SS-OCT Angiographyを用いた正常眼における網膜血管密度の測定精度

admin — Thu, 29 Apr 2021 15:21:43 +0000

《原著》あたらしい眼科38（4）：464.469，2021cSS-OCTAngiographyを用いた正常眼における網膜血管密度の測定精度杉本拓磨＊1後藤克聡＊2水川憲一＊1白玖柾貴＊1山地英孝＊1馬場哲也＊1宇野敏彦＊1＊1白井病院＊2川崎医科大学眼科学1教室CReproducibilityofVesselDensityinNormalEyesusingSwept-SourceOpticalCoherenceTomographyAngiographyTakumaSugimoto1）,KatsutoshiGoto2）,KenichiMizukawa1）,MasakiHaku1）,HidetakaYamaji1）,TetsuyaBaba1）andToshihikoUno1）1）ShiraiEyeHospital,2）DepartmentofOphthalmology1,KawasakiMedicalSchoolC目的：swept-source光干渉断層計（SS-OCT）による光干渉断層血管撮影（OCTA）を行い，測定範囲別の測定精度を検討した．対象および方法：健常成人C18例C18眼を対象に，SS-OCT（PLEXElite9000）を用いてC9×9，12×12，C15×9CmmのCOCTAを行った．撮影はC2名の検者（A,B）が同日に各測定範囲をC3回連続で行い，中心窩無血管域（FAZ）と血管密度（VD）の検者内および検者間級内相関係数（ICC）を検討した．結果：FAZの検者内CICCは，2名の検者ともに各測定範囲でC0.997以上，検者間CICCでもC0.996以上であった（各p＜0.001）．各測定範囲におけるCVDの検者内CICCは，検者CAはC0.961以上，検者CBはC0.895以上，検者間CICCでもC0.729以上の高い値を示した（各p＜0.001）．結論：正常眼におけるCPLEXElite9000によるCOCTAは，検者や測定範囲にかかわらず高い再現性が得られた．CPurpose：ToCevaluateCtheCreproducibilityCofCvesselCdensityCinCnormalCeyesCusingCswept-sourceCopticalCcoher-enceCtomographyangiography（SS-OCTA）.CCasesandMethods：InC18CeyesCofC18ChealthyCsubjects,CSS-OCTAimaging（range：9×9,C12×12,CandC15×9Cmmscans）wasCperformedCusingCtheCPLEXCElite9000（CarlCZeissCMed-itec）SS-OCTAdevice.Inallsubjects,SS-OCTAineachmeasurementrangewasperformedthreetimesbytwoexaminers（AandB）onthesameday.Results：Theintra-examinerintraclasscorrelationcoe.cients（ICC）ofthefovealCavascularCzoneCwasCmoreCthanC0.997CinCeachCmeasurementCrangeCforCbothCtwoCexaminers,CandCtheCinter-examinerCICCCwasCmoreCthan0.996（p＜0.001,respectively）.CTheCintra-examinerCICCCofCvesselCdensityCinCeachCmeasurementareawas0.961ormoreforexaminerA,0.895ormoreforexaminerB,and0.729ormoreforinter-examinerICC（p＜0.001,respectively）.CConclusions：SS-OCTACimagingCusingCPLEXCEliteC9000CinCnormalCeyesCshowedhighreproducibility,regardlessoftheexaminerandmeasurementrange.〔AtarashiiGanka（JournaloftheEye）38（4）：464.469,C2021〕Keywords：光干渉断層血管撮影，血管密度，測定精度，二値化．opticalcoherencetomographyangiography,vesseldensity,reproducibility,binarization.Cはじめに光干渉断層計（opticalCcoherencetomography：OCT）の進歩により，enfaceOCTの技術を用いて造影剤を使用することなく非侵襲的に網膜血管構造を観察できる光干渉断層血管撮影（OCTangiography：OCTA）が登場した1）．OCTAの基本的原理は，同一部位を複数回測定し，赤血球の動きを検出して血流を可視化するというものである2）．OCTAは蛍光眼底造影検査では捉えることのできない微細な血管構造を検出することができ，繰り返しの検査が行えるため，網脈絡膜疾患において必要不可欠な検査法となっている3）．近年では，OCTAの問題点であった撮影範囲の狭さも改良され，より広範囲での高速撮影が可能となっており，網膜周辺部に〔別刷請求先〕杉本拓磨：〒767-0001香川県三豊市高瀬町上高瀬C1339白井病院Reprintrequests：TakumaSugimoto,ShiraiEyeHospital,1339TakaseKamitakase,Mitoyocity,Kagawa767-0001,JAPANC464（102）図1ImageJによるOCTA画像の二値化a：OCTAC9×9Cmm撮影．機器に内蔵されているソフトウェアで表層網膜（SRL）解析を行った．Cb：ImageCJソフトウェアのCNiblack法によりCOCTA画像の二値化を行い，中心窩無血管域（FAZ）と血管密度（VD）を計測した．おける虚血や新生血管の評価においても有用となっている4,5）．しかし，測定範囲が広くなると従来のC3C×3Cmmなどの狭い範囲と比べて解像度が低下する6）ことや，撮影時間が長くなることで患者の負担も増えるという問題点がある．さらに，患者の負担増に伴い固視不良や頭位の保持が不安定になることで撮影画像にアーチファクトを生じる要因となり，OCTAの測定精度の低下にもつながってしまう．これまでに筆者らが調べた限り，OCTAを用いて狭域における血管密度の再現性の報告7.9）はあるが広範囲撮影による再現性の検討は少なく10），測定範囲別に比較検討した報告はない．そこで本研究は，広範囲の撮影が可能なCswept-sourceCOCT（SS-OCT）を用いてCOCTAの測定範囲別における測定精度を検討した．CI対象および方法1.対象白井病院倫理審査委員会の承認のもと，ヘルシンキ宣言に基づき前向き研究を施行した．2019年C1.3月に本研究に関して文書でインフォームド・コンセントを行い，データ収集に同意が得られた眼科的に器質的疾患のない健常成人の右眼のデータを対象とした．対象者は白井病院眼科外来にて視力検査，屈折検査および非接触式眼圧検査（TONOREFIII，ニデック），細隙灯顕微鏡検査，眼底検査，光学式眼軸長測定（OA-2000，トーメーコーポレーション），SS-OCTおよびOCTA撮影を施行した．糖尿病網膜症などの網膜疾患や緑内障性変化が疑われる者，内眼手術の既往がある者，OCTA撮影に影響を与えるような中間透光体の混濁を認める者，等価球面度数が＋3.0Dを超える者，あるいはC.6.0D未満の者，眼軸長がC26.0Cmmを超える者は除外した．C2.OCTAの測定および解析方法SS-OCT（PLEXCElite9000，Version1.7.1.31492，CarlCZeissMeditec社）で黄斑部を中心としたCOCTAを行い，測定範囲はC9C×9Cmm，12C×12Cmm，15C×9Cmmとした．各測定範囲で得られたCOCTA画像はC500C×500ピクセルから構成される．2名の検者（A,B）が同日の同時間帯に無散瞳下の暗室で，各測定範囲をC3回連続測定した．検者の測定順はランダムに行った．得られたCOCTA画像のCSignalCStrengthIndexがC7/10以下の画像，bandingCartifact,CsegmentationCerror,motionartifactなどのアーチファクト11）がある画像は除外し，アーチファクトの判定はC2名の評価者で行った．本研究における層別解析は機器に内蔵されているソフトウェアを用いて行い，内境界膜から内網状層までの表層網膜（super.cialClayer：SRL）をCenface画像で抽出した．SRLの定義は，内境界膜から内網状層までとした．得られたCOCTA画像を画像解析ソフトウェアImageJ（version1.51j8；CNationalInstituteofHealth,Bethesda,MD,USA）を用いてSonodaら12）のCNiblack法で二値化の画像変換を行い，中心窩無血管域（fovealCavascularzone：FAZ），血管密度（ves-seldensity：VD）を定量した．FAZの定量化はCFAZ境界部をマニュアルでトレースして面積を求めた．VDの定量化は既報13,14）の方法を用いて各撮影範囲を関心領域とし，次式【VD（％）＝血管面積（pixels）/（関心領域-FAZ面積）（pix-els）C×100】にて算出し，すべての画像解析を単一測定者が行った（図1）．検討項目は，FAZおよびCVDの検者内および検者間級内相関係数（intraclassCcorrelationCcoe.cients,CinterclassCcorrelationcoe.cients：ICC），変動係数（coe.cientofvariation：CV）とした．C3.SS-OCT（PLEXElite9000）本機器はC1,060nmの長波長光源を使用し，100,000Ascan/秒の高速撮影が可能で，解像度は軸方向分解能がC6.3μm（光学），1.95μm（デジタル），横断面分解能はC20μm，lineCscanophthalmoscope（LSO）によるアイトラッキングが搭載され，固視微動によるずれが補正される特徴を有している．OCTAのアルゴリズムには，位相と振幅の両方の変化を測定するopticalmicroangiography（OMAG法）を用いている15）．C4.統計学的検討測定精度の検討には検者内および検者間CICCを用い，危険率5％未満を有意とした．統計ソフトはCSPSSver.22（IBM社）を用いて行った．CII結果対象となったC23例C23眼のうち，屈折度数が対象基準外であったC2例，OCTA画像にモーションアーチファクトのあったC1例，セグメンテーションエラーのあったC2例を除外したC18眼のデータを用いて解析した．対象は全例女性，平均年齢はC40.17C±14.18歳（22.62歳），屈折度数はC.2.76±1.90D（C.0.50.C.5.75D），矯正視力（logMAR換算）はC.0.15±0.04（C.0.18.C.0.08），眼圧はC13.8C±2.5mmHg（9.18mmHg），眼軸長はC24.38C±0.99Cmm（22.18.26.00mm）であった．各測定範囲におけるCFAZの平均値は検者CA：0.252.C0.270mm2，検者CB：0.257.0.267mmC2，VDの平均値は検者A：39.92.41.45％，検者CB：39.52.41.20％であった（表1）．各測定範囲におけるCFAZのCCVは検者A：2.9.3.2％，検者B：1.7.2.6％，VDのCCVは検者A：0.4.0.6％，検者B：0.4.0.6％であった（表2）．各測定範囲におけるCFAZの検者内CICCは，2名の検者ともにC0.997以上，検者間CICCでも0.996以上の有意に高い値を示した（各Cp＜0.001）．各測定範囲におけるCVDの検者内CICCは，検者CAはC0.961以上，検者CBはC0.895以上の有意に高い値で，検者間CICCでもC0.729.0.752で有意に高い値を示した（各p＜0.001）（表3,4）．表1FAZとVDの測定範囲別の結果（平均値±標準偏差）測定範囲FAZ（mmC2）VD（％）検者A検者B検者A検者B9×9mmC0.270±0.091C0.267±0.089C41.45±0.76C41.20±0.56C12×12mmC0.252±0.087C0.257±0.089C40.16±0.89C39.78±0.62C15×9mmC0.260±0.089C0.258±0.090C39.92±0.85C39.52±0.68（n=18）表2FAZとVDの変動係数（平均値±標準偏差）測定範囲FAZの変動係数（％）VDの変動係数（％）検者A検者B検者A検者B9×9mmC2.9±2.1C1.7±1.0C0.5±0.2C0.6±0.5C12×12mmC3.2±1.9C2.6±1.9C0.4±0.2C0.4±0.3C15×9mmC2.9±2.5C2.5±1.7C0.6±0.4C0.5±0.2（n=18）表3検者内ICC（95％信頼区間）測定範囲CFAZCVDC検者Ap値検者Bp値検者Ap値検者Bp値9×9mmC0.997（C0.994.C0.999）p＜C0.001C0.999（C0.998.C1.000）p＜C0.001C0.970（C0.935.C0.988）p＜C0.001C0.895（C0.772.C0.957）p＜C0.001C12×12mmC0.999（C0.998.C1.000）p＜C0.001C0.998（C0.996.C0.999）p＜C0.001C0.987（C0.972.C0.995）p＜C0.001C0.959（C0.911.C0.983）p＜C0.001C15×9mmC0.997（C0.994.C0.999）p＜C0.001C0.998（C0.996.C0.999）p＜C0.001C0.961（C0.916.C0.984）p＜C0.001C0.967（C0.929.C987）p＜C0.001ICC：級内相関係数．（n=18）表4検者間ICC（95％信頼区間）測定範囲CFAZCVDCICCp値CICCp値9×9Cmm0.997（C0.993.C0.999）p＜C0.0010.729（C0.307.C0.897）p＜C0.001C12×12Cmm0.996（C0.998.C0.999）p＜C0.0010.734（C0.279.C0.901）p＜C0.001C15×9Cmm0.997（C0.993.C0.999）p＜C0.0010.752（C0.284.C0.910）p＜C0.001ICC：級内相関係数．CIII考按本研究では広範囲でのCOCTAが可能なCSS-OCT（PLEXCElite9000）を用いて黄斑部を中心とした各測定範囲別のFAZおよびCVDの測定精度を検者内および検者間で検討した．これまでCOCTAにおいて狭域での測定精度を検討した報告は散見されるが7.9），広範囲で測定範囲別の比較をした報告はなく，本研究が初めての報告である．網膜表層におけるCFAZの測定精度について，Carpinetoら9）はCspectral-domain（SD）-OCT（RTVueCXRCAvanti,Optovue社）を用いて正常眼の黄斑部C3C×3mmを2名の検者で検討し，検者内CICCはC0.996.0.997，検者間CICCは0.994.0.999と非常に高い再現性であったことを報告している．Eastlineら10）はCSS-OCT（PLEXCElite9000）を用いて正常眼の黄斑部C3C×3Cmmの精度を検討した結果，検者内ICCはC0.998であったと報告している．本研究におけるCFAZの検者内および検者間CICCは各測定範囲においてC0.996.0.999を示し，広範囲の撮影にもかかわらず既報9,10）と同様に高い再現性が得られた．そのため，網膜表層のCFAZの定量化においてはCSD-OCTとCSS-OCTのどちらを用いても精度は高く，従来のC3C×3Cmm範囲をはじめ本研究で用いたC9C×9mmやC12C×12Cmm，15C×9mmのいずれの広範囲領域で撮影しても再現性が高く，同一検者はもちろん，複数の検者が検査をしても信頼性のあるデータを抽出できると考えられる．しかし，7機種のCOCTを用いてC3×3CmmのCFAZを比較した検討では，機種ごとのCFAZの面積に有意差がみられており，機種間での比較はほぼ不可能であることが示されている16）．そのため，OCTAによるFAZの評価においては，機器自体の検者内または検者間の再現性は高いが，機種間では比較できないことに留意する必要がある．網膜表層におけるCVDの測定精度についてCSS-OCTを用いた検討では，Eastlineら10）はCSS-OCT（PLEXCEliteC9000）を用いて正常眼の黄斑部C3C×3Cmmの精度を検討した結果，検者内CICCはC0.834と高い再現性であったと報告している．Shojiら17）はCPLEXCElite9000とCDRICOCTTriton（トプコン）のC2機種のCSS-OCTを用いて，正常眼の黄斑部C3C×3C（n=18）mmの精度を機種間で比較した結果，検者内CICCはCPLEXCElite9000がC0.86，DRI-OCTTritonがC0.79，CVはCPLEXCElite9000がC0.34％，DRI-OCTTritonがC0.61％であったと報告している．SD-OCTを用いた黄斑部C3C×3mmや6C×6Cmmの検討では，正常眼においてCRTVueXRAvanti（Opt-ovue社）はCCVがC2.5.9.0％18），Cirrus5000HD-OCT（CarlZeiss社）は検者間CICCがC0.77，CVがC3.8％19）であったと報告されている．本研究では，9C×9Cmm，12C×12Cmm，15C×9Cmmの各測定領域におけるCVDの検者内CICCはC0.895.0.987，検者間CICCはC0.729.0.752であり，既報10,17）よりも高い検者内CICCを示し，検者間CICCにおいても既報19）と同様に高い再現性が得られた．また，本研究におけるCCVはC0.4.0.6％であり，既報のCDRI-OCTCTriton16）やCSD-OCT18,19）よりも低い値で，VDのばらつきが小さいという結果であった．そのため，PLEXElite9000を用いた広範囲での血管描出力は撮影範囲の影響を受けにくく，既報のCSD-OCTや他のCSS-OCTよりも再現性が高い可能性が考えられる．その理由として，SS-OCTはCSD-OCTよりも高速撮影のため撮影時間を短縮できるとともに，被検者の負担軽減によって高い協力性を得られやすいことがあげられる．さらに，SD-OCTではおよそC840Cnmの可視光のため，被検者からスキャンの走査線が見えることで固視不良が誘発されやすいが，SS-OCTでは1,050CnmやC1,060Cnmの長波長光源のため被検者からはスキャンの走査線が見えないため固視が安定しやすいことが考えられる．また，各社COCTにおいて，血流による信号変化を検出するために用いるアルゴリズムや解像度が異なっており20），その違いが血管の描出力とその再現性に影響している可能性もある．本研究によって，PLEXCElite9000による広範囲撮影のVDは，検者内および検者間においても信頼性の高いデータを取得できることが明らかとなった．しかし，検者間CICCは高い値であったものの，検者内CICCに比べると低い値を示した．その明らかな理由は不明であるが，撮影する検者の経験年数や技術による影響が推察されるが，今後の詳細な検討が必要である．また，Eastlineら10）はCSS-OCT（PLEXCElite9000）によるC12C×12mmの五つの画像を合成したwide-.eldOCTAにおいて，VDのCICCはC0.662と低い値を示し，広範囲での撮影では解像度の低下が周辺血管の描出に影響する可能性を述べている．そのため，本研究のように広範囲のC1枚撮影で高い再現性が得られたとしても，複数の画像を合成した際は再現性が低くなることを留意してCVDを評価すべきと考えられる．本研究のCSS-OCTを用いた検討により，広範囲のCOCTAによるCFAZとCVDは，検者内および検者間においても高い再現性が得られることが明らかとなった．FAZは糖尿病網膜症の病期進行に伴い拡大21）し，糖尿病網膜症や網膜静脈閉塞症ではCFAZのサイズと視力が逆相関の関係を示す22）ことが報告されている．さらに，糖尿病網膜症におけるCPLEXElite9000によるC12C×12CmmのCOCTAは，広角眼底撮影による造影検査と同様に無灌流領域や網膜新生血管の検出の感度が高いことが報告されている4）．そのため，本研究で用いた広範囲のCOCTAは，FAZを含めた広範囲の無灌流領域や網膜新生血管などの血流評価や視機能評価にもつながるため，網膜循環障害をきたす疾患において有用性が高いと考えられる．本研究における問題点としては，症例数が少ないこと，正常眼のみの検討であること，検者の撮影技術や経験年数など撮影に影響する因子の検討は行っていないことがあげられる．今後は，糖尿病網膜症などの広範囲でのCOCTAが有用な疾患を対象に再現性を検討するとともに，検者の撮影技術や経験年数など撮影に影響する因子の検討も行う予定である．CIV結論PLEXElite9000による広範囲のCOCTAは，健常眼の血管形態解析において各測定範囲で変動が少なく再現性が高い結果が得られ，検者内および検者間でも影響を受けにくいことが示唆された．文献1）SpaideRF,KlancnikJMJr,CooneyMJ：RetinalvascularlayersCimagedCbyC.uoresceinCangiographyCandCopticalCcoherenceCtomographyCangiography.CJAMACOphthalmolC133：45-50,C20152）SpaideCRF,CFujimotoCJG,CWaheedNK：ImageCartifactsCinCopticalCcoherenceCtomographyCangiography.CRetinaC35：C2163-2180,C20153）NakanoY,KataokaK,TakeuchiJetal：Vascularmaturityoftype1andtype2choroidalneovascularizationevaluat-edCbyCopticalCcoherenceCtomographyCangiography.CPLoSCOne14：e0216304,C20194）SawadaO,IchiyamaY,ObataSetal：Comparisonbetweenwide-angleOCTangiographyandultra-wide.eld.uores-ceinCangiographyCforCdetectingCnon-perfusionCareasCandCretinalCneovascularizationCinCeyesC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