топографические карты, охватывающие как центральные, так и периферические участки, что повышает диагностическую точность [4, 16].
С помощью спектральных AS-OCT можно оценивать микроархитектонику роговицы и региональные изменения толщины эпителия у пациентов с ранними стадиями кератоконуса и послеоперационной кератоэктазией. Центральный эпителий у пациентов с эктазией обычно достоверно тоньше, чем в норме, а его толщина более вариабельна и неравномерна, что отражается на топографических показателях роговицы [17].
Ранние изменения на эпителиальных и пахиметрических картах, полученных с помощью AS-OCT, позволяют диагностировать кератоконус даже при нормальной топографии, а также выявлять субклинические формы заболевания (forme fruste keratoconus) [18, 19].
Кроме того, AS-OCT может использоваться для оценки толщины эпителия, степени истончения стромы в зоне конуса, а также для визуализации роговицы и передней камеры при остром гидропсе [20].
AS-OCT играет важную роль и в оценке эффективности лечения кератоконуса, в частности при проведении кросслинкинга. В ряде исследований предложено использовать AS-OCT для определения демаркационной линии границы, соответствующей зоне отёка и апоптоза кератоцитов, сопровождающейся изменением отражающей способности стромы, - с целью оценки глубины воздействия различных протоколов кросслинкинга (рис. 2c, d) [21, 22]. Тем не менее, необходимы дополнительные исследования для уточнения диагностической ценности AS-OCT при оценке эффективности лечения методом кросслинкинга.
Кроме того, AS-OCT применяется для динамического наблюдения за изменениями геометрии роговицы после имплантации интрастромальных кольцевых сегментов [23] (рис. 3a), а также для оценки их положения и глубины в толще роговицы (рис. 3b) [24].
Поражения глазной поверхности
AS-OCT показала высокую эффективность в диагностике и мониторинге как доброкачественных, так и злокачественных патологий конъюнктивы и роговицы. Одним из наиболее показательных примеров является плоскоклеточная неоплазия глазной поверхности (OSSN) - заболевание, которое можно достоверно визуализировать с помощью AS-OCT, особенно при использовании систем сверхвысокого разрешения [7].
Клинически OSSN может проявляться в виде папилломатозных (рис. 4a), желатинозных, опалесцирующих или узловатых образований. Окончательная диагностика традиционно основывается на инцизионной или, в некоторых случаях, эксцизионной биопсии с последующим гистопатологическим исследованием. Однако с появлением AS-OCT стали описаны характерные диагностические признаки, позволяющие проводить неинвазивную диагностику OSSN.
Типичными признаками на AS-OCT являются утолщённый, гиперрефлективный эпителий с резким переходом между нормальной и патологической тканью (рис. 4b) [7]. При успешном медикаментозном или хирургическом лечении эти изменения полностью регрессируют с восстановлением нормальной структуры эпителия (рис. 4c, d) [9]. Кроме того, AS-OCT способна выявлять субклинические формы заболевания, не определяемые при осмотре в щелевой лампе [4]. Таким образом, метод служит мощным инструментом неинвазивной диагностики OSSN, а также мониторинга течения и эффективности лечения.
Помимо OSSN, с помощью AS-OCT можно дифференцировать и другие поражения глазной поверхности, включая меланому конъюнктивы, лимфому и амилоидоз [9].
Меланома конъюнктивы обычно выглядит как утолщённое, возвышающееся пигментированное образование с выраженными питающими сосудами и зонами окружающего меланоза, однако встречаются и амеланотические формы, что затрудняет диагностику (рис. 5a) [25]. На AS-OCT выявляется гиперрефлективное субэпителиальное образование при нормальном или слегка утолщённом эпителии, часто с вариабельной гиперрефлективностью базального слоя (рис. 5b), что может указывать на вовлечение атипичных меланоцитов.
Такая визуализация помогает отличить меланому от пигментированной OSSN: при подтверждении данных, указывающих на меланому, возможно проведение немедленной эксцизионной биопсии. Недостатком является наличие оптического затенения при толстых образованиях, что может ограничивать оценку их глубины и внутренней структуры.
Лимфомы конъюнктивы клинически проявляются в виде очаговых «лососёвых» масс, подконъюнктивальных узлов или хронического фолликулярного конъюнктивита (рис. 6a). На AS-OCT определяется нормальный эпителиальный слой, покрывающий однородное, тёмное, гипорефлективное субэпителиальное образование с чёткими границами. Внутри могут визуализироваться точечные, мономорфные включения, соответствующие инфильтрации моноклональными лимфоцитами (рис. 6b). Хотя изображения AS-OCT не всегда позволяют установить окончательный диагноз, они полезны для дифференциальной диагностики. Окончательное подтверждение требует гистопатологического исследования.
Амилоидоз конъюнктивы может проявляться в виде желтовато-розовых узлов, схожих с лимфомой (рис. 7a). На AS-OCT виден нормальный эпителий, под которым располагаются гетерогенные тёмные образования с неровными границами, в отличие от однородных, гладкоконтурных лимфом. Внутри субэпителиальных поражений часто отмечаются линейные гиперрефлективные включения, соответствующие кристаллам амилоида (рис. 7b). Несмотря на диагностическую ценность ОСТ, золотым стандартом остаётся гистология, особенно при подозрении на первичный приобретённый меланоз или амилоидоз [9].
Среди доброкачественных образований AS-OCT применяется для оценки птеригиума, невусов конъюнктивы и первичного приобретённого меланоза.
При птеригиуме на AS-OCT определяется нормальный или слегка истончённый эпителий с различной степенью гиперрефлективности, покрывающий плотное субэпителиальное образование между эпителием роговицы и слоем Боумена (рис. 8a, b). Метод отличается высокой чувствительностью в дифференциации птеригиума от OSSN: исследования показали, что сверхвысокое разрешение AS-OCT позволяет надёжно различать эти патологии по толщине эпителия и локализации поражения (эпителиальное при OSSN, субэпителиальное при птеригиуме) [11, 26].
Невусы конъюнктивы, подобно меланомам, характеризуются нормальной или слегка утолщённой эпителиальной пластинкой над чётко очерченным субэпителиальным образованием, но, в отличие от меланом, содержат кистозные полости (рис. 9a, b), что свидетельствует о хроническом характере. Однако наличие кист не исключает злокачественное перерождение, поэтому клиническое наблюдение и при необходимости биопсия остаются важными. Технология особенно полезна при диагностике амеланотических невусов у детей, когда кисты клинически не видны, но легко определяются на AS-OCT. Следует учитывать, что смешанные невусы могут занимать как эпителиальный, так и субэпителиальный слои.
Первичный приобретённый меланоз на AS-OCT характеризуется нормальной толщиной эпителия с умеренно гиперрефлективным базальным слоем без признаков инвазии в подлежащие ткани (рис. 10a, b).
Патология роговицы и планирование хирургических вмешательств
AS-OCT активно используется в диагностике и мониторинге различных заболеваний роговицы и глазной поверхности, включая синдром сухого глаза [5].
Исследования показали, что объём слёзного мениска снижается при различных формах сухого глаза, включая дефицит водной составляющей слёзной плёнки и тиреоидную офтальмопатию [27, 28]. У пациентов с нарушением секреции слёз меньший объём мениска коррелирует с выраженностью поражения роговицы. На AS-OCT слёзный мениск можно точно измерять, а при серийных исследованиях - отслеживать его динамику во времени [4, 29, 30].
AS-OCT позволяет визуализировать широкий спектр дистрофических и дегенеративных изменений роговицы. Использование разработанного в нашей клинике прибора с аксиальным разрешением 2 мкм позволяет точно оценивать размеры, глубину и локализацию роговичных помутнений и отложений.
Узелковая дегенерация Зальцманахарактеризуется очаговыми участками гиперрефлективного материала, замещающего переднюю строму и слой Боумена под интактным эпителием (рис. 11a, b). Хотя диагноз часто можно установить при осмотре в щелевой лампе, в сомнительных случаях AS-OCT позволяет определить локализацию процесса и, в сочетании с биопсией, уточнить диагноз [12].
Лентовидная кератопатия проявляется отложением кальция в слое Боумена. На AS-OCT она визуализируется как гиперрефлективный слой на уровне Боумена, вызывающий оптическое затенение подлежащих структур (рис. 11c, d).
Эпителиальные дистрофии роговицы также хорошо исследуются с помощью AS-OCT. При дистрофии передней пограничной мембраны отмечается повышение отражающей способности базальной мембраны эпителия, её дупликация и наличие гипорефлективных внутриэпителиальных кист. В отличие от этого, дистрофия Меесмана характеризуется диффузными гипорефлективными микрокистами по всему эпителию.
Дистрофии слоя Боумена и передней стромы имеют характерные томографические признаки. При дистрофии Тиля-Бенке определяется гиперрефлективный материал зубчатой формы, отложенный на поверхности слоя Боумена и часто распространяющийся в эпителий. При сфероидной дегенерации визуализируются кистозные структуры в слое Боумена и поверхностной строме роговицы.
Гранулярная дистрофия проявляется отложением гиперрефлективного материала в передней строме с сохранением прозрачных промежутков между очагами (рис. 12a, b).
Инфекционный кератитсопровождается гиперрефлективностью стромы роговицы, иногда с формированием ретрокорнеальной мембраны (рис. 13a, b). Последовательные исследования AS-OCT позволяют отслеживать толщину роговицы, участки истончения и рубцевания, которые визуализируются как зоны субэпителиальной или стромальной гиперрефлективности (рис. 13c, d) [31].
В случаях акантамёбного кератита можно наблюдать кератоневрит в виде ярких рефлективных полос или линий в передней и средней строме. Серийные снимки используются для подтверждения диагноза и оценки динамики восстановления [32].
AS-OCT особенно полезна при определении глубины роговичных помутнений или отложений, что помогает хирургу выбрать оптимальный метод хирургической реабилитации зрения [33]. Хотя степень помутнения можно оценить и при осмотре в щелевой лампе, AS-OCT остаётся незаменимой при сложных или сомнительных случаях.
Выбор хирургической тактики зависит от локализации патологического процесса:
- Эпителиальное снятие или поверхностная кератэктомия - при поражениях, ограниченных эпителием, субэпителием или слоем Боумена.
- Фототерапевтическая кератэктомия (PTK) - при изменениях, затрагивающих слой Боумена и/или переднюю строму.
- Передняя послойная кератопластика (ALK) - при вовлечении передней или средней стромы.
- Глубокая послойная кератопластика (DALK) - при поражении, распространяющемся до задней стромы.
AS-OCT играет решающую роль в определении показаний к тому или иному вмешательству. При преимущественно передних изменениях может выполняться фемтосекундная передняя послойная кератопластика [34, 35].
В случаях тотального или многоуровневого поражения проводится сквозная кератопластика, тогда как эндотелиальная кератопластика показана при заболеваниях, ограниченных эндотелием.
Таким образом, точное определение локализации патологического процесса с помощью AS-OCT позволяет офтальмологу выбрать наиболее подходящий хирургический метод, обеспечивая оптимальные функциональные результаты.
Применение AS-OCT в хирургии переднего сегмента
AS-OCT зарекомендовала себя как эффективный инструмент для оценки успешности и выявления осложнений при различных хирургических вмешательствах на переднем отрезке глаза - включая автоматизированную эндотелиальную кератопластику с удалением мембраны Десцемета (DSAEK), эндотелиальную кератопластику мембраны Десцемета (DMEK), лазерный кератомилёз in situ (LASIK), а также имплантацию кератопротеза типа Boston KPro [3].
AS-OCT также доказала свою ценность как интраоперационный вспомогательный инструмент, особенно при проведении послойных кератопластик. Интраоперационная ОКТ позволяет оценить эффективность удаления мембраны Десцемета и выявить наличие субклинической жидкости в интерфейсе между роговицей реципиента и трансплантатом DSAEK, которая может препятствовать полному прикреплению трансплантата [36–38].
Послеоперационно высококачественные изображения AS-OCT позволяют оценить адгезию и центровку трансплантата, его толщину, а также ремоделирование эпителия после DSAEK - факторы, напрямую влияющие на качество зрения [5, 39]. Технология swept-source OCT позволяет дополнительно строить трёхмерные топографические карты роговицы для количественной оценки оптической силы, неровностей передней и задней поверхностей, подъёма интерфейса и пахиметрии после DSAEK [40].
AS-OCT особенно полезна для раннего выявления отслоений трансплантата, которые могут быть трудноразличимы при биомикроскопии или томографии по Шаймпфлюгу - особенно при использовании тонких трансплантатов (ультратонкий DSAEK или DMEK), а также при выраженном послеоперационном отёке или помутнении роговицы.
Визуализация интерфейса трансплантата и роговицы может проводиться как интраоперационно, при наличии OCT, встроенной в хирургический микроскоп [36], так и в послеоперационном периоде (рис. 14a).
Moutsouris и соавт. [41] показали, что у пациентов с сохраняющимся стромальным отёком после DMEK использование AS-OCT повышает диагностическую точность на 36% при дифференциации ранней отслойки трансплантата от замедленного просветления роговицы, превосходя по информативности как биомикроскопию, так и корнеальную томографию. Кроме того, swept-source OCT с протоколами, охватывающими область от лимба до лимба и иридосклеральные структуры, эффективно выявляет частичные, плохо визуализируемые отслойки трансплантата при генерализованном отёке роговицы [42].
Имплантация кератопротеза Boston KPro типа I может сопровождаться осложнениями, связанными с неполной интеграцией между протезом и окружающей роговицей. Клиническая оценка интерфейса KPro-роговица затруднена, однако AS-OCT зарекомендовала себя как надёжный метод визуализации этой зоны, позволяющий выявлять осложнения на ранних стадиях.
Сверхвысокоточная AS-OCT, разработанная в нашей клинике, позволяет получать изображения интерфейса KPro-роговица с аксиальным разрешением 2 мкм [13]. По данным AS-OCT, в 80% случаев эпителий полностью покрывал край KPro и герметично закрывал потенциальное пространство между протезом и роговицей, тогда как в 20% случаев наблюдался разрыв интерфейса, трудно различимый при осмотре в щелевой лампе. Авторы предположили, что отсутствие эпителиального замыкания вокруг края протеза может быть связано с риском эндофтальмита. Таким образом, своевременное выявление неполной интеграции интерфейса с помощью AS-OCT имеет важное клиническое значение и способствует профилактике инфекционных осложнений у пациентов группы риска [13].
AS-OCT также может использоваться для диагностики смещения лоскута после LASIK. Томограммы позволяют визуализировать структурные изменения роговицы, связанные с данным осложнением, включая макрострии, отёк лоскута, эпителиальную гиперплазию и врастание эпителия под лоскут (рис. 14b, c) [43].
Заключение
Внедрение технологий высокоразрешающей AS-OCT для исследования поверхности глаза, роговицы и переднего сегмента позволяет фактически выполнять «оптические биопсии» различных патологических образований, обеспечивая быстрое и неинвазивное получение диагностически ценной информации.
Эта инновационная методика даёт возможность оценивать анатомию тканей и выявлять различия в клеточной морфологии и структурных паттернах, что облегчает дифференциальную диагностику заболеваний переднего сегмента. Несмотря на то что технология продолжает совершенствоваться, её клиническая и исследовательская значимость уже очевидна, и AS-OCT становится неотъемлемым инструментом современной офтальмологии.
Источник: https://eandv.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40662-018-0107-0#citeas