Tomografia de Coherencia Optica OTC

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Curso de Tomografía de Coherencia Óptica

OCT Director del curso: Dr. Gustavo Vincent Colaboración especial: Dr. Herbert Stern

Curso de Tomografía de Coherencia Óptica Temario Introducción Fundamentos técnicos de la Tomografía de Coherencia Óptica Protocolos de examen en OCT Protocolos para el análisis de la información retiniana • Protocolos para el análisis cuantitativo de la retina • Protocolos para el análisis cualitativo de la retina

OCT en retina normal OCT en patología retiniana • • • • • •

Edemas maculares Agujeros maculares DMAE Coriorretinopatía serosa central Membranas epirretinianas Miscelánea

OCT en glaucoma Protocolos de análisis para Glaucoma Estudio de la papila

Bibliografía Director del curso: Dr. Gustavo Vincent Colaboración especial: Dr. Herbert Stern

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Introducción La tomografía de coherencia óptica (OCT) es un nuevo método no invasivo que ha mejorado considerablemente las posibilidades diagnósticas en muchos campos de la medicina. En oftalmología ha permitido un extraordinario avance en el diagnóstico de un gran número de patologías retinianas y del nervio óptico, en la actualidad es el medio diagnóstico más importante para valorar estas patologías desde el advenimiento de la fluoresceingrafía. Cuando realizamos una OCT de la retina o de la cabeza del nervio óptico, los resultados son imágenes reales comparables con una biopsia de una sección vertical, con la ventaja de que en lugar de utilizar un bisturí utilizamos luz, y en lugar de ver la sección teñida bajo un microscopio, la representamos como una escala pseudocromática con un nivel de resolución de micras (Fig. 1). Con esta técnica no se realiza ningún corte de tejido pues no se produce ningún contacto físico con el ojo.

Fig. 1. Representación artística de una OCT, al “levantar” la retina se puede apreciar todas sus capas mediante una escala pseudocromática

La OCT es comparable con la ecografía B, la diferencia fundamental radica en que la OCT utiliza ondas de luz, y la ecografía o ultrasonidos como su nombre lo indica, ondas sonoras. La imagen de una OCT nos permite realizar una medición cuantitativa no invasiva de la retina con un poder de resolución de 10 micras en sentido vertical y 20 micras horizontalmente, es decir, 10 veces superior a la resolución de la ecografía B que es de 100 micras. El instrumental utilizado para obtener todas las imágenes presentadas en este curso es el STRATUS OCT de la casa Carl Zeiss Meditec, Alemania (Fig. 2). Otros instrumentos basados en esta tecnología se encuentran actualmente disponibles, como el Visante OCT (Fig. 3) utilizado para la obtención de imágenes y biometría del segmento anterior, o el Cirrus HD-OCT, que es un tomógrafo que proporciona imágenes de alta definición de las estructuras retinianas, revelando detalles histológicos y patológicos con una simple mirada (Fig.4).

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3 Fig. 2. Stratus OCT de la casa Carl Zeiss Meditec (Alemania).

Fig. 3. Visante OCT de Carl Zeiss Meditec para la exploración del segmento anterior.

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Fig. 4. Cirrus HD-OCT de Carl Zeiss Meditec, realiza tomografías de alta resolución.

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-IFundamentos técnicos de la tomografía de coherencia óptica La técnica de la tomografía de coherencia óptica (OCT) se basa en un principio de óptica conocido como interferometría, su inventor Albert Michelson (Premio Nóbel de Física en 1907) la utilizó inicialmente para medir distancias con una gran precisión, llegando incluso a medir el ángulo de inclinación de una estrella. Este concepto aplicado a la técnica de la OCT nos permite medir e interpretar distancias en los tejidos a estudiar mediante la respuesta a una señal luminosa. La parte fundamental del tomógrafo de coherencia óptica (Stratus OCT) la constituye el interferómetro de Michelson y un láser de diodo hiperluminescente. El láser de diodo, por medio de una fibra óptica, emite un haz de luz coherente con una longitud de onda cercana al infrarrojo, de 820 a 840 nm. Este tipo de luz tiene la característica de que es poco absorbida por los tejidos en que se proyecta. El haz de luz coherente es dirigido hacia un espejo divisorio que lo refleja parcialmente, dividiéndolo en dos haces con idéntica longitud de onda, el primero es el haz de referencia y el segundo el haz de exploración. Este último es el que se proyecta sobre las estructuras retinianas y se reflejará con diferente retraso condicionado por la distancia a que se encuentran y por la diferente reflectividad de estos tejidos. El haz de referencia se dirige desde el espejo divisorio hacia un espejo de referencia, que varía su posición en función del haz de exploración con la finalidad de igualar ambos haces (Fig. 1.1).

Fig. 1.1. Esquema de funcionamiento del interferómetro de Michelson.

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Estos dos haces se reúnen a nivel del espejo divisorio y regresan nuevamente a la fibra óptica recombinándose en un detector fotosensible. El detector mide la potencia de ambos haces de luz y por tanto los dos retrasos, el sufrido por el haz de exploración tras actuar en el tejido explorado, y el retraso inducido

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artificialmente por el espejo en el haz de referencia. Cuando la longitud del recorrido de estos dos haces presentan el mismo retraso, se produce el fenómeno de interferencia que genera una señal eléctrica que es filtrada, convertida en formato digital y almacenada en el ordenador del Stratus OCT (Fig. 1.2).

Fig. 1. 2. Esquema de funcionamiento del Stratus OCT

El haz de exploración actúa realizando múltiples barridos sobre los tejidos estudiados similares a los del modo A del ultrasonido. En cada pasada el Stratus OCT realiza entre 128 y 768 barridos. Cada scan A se compone de 1,024 puntos de datos adquiridos a una profundidad de 2 mm. De esta manera, el OCT integra entre 131,072 y 786,432 puntos de datos para construir una imagen de corte transversal o tomográfica de la anatomía retiniana. Las imágenes se visualizan en tiempo real y nos proporciona información sobre los tejidos situados a distintas profundidades en la retina. Para facilitar la interpretación de las imágenes obtenidas se asignan determinados colores a las diferentes estructuras de la retina, estos colores estarán condicionados por la intensidad de las respuestas. Como no son los colores retinianos reales, se designan como un algoritmo pseudocromático. El software asigna colores fríos (azul, verde, negro) a las estructuras con baja reflectividad, y colores calientes (amarillo, naranja, rojo, blanco) a las estructuras con mayor reflectividad. En una OCT realizada sobre una retina normal, la capa de fibras nerviosas y el epitelio pigmentario son las capas anatómicas con más alta reflectividad y estarán representados por colores calientes rojo-naranja (Fig. 1.4). Las capas retinianas medias tienen una reflectividad media y el color predominante es el verde los fotorreceptores ubicados justamente por encima del EPR tienen una reflectividad baja. Las estructuras con alta reflectividad anómala incluyen áreas con densa pigmentación, tejido cicatrizal, neovascularización y exudados duros.

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6 Fig. 1.4. Imagen de una OCT normal, se observa la CFN y el EPR representados por colores calientes (rojo-naranja) lo que indica que poseen una elevada reflectividad.

Las áreas más obvias con baja reflectividad son el cuerpo vítreo visible en la parte superior de la imagen. La porción inferior de la imagen es de color negro debido a que la luz ha sido absorbida o reflectada por las estructuras retinianas que están por encima, por esta razón la luz apenas penetra en la coroides que se encuentra justo debajo del epitelio pigmentario retiniano. Estructuras con reflectividad anormalmente baja se observan en las áreas de edema. Estas pueden presentarse en forma de cavidades intrarretinianas, quistes, edemas difusos o desprendimientos exudativos (Fig. 1.5).

Fig. 1.5. En esta OCTse aprecia una zona de color negro por encima del EPR que indica una baja reflectividad a ese nivel provocada por un edema subretiniano.

7 Se pueden presentar áreas de color negro como consecuencia de “sombras” que se producen cuando una estructura densa impide que la luz penetre hacia las estructuras que están por debajo. Pueden aparecer pequeñas “sombras” por debajo de vasos sanguíneos normales, “sombras” más amplias por debajo de hemorragias densas, de formaciones densamente pigmentadas (hipertrofias del EPR, nevus coroideos) y por debajo de membranas neovasculares coroideas (Fig. 1.6).

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Fig. 1.6. En la imagen se aprecian zonas de “sombras” por debajo de una hemorragia intrarretiniana densa y una membrana neovascular.

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- II Protocolos de examen en OCT Todos los protocolos utilizados en la OCT proceden de dos tipos diferentes de scanner o barridos, el lineal y el circular. El patrón lineal (Fig. 2.1) puede ser utilizado de diferentes maneras, en forma de cruz o en forma de X, mientras que el circular (Fig. 2.2) se utiliza para crear una serie de barridos en círculos concéntricos. Los patrones resultantes pueden aplicarse en cualquier lugar del polo posterior, aunque más frecuentemente se emplean a nivel de la mácula y del nervio óptico. También existe la posibilidad de diseñar protocolos personalizados como es el caso del barrido radial, uno de los más prácticos y utilizados.

Fig. 2.1. El barrido lineal, se realiza en forma de una línea recta. La longitud de la línea, así como el ángulo del barrido pueden ser modificados.

Fig. 2.2. Barrido circular, el patrón es un círculo en lugar de una línea recta, se utiliza fundamentalmente para valorar la cabeza del nervio óptico y la capa de fibras nerviosas de la retina.

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Fig. 2.3. Protocolo de líneas radiales, realiza 6 barridos consecutivos adoptando un patrón en forma de estrella Es de máxima utilidad en el estudio de la región macular.

A continuación describiremos de forma resumida los diferentes protocolos empleados por el Stratus OCT para escanear la retina y la cabeza de nervio óptico. Estos protocolos o procedimientos predeterminados están representados en el software por iconos descriptivos (Fig. 2.4).

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Fig. 2.4. Iconos descriptivos de los diferentes protocolos utilizados en OCT

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Repeat. Repetir. Este protocolo permite volver a adquirir cualquier grupo de tomografías guardadas utilizando el mismo conjunto de parámetros. Los parámetros repetidos incluyen tamaño, ángulo y posición del barrido, posición de LED de fijación y posición del punto de referencia. Con este protocolo es posible obtener una excelente valoración de los cambios retinianos ocurridos entre un examen y otro realizado previamente. No es posible ajustar ningún parámetro salvo la posición. Line. Lineal. Permite realizar varios barridos lineales que se puede repetir o adaptar individualmente. El patrón predeterminado es una línea horizontal (0º) con una longitud de 5 mm. Es posible modificar la longitud, el ángulo y la posición de cada barrido, también se pueden crear protocolos personalizados. Circle. Circular. Los barridos circulares suelen aplicarse alrededor del disco

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óptico para medir el grosor de la CFN. Este protocolo de uso general permite realizar múltiples barridos circulares, cada uno de los cuales se puede repetir o adaptar individualmente. Con este tipo de barrido es posible promediar tomografías del mismo tamaño en análisis ulteriores. También se puede utilizar para crear un protocolo personalizado. El patrón predeterminado es un círculo con un radio de 1,73 mm que se puede modificar. Raster lines. Líneas en trama. Este protocolo se compone de una serie de 6 a 24 barridos de lineales, paralelos y equidistantes entre sí, efectuados sobre una región rectangular de un tamaño especificado por el usuario. Este protocolo de uso general permite examinar con rigurosidad una región de cierto tamaño en la retina. Cross Hair. Cruceta. Se compone de dos barridos lineales perpendiculares que se cruzan en sus centros formando una cruz. Este protocolo resulta útil para examinar determinadas zonas de interés clínico en cortes que atraviesan los centros de los cuatro cuadrantes. El barrido lineal predeterminado mide 3 mm de largo, se puede ajustar su longitud. Radial lines. Líneas radiales. Este protocolo se compone de una serie de 6 a 24 barridos lineales equidistantes entre sí a través de un eje central común, como los radios de una rueda. El patrón predeterminado contiene 6 líneas de 6 mm de longitud. Es posible ajustar la longitud de todas las líneas del barrido variando el tamaño del círculo objetivo o la longitud de la primera tomografía de la serie. Macular thickness map. Mapa del grosor macular. Es una versión del patrón de líneas radiales. También se compone de una serie de 6 a 24 barridos lineales equidistantes entre sí a través de un eje central común. El diámetro del círculo objetivo (y por ende, la longitud de línea) está fijado en 6 mm. Este protocolo está diseñado para utilizarse con los análisis que determinan el grosor retiniano.

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Optical disc. Nervio óptico. Este protocolo es una versión del patrón de líneas radiales. El diámetro del círculo objetivo o de la longitud de línea está fijado en 4 mm. Está diseñado exclusivamente para examinar el disco óptico, realiza 6 barridos lineales sobre el nervio óptico, con una diferencia de unos 45 grados entre cada barrido, nos permite visualizar y entender los cambios estructurales en el nervio óptico, la lámina cribosa y la excavación. Proportional circle. Círculo proporcional. Permite adaptar un barrido circular de la capa de fibras nerviosas peripapilar según la variabilidad de tamaño del disco óptico. Con este protocolo es posible modificar el radio del circulo, que es por omisión de 1.5 mm, permite modificar de igual forma el factor de multiplicación, que es de 1 consiguiendo de esta manera personalizar el estudio. Concentric 3 rings. 3 anillos concéntricos. Realiza tres barridos en forma de círculos concéntricos equidistantes entre sí. Este protocolo está diseñado para utilizarse alrededor del disco óptico a fin de medir el grosor de la capa de fibras nerviosas. Puede emplearse para crear barridos personalizados. Los radios predeterminados de los tres círculos son 0,9 mm, 1,81 mm y 2,71 mm; los barridos proceden desde el círculo más pequeño hasta el más grande. Es posible ajustar el radio de cada uno de los tres círculos, pero esto podría alterar los resultados. RNFL thickness (3.4). Grosor de la CFNR (3.4). Permite realizar tres barridos circulares de 3.4 mm de diámetro. En este protocolo no podemos modificar los parámetros. Es considerado el ideal para estudiar la capa de

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fibras nerviosas de la retina, debido a que el diámetro promedio de la papila se de 1.5 mm y el grosor idóneo de la capa de fibras nerviosas se encuentra a unos 0.45 mm del disco en sentido circular. Nerve head circle. Círculo de la cabeza del nervio óptico. Realiza un único barrido circular alrededor del disco óptico. El patrón predeterminado tiene un círculo objetivo de 1,5 mm de diámetro y un círculo de exploración de 3,4 mm de diámetro. Ambos radios son ajustables. Este protocolo de uso general permite adaptar un único círculo para examinar el grosor de la CFNR. También puede emplearse para crear barridos personalizados. RNFL thickness (2.27). Grosor de la CFNR (2.27). Realiza un único barrido circular alrededor del disco óptico 2,27 veces mayor que el del círculo objetivo predeterminado que es de 1,5 mm de radio. El tamaño del círculo objetivo puede ajustarse. Este protocolo de glaucoma permite compensar las variaciones de tamaño del disco óptico cuando se mide el grosor de la capa de fibras nerviosas de la retina que lo rodea. Se utiliza cuando se sospecha que el tamaño del disco óptico es diferente a lo considerado normal.

12 X-Line. Línea X. Este protocolo realiza dos barridos lineales que se cruzan en sus centros para formar una X. Se utiliza para examinar un punto específico de interés clínico. El patrón X predeterminado se compone de dos líneas perpendiculares que miden 3 mm de longitud. Es posible ajustar la longitud del barrido variando la altura y la anchura del cuadro imaginario que rodea la X. RNFL map. Mapa de la CFNR. Este protocolo se compone de un conjunto de seis barridos circulares concéntricos utilizando un radio predeterminado. Los seis barridos se efectúan con radios ascendentes de 1.44, 1.69, 1.90, 2.25, 2.73 y 3.40 mm. Este protocolo de glaucoma está diseñado para valorar con exactitud el grosor de la capa de fibras nerviosas de la retina. Posterior pole 7mm. Polo posterior 7 mm. Este protocolo muy útil cuando no estamos seguros de que los barridos se están realizando en la fóvea. Traza una línea de 7 mm desde el centro del borde temporal de la papila con un ángulo de desviación hacia abajo de 3º, de esta forma la línea siempre pasará por la localización anatómica se la fóvea. El barrido se hace de forma diferente en el OD y OI para poder corregir el ángulo de la línea. Protocolos “Fast” Rápidos Son útiles en pacientes que no pueden fijar por mucho tiempo la visión. Combinan una serie de 3 ó 6 barridos en una tomografía adquirida en tan solo 1,92 segundos, pero tienen el inconveniente de que la cantidad de barridos que se realizan es mucho menor que en los demás protocolos, solo 768 barridos en lugar de los 3000 habituales. Todos los parámetros están predeterminados no es posible modificar el tamaño del barrido ni el número de líneas. Los cuatro protocolos de barrido rápido están diseñados para simplificar el proceso y acortar la adquisición de la serie de tomografías empleada con más frecuencia a fin de detectar el glaucoma o determinadas patologías retinianas. Fast macular thickness map. Mapa rápido del grosor macular. Realiza 6 barridos lineales con un patrón radial de 6 mm en 1,92 segundos. Este protocolo es de baja resolución y está diseñado para análisis cuantitativo (grosor y volumen). No es posible modificar el tamaño ni el número de líneas. Fast optical disc. Disco óptico rápido. Realiza 6 barridos de líneas radiales de 4 mm en 1,92 segundos de exploración a nivel del disco óptico. No es posible modificar el tamaño ni el número de líneas. Este protocolo de glaucoma está diseñado para el análisis de la cabeza del nervio óptico.

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13 Fast RNFL thickness. Grosor de la CFNR rápido. Este protocolo realiza 3 barridos circulares de 3,4 mm de diámetro en 1,92 segundos de exploración. No es posible modificar el tamaño de los círculos. Este protocolo de glaucoma está diseñado para utilizarse en el análisis del grosor de la CFNR. Fast RNFL map. Mapa de la CFNR rápido. Este protocolo realiza seis barridos circulares con un radio predeterminado en 1,92 segundos de exploración. No es posible modificar el tamaño ni el número de los círculos. En resumen, estos son los protocolos con los que el Stratus OCT realiza las exploraciones utilizando los barridos seleccionados. Estos protocolos permiten realizar modificaciones durante su ejecución, algunas muy útiles para un estudio adecuado de determinadas patologías. En la medida que vayamos abordando los diferentes temas del curso se irán exponiendo diferentes casos clínicos, se valorarán los resultados, se comentarán los protocolos utilizados y finalmente se recomendarán los más indicados según que casos.

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- III Protocolos para el análisis de la información retiniana El Stratus OCT dispone de diferentes protocolos para analizar las imágenes obtenidas durante la prueba. Unos se utilizan para realizar el análisis cuantitativo y otros para el procesamiento de las imágenes obtenidas o análisis cualitativo. Los protocolos de análisis cuantitativo a su vez los dividimos entre los utilizados para analizar la retina y los utilizados en el estudio del glaucoma. En este capítulo trataremos los análisis utilizados en el estudio de la retina.

Protocolos para el análisis cuantitativo de la retina

Con los protocolos de análisis cuantitativo podemos describir e identificar cambios morfológicos y anomalías estructurales de la retina. Este tipo de análisis es posible debido a que el software del Stratus OCT es capaz de identificar las diferentes capas de la retina, aunque con más precisión la CFNR y el EPR. Sin embargo lo más importante es que puede medir la distancia entre ambas, proporcionándonos de esta manera el espesor retiniano. Los barridos que se realizan durante el examen tienen una longitud determinada, aunque algunos protocolos permiten su modificación. El OCT también proporciona información mediante un gráfico sobre la dirección y el ángulo de incidencia de los barridos. El gráfico está formado por una flecha, un círculo y las letras, N (nasal), T (temporal), S (superior), I (inferior). Si la flecha está dirigida hacia la T significa que el barrido se inicia en el sector nasal y termina en el sector temporal y así sucesivamente, también nos ofrece el ángulo en que se realiza el barrido (Fig. 3.1).

Fig. 3.1. El sentido de la flecha nos indica nos indica la dirección y el ángulo en la que se realiza el barrido.

En el análisis cuantitativo de la retina se utilizan protocolos que valoran tanto su grosor como su volumen y los cambios que se producen en estos parámetros con el tiempo. También se utilizan protocolos que generan imágenes con mapas cromáticos de las regiones estudiadas, gráficos con los valores de grosor y volumen, y gráficos con la tabulación de estos resultados. Como veremos a continuación todos estos análisis están ideados para obtener la máxima información sobre la retina y en especial sobre la mácula y la fóvea.

15 Cuando realizamos determinados protocolos de análisis cuantitativo de la retina aparecerá en el formato de impresión un gráfico con los datos normativos asociados a la edad del paciente (Fig. 3.2). Estos datos fueron obtenidos por Carl Zeiss

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Meditec a partir de la valoración de cientos de ojos normales realizados en diversos centros, con la finalidad de crear una base de datos normativa para el grosor de la CFNR y el grosor macular en pacientes sanos, con edades comprendidas entre 18 y 86 años. Los intervalos de referencia establecidos en el estudio de la base de datos normativa pueden ser utilizados para comparar medidas individuales de un paciente, con las adquiridas en una población normal. Se utiliza un código cromático con los colores rosado, amarillo claro, verde, amarillo y rojo, para indicar los percentiles de distribución normal.

Fig. 3.2. Código cromático que indica los percentiles de distribución normal del grosor retiniano condicionados por la edad.

Color rosado: El 1% de las mediciones con un grosor retiniano aumentado se incluyen en esta área (>99% de las mediciones están por encima de los límites normales). Color amarillo pálido: El 5% de las mediciones con un grosor retiniano aumentado se incluyen en esta área o por encima de la misma. (