L angiographie-oct ARTICLE 1. Introduction à l angiographie-oct. par le Docteur Jean-Pierre Lagacé optométriste, M.Sc.

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1 par le Docteur Jean-Pierre Lagacé optométriste, M.Sc. ARTICLE 1 L angiographie-oct Introduction à l angiographie-oct En plus de l angiographie fluorescéinique ou de l ICG, nous voyons apparaître, en cette année 2014, une nouvelle technique de visualisation du réseau vasculaire rétinien et choroïdien, l angiographie-oct (OCT angiography) 1. C est la compagnie américaine Optovue qui est la première à proposer cette technologie sur l OCT (optical coherence tomography), soit la marque Optovue RTVue XR Avanti. Cette évolution (Angiovue) n est pour l instant pas agréée par la FDA américaine. On imagine aussi que 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 facilitée par l absence d injection de produit de contraste. On peut répéter et comparer les examens sans inquiétude. Néovaisseaux occultes et visibles. Clichés : courtoisie de M. Adil El Maftouhi 6 Optométriste septembre octobre 2015

2 Technique de l angio-oct Pour étudier la structure 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 fait breveter les résultats ( «Quantification of local circulation with OCT angiography»). Le brevet se lit comme suit : «Une circulation sanguine intraoculaire altérée dans les lits vasculaires dans l œil humain est associée à certaines maladies oculaires comprenant, par exemple, le glaucome, la rétinopathie diabétique et la dégénérescence maculaire liée à l âge. Un procédé fiable pour quantifier la circulation sanguine dans un ou plusieurs des différents lits vasculaires intraoculaires pourrait donner des informations sur la composante vasculaire de la physiopathologie des maladies oculaires. En utilisant la tomographie en cohérence optique (OCT) à très haute vitesse, un nouvel algorithme d angiographie 3D appelé angiographie à décorrélation d amplitude à spectre fractionné (Split-Spectrum Amplitude-Decorrelation Angiography : SSADA) a été développé pour l imagerie de la microcirculation dans différentes régions intraoculaires comprenant, par exemple, le disque oculaire, l ellipse temporale, la rétine péripapillaire, la choroïde péripapillaire, la rétine maculaire, la choroïde maculaire, la zone avasculaire de la fovéa et la zone de non-perfusion. Comme décrit présentement, un procédé pour quantifier les résultats de SSADA a été développé et utilisé pour détecter les changements de perfusion dans une maladie oculaire au stade précoce. Des modes de réalisation associés concernant des procédés pour mesurer quantitativement la circulation sanguine à différents sites de vascularisation intraoculaire, des systèmes pour mettre en pratique de tels procédés, et l utilisation de ces procédés et systèmes pour diagnostiquer certaines maladies oculaires sont présentement décrits.» C est donc 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 Angiovue (un logiciel pour les OCT de cette 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 speckle. Le speckle correspond à des granules (style grains de riz) que l on voit apparaître quand on éclaire un objet présentant une certaine rugosité avec une lumière cohérente (laser). Si l objet est poli, il n y en a pas. Le speckle 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 speckle est tavelure, chatoiement ou granularité laser, mais le monde scientifique utilise le terme anglo-saxon. L algorithme va comparer des motifs de speckle (speckle patterns) entre les éléments sanguins et l environnement stable. L image repose sur l étude de l amplitude du signal, moins sensible que la phase du signal au bruit, contrairement au doppler ou aux autres techniques qui se servaient de cette phase. 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 speckles 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. Optométriste septembre octobre

3 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 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). Le signal de décorrélation 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), tandis 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 OBVCR angio-oct. Clichés : courtoisie de M. Adil El Maftouhi Quelques inconvénients Obtention de nouvelles images dont on n a pas l habitude. Débuts de la technique. Mydriase obligatoire pour avoir des clichés interprétables. 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 au-delà des arcades vasculaires. Pour l instant, le cube rétinien exploré mesure 3x3 mm ou 6x6 mm, alors que pour voir l ensemble du pôle postérieur, il faudrait utiliser un volume de 12x12 mm. On peut obtenir un signal de décorrélation, même en l absence de mouvement, comme dans des exsudats durs ou certaines petites hémorragies. Pour étudier des vaisseaux au faible débit, 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 deçà de cette limite, le vaisseau n apparaîtra pas. L algorithme SSADA permet de différencier avec difficulté deux plexus vasculaires qui entourent la zone avasculaire centrale, soit le plexus vasculaire superficiel qui correspond aux gros vaisseaux localisés dans la couche des fibres ganglionnaires et la couche des fibres nerveuses, et 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. D étroites anastomoses réunissent les deux plexus vasculaires. La texture (fonction de la moyenne 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), tachetée (speckled) et beige (grayish) 1. Difficultés Il est difficile de connaître exactement la profondeur de la couche rétinienne examinée. Les pathologies amènent beaucoup de modifications et il faudra étudier parallèlement les OCT en face pour confirmer le niveau des anomalies constatées. La réflectance correspond aux caractéristiques des tissus qui réfléchissent le laser de façon variable, ce qui donne des images d OCT structurel. Le flux vasculaire (flow) correspond au signal de décorrélation 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. 8 Optométriste septembre octobre 2015

4 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. 1 L angiographie OCT de la compagnie Heidelberg Engineering La compagnie Heidelberg Engineering GmbH a aussi développé une plateforme d imagerie diagnostique de l angiographie-oct pour le SPECTRALIS 2. «L angiographie-oct avec le SPECTRALIS fournit une reconstruction tridimensionnelle de la microvascularisation perfusée dans la rétine et la choroïde. Contrairement à la fluorescéine traditionnelle et à l angiographie ICG, le flux sanguin rétinien et la choroïde peuvent être détectés sans injection de colorant et peuvent être analysés couche par couche en utilisant la visualisation en face. Bien que l évaluation clinique de l angiographie-oct soit en cours, le potentiel clinique de cette nouvelle technologie est énorme», explique le professeur Gabriel Coscas, de Paris, France. L angiographie-oct SPECTRALIS effectue des balayages séquentiels transversaux pour détecter les mouvements de particules très petites telles que les érythrocytes dans le système vasculaire de l œil. Les points forts de cette technologie sont la possibilité d offrir des scans OCT de haute résolution et la capacité de mesurer de façon répétée le même endroit sur la rétine. «Le système SPECTRALIS combine un A-scan de 70 khz avec le TruTrack, système de repérage actif de la rétine à haute vitesse, exclusif à la compagnie Heidelberg, ce qui permet de fournir des images OCT inégalées à haute résolution. Avec l analyse de la section transversale, le système est capable de disséquer quasiment les structures les plus fines du système vasculaire de façon non invasive», mentionne le D r Jan Dechent, chef de produit chez Heidelberg Engineering. La fonction d angiographie-oct sera basée sur le module OCT2 récemment annoncé pour la plateforme d imagerie diagnostique du SPECTRALIS. Tous les systèmes de Spectralis extensibles, ceux achetés avec l Advanced Upgrade Package ou avec le module MultiColor, peuvent être mis à niveau vers le module OCT2 et l angiographie-oct. Le module d angiographie-oct est un autre exemple de la valeur exceptionnelle de SPECTRALIS pour prolonger la vie et la fonction de l équipement et faire des progrès technologiques significatifs au bénéfice des clients existants. (1) Le choix de la profondeur lors de l angiographie-oct permet de visualiser avec grande précision la structure du système vasculaire rétinien sans injection de colorant. (2) Le cslo à infrarouge et l angiographie-oct simultanés avec le SPECTRALIS OCT2. Glaucome On sait depuis longtemps que les alternances dans le flux sanguin à la tête du nerf optique (TNO) sont associées au glaucome. Maintenant, il y a de plus en plus de preuves pour soutenir cette théorie et l insuffisance vasculaire peut précéder une PIO élevée. L angiographie-oct permet maintenant d utiliser la perfusion sanguine à la TNO afin d évaluer le glaucome et la progression de la maladie, selon David Huang, M.D., Ph. D. «Cette technique angiographique permet de faire l imagerie des grands vaisseaux rétiniens comme des capillaires», déclare le D r Huang, professeur d ophtalmologie et d ingénierie biomédicale, au Casey Eye Institute, Oregon Health & Science University à Portland, OR. 1 (1) Contrôle normal : angiographie-oct volumétrique in vivo en 3-D de la tête du nerf optique (TNO). La projection maximale est de 3 mm x 3 mm. (2) Glaucome prépérimétrique : la densité du réseau microvasculaire dans la TNO a visiblement diminué dans les yeux glaucomateux. La densité vasculaire peut être quantifiée par un indice de fluidité. (Images : courtoisie de Yali Jia) 2 2 Optométriste septembre octobre

5 La mesure de perfusion à la TNO n est pas un concept nouveau, mais il n a jamais été aussi facile d en faire l analyse, dit le D r Huang. L angiographie à la fluorescéine peut fournir des informations utiles pour l écoulement sanguin superficiel à la TNO, mais ne peut fournir une image de la circulation de l artère ciliaire postérieure. L OCT-Doppler peut mesurer le débit sanguin total de la rétine, mais ne peut pas faire l imagerie de la microcirculation parce que la vitesse d écoulement est trop faible. D autres techniques de laser et d ultrasons peuvent montrer des différences dans le flux sanguin entre les yeux normaux et glaucomateux, mais la variation due à la technique est trop grande pour permettre leur utilisation comme outil de diagnostic fiable. Une étude pilote visant à étudier la capacité du nouveau système à distinguer entre les yeux normaux et les yeux atteints de glaucome a été très encourageante. Bien que la population étudiée soit restreinte 20 patients avec des yeux normaux et 10 patients atteints de glaucome le système produit des résultats très solides. «Nous avons une étude en cours pour voir si le débit à la TNO permettra de prédire la progression future du glaucome, déclare le D r Huang. Les facteurs de risque vasculaires ont été étudiés dans les populations, mais il n y avait pas d instrument qui puisse mesurer le débit sanguin avec suffisamment de précision pour espérer avoir une valeur prédictive chez les individus.» Cette technique diagnostique permet de distinguer entre l absence de glaucome, un glaucome modéré et un glaucome avancé. Voir les illustrations suivantes. 1 «Nous avons des données pour montrer que vous pouvez faire la distinction entre le glaucome et la normalité avec 100 % de sensibilité et 100 % de spécificité, a-t-il dit. La variabilité entre les visites était de 1,1 % et la variabilité intersujet était de 4,8 % pour les yeux normaux.» 2 3 Angiographie-OCT montrant une moindre circulation avec un glaucome prépérimétrique Le glaucome est associé à une baisse de 19 % du débit sanguin à la papille optique (p <0,0001). Flot sanguin péri-nerf optique : Pas de glaucome (1), glaucome modéré (2), Glaucome avancé (3). 10 Optométriste septembre octobre 2015

6 L étude AIG L étude AIG (Advanced Imaging for Glaucoma Study) est un partenariat de bio-ingénierie multi-centrique parrainé par le National Eye Institute, du National Institutes of Health (NIH). L objectif de ce partenariat était de développer des technologies d imagerie de pointe qui pouvaient améliorer la détection et la gestion du glaucome. Les techniques actuellement employées comprennent la tomographie par cohérence optique, la numérisation polarimétrie par balayage laser et la tomographie par balayage laser. Les technologies d imagerie ont été évaluées dans un essai clinique longitudinal de 5 ans. Les sujets de l étude comprenaient des patients avec des yeux normaux, des patients atteints de glaucome et des personnes à risque de développer un glaucome. Les objectifs des études cliniques AIG étaient les suivants : 1. prédire le développement des anomalies du champ visuel chez les personnes à risque de développer un glaucome, en se fondant sur des anomalies anatomiques détectées par une imagerie de pointe; Angiographie-OCT SSADA du nerf optique 4 Un des facteurs qui fait en sorte que cette technique est très polyvalente est qu il est possible de focaliser sur différentes couches : le vitré, la membrane limitante, la couche des fibres nerveuses, la couche vasculaire interne et externe, les cellules visuelles, et enfin, l épithélium pigmentaire de la rétine. Les illustrations suivantes montrent l étude de différentes portions du nerf optique. 2. prévoir le développement d anomalies du champ visuel chez les individus à risque de développer un glaucome en fonction des changements anatomiques détectés par l utilisation successive de l imagerie de pointe; 3. déterminer la sensibilité et la spécificité d un diagnostic de glaucome basé sur des tests d imagerie de pointe. ONH flow index highly correlated with visual field. Les chercheurs ont été en mesure d évaluer et de comparer la précision diagnostique des mesures oculaires faites par diverses technologies d imagerie. Ils ont appris que le diagnostic pouvait être amélioré en combinant les mesures de différentes parties des yeux qui sont normalement touchées par le glaucome le nerf optique, la couche de fibres nerveuses et le complexe des cellules ganglionnaires maculaires. Ils ont constaté que ces résultats d imagerie pouvaient aider à prédire le développement du glaucome et son évolution. Cette étude a généré une multitude d articles scientifiques qu on peut trouver au : Optométriste septembre octobre

7 Références 1. Dr Muratet heidelberg-engineering-announces-oct-angiography-next-generation-vascular-imaging/ Disc-SSADA/ 12 Optométriste septembre octobre 2015