is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskóli Íslands > Heilbrigðisvísindasvið > Meistaraprófsritgerðir - Heilbrigðisvísindasvið >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/17137

Titill: 
  • Titill er á ensku Choroidal and retinal oximetry
  • Súrefnismælingar í æðahimnu og sjónhimnu
Námsstig: 
  • Meistara
Leiðbeinandi: 
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    Purpose
    The retinal blood vessels are easily accessible for imaging with specialised fundus cameras. Relative haemoglobin oxygen saturation of retinal vessels can be calculated with a spectrophotometric technique based on decades of research. Recently, a group of researchers in Iceland have developed a non-invasive fundus-camera- based retinal oximeter and specialised software to acquire fundus images and calculate oxygen saturation in retinal vessels. The oximeter has been validated and is sensitive to changes in oxygen saturation and vessel diameter and gives repeatable and reliable results. The oximeter has also given valuable results on oxygen metabolism in various eye diseases. These measurements are limited to retinal blood vessels and cannot measure the vessels of the choroid which supply oxygen to the outer retina, including the highly metabolically active photoreceptors. Another limitation of the fundus-camera-based oximetry is that images view up to 50° of the retina while other retinal cameras such as a scanning laser ophthalmoscope can view up to 200° of the retina.
    The overall aim of this project was to develop techniques which could address these limitations. More specifically, the first aim was, to test the possibility of measuring the oxygen saturation of choroidal vessels with a fundus-camera-based retinal oximeter and secondly, to test if the oxygen saturation of the retinal vessels can be measured with a scanning laser ophthalmoscope (SLO).
    Methods
    Two kinds of oximeters were used to measure oxygen saturation of retinal and choroidal blood vessels. One is based on a conventional fundus camera (Oxymap T1) which uses filtered white light for image acquisition. The other is a scanning laser ophthalmoscope (Optomap 200Tx) which uses lasers for image acquisition. Oxymap Analyzer software processes the images from both cameras and calculates relative haemoglobin oxygen saturation for vessels. Both fundus cameras use two wavelengths to image the fundus. The ratio between light absorbance of blood vessels at two wavelengths, optical density ratio (ODR) is inversely related to haemoglobin oxygen saturation.
    Choroidal oximetry
    Images were obtained from 16 healthy and lightly pigmented individuals (age 40±14 years, mean±SD). Six of these 16 were imaged before and after inhalation of pure oxygen. ODR was measured for choroidal vessels (both arterioles and venules), choroidal vortex veins and retinal arterioles and venules.
    Scanning laser oximetry
    Fundus images were acquired of 11 healthy individuals (age 34±9, mean±SD). Two images were acquired of the right eye of each to test the repeatability of the measurement. Two different methods were used to investigate the sensitivity: 1. pure oxygen inhalation (n=2) and 2. measurements of patients with central retinal vein occlusion (CRVO), where hypoxia had been confirmed (n=4).
    Results
    Choroidal oximetry
    ODR was 0.10±0.10 (mean±SD, n=16) for choroidal vessels, 0.13±0.12 for vortex veins, 0.22±0.04 for retinal arterioles, and 0.50±0.09 for retinal venules. ODR is significantly lower in choroidal vessels than in retinal arterioles (p=0.0012). Inhalation of pure oxygen (n=6) lowered ODR levels in all vessel types; the decrease was 0.035±0.028 in choroidal vessels (p=0.029), 0.022±0.017 in retinal arterioles (p=0.022), and 0.246±0.067 in retinal venules (p=0.0003).
    Scanning laser oximetry
    Mean oxygen saturation in healthy individuals was measured as 92%±13% (mean±SD, n=11) for arterioles and 57%±12% for venules (p=0.0001). Standard deviation for repeated measurements of the same eye was 3.5% for arterioles and 4.4% for venules. In patients with central retinal vein occlusion (CRVO) or hemivein occlusion (n=4), the mean venular oxygen saturation was 23%±3% in affected eyes and 59%±3% in healthy fellow eyes (p=0.0009).
    Conclusions
    Choroidal oximetry
    ODR can be measured in the choroidal vessels of lightly pigmented individuals. Lower ODR of choroidal vessels than retinal arterioles may suggest higher oxygen saturation, which is in agreement with animal studies, but also compatible with the reduced contrast of choroidal vessels at both wavelengths that is expected from scattering of light within the choroid. The decrease in ODR during pure oxygen inhalation was significant for all vessel types, which confirms that the oximeter is sensitive to changes in oxygen saturation in both choroidal and retinal vessels.
    Scanning laser oximetry
    It is technically possible to measure retinal oxygen saturation with an SLO. The system detects differences between arterioles and venules and is sensitive to changes due to pure oxygen inhalation and confirmed venular hypoxia. Repeatability of the measurement is good but variability between vessels of the same eye and between eyes remains a challenge. SLO imaging has advantages over conventional fundus camera optics and with further development; SLO oximetry may provide the optimal approach to retinal oximetry.

  • Tilgangur
    Æðar sjónhimnunnar má auðveldlega mynda gegnum sjáaldur augnanna með sérhæfðum augnbotnamyndavélum og með litrófsmælingu er hægt að mæla súrefnismettunina í æðunum sjálfum. Síðastliðinn áratug hefur hópur sérfræðinga á þessu sviði á Íslandi þróað tækni og hugbúnað sem mælt getur súrefnimettun í æðum sjónhimnunnar í mönnum án inngrips. Margar rannsóknir hafa verið gerðar sem sýnt hafa fram á nákvæmni og áreiðanleika þeirra mælinga en einnig hefur vitneskja um súrefnisbúskap sjónhimnunnar í hinum ýmsu augnsjúkdómum aukist. Þessar mælingar eru takmarkaðar við sjónhimnuæðar, en sýna ekki æðahimnu, sem sér ytri hluta sjónhimnu fyrir súrefni þ.e. ljósnemunum sjálfum. Eins eru augnbotnamyndirnar takmarkaðar við 50° sjónarhorn, meðan laser skanna augnbotnamyndavélar geta séð nær allan augnbotninn, allt að 200°.
    Tilgangur þessa verkefnis var að þróa tækni til að bæta úr þessum tveimur takmörkunum. Í fyrsta lagi að kanna hvort hægt væri að mæla súrefnismettun í æðum æðahimnu með augnbotna súrefnismettunarmæli og í öðru lagi að kanna hvort hægt væri að mæla súrefnismettun í æðum sjónhimnunnar með laser skanna augnbotnamyndavél.
    Aðferðir
    Tvennskonar súrefnismælar voru notaðar til þess að mæla súrefnismettun í æðum augnbotnsins. Annar er byggður á venjulega augnbotnamyndavél (Oxymap T1) sem notar síað hvítt ljós/flass við myndatöku, hin er laser skanna augnbotnamyndavél sem notar laser ljós við myndatöku (Optomap 200Tx). Sami hugbúnaðurinn, Oxymap Analyzer, var síðan notaður til þess að vinna myndirnar og reikna út súrefnismettun æðanna. Báðar myndavélarnar mynda augnbotninn með tveimur bylgjulengdum og með því að skoða gleypni ljóss í æðum augnbotnsins á tveimur bylgjulengdum er hægt að reikna út ljósþéttnihlutfall (e. optical density ratio, ODR), en sú stærð er í öfugu hlutfalli við súrefnismettun.
    Súrefnismælingar í æðahimnu
    Mælingar voru gerðar á 16 heilbrigðum einstaklingum, ljósum yfirlitum, (40±14 ára, meðaltal±staðalfrávik). Sex af þessum 16 voru auk þess myndaðir fyrir og eftir innöndun á hreinu súrefni. ODR var mælt fyrir æðar æðahimnunnar (blanda af slag- og bláæðlingum), vortex bláæðar og slag- og bláæðlinga sjónhimnunnar.
    Súrefnismælingar með laser skanna augnbotnamyndavél
    Augnbotnamyndir voru teknar af 11 heilbrigðum sjálfboðaliðum (34±9 ára, meðaltal±staðalfrávik). Tvær myndir voru teknar af hægra auga allra svo hægt væri að meta endurtekningarhæfni tækisins. Að auki voru tvær aðferðir notaðar til þess að meta næmni aðferðarinnar: 1. innöndun á hreinu súrefni (n=2) og 2. mælingar á sjúklingum með miðbláæðarlokun þar sem súrefnisþurrð hafði verið áður staðfest (n=4).
    Niðurstöður
    Súrefnismælingar í æðahimnu
    ODR var 0,10±0,10 (meðaltal±staðalfrávik, n=16) í æðum æðahimnunnar, 0,13±0,12 í vortex bláæðum ,0,22±0,04 í slagæðlingum sjónhimnunnar og 0,50±0,09 í bláæðlingum sjónhimnunnar. ODR var marktækt lægra í æðum æðahimnu en slagæðlingum sjónhimnu (p=0,0012). Við innöndun á hreinu súrefni (n=6) lækkaði ODR um 0,035±0,028 í æðum æðahimnunnar (p=0,028), 0,022±0,017 í slagæðlingum sjónhimnunnar (p=0,022) og 0,246±0,067 í bláæðlingum sjónhimnunnar (p=0,0003).
    Súrefnismælingar með laser skanna augnbotnamyndavél
    Meðaltals súrefnismettun í slagæðlingum sjónhimnu var 92%±13% (meðaltal±staðalfrávik, n=11) og í bláæðlingum 57%±12% (p<0,0001). Staðalfrávik fyrir endurteknar mælingar sömu sjónhimnuæða var 3,5% fyrir slagæðlinga og 4,4% fyrir bláæðlinga. Fyrir sjúklinga með meginbláæðarlokun (n=4) var meðaltals súrefnismettunin í bláæðlingum 23%±3% í sjúka auganu og 59%±3% í heilbrigða auganu (p=0,0009).
    Ályktanir
    Súrefnismælinar í æðahimnu
    Hægt er að mæla ljósþéttnihlutfall (ODR) í æðum æðahimnu hjá fólki ljósu yfirlitum. Ástæða þess að ODR mælist lægra í æðahimnu en sjónhimnu getur verið vegna hærri mettunar í æðahimnu, sem samræmist dýratilraunum. Einnig hefur dreifing ljóssins í æðahimnu, þar sem æðar æðahimnu liggja aftar en sjónhimnuæðar, áhrif á súrefnismælinguna í æðahimnu og veldur þannig einnig lægra ODR. Súrefnismælirinn er næmur fyrir þeim breytingum sem verða við innöndun á hreinu súrefni. Marktæk lækkun var á ODR, við innöndun, fyrir allar æðar bæði í æðahimnu- og sjónhimnuæðum.
    Súrefnismælingar með laser skanna augnbotnamyndavél
    Hægt er að nota laser skanna augnbotnamyndavél til þess að mæla súrefnismettun í æðum sjónhimnu. Tækið greinir mun á slag- og bláæðlingum, og er næmt fyrir breytingum sem verða á súrefnismettun s.s. við innöndun á hreinu súrefni eða súrefnissnautt ástand í kjölfar æðalokunar. Endurtekningahæfni er góð en breytileiki, bæði innan auga og milli augna er mikill. Laser skanna augnbotnamyndavélin hefur ákveðna kosti fram yfir venjulega augnbotnamyndavél og því gæti hún mögulega, eftir frekari þróun, orðið vænlegri sem súrefnismettunarmælir fyrir sjónhimnu.

Samþykkt: 
  • 15.1.2014
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/17137


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
Choroidal and retinal oximetry Jona Valgerdur.pdf3.88 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna