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Tomografía óptica de coherencia de dominio espectral en patología macular y de la retina. Cirrus 4000 versus Cirrus Photo 800 Laura Úbeda Bugeda Trabajo de fin de Grado Óptica y Optometría Universidad de Zaragoza 2014 Director: Prof. Antonio Ferreras Ámez 2 ÍNDICE 1. JUSTIFICACIÓN DEL TEMA 2. HIPÓTESIS DE TRABAJO 3. OBJETIVOS 4. INTRODUCCIÓN 5. MATERIAL Y MÉTODO 5.1. Diseño del estudio, consentimiento informado y selección de la muestra 5.2. Criterios de inclusión 5.3. Criterios de exclusión 5.4. Protocolo exploratorio 5.5. Metodología de las pruebas 5.5.1. Tomografía de coherencia óptica de dominio espectral adquirida con el Cirrus 4000. 5.5.2. Tomografía de coherencia óptica de dominio espectral adquirida con el Cirrus Photo 800. 5.6. Creación de la base de datos 5.7. Análisis estadístico 5.7.1. Cálculo de tamaño muestral 5.7.2. Estadística descriptiva y analítica 6. RESULTADOS 6.1. Estadística descriptiva 6.2. Estadística analítica 7. DISCUSIÓN 8. CONCLUSIONES 9. REFERENCIAS 3 1. JUSTIFICACIÓN DEL TEMA La patología macular, o maculopatía, es un conjunto de enfermedades, congénitas o adquiridas que afectan primordialmente al área macular que es donde mayor resolución alcanzamos. Este conjunto de enfermedades producen síntomas como escotoma positivo, metamorfopsias, micropsias,… Las principales causas de ceguera, además del glaucoma, se deben a enfermedades propias de la retina: la degeneración macular asociada a la edad (DMAE), la retinopatía diabética y la miopía patológica o alta miopía. La DMAE es la principal causa de ceguera legal irreversible en mayores de 65 años en los países desarrollados.1 La tomografía óptica de coherencia (OCT) se ha convertido en una herramienta oftalmológica de gran valor en el estudio de la patología retiniana.2 Esta técnica permite obtener imágenes tomográficas de tejidos biológicos con una elevada resolución. Con la última generación de estos aparatos, los OCTs de dominio espectral se ha conseguido diferenciar estructuras con una resolución axial de 5 micras (figura 1). No obstante, ya han empezado a comercializarse la siguiente generación de OCT (SWEPT source OCT) que aumentan la resolución hasta las 3 micras y pueden ofrecer nuevas posibilidades diagnósticas con respecto a los actuales OCTs. Figura 1: Detalle de un edema macular diabético evaluado mediante OCT de dominio espectral. 4 El OCT de dominio espectral Cirrus 4000 (Carl Zeiss Meditec, Dublín, CA, EEUU) se ha convertido en uno de los equipos de referencia para el diagnóstico y seguimiento de numerosas patologías maculares y de la retina. Por otra parte, en noviembre de 2012 se empezó a comercializar un nuevo equipo basado en la tecnología del OCT Cirrus, pero que además incorporaba una cámara funduscópica no midriática. Se trata del Cirrus Photo 800, que es un equipo que comparte la tecnología del OCT Cirrus 4000, pero con unas características ópticas propias, que necesitan ser validadas en la práctica clínica. El objetivo de este estudio fue comparar las mediciones maculares de ambos equipos. La optimización de las pruebas diagnósticas para las patologías retinianas mejorará la calidad de la atención clínica al paciente, facilitará el intercambio de información entre oftalmólogos, y podrá reducir costes socio-sanitarios derivados de una utilización más eficiente de los recursos diagnósticos y terapéuticos. Y en definitiva, una utilización personalizada de las pruebas diagnósticas ayudará a preservar la calidad de vida de los pacientes con enfermedades maculares o retinianas. 5 2. HIPÓTESIS DE TRABAJO Los parámetros maculares medidos con el Cirrus Photo 800 son equivalentes a los adquiridos con el OCT Cirrus 4000. 3. OBJETIVOS 1. Comparar la calidad de las imágenes obtenidas con el OCT Cirrus 4000 y el Cirrus Photo 800. 2. Evaluar la concordancia de las mediciones realizadas con el protocolo Macular Cube 512x128 entre los OCTs Cirrus 4000 y Cirrus Photo 800. 3. Estudiar la correspondencia entre las clasificaciones codificadas por colores de ambos equipos para el análisis Macular Cube 512x128. 6 4. INTRODUCCIÓN La OCT constituye uno de los avances más relevantes de diagnóstico por imagen en el campo de la Oftalmología, considerándose como una medida no invasiva de la retina, llegando a sustituir en muchos casos a la angiografía fluoresceínica.3 Los primeros estudios de imagen con OCT en la retina humana fueron publicados en 1993.4 Desde entonces, esta técnica se ha ido introduciendo progresivamente en la práctica clínica. Con el paso de los años, los equipos han ido mejorando y ofreciendo nuevas posibilidades. Así, los OCT de dominio espectral proporcionan imágenes tridimensionales con una mayor resolución axial, comparados con la generación previa, los OCT de dominio del tiempo. El aumento de la velocidad de barrido a más de 20.000 escáneres-A por segundo permite a los OCT de dominio espectral obtener un cubo de datos centrado en la mácula uniendo cientos de cortes tomográficos. La OCT es una tecnología de diagnóstico por imagen que permite diagnosticar y monitorizar los cambios maculares que se producen en enfermedades como la retinopatía diabética o degeneración macular asociada a la edad.5 Nos permite obtener imágenes en alta resolución in vivo de la retina sin necesidad de contacto con el tejido examinado ni de dilatación pupilar. Es una tecnología objetiva, proporciona datos cuantitativos y reproducibles.6 La primera generación de OCT se basa en tecnología de dominio de tiempo, un método de adquisición de imágenes para evaluar el patrón de interferencia creado por los retardos del eco de luz retrodispersa de la retina a través de un espejo móvil de referencia. Los OCTs de dominio espectral, con codificación espectral de la luz mediante difracción, son más rápidos en la realización de los barridos porque no utilizan un espejo de referencia ajustable, sino que incorporan un espectrómetro que detecta simultáneamente las amplitudes relativas de las frecuencias ópticas de la luz retrodispersada.7 El OCT Cirrus 4000 (Figura 2) emplea una tecnología de imagen avanzada y adquiere las imágenes aproximadamente 70 veces más rápido (27.000 frente a 400 tomografías A por segundo) y con una resolución más alta (resolución axial de 5 μm frente a 10 μm), en comparación con la tecnología OCT de primera generación. Aporta imágenes de cortes transversales axiales y en tres dimensiones de las estructuras oculares anteriores y posteriores. Además, incorpora bases de datos normativas como herramientas cuantitativas para la comparación del espesor de la capa de fibras nerviosas de la retina, el espesor macular, el de las células ganglionares más la plexiforme interna y los parámetros morfométricos papilares con una base de datos de sujetos normales ajustada por edad. El Cirrus HD-OCT está diseñado para utilizarse como un dispositivo de diagnóstico para la detección y el control de enfermedades oculares, incluidos, pero no 7 limitados a, agujeros maculares, edema macular quístico, retinopatía diabética, DMAE y glaucoma. Figura 2: OCT de dominio espectral Cirrus 4000 de Carl Zeiss Meditec. El Cirrus Photo 800 (Figura 3) es una combinación del retinógrafo digital Visucam de Carl Zeiss Meditec y un Cirrus HD-OCT. Es un dispositivo tomográfico y biomicroscópico de no contacto, de alta resolución digital, que combina imágenes de fondo de ojo y OCT de dominio espectral. Figura 3: Cirrus Photo 800 de Carl Zeiss Meditec. 8 El Cirrus Photo 800, se presentó a nivel mundial en la Academia Americana de Oftalmología celebrada en Chicago en noviembre del 2012. Aunque el Cirrus Photo utiliza un sistema de OCT similar al Cirrus 4000, la óptica, el sistema de enfoque y de adquisición de las imágenes son diferentes. Una vez capturadas las imágenes por el Cirrus Photo, éstas son analizadas de forma similar a como las analiza el Cirrus 4000, y el formato de presentación de los informes es el mismo. Aunque teóricamente la manera de medir y analizar de ambos instrumentos es muy similar, en este momento los datos adquiridos con cada aparato no pueden ser analizados de forma intercambiable. Es una cuestión de software y de trámites legales a nivel de organismos reguladores de productos médicos. El fabricante está trabajando en esta línea y se espera que en unos meses ambos equipos puedan trabajar de forma complementaria. 9 5. MATERIAL Y MÉTODOS 5.1. Diseño del estudio, consentimiento informado y selección de la muestra. A todos los participantes, se les solicitó permiso para ser incluidos en el estudio y se les explicó las exploraciones y/o pruebas a las que fueron sometidos. También se dejó constancia de la posibilidad de no participar en el estudio en cualquier momento del mismo. A lo largo del periodo del estudio se comentaron y explicaron los resultados obtenidos. La muestra se seleccionó de forma prospectiva a partir de familiares, compañeros/as, sin patología oftalmológica conocida que aceptaron participar en el estudio. 5.2. Criterios de Inclusión. - Edad comprendida entre 14 y 80 años. - Agudeza visual corregida mayor de 0,7 (Snellen). - Defecto de refracción menor de 5dioptrías de equivalente esférico y/o un cilindro menor de 2 dioptrías. - Medios ópticos transparentes. - Disponibilidad y colaboración para la realización de las pruebas. 5.3. Criterios de Exclusión. - Cirugías intraoculares previas y/o cirugías refractivas. - Dificultades físicas o mentales que puedan influir en la realización correcta de las tomografías. - Malformaciones oculares, anomalías angulares o del nervio óptico. - Retinopatías o maculopatías de cualquier tipo. - Síndromes o enfermedades generales graves. 5.4. Protocolo exploratorio. A todos los sujetos seleccionados se les realizó una exploración que incluyó: 16 Bloques 2 y 3: resultados de la exploración macular con el Cirrus 4000 y Cirrus Photo 800. Al registrar los datos en la base, las medidas de los espesores maculares de la rejilla ETDRS fueron convertidas a un formato de ojo derecho (Figura 10). Figura 10: Codificación usada en este estudio para los espesores de la CFNR peripapilares según la lateralidad del ojo evaluado. Los parámetros de OCT que se registraron para ambos equipos fueron: - Fecha de exploración. - Espesor macular en cada una de las casillas de la rejilla ETDRS según la Figura 10. - Espesor del subcampo central (central subfield thickness), volumen del cubo (cube volume) y espesor promedio del cubo (cube average thickness). - Codificación por color según la base normativa del software para los espesores maculares de la rejilla ETDRS. - Codificación por color según la base normativa del software para el espesor del subcampo central, el volumen del cubo y el espesor promedio del cubo. 17 - Calidad de la señal de la imagen (relación señal/ruido). 5.7. Análisis estadístico. Todos los análisis estadísticos se realizaron con los programas estadísticos SPSS (versión 21.0; IBM Corporation, Somers NY, EEUU) y MedCalc 12.7. 5.7.1. Cálculo del tamaño muestral. El tamaño mínimo de la muestra se calculó con el programa MedCalc 12.7 (MedCalc software, Mariakerke, Bélgica). Los cálculos se basaron en los resultados del estudio de Mwanza y col.8, considerando un coeficiente de correlación intraclase de 0,986 para el espesor promedio de la CFNR (variabilidad intertest), ajustando el error de tipo I (alfa) al 0,01 con una potencia del 95% (error tipo II). Así, se necesitaría una población mínima de 7 individuos. 5.7.2. Estadística descriptiva y analítica. Para describir las características de la muestra y de los parámetros estudiados se utilizaron la media y la desviación estándar, así como el rango (mínimo y máximo). Previo al estudio de las variables cuantitativas se realizó un test de KolmogorovSmirnov, para comprobar el ajuste a la normalidad de las variables del estudio Se compararon las diferencias de los parámetros analizados mediante la t de Student, ya que todas las variables siguieron una distribución normal. Se consideraron diferencias estadísticamente significativas cuando la p fue menor de 0,05. También se correlacionaron los parámetros de CFNR y de morfología pailar de ambas técnicas mediante el cálculo del coeficiente de correlación de Pearson (r). Finalmente, se calcularon los porcentajes de clasificación como normal, límite, o fuera de límites normales, según la clasificación por colores incluida en el aparato. 18 6. RESULTADOS 6.1. Estadística descriptiva: Características de la muestra a estudio Se analizaron 48 ojos de 28 personas (18 mujeres y 10 varones). Se incluyeron 25 ojos derechos y 23 ojos izquierdos. La edad media de la muestra fue de 31,50 ± 17,8 años (rango: 1580 años). La Tabla 1 muestra los valores medios de los parámetros maculares medidos con ambos equipos. Tabla 1: Valor medio y desviación estándar (DE), mínimo y máximo de los parámetros maculares obtenidos con el Cirrus 4000 y el Cirrus Photo 800. Las diferencias entre aparatos se muestran en la columna p (t de Student). DE: Desviación estándar No se observaron diferencias significativas (p<0,05) entre los valores medios obtenidos con ambos equipos, excepto en el espesor foveal y el espesor del subcampo central. 6.2. Estadística analítica Correlaciones de Pearson Se calcularon los coeficientes de correlación de Pearson para las variables maculares entre el Cirrus 4000 y Cirrus Photo (Tabla 2). CIRRUS 4000 CIRRUS PHOTO 800 MINIMO MAXIMO MEDIA DE MINIMO MAXIMO MEDIA DE p FOV 225 322 260,02 23,46 221 322 257,33 22,41 <0,001 S1 296 388 330,81 19,21 288 366 328,46 17,29 0,336 N1 301 384 331,60 18,01 302 380 331,25 16,38 0,795 Inf1 289 382 325,73 19,94 299 381 326,88 18,01 0,445 T1 289 371 315,58 19,31 291 356 313,63 16,88 0,117 S2 250 327 288,02 14,93 249 322 287,58 14,50 0,673 N2 274 335 307,65 15,85 271 336 308,19 15,69 0,683 Inf2 245 323 278,10 15,50 247 328 278,58 15,23 0,659 T2 241 317 269,52 15,75 242 304 267,92 13,89 0,187 Subcampo cent 225 322 261,56 22,88 221 322 257,33 22,41 0,001 Volumen del cubo 9,2 11,3 10,26 0,5 8,9 11,3 10,31 0,52 0,332 Espesor medio cubo 259 316 287,13 13,96 248 315 286,54 14,34 0,718 Señal/ruido 6 10 8,42 1,13 6 10 9,31 0,97 <0,001 19 Correlación de Pearson p Fov 0,980 <0,001 S1 0,582 <0,001 N1 0,854 <0,001 Inf1 0,857 <0,001 T1 0,899 <0,001 S2 0,893 <0,001 N2 0,832 <0,001 Inf2 0,882 <0,001 T2 0,850 <0,001 Espesor subcampo central 0,934 <0,001 Volumen del cubo 0,702 <0,001 Espesor medio del cubo 0,693 <0,001 Tabla 2: Coeficientes de correlación de Pearson para los parámetros maculares con Ciruus 400 y Cirrus Photo 800. Se consideraron correlaciones fuertes aquellas mayores de 0,7 y moderadas entre 0,3 y 0,7. Podemos comprobar en la Tabla 2 que todas las correlaciones fueron fuertes excepto S1 (0,582) y el espesor medio del cubo (0,693), que presentaron correlaciones moderadas. Las correlaciones más fuertes se observaron a nivel foveal (0,980), espesor del subcampo central (0,934) y T1 (0,899). Concordancia de la clasificación codificada por colores en función de la base de normalidad incluida en cada aparato. Las Tablas 3 y 4 muestran la concordancia de la clasificación de las diferentes variables maculares según la base de normalidad incluidas en ambos OCTs. En 3 ojos la clasificación según la base de normalidad no pudo ser obtenida, ya que tuvieron menos de 18 años, y de momento, estos equipos no incluyen valores de normalidad para menores de 18 años. 20 Tabla 3: Concordancia de los espesores maculares de la rejilla ETDRS según la clasificación de las bases de normalidad incluidas en el Cirrus 4000 y Cirrus Photo. Se observó una excelente concordancia entre ambos equipos. CIRRUS 4000 CIRRUS PHOTO 800 FOVEA <1% 1-5% 5-95% 42(93,3%) 42(93,3%) 95-99% 1(2,2%) >99% 3(6.7%) 2(4,4%) S1 <1% 1-5% 5(11,1%) 5(11,1%) 5-95% 32(71,1%) 33(73,3%) 95-99% 5(11,7%) 7(15,6%) >99% 3(6,7%) N1 <1% 1-5% 2(4,4%) 5-95% 37(82,2%) 41(91,1%) 95-99% 4(8,9%) 3(6,7%) >99% 2(4,4%) 1(2,2%) Inf1 <1% 1-5% 4(8,9%) 5-95% 34(75,6%) 38(84,4%) 95-99% 5(11,1%) 6(13,3%) >99% 2(4,4%) 1(2,2%) T1 <1% 1-5% 1(2,2%) 5-95% 37(82,2%) 38(79,2%) 95-99% 3(6,7%) 5(10,4%) >99% 4(8,9%) 2(4,2%) S2 <1% 2(4,4%) 1(2,2%) 1-5% 3(6,7%) 5-95% 34(75,6%) 35(77,8%) 95-99% 5(11,1%) 5(11,1%) >99% 4(8,9%) 1(2,2%) N2 <1% 1-5% 4(8,9%) 2(4,4%) 5-95% 31(68,9%) 38(84,4%) 95-99% 10(22,2%) 4(8,9%) >99% 1(2,2%) Inf2 <1% 1-5% 3(6,7%) 2(4,4%) 5-95% 34(75,6%) 36(80,0%) 95-99% 5(11,1%) 6(13,3%) >99% 3(6,7%) 1(2,2%) T2 <1% 1-5% 2(4,4%) 2(4,4%) 5-95% 34(75,6%) 35(77,8%) 95-99% 5(11,1%) 7(15,6%) >99% 4(8,9%) 1(2,2%) 21 CIRRUS 4000 CIRRUS PHOTO 800 ESPESOR CAMPO CENTRAL <1% 1-5% 5-95% 42(93,3%) 42(93,3%) 95-99% 1(2,2%) >99% 3(6,7%) 2(4,4%) VOLUMEN <1% 3(6,7%) 2(4,4%) 1-5% 2(4,4%) 3(6,7%) 5-95% 33(73,3%) 33(73,3%) 95-99% 5(11,1%) 6(13,3%) >99% 2(4,4%) 1(2,2%) MEDIA ESPESOR <1% 1(2,1%) 3(6,7%) 1-5% 2(4,2%) 2(4,4%) 5-95% 34(70,8%) 33(73,3%) 95-99% 5(10,4%) 6(13,3%) >99% 3(6,3%) 1(2,2%) Tabla 3: Concordancia de los parámetros maculares según la clasificación de las bases de normalidad incluidas en el Cirrus 4000 y Cirrus Photo. Al igual que para los espesores maculares de la rejilla ETDRS, la concordancia entre las clasificaciones codificadas por colores de ambos instrumentos, fue excelente. 22 7. DISCUSIÓN Numerosos estudios han demostrado la utilidad clínica del OCT Cirrus 4000 en patologías maculares y de la retina. Sin embargo, dada la reciente presentación del Cirrus Photo en el mercado apenas existen estudios realizados con este equipo. En este estudio se ha evaluado si existe una similitud suficiente entre las mediciones maculares obtenidas con el Cirrus Photo y el Cirrus 4000. De demostrarse esta opción, las medidas de ambos aparatos podrían considerarse como intercambiables. Aunque ambos instrumentos compartan una tecnología y un fabricante común, los aparatos y ópticas utilizadas no son los mismos. Cirrus Photo utiliza la óptica del retinógrafo para adquirir las imágenes mientras que el cirrus 4000 utiliza exclusivamente elementos ópticos propios de la OCT. La mayoría de las variables estudiadas no mostraron diferencias significativas entre ambos aparatos y las correlaciones entre ellas fueron fuertes. Las pequeñas diferencias encontradas en algunas variables fueron muy pequeñas y en ningún caso mayores que la variabilidad descrita para estas variables en estudios previos para el OCT Cirrus 4000. Por ejemplo a nivel foveal, la diferencia encontrada fue menor de 3 micras, que aunque en nuestro estudio fue una diferencia significativa, estas 3 micras no tienen repercusión clínica y entran dentro de la variabilidad descrita para este parámetro. 3,5,8,9,10 En general, el Cirrus Photo consiguió imágenes de mayor calidad, con una relación señal ruido mejor para los mismos pacientes. Quizás el hecho de que Cirrus Photo lleve una óptica fotográfica podría beneficiar a este instrumento a la hora de obtener ese mejor rendimiento. Hay que tener presente algunas limitaciones del estudio. Todos los pacientes fueron sanos, colaboradores y con medios ópticos transparentes. Estas condiciones no siempre se dan en la práctica clínica y serán necesarios otros estudios para confirmar los hallazgos de éste. 23 8. CONCLUSIONES 1. La calidad de las imágenes obtenidas con el protocolo Macular Cube 512x128 mediante el Cirrus 4000 y el Cirrus Photo fue excelente. Cirrus Photo presentó una mejor relación señal/ruido que Cirrus 4000. 2. Las diferencias obtenidas para todos los espesores maculares entre Cirrus 4000 y Cirrus Photo con el protocolo Macular Cube 512x128 no superaron la variabilidad de las mediciones publicadas para el OCT Cirrus 4000. 3. La concordancia de la clasificación basada en la base de normalidad para el protocolo de análisis Macular Cube 512x128 entre el Cirrus 4000 y el Cirrus Photo fue excelente. 24 9. REFERENCIAS 1. American Academy of Ophthalmology. Curso de Ciencias Básicas. Sección 12: Retina y Vítreo. Capítulo 4: Enfermedades adquiridas que afectan a la mácula; Barcelona: Elselvier España SL. 2008-2009;2009:55-104. 2. Griñó García-Pardo C, Lugo Quintás F, León M, Ligero S, Ruiz-Moreno JM, MonteroMoreno J. Tomografía de Coherencia Óptica (OCT): Funcionamiento y utilidad en patología macular (I). Gaceta Óptica 2008;427:12-14. 3. Wolf-Schnurrbusch UE, Ceklic L, Brinkmann CK, Iliev ME, Frey M, Rothenbuehler SP, et al.; Macular Thickness Measurements in Healthy Eyes Using Six Different Optical Coherence Tomography Instruments. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2009 Jul;50(7):3432-7. 4. Swanson EA, Izatt JA, Hee MR, et al. In-vivo retinal imaging by optical coherence tomography. Optics Letters 1993;18:1864-6. 5. Bentaleb-Machkour Z, Jouffroy E, Rabilloud M, Grange JD, Kodjikian L. Comparison of Central Macular Thickness Measured by Three OCT Models and Study of Interoperator Variability. ScientificWorldJournal. 2012; 2012: 842795. 6. Voo I, Mavrofrides EC, Puliafito CA. 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