Makula oberflächliche Gefäßdichte bei Angiographie mit optischer Kohärenztomographie bei Kindern mit einseitiger anisometroper und beidseitiger hyperopischer Amblyopie

Aug 27, 2023

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 12879 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Wir haben analysiert, ob die oberflächliche Gefäßdichte (SVD) der Makula und die foveale Gefäßzone (FAZ) in der optischen Kohärenztomographie-Angiographie (OCTA) zwischen bilateraler ametroper und anisometroper Amblyopie unterscheiden können. Wir schlossen 42, 33 und 50 Augen in die bilaterale ametropische Amblyopie, die anisometrope Amblyopie und die normale Kontrollgruppe ein. Mit Hilfe der Makula-Swept-Source-Angiographie mit optischer Kohärenztomographie haben wir die oberflächlichen FAZ-Bereiche und fünf sektorale Makula-SVDs nach der Vergrößerungskorrektur gemessen und analysiert. Die Gruppe der anisometropen amblyopen Augen zeigte im Vergleich zu den übrigen Gruppen signifikant erhöhte foveale SVDs (p < 0,001) und signifikant verringerte oberflächliche FAZ-Bereiche (p < 0,001). Darüber hinaus hatte die Gruppe mit bilateraler Ametropie-Amblyopie deutlich weniger nasale SVDs. SVDs und oberflächliche FAZ-Bereiche unterschieden sich zwischen den Subtypen der hyperopen Amblyopie. Diese Befunde spiegeln möglicherweise Unterschiede in der Gefäßverteilung und Makulaveränderungen bei hyperopischen Amblyopie-Subtypen im Vergleich zu normalen Augen wider.

Amblyopie ist eine häufige Erkrankung mit einer Prävalenz von 1–4 %, die aufgrund von Brechungsfehlern, Schielen oder Sehschwäche die normale Entwicklung der Sehschärfe in einem oder beiden Augen verhindert1,2. Man geht davon aus, dass es sich um eine entwicklungsbedingte kortikale Erkrankung der Sehbahn handelt, die im Wesentlichen auf einen abnormalen visuellen Reiz zurückzuführen ist, der die binokularen kortikalen Zellen erreicht, die multivariat sein können3,4. Sobald kortikale Veränderungen auftreten, wird der visuelle Kortex dazu verleitet, ein Auge dem anderen vorzuziehen, was zu mehreren funktionellen Defiziten des Auges, veränderten Sehfunktionen wie verminderter Sehschärfe, beeinträchtigter Kontrastempfindlichkeit, insbesondere bei der Erkennung von Reizen mit hoher Ortsfrequenz, und beeinträchtigter Motorik führt Zeichen wie Hand-Auge-Koordination und räumliche Lokalisierung. Es kann entweder einseitig oder beidseitig sein5. Amblyopie besteht hauptsächlich aus Refraktions-, Strabismus-, Deprivations- und gemischter Amblyopie6.

Eine refraktive Amblyopie tritt auf, wenn im Kindesalter große (ametropische) oder beidseitig ungleiche (anisometrope) Brechungsfehler vorliegen. Die refraktive Amblyopie wird je nach Art des Refraktionsfehlers als hyperop, myop, astigmatisch oder gemischt klassifiziert. Jeder Typ weist unterschiedliche Erkrankungen auf, die eine Amblyopie verursachen können. Darüber hinaus können die Ursachen einer ametropen und anisometropen Amblyopie auch bei Augen mit demselben Refraktionsfehlertyp unterschiedlich sein, was darauf hindeutet, dass andere Mechanismen als eine optische Unschärfe (z. B. abnormale bilaterale Wechselwirkungen) beteiligt sind7.

Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist eine leistungsstarke nichtinvasive, hochauflösende interferometrische Bildgebungstechnologie, die eine In-vivo-Querschnittsvisualisierung biologischer Gewebe ermöglicht8; Es liefert ein dreidimensionales Bild der Netzhaut. Mehrere Studien mit neueren OCT-Technologien haben strukturelle Anomalien und Veränderungen in der Netzhaut, dem Sehnerv und der Aderhaut bei amblyopen Augen im Vergleich zu normalen Kontrollpersonen gezeigt9,10,11,12,13,14.

Die Swept-Source-OCT verwendet Infrarotlicht mit größeren Wellenlängen als die herkömmliche Spektraldomänen-OCT. Diese längeren Wellenlängen verbessern die Gewebedurchdringung und Bildgebung durch optische Trübungen, sind für den Patienten unsichtbar, bieten eine höhere Empfindlichkeit bei geringem Blutfluss und reduzieren Bewegungsartefakte, ohne die axiale Auflösung zu beeinträchtigen15. Dieser Ansatz wurde auf die OCT-Angiographie (OCTA)16 angewendet, die eine schnelle und genaue schichtweise Darstellung der Blutgefäße der Netzhaut und Analysen der Mikrogefäße der Netzhaut ermöglicht, ohne dass fluoreszierende Farbstoffe injiziert werden müssen17. OCTA bietet außerdem eine hohe Wiederholbarkeit innerhalb und zwischen Besuchen18,19; Es wurde zur Diagnose und Prognose verschiedener Augenerkrankungen eingesetzt20,21,22,23,24,25,26.

Mehrere Studien haben amblyope und normale Augen mit OCTA7,27,28,29 verglichen. Allerdings wurden in früheren Studien keine Unterschiede zwischen ametroper und anisometroper Amblyopie analysiert. Bei Augen mit dem gleichen Brechungsfehlertyp unterscheiden sich die Schwelle für eine ametrope Amblyopie und die Ungleichheit zwischen den beiden Augen (anisometrope Amblyopie). Es besteht auch die Notwendigkeit, die auf OCTA beobachtete Gefäßdichte bei bilateraler ametroper und anisometroper Amblyopie mit der Gefäßdichte in normalen Augen zu vergleichen. Daher untersuchte die vorliegende Studie, ob die oberflächliche Gefäßdichte (SVD) der Makula und die Fläche der fovealen Gefäßzone (FAZ) auf OCTA zur Unterscheidung zwischen bilateraler Ametropie und Anisometropie verwendet werden können.

Für diese Studie wurden Kinder rekrutiert, die zwischen März 2018 und Dezember 2019 das Seoul Saint Mary's Hospital in Südkorea besuchten. Alle Teilnehmer hatten einen unauffälligen allgemeinen und Augengesundheitszustand. Dieses Studienprotokoll wurde vom institutionellen Prüfungsausschuss des Katholischen Medizinischen Zentrums der Katholischen Universität Korea (Seoul Saint Mary's Hospital) genehmigt und das Studienprotokoll entsprach den Grundsätzen der Deklaration von Helsinki. Die Einverständniserklärung aller Probanden und/oder ihrer Erziehungsberechtigten wurde eingeholt. Alle Teilnehmer wurden einer vollständigen augenärztlichen Untersuchung unterzogen, einschließlich einer Spaltlampenuntersuchung, Beurteilung des Augeninnendrucks, Messung der Sehschärfe, zykloplegischer Refraktion, alternativer Abdeckungstests, Fundusfotografie und axialer Längenmessung.

Einschlusskriterien waren ein Alter ≤ 19 Jahre und ein mittleres Pfannen-zu-Scheiben-Verhältnis ≤ 0,5 bei der Fundusfotografie. Personen mit einem Brechungsfehler von sphärischem Äquivalent ≤ + 3,00 Dioptrien (D) und einer unkorrigierten oder bestkorrigierten Sehschärfe (BCVA) ≥ 0,8 in beiden Augen (gemessen anhand einer Snellen-Karte) wurden in die normale Kontrollgruppe aufgenommen. Die Gruppe der bilateralen Amblyopie wurde als neu diagnostizierte Kinder mit einem Brechungsfehler der Hyperopie ≥ 4,00 dpt, einem Astigmatismus ≤ 2,00 dpt, einem BCVA < 0,8 und einer BCVA-Differenz von < zwei Linien zwischen den Augen definiert. Die Gruppe der anisometropen Amblyopie umfasste neu diagnostizierte Kinder mit einer interokularen hyperopen Differenz des Brechungsfehlers ≥ 1,50 D, einer BCVA-Differenz ≥ zwei Linien und einer BCVA ≥ 0,8 im normalen Auge.

Ausschlusskriterien waren Augeninnendruck > 21 mmHg, ermittelt mittels pneumatischer Tonometrie (berührungsloser computergestützter Tonometer CT-80; Topcon Corp., Tokio, Japan) sowie Strabismus, Entwicklungsverzögerungen, neurologische Beeinträchtigungen, frühere Operationen und andere Sehstörungen oder Augenerkrankungen.

Die Teilnehmer der normalen Kontrollgruppe wurden hinsichtlich ihres Alters abgeglichen und mit den Gruppen mit bilateraler und anisometroper Amblyopie unter Verwendung der MatchIt-Bibliothek in R-Software, Version 3.6 (The R Foundation, Wien, Österreich), verglichen. Von den 204 Kontrollkandidaten haben wir eine Kontrollgruppe ausgewählt, die 1:1 mit der Gruppe mit bilateraler Amblyopie übereinstimmte, und eine weitere, die 1:1 mit der Gruppe mit anisometroper Amblyopie übereinstimmte. Anschließend wurden die beiden Kontrollgruppen als normale Kontrollgruppe zusammengefasst (Abb. 1).

Der sequentielle Ablauf für die Gruppenauswahl.

Erfahrene Untersucher erstellten Fotos der Papille mit einer Funduskamera (Nonmyd 7; Kowa, Tokio, Japan) und einer Digitalkamera (D70s; Nikon, Tokio, Japan). Die Bilder wurden mit einem von Kowa bereitgestellten Programm aufgenommen. Ein einzelner Spezialist (SYS) bestimmte das Verhältnis von Pfanne zu Scheibe. Axiale Längen (ALs) wurden von einem einzelnen Beobachter mit einem IOLMaster (Carl Zeiss AG, Oberkochen, Deutschland) gemessen.

Bei allen diesen Patienten wurden anschließend Swept-Source-OCTA-Scans der Makula durchgeführt. (4,5 × 4,5 mm Scan; Topcon DRI Triton Swept-Source OCT; Topcon, Tokio, Japan); Ein einzelner Beobachter führte diese Untersuchungen durch. Basierend auf einem 3 × 3 mm großen Makulascan wurde die Gefäßdichte entlang des oberflächlichen Netzhautplexus mithilfe einer integrierten proprietären Software gemessen. Wie bereits erwähnt wurden nur Patientendaten erfasst, deren OCTA-Bildqualität mehr als 40 betrug30. Es wurden Dichtewerte entlang des oberen, unteren, nasalen und temporalen Quadranten sowie des fovealen Bereichs gemessen, der als zentraler 1-mm-Kreis auf dem Makulascan definiert ist (Abb. 2A). Die tiefe Plexusdichte wurde nicht verglichen, da sie mit OCTA der aktuellen Generation nicht quantifiziert werden konnte. FAZ-Bereiche wurden automatisch von der internen Logik berechnet, nachdem ihre Grenzen mithilfe eines integrierten Tools bestimmt wurden (Abb. 2B). Anschließend wurden die FAZ-Flächen neu berechnet, nachdem die Größen durch Vergrößerungskorrektur unter Verwendung der von Bennett wie folgt modifizierten Littmann-Formel korrigiert wurden31,32.

Dabei ist p der Vergrößerungsfaktor, der aufgrund einer früheren Analyse mit demselben Gerät als 3,3820 angenommen wurde33.

Repräsentatives Bild (A) der oberflächlichen Gefäßdichte und (B) des oberflächlichen fovealen avaskulären Zonenbereichs in der Augenkohärenztomographie-Angiographie.

Quantitative Variablen wurden als Mittelwert ± Standardfehler ausgedrückt. Die Daten wurden durch Varianzanalyse verglichen, nachdem eine Normalverteilung mithilfe des Shapiro-Wilk-Tests bestätigt worden war. Die Post-hoc-Analyse wurde mit Tukeys ehrlich signifikantem Differenztest durchgeführt. Statistische Analysen wurden mit R-Software, Version 3.6 (The R Foundation) durchgeführt. Der Schwellenwert für die statistische Signifikanz wurde auf p < 0,05 festgelegt.

Insgesamt wurden 125 Augen von 125 Kindern (44 Männer und 81 Frauen) eingeschlossen; 42 in der bilateralen Amblyopiegruppe, 33 in der anisometropen Amblyopiegruppe und 50 in der normalen Kontrollgruppe. Die deskriptiven Statistiken sind in Tabelle 1 dargestellt. Es gab keine statistisch signifikanten Unterschiede in Alter und Geschlecht zwischen den Gruppen.

Tabelle 2 zeigt die fovealen und parafovealen sektoralen SVDs. Foveale und nasale SVDs unterschieden sich signifikant zwischen den Gruppen (p = 0,027 und p = 0,003). Eine Post-hoc-Analyse ergab, dass die Gruppe mit anisometroper Amblyopie im Vergleich zu den übrigen Gruppen eine signifikant erhöhte foveale SVD aufwies (p < 0,001; Abb. 3). Darüber hinaus hatte die Gruppe mit bilateraler Amblyopie im Vergleich zu den übrigen Gruppen eine deutlich verringerte nasale SVD (Abb. 4C). Andererseits zeigten die anderen sektoralen SVDs keine signifikanten statistischen Unterschiede zwischen den Gruppen (Abb. 4A, B, D).

Vergleich der oberflächlichen Gefäßdichte der Fovea zwischen den Gruppen. ***P < 0,001 bei Post-hoc-Analyse.

Vergleich der parafovealen oberflächlichen Gefäßdichte (SVD) zwischen Gruppen. (A) obere, (B) untere, (C) nasale und (D) temporale SVDs. Nur die Gruppe mit bilateraler Amblyopie wies im Vergleich zur normalen Kontrollgruppe (p = 0,006), dem amblyopen Auge (p < 0,001) und der anderen Augengruppe (p = 0,002) bei der anisometropen Amblyopie eine signifikant verringerte oberflächliche Gefäßdichte in der Nase auf. **P < 0,01 und ***P < 0,001 beim Vergleich der beiden Gruppen in der Post-hoc-Analyse.

Die Gruppe mit anisometroper Amblyopie hatte im Vergleich zu den anderen Gruppen eine deutlich verringerte oberflächliche FAZ-Fläche (Tabelle 3 und Abb. 5). Alle Gruppen hatten mäßig negative Korrelationen mit der fovealen SVD (Tabelle 3).

Vergleich der Fläche der oberflächlichen fovealen avaskulären Zone zwischen den Gruppen. Die Fläche war in der Gruppe mit anisometroper Amblyopie im Vergleich zu anderen Gruppen signifikant verringert. ***P < 0,001 beim Vergleich der beiden Gruppen in der Post-hoc-Analyse.

Nach unserem Kenntnisstand stellt die vorliegende Studie die erste Analyse der Unterschiede in der SVD je nach Subtyp der hyperopen refraktiven Amblyopie im Vergleich zu normalen Augen dar. Anisometrope amblyope Augen zeigten im Vergleich zu normalen und gesunden Mitaugen erhöhte foveale SVDs. Außerdem hatten sie im Vergleich zu den anderen Gruppen deutlich weniger oberflächliche FAZ-Bereiche.

Eine frühere Studie zeigte, dass der oberflächliche FAZ-Bereich bei amblyopen Augen deutlich kleiner war als bei anderen Augen. Es gab keinen signifikanten Unterschied in der gesamten Makula-SVD zwischen amblyopen Augen und anderen Augen nach der Vergrößerungskorrektur34. Im Gegensatz dazu wurden in der vorliegenden Studie foveale und vier parafoveale sektorale SVDs gemessen. Mit Ausnahme der fovealen SVD zeigten die SVDs keine signifikanten Unterschiede. Somit stimmten die vorherigen Ergebnisse teilweise mit unseren Erkenntnissen überein, die vorliegende Studie lieferte jedoch detailliertere Ergebnisse.

Frühere Studien berichteten, dass sich der FAZ-Bereich in anisometropen amblyopen Augen nicht signifikant vom FAZ-Bereich in anderen oder normalen Augen unterschied27,28,35,36. Allerdings gibt es weiterhin Kontroversen hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen amblyopen Augen und SVD, gemessen mit OCTA. Einige Studien haben gezeigt, dass die SVDs bei amblyopen Patienten im Vergleich zu normalen Personen deutlich geringer sind27,35,37,38. In diesen Studien wurde jedoch keine Vergrößerungskorrektur durchgeführt. Sampson et al. zeigten die Auswirkungen der AL-variationsbedingten Bildvergrößerung auf SVD- und FAZ-Flächenmessungen in OCTA-Untersuchungen39. Sie berichteten, dass die Bildgrößenkorrektur bei fovealen SVD- und FAZ-Bereichsmessungen bei 51 % bzw. 74 % der Augen > 5 % betrug. Im Gegensatz dazu gab es eine Korrektur von < 5 % bei parafovealen SVD-Messungen, was darauf hindeutet, dass der FAZ-Bereich und die foveale SVD bei Augen mit kürzeren ALs (z. B. hyperopen Augen) möglicherweise überschätzt werden. In die vorliegende Studie wurden nur hyperope, amblyope Augen einbezogen. Darüber hinaus zeigten bilateral amblyopie Augen keine Unterschiede in den fovealen SVDs und FAZ-Bereichen im Vergleich zu anderen Augen mit anisometroper Amblyopie und normalen Augen, trotz kürzerer ALs und Korrektur für Vergrößerungsfehler. Daher sind die durch Vergrößerungskorrektur gewonnenen Ergebnisse dieser Studie besser geeignet, entsprechende Schlussfolgerungen zu ziehen.

Die Gruppe mit beidseitig amblyopen Augen zeigte im Vergleich zur Kontrollgruppe weniger nasale SVDs. Basierend auf einer Analyse bilateral amblyoperischer Kinder haben Lonngi et al. kamen zu dem Schluss, dass die SVDs auf den 6 × 6-mm-Scans zwischen amblyopen und normalen Augen signifikant unterschiedlich waren27. Ihre Studie umfasste jedoch sowohl anisometrope als auch bilateral amblyope Kinder. Sie haben den SVD-Bereich auch nicht lokalisiert und die gesamte SVD verwendet. Da anisometrope amblyope Augen in der vorliegenden Studie keinen signifikanten Unterschied in der nasalen SVD im Vergleich zu anderen und normalen Augen zeigten, benötigen bilaterale amblyope Augen möglicherweise eine stärkere Blutversorgung von der Nasenseite der Makula für eine normale Sehentwicklung. Wenn diese Ergebnisse in zusätzlichen Experimenten oder groß angelegten Studien hämodynamisch bestätigt werden, können Ärzte die Behandlungseffekte von Kindern mit hyperopischer Amblyopie, die ihre Sehschärfe in der Klinik nur schlecht ausdrücken können, vorhersagen, indem sie Perfusionsveränderungen an dem jeweiligen Makulaabschnitt als objektiven Prognosefaktor verwenden Faktor und reduzieren Sie die Zeit, die für die Fortsetzung unnötiger Amblyopiebehandlungen wie Okklusionspflaster benötigt wird.

Die vorliegende Studie wies einige Einschränkungen auf. Erstens war die Anzahl der Teilnehmer in jeder Gruppe relativ gering. Analysen größerer Stichproben können zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen führen. Es gab jedoch keine statistisch signifikanten Unterschiede in Bezug auf Alter und Geschlecht zwischen den Gruppen, und die Verzerrung wurde durch die Korrektur von Bildvergrößerungsfehlern verringert. Zweitens wurde die Makuladicke mittels OCT nicht beurteilt, da mangelnde Kooperation nur bei einem kleinen Prozentsatz der Kinder zur OCT-Leistung führte. Weitere Analysen, einschließlich der Beurteilung der Makuladicke, könnten zu noch aussagekräftigeren Ergebnissen geführt haben.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die SVD- und FAZ-Bereiche zwischen den Subtypen der hyperopen Amblyopie unterschieden. Anisometrope amblyope Augen hatten im Vergleich zu anderen und normalen Augen größere foveale SVDs und kleinere FAZ-Bereiche. Beidseitig amblyopie Augen wiesen größere nasale SVDs auf als normale Augen. Diese Ergebnisse deuten auf eine hämodynamische Verteilung und Makulaveränderungen bei hyperopen Amblyopie-Subtypen hin.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen: Yeon Woong Chung und Sun Young Shin.

Abteilung für Augenheilkunde und visuelle Wissenschaft, College of Medicine, St. Vincent's Hospital, The Catholic University of Korea, Seoul, Republik Korea

Yeon Woong Chung

Abteilung für Augenheilkunde und visuelle Wissenschaft, College of Medicine, Seoul St. Mary's Hospital, The Catholic University of Korea, Seoul, Republik Korea

Sun Young Shin

Abteilung für Augenheilkunde und visuelle Wissenschaft, Medizinische Fakultät, Incheon St. Mary's Hospital, Katholische Universität Korea, Seoul, Republik Korea

Hye Bin Yim

Abteilung für Augenheilkunde und visuelle Wissenschaft, Medizinische Fakultät, Incheon St. Mary's Hospital, The Catholic University of Korea, #56 Dongsu-ro, Bupyeong-gu, Seoul, 21431, Republik Korea

Hye Bin Yim

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YWC: Konzeptualisierung, Methodik, Software, Validierung, formale Analyse, Schreiben – Originalentwurf, Visualisierung. SYS: Ressourcen, Datenkuration, Validierung, Schreiben – Originalentwurf. HBY: Recherche, Schreiben – Überprüfung und Bearbeitung, Aufsicht.

Korrespondenz mit Hye Bin Yim.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Chung, YW, Shin, SY & Yim, HB Makula oberflächliche Gefäßdichte bei Angiographie mit optischer Kohärenztomographie bei Kindern mit einseitiger anisometroper und beidseitiger hyperopischer Amblyopie. Sci Rep 13, 12879 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-40025-8

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Eingegangen: 3. Juni 2023

Angenommen: 03. August 2023

Veröffentlicht: 08. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-40025-8

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