OCT Angiography / Flight to quality
May 5, 2016 [Màj AngioAnalytics]
Dr Jean-Michel Muratet, médecin ophtalmologiste
25 chemin de Peyreblanque, 09100 Pamiers, France
“AngioVue technology has given physicians, for the first time, the ability to visualize blood vessels in the individual layers of the retina, without injections of dye.
This visualization information provides physicians with a compelling new way to manage patients affected by wet age-related macular degeneration, a leading cause of blindness.
We expect similar contributions to the management of diabetic retinopathy, the leading cause of blindness in diabetic patients.”
Jay Wei, founder and CEO Optovue, Nov 11, 2015
"It’s very, very quick; painless; it can be done on a regular basis, and it gives the clinician a much broader idea of what’s happening in the retina besides just thickness or structural change. It’s really revolutionary, and we’re just at the beginning of this.”
Richard Rosen, MD, Professor of Ophthalmology
New York Eye and Ear Infirmary of Mount Sinai (NYEE)
April 2016
Horizontal and vertical 3D raster remove the errors caused by the motion (shearing error)
Un scan horizontal puis vertical permet, grâce à un algorithme du MIT, de réduire les anomalies de mouvement et de créer une image meilleure
Qu'est-ce que l'angio-OCT ? (oct-angiography)
Il s'agit d'une technique récente (2014) qui permet de réaliser des angiographies du fond d'oeil sans injecter de produit de contraste (dyeless), comme d'habitude dans les angiographies fluorescéiniques.
La technique repose sur l'utilisation d'un examen OCT (optical coherence tomography), une espèce de scanner de la rétine, sur lequel on a greffé un logiciel à la pointe de la recherche, qui utilise l'algorithme SSADA développé par une équipe américaine.
De nombreux brevets ont été déposés pour protéger les droits des chercheurs.
En 2015 les médecins français pouvaient l'utiliser, puis la diffusion de cette technologie fut rendue possible dans le monde entier, car la FDA américaine a donné son feu vert le 11 février 2016.
On sent un frémissement dans cette technique, que ce soit dans les publications de plus en plus nombreuses, les congrès qui lui sont dédiés, ou le nombre de centres d'ophtalmologie équipés qui augmente.
Les arguments mis en avant par les inventeurs:
c'est le premier système commercial d'OCT angiographie
l'imagerie est non invasive (Enhanced Microvascular Imaging EMI), contrairement aux angiographies fluorescéiniques traditionnelles
l'algorithme utilisé est le SSADA (Split-Spectrum Amplitude Decorrelation)
on utilise une correction des mouvements (Motion correction technology ou MCT)
le calcul est facilité par l'emploi du Parallel Computing Architecture ou CUDA
Quelques remarques très personnelles:
on peut obtenir une angio-OCT sans nécessairement dilater les pupilles
on ne peut rien faire si l'oeil du patient ne fixe pas le point bleu montré dans l'appareil (les images sont alors de très mauvaises qualité et illisibles)
on peut réaliser l'angio-OCT à la suite d'un OCT normal car la réalisation est très rapide
le champ exploré est limité, mais on peut déplacer la zone d'examen, tout en allongeant le temps nécessaire à la prise des clichés
pour éviter tout mouvement intempestif, je trouve que de demander de bloquer la respiraton durant la prise des clichés est une bonne chose (2 fois 3 secondes)
les voies de recherche annoncées permettent d'entrevoir de nouvelles indications
Les inconvénients:
il faut une bonne immobilité du regard
ce n'est pas, pour l'instant, le gold standard, contrairement à l'angiographie fluorescéïnique
on ne peut pas examiner la périphérie rétinienne, ou de façon incomplète
il n'y a pas de cotation dans la CCAM, en France, malgré un prix élevé du matériel
Un article, en anglais, très bien écrit:
de Carlo et al. International Journal of Retina and Vitreous (2015) 1:5
DOI 10.1186/s40942-015-0005-8
© 2015 de Carlo et al.; licensee BioMed Central. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly credited. The Creative Commons Public Domain Dedication waiver (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) applies to the data made available in this article, unless otherwise stated.
“
Many angio-OCT images NOW in this website (summer 2015) !
Je vais aborder quelques éléments caractéristiques de l'OCT angiography (ie), trouvés dans l'excellent livre cité en fin de texte, et dans différents écrits des spécialistes de la question.
Je n'ai pas du tout étudié le côté mathématique, ni l'aspect pathologique qu'il faut découvrir dans les livres.
Pour aller plus loin, je vous conseille le texte de référence qui est celui de Yali Jia Split-spectrum amplitude-decorrelation angiography with optical coherence tomography
Introduction à l'OCT angiography
A côté de l'angiographie fluorescéïnique ou de l'ICG, nous voyons apparaître, en cette année 2014, une nouvelle technique ophtalmologique de visualisation du réseau vasculaire rétinien et choroïdien, l'angio-OCT (OCT angiography).
C'est l'industriel américain Optovue qui est le premier à proposer cette technologie sur l'OCT (optical coherence tomography) de la marque, l'Optovue RTVue XR Avanti. Cette évolution (Angiovue) fut agréée par la FDA américaine le 11 février 2016. Tous les autres fabricants travaillent sur des solutions comparables.
Il s'agit d'une visualisation sans injection de produit de contraste (dyeless), ce qui élimine tous les risques qui existent avec l'angiographie habituelle (malaises, allergies plus ou moins graves).
Les images sont très différentes, mais permettent de mettre en évidence des néovaisseaux, des lésions vasculaires, des mailles fovéolaires anormales et donc de nombreuses pathologies.
La surveillance dans le temps de l'évolution de ces anomalies est facilité par l'absence d'injection de produit de contraste. On peut répéter et comparer les examens sans inquiétude.
Néovaisseaux occultes et visibles
Clichés dus à l'amabilité de M. Adil El Maftouhi
Technique de l'angio-OCT
Equation de split-spectrum decorrelation
Pour étudier la rhéologie rétinochoroïdienne, les chercheurs ont d'abord exploré la voie du Doppler-OCT, mais les résultats étaient décevants pour les petits vaisseaux et ce Doppler-OCT n'était performant que pour les gros vaisseaux. Par ailleurs les résultats sont fonction de l'angle d'incidence du faisceau laser, ce qui est limitatif.
Les laboratoires de recherche se sont donc tournés vers des technologies qui avaient moins de limitations, et ont breveté les résultats ("Quantification of local circulation with oct angiography")
C'est l'algorithme SSADA (split-spectrum amplitude decorrelation angiography) qui a été développé.
C'est l'algorithme utilisé sur l'Optovue (qui est un Spectral Domain OCT) qui va permettre de commercialiser en novembre 2014 l'Angiovue (un logiciel pour les OCT de la marque).
Cette formulation mathématique a été utilisée en tests sur des OCT qui fonctionnent en swept source (SS-OCT ou modifications très rapides de la longueur d'onde du laser), donc sans spectroscope.
Le SSADA utilise la technique d'interférométrie speckel.
Le speckel correspond à des granules (style grains de riz) que l'on voit apparaître quand on éclaire un objet présentant une certain rugosité, avec une lumière cohérente (laser). Si l'objet est poli, il n'y en a pas.
Le speckel apparaît quand les irrégularités de la surface de l'objet éclairé par le laser sont inférieures à la taille de la longueur d'onde du laser, chaque irrégularité réfléchissant le laser dans toutes les directions.
Des interférences constructives et destructives apparaissent alors entre les multiples ondes rétrodiffusées créant ainsi des structures particulières dans le signal, le speckle. Cela a longtemps été considéré comme du bruit, nuisible pour les images, mais on s'est vite rendu compte que ces interférences contenaient beaucoup d'informations complexes sur les caractéristiques de l'objet éclairé.
La traduction en français de speckel est tavelure, chatoiement ou granularité laser, mais le monde scientifique utilise le terme anglo-saxon.
L'algorithme va comparer des motifs de speckel (spekel patterns) entre les éléments sanguins et l'environnement stable.
L'image repose sur l'étude de l'amplitude du signal qui est moins sensible que la phase du signal au bruit, contrairement au doppler ou aux autres techniques qui se servaient de cette phase.
La décorrelation permet de visualiser le mouvement. Qu'est-ce ?
Il faut définir d'abord l'autocorrélation qui est une comparaison du signal avec lui-même.
On scrute un même signal à des moments différents, pour voir s'il y a la moindre modification. Si on retrouve des motifs identiques à deux moments différents, cela fait ressortir ces motifs.
Et la cross-correlation ? C'est la mesure de la similarité de deux signaux en tant que fonction évoluant dans le temps, appliquée à l'un des signaux.
La décorrelation correspond au dispositif qui permet de réduire l'autocorrelation dans un signal, ou bien la cross-correlation entre deux signaux, tout en préservant toutes les autres informations.
On ne veut pas retrouver des motifs identiques, mais au contraires des motifs différents entre un temps t1 et un temps t2. Cette différence va correspondre à un changement à l'intérieur du vaisseau, donc à l'exploitation d'un écoulement, et on va pouvoir créer une image.
Le signal est découpé en bandes spectrales (split-spectrum) qui sont au moins au nombre de 4, ce qui va augmenter le contraste du speckle, en diminuant nettement le bruit dans le plan axial. Chacune des 4 bandes spectrales permet d'obtenir, en formant des motifs speckels différents, des informations différentes. Les images de décorrélation d'amplitude sont sommées, on obtient une nette augmentation du signal de la colonne sanguine en circulation dans le vaisseau, qui devient beaucoup plus facile à exploiter et plus visible (motion contrast).
Le SSADA permet de mesurer le débit vasculaire aussi bien dans le plan transversal que longitudinal.
Cette technique peut être implantée dans n'importe quel spectral-domain OCT ou swept-source OCT, sans modification du matériel.
Quelques avantages de l'angio-oct
- Pas d'injection de produit de contraste
• Bonne visualisation de tous les vaisseaux, en 3D, et non en 2D comme en angiographie traditionnelle
• La segmentation permet de bien localiser les vaisseaux
• Technique statique (l'image est identique dans la séance de la prise de vues), contrairement à l'angio fluo qui est dynamique, avec un début, une diffusion, une élimination
• Pas de fuite ni d'accumulation du liquide de contraste
• Rapidité de l'examen (quelques secondes)
OBVCR angio-oct
Clichés dus à l'amabilité de M. Adil El Maftouhi
Quelques inconvénients
- Obtention de nouvelles images dont on n'a pas l'habitude
• Débuts de la technique
• Mydriase conseillée pour avoir des clichés de très bonne qualité
• Les plus petits vaisseaux au débit très faible peuvent ne pas entraîner de signal de décorrélation, et donc être invisibles
• On ne peut pas explorer aux delà des arcades vasculaires
• Pour l'instant le cube rétinien exploré mesure 3*3 mm ou 6*6 mm, alors que pour voir l'ensemble du pôle postérieur, il faudrait utiliser un volume de 12*12 mm
• On peut obtenir un signal de décorrelation, même en l'absence de mouvement, comme dans des exsudats durs ou certaines petites hémorragies.
• Pour étudier des vaisseaux aux faibles débits (sensitive limits), il faut un temps long entre deux B-scans, mais cela va augmenter le bruit et donner de moins bonnes images à cause des mouvements oculaires. En cas de signal en dessous de cette limite, le vaisseau n'apparaîtra pas.
• Le signal de décorrelation n'est pas proportionnel au débit (flow velocity), et sera identique au delà d'une valeur (saturation limit).
Ce qu'il faut avoir en tête pour bien interpréter un angio-OCT:
- il s'agit d'une nouvelle technique qui ne doit pas être comparée aux angiographies traditionnelles, mais étudiée comme procurant des données nouvelles
• il faut étudier la vascularisation couche par couche (layers), alors qu'avec les angio traditionnelles nous avions une vision de l'épaisseur totale de la rétine
• il est parfois difficile de voir certains microanévrysmes si la vascularisation est très lente à leur niveau
Résultats
L'algorithme SSADA permet de différencier avec difficulté deux plexus vasculaires, qui entourent la zone avasculaire centrale.
le plexus vasculaire superficiel qui correspond aux gros vaisseaux localisés dans la couche des fibres ganglionnaires et la couche des fibres nerveuses (situé à 40 microns de profondeur)
le plexus vasculaire profond, situé dans la couche plexiforme externe et la nucléaire interne, et qui correspond à un maillage vasculaire fin de petits vaisseaux (situé à 130 microns de profondeur)
D'étroites anastomoses réunissent les deux plexus vasculaires.
En fait, il semble qu'il y ait plutôt trois plexus vasculaires, mais le débat est encore ouvert.
Plexus vasculaire superficiel et profond
Clichés dus à l'amabilité de M. Adil El Maftouhi
Angio-OCT Dr Jean-Michel Muratet
La texture (fonction du moyennage des images) est une nouveauté qui correspond à la structure de chaque couche rétinienne (layer) et peut être définie selon plusieurs critères : à gros grains (coarse), granuleuse (granulated), à grains fins (fine), distendue (loose), légère (faint), subtile (subtle), tâchetée (speckled) et beige (grayish). [traductions à améliorer]
Difficultés
Il est difficile de connaître exactement la profondeur de la couche (layer) examinée. Les pathologies amènent beaucoup de modifications, et il faudra étudier parallèlement les OCT en-face pour confirmer le niveau des anomalies constatées.
La reflectance correspond aux caractéristiques des tissus qui réfléchissent le laser de façon variable, ce qui donne des image d'OCT structurel.
Le flux vasculaire (flow) correspond au signal de decorrelation au niveau de chaque vaisseau. C'est lui qui va permettre de visualiser l'arbre vasculaire. Cet élément n'existe pas en angio traditionnelle, ni en OCT structurel habituel.
Artefacts (OCTA artifacts)
Ils sont connus depuis l'émergence de cette technique, et il faut en tenir compte pour bien interpréter les images obtenues.
Les plus fréquents:
Mouvements oculaires (eye motion):
Dédoublement des vaisseaux (vessels doubling):
Ce phénomène est dû au logiciel qui essaye de corriger les mouvements de l'oeil.
Projection des vaisseaux rétiniens internes sur la couche choroÏdienne (shadowgraphic flow projection):
AngioAnalytics
Optovue fournit l'outil AngioAnalytics qui permet d'étudier la densité du lit capillaire (Density), les zones d'ischémie (NonFlow) et les néovaisseaux (Flow):
Density diabetes
Nonflow area: diabetes
Flow area (CNV)
Néovaisseaux
Dualtrac Motion correction
Septembre 2016
Optovue met à la disposition des médecins ophtalmologistes, le logiciel Dualtrac Motion Correction qui permet de faire de très bonnes angio-OCT sans craindre les mouvements oculaires.
Ce système d'eye-tracking fonctionne à deux niveaux, lors de la prise de vue, et ensuite lors de la construction des images. Les résultats sont magiques.
et le résultat:
Conclusion
Nous assistons à l'émergence d'une nouvelle technologie qui doit encore confirmer ses qualités, mais qui nous laisse entrevoir des possibilités nouvelles dans l'étude de la rhéologie rétinienne et choroïdienne, malgré des limitations de jeunesse.
Je ne manquerai pas de montrer ici les plus belles images, pour mieux appréhender les caractéristiques et les qualités de l'OCT angiography.
Le lecteur peut déjà voir ce que donnaient les premières images d'angiographie OCT de fin 2014.
Jean-Michel Muratet, MD
23 septembre 2016
Aucun intérêt financier dans les sociétés évoquées dans ce site web
Quelques images:
Néovaisseaux au cours d'une DMLA exsudative:
Segment antérieur: iris / ptérygion / conjonctive (Merci à Adil El Maftouhi)
Rétine (retina):
Août 2014
De nouvelles images nous parviennent du Pr Lumbroso. Merci à lui !
Angio OCT sur Optovue
Avril 2014
Les efforts pour réaliser des angiographies OCT (ou OCT angiography) amènent les ophtalmos à obtenir des images exceptionnelles, sans injection de produit de contraste.
Je remercie le Pr Bruno Lumbroso pour m'avoir transmis ces images, et j'incite tous ceux qui en réalisent à me les proposer. Merci à tous !
Dr jean-michel Muratet
OCT angiography without dye injection (angio oct sans injection)
Fluorescein angiography and OCT angiography without dye injection, XR Optovue SSADA technology 
OCT angiography without dye injection, XR Optovue SSADA technology
Background Diabetic Retinopathy
May 14, 2016
Website traffic (7 days), visits and pageviews (with option Content Delivery Network)
Software Urchin 6.602 (deep analytics)
and connections map
Jean-Michel Muratet, MD
Ophthalmologist
Have fun !