PARTE 1 Fundamentos básicos da Tomografia de Coerência Óptica

PARTE 1 Fundamentos básicos da Tomografia de Coerência Óptica OCT - PRINCÍPIOS E FUNDAMENTOS 1. INTRODUÇÃO A Tomografia de Coerência Óptica (OCT) é um exame de imagem do fundo ocular, não invasivo, que permite a obtenção in vivo de um corte histológico das diferentes camadas da retina, da fóvea e do disco óptico. Baseia-se no princípio de interferência de baixa coerência óptica, com uma resolução de 3 a 7 µm, nos aparelhos mais recentes tipo spectraldomain. O OCT permite analisar a interface vítreoretiniana, as diferentes alterações das estruturas do tecido retiniano ou subretiniano e a medição da espessura retiniana. Utiliza-se igualmente, de forma ampla, mediante a medição da espessura da camada de fibras nervosas, no estudo e seguimento do glaucoma. Permite a análise, caracterização e monitorização de eventuais lesões detectadas. 2. PRINCÍPIOS DO OCT Baseia-se na reflectometria de um feixe luminoso de baixa coerência, ao atravessar as diferentes estruturas do globo ocular. Os ecos da luz reflectida dão lugar à imagem. São medidos em femtosegundos de diferença. O princípio é análogo à ultrassonografia, com uma vantagem da luz, no OCT, ser bem absorvida pelos tecidos. Cada eco reflectido e medido vai corresponder a uma determinada linha (Ascan), que irá corresponder a um determinado plano. O B-scan resulta da sintetização de múltiplos A-scan, em várias profundidades, originando uma imagem seccionada em duas dimensões. O primeiro aparelho de OCT foi comercializado em 1996 (OCT1), com uma resolução de 10 µm. O OCT 3 (stratus OCT, ou Time Domain) ficou disponível em 2002, com um poder de resolução de 8 µm. Actualmente (a partir de 2007) utiliza-se o SpectralDomain. A fonte de luz é um díodo supraluminescente, que emite um comprimento de onda próximo do infravermelho (cerca de 840 nm). O OCT SpectralDomain permite melhorar a velocidade de aquisição (cerca de 50 a 100 vezes a velocidade do OCT Time Domain), permitindo a reconstrução em 3D. O número de scans é variável segundo os protocolos dos diferentes aparelhos. A resolução axial ou longitudinal melhorou, passando de 10 µm a 3-7 µm, segundo os diferentes aparelhos. A resolução transversal ou lateral, passa de 512 scans a mais de 4000 scans. As vantagens deste exame, para além do factor tempo, são o aumento da resolução da imagem, a redução de artefactos, visualizações em 3D, uma segmentação mais detalhada e uma orientação mais precisa. 1

3. INTERFEROMETRIA DE BAIXA COERÊNCIA Os aparelhos de OCT incorporam, habitualmente, um interferómetro standard de Michelson. O comprimento de onda da fonte de luz utilizada situa-se na faixa do infra-vermelho (800-1310 nm). Têm uma baixa potênciae uma baixa coerência. A luz emitida pela fonte de luz é posteriormente dividida em dois feixes por um acoplador de fibra óptica: o primeiro feixe, o de referência, que é dirigido a um espelho e reflectido novamente de volta a esse mesmo acoplador (scan em profundidade); o segundo feixe, que é também reflectido de volta para o mesmo acoplador (o scan lateral). Estes dois feixes são recombinados num só feixe no acoplador, e redireccionados a um detector. Nesse detector é quantificada a interferência do feixe proveniente da amostra em comparação de referencia. Estes sinais eléctricos são posteriormente analisados e processados num A- scan. À medida que o exame progride, o feixe vai varrendo a amostra, obtendose múltiplos A-scans laterais, que são conjugados numa imagem seccional e bi-dimensional, ou B-scan. Obtém-se um corte/biópsia in vivo da amostra, mediante a conjugação desses múltiplos scans numa só imagem. 3.1 - OCT DE DOMÍNIO ESPECTRAL Spaide e cols, realizaram modificações nos aparelhos de OCT, incorporando um sistema de melhoramento de imagem, denominado EDI-OCT (EnhancedDepthImagingOCT), que permite estudar a interface coroidoescleral. O EDI-OCT é uma modificação relativamente simples do OCT espectral que consiste no deslocamento posterior e ligeiro da curva de maior sensibilidade do aparelho. Obtem-se um maior grau de penetração pelos tecidos pigmentados, pelas cataratas, pela fibrose ou sangue, permitindo definir com pormenor as estruturas mais profundas. Permite estudar, com definição, as camadas mais externas da retina, do EPR, da coróide e esporadicamente da esclera. 3.2 - OCT SWEPT SOURCE (SS-OCT; DRI-OCT) O OCT sweptsource funciona de forma diferente relativamente ao OCT espectral. Utiliza um comprimento de onda maior (1050 nmvs 840 nm do SD- OCT), de modo a evitar a difusão pelo EPR (o que prejudica a melhor visualização das estruturas profundas). Usa fotodetectores acoplados às cãmaras CCD, que aumentam a resolução (1 µm). A velocidade do scans é o dobro dos aparelhos SD-OCT (100 000 A-scans/sec), permitindo uma melhoria do campo B-scans (12 mm vs 6-9 mm, com os SD-OCT convencionais) e umas imagens 3-D, do vítreo, retina e coróide. 2

Utiliza um laser de banda ajustável, que realiza scans de forma sequencial em vários comprimentos de onda. Os interferogramas, correspondentes a cada comprimento de onda, são deste modo construídos rapidamente, e posteriormente submetidos a transformação Fourier, sendo posteriormente convertidos em A-scans num detector único ou duplo. De forma análoga a todos os outros tipos de OCT, múltiplos A-scans são reunidos e convertidos numa imagem bi-dimensional (B-scan). O OCT sweptsource ultrapassa algumas limitações do OCT espectral, mediante o seu maior comprimento de onda, permitindo assim a visualização da mácula, mesmo com opacidade dos meios ópticos (catarata). Permite uma visualização da estrutura histológica da coróide, o que era dificilmente visualizável pelos aparelhos SD-OCT convencionais. 3.3 - OCT Doppler Proporciona uma informação acrescentada sobre a perfusão da retina e a velocidade de circulação sanguínea (não necessita de injecção decontraste). 3.4 OCT Multimodal Permite combinar os resultados do OCT com os resultados de retinografia, autofluorescência, AF, ICG e filtros monocromáticos. 3.5 OCT de óptica adaptativa Permite uma imagem volumétrica da retina com uma capacidade de resolução celular. 1. OCT - TÉCNICA DE AQUISIÇÃO (Dra. Ana Luísa Rebelo) Descrita pela primeira vez na área de oftalmologia em 1991 por Huang, Fugimoto e Puliafito, Swanson, Hee, entre outros, a tomografia de coerência óptica, ou OCT (do inglês OpticalCoherenceTomography), mudou a forma como a oftalmologia era praticada, e as suas primeiras imagens realizadas em pacientes em 1993 (publicadas em 1995), mesmo rudimentares quando comparadas com as imagens actuais, iniciaram um caminho sem retorno na oftalmologia. Existem dois tipos de equipamentos de OCT: o Stratus OCT que utiliza uma tecnologia patenteável de medida do tempo de atraso do eco da luz, baseada num espelho de referência móvel (chamada Time Domain), e os Fourier/SpectralDomainOCTs (SDOCT) que utilizam um interferômetro, um espectrómetro e uma câmara CCD (charge-coupleddevice) de alta velocidade na detecção dos ecos de luz, tecnologia esta não passível de patentes (razão pela qual existem várias empresas que podem produzir este tipo de OCT). A tecnologia Time Domain mede cada eco de luz de um dado atraso separadamente. Em contraste, a detecção espectral/fourier pode medir todos os ecos de luz de todos os atrasos simultaneamente. Isso faz com que no Time Domain OCT (TDOCT) cada pixel do A- scan seja gerado separadamente, enquanto no SDOCT um A-scan inteiro é gerado de 3

uma vez só. Essa alteração propicia a aquisição de imagens até 100 vezes mais rápido (400 A-scan/segundo no TDOCT contra 20 mil a 50 mil A-scan/SDOCT). Um único B- scan (512 A-scans) adquirido no Stratus OCTR leva 1,28 segundo, enquanto um B-scan (1024 A-scan) em qualquer um dos SDOCTs disponíveis leva aproximadamente 0,04 segundos (mais rápido que o movimento do olho). O maior número de A-scans num mesmo comprimento de B-scan (em geral 6 mm) leva a uma alta densidade de pixelização, que por sua vez produz uma imagem de OCT de alta definição. Outra grande diferença entre os SDOCTs e o Stratus OCT está na fonte de luz utilizada na aquisição da imagem. Embora ambos utilizem fontes de luz de diodosuperluminescente (SLD), os SDOCTs utilizam SLD de banda espectral mais larga do que o Stratus OCT (50 a 100 nm contra 25 nm). Uma vez que a resolução axial é dependente da largura da banda espectral da fonte de luz, isto é, quanto maior a largura da banda espectral, maior é a resolução axial, os SDOCTs são capazes de atingir resoluções axiais de 4 a 7 mícrons. Já o Stratus OCT atinge aproximadamente 10 mícrons. A somatória da maior resolução axial com a maior densidade de pixelização produz imagens com mais detalhes do que o Stratus OCT. Devido a sua alta velocidade de aquisição de imagens e maior resolução axial, os SDOCTs possuem inúmeras vantagens em relação ao Stratus OCT. O registro preciso ponto a ponto das lesões, a melhor delineação das camadas da retina, a maior área rastreada na retina evitando a não-visualização de lesões focais, a eliminação dos artefactos de movimentos e o agrupamento das imagens de 3D para formar pseudoretinografias são algumas dessas vantagens. No entanto, talvez o aspecto mais interessante desta tecnologia é a capacidade de mapear a estrutura tridimensional da retina, permitindo a visualização das principais camadas intra-retinianas. O aumento da resolução axial e da velocidade de aquisição das imagens com a melhor segmentação das camadas retinianas também ajudou na melhora de aquisição de dados de OCT do nervo óptico e retina peripapilar, dados fundamentais para a área de glaucoma. Vários estudos têm sido realizados na tentativa de diagnosticar mais precocemente o glaucoma com a utilização dos SDOCTs. Entre as desvantagens dos SDOCTs encontramos o grande aumento da quantidade de dados adquiridos (torna impraticável a análise de todos os dados), a perda de qualidade de imagem com diâmetro pequeno de pupila e opacidade de meios, e o aumento dos custos na aquisição do aparelho e de manutenção do arquivo dos dados. Aparelhos ainda experimentais conhecidos como OCTs de resolução ultra-alta, utilizando a técnica de aquisição de Fourier/SpectralDomain (hsuhr-oct), são capazes de adquirir aproximadamente 25 mil A-scans/segundo utilizando uma fonte de luz de 840 nm de comprimento de onda e aproximadamente 180 nm de largura de banda 4

(7 vezes mais larga do que o Stratus OCT), tornando possível a aquisição de imagens com resoluções axiais em torno de 3 a 3,5 mícrons. Com as imagens com 8192 A- scans/b-scan em aproximadamente 0,4 segundos que esses aparelhos são capazes de adquirir (comparado com 512 A-scan/B-scan em 1,28 segundo do Stratus OCT) foi possível a visualização individualizada das dez camadas da retina de uma forma quase histológica, principalmente com uma melhoria na visualização das camadas externas da retina (fotorreceptores, principalmente os segmentos externos, e epitélio pigmentar da retina). A utilização dos hsuhr-oct com programas de agrupamentos de imagens em 3-D comercialmente disponíveis é capaz de reproduzir não somente a estrutura tridimensional da retina, mas também de medir o volume das estruturas intra e subretinianas. Isso tornará possível verificar com mais precisão a eficácia de diferentes tratamentos para as patologias retinianas, propiciando medir a variação do volume das membranas neovasculares após o tratamento, por exemplo. Vítreo cortical posterior Camada nuclear interna Camada plexiformea externa Camada nuclear externa Camada e fibras nervosas Camada de células ganglionares Camada plexiforme interna Camada Sattler (interna) Zona mióide Camada Haller (externa) Zona elipsóide Membrana limitante externa Segmentos externos fotoreceptores Complexo EPR/bruch Fig. 5.1 OCT Spectral domain (Cirrus Zeiss-Meditec) Técnica de aquisição 5

Fig. 1 De modo a tirar o maior proveito das capacidades do hardware e do software do equipamento, deve ser seguido umdeterminado protocolo de aquisição de exame. Ao iniciar este exame, deve ser introduzido os dados de identificação do doente (data de nascimento, sexo) e a data de realização do exame. Estes dados são essenciais para uma análise mais correcta dos resultados, por comparação com a base de dados do aparelho. A imagem macular e papilar é obtida através do alinhamento de miras e pela utilização de um ponto de fixação (Fig.1).. Após a captação da imagem (macular ou papilar) o sistema avalia a sua qualidade e apresenta um score força do sinal (signalstrength) compreendido entre 1 e 10. Um sinal acima de 6 é considerado como uma imagem de boa qualidade ou resolução. Uma boa técnica de aquisição exige centragem do feixe de referência ao centro do disco óptico/mácula (Figs. 2 e 3) e verificar se o algoritmo de cálculo avaliou correctamente os limites da CFN. Por vezes, exame com baixo sinal, a existência de alter ações na interface ou artefactos de movimento (Fig.4) podem causar erros de cálculo. Esta verificação não consta do print principal, mas deve ser efectuada sempre por quem executa o exame. Fig. 2 6

Fig.3 Fig.4 STRATUS OCT III Fig.5 O OCT Stratus (Fig.5) tem diferentes protocolos de aquisição de imagens do nervo óptico e retina (Fig. 6). 7

Fig. 6 É essencial a escolha apropriada do protocolo de aquisição para responder a determinadas perguntas diagnósticas. Protocolos FAST/STANDARD As imagens adquiridas com os protocolos FAST são menos detalhadas. Um B-scan consiste em 128 A-scans no protocolo FAST e a 512 A-scans no protocolo STANDARD. No entanto, o tempo de aquisição no protocolo FAST é 4 vezes menos que no protocolo STAN DARD, o que aumenta a reprodutibilidade do exame. Por esta razão apenas os protocolos FAST podem ser relacionados com a base normativa do aparelho. Os protocolos FAST devem ser usados sempre para obter dados morfométricos, excepto se for necessário fazer medições usando o cursor calibrado (p.e. medir um buraco macular). Neste caso, um protocolo STANDARD é aconselhável. Scans de alta resolução devem ser usados para avaliar morfologia da retina e nervo óptico. DISCO ÓPTICO Protocolo FAST opticdisc Fig.7 Usando seis feixes lineares radiários (separados por 30 ) (Fig. 7) o OCT analisa um conjunto de dados sobre a porção anterior do nervo óptico. 8

A marca de fixação interna está localizada na região nasal do campo visual. O ponto de fixação pode ser movido e por vezes é possível adquirir imagens de melhor qualidade ao faze-lo. É crucial a correcta centragem dos scans no disco óptico e a sua manutenção durante a aquisição das imagens. A fiabilidade e reprodutibilidade dos dados adquiridos são muito baixas sem a correcta localização. Para cada scan, o aparelho define a superfície anterior da camada de fibras nervosas e os limites do disco, marcados nos locais onde termina a banda de alta reflectividade do epitélio pigmentar (diâmetro do disco). O diâmetro da escavação é medido a partir de uma linha de referência marcada por principio 150 micra anteriormente à primeira (linhas azuis). A definição desta referência pode ser no entanto modificada pelo utilizador. Protocolo OpticDisc Este protocolo é análogo ao FAST OpticDisc, mas com uma resolução 4 vezes superior. Devido ao aumento do tempo de aquisição, a reprodutibilidade é significativamente baixa. Por outro lado, a morfologia de lesões do nervo óptico pode ser visualizada com maior detalhe (p.e. fosseta colobomatosa). Camada de Fibras Nervosas Para analisar a camada de fibras nervosas, o OCT utiliza um feixe circular contínuo centrado no disco óptico, com um diâmetro pré-definido de 3.4mm. Obtém-se assim um corte seccional circular, em 360º, da CFN peripapilar. Este corte é depois desenrolado, como um tapete, permitindo várias avaliações sectoriais dos perfis de espessura, e vários estudos comparativos entre sectores do mesmo olho e também com o olho adelfo (Fig. 8). Estas avaliações são feitas pelo software comparativamente a uma base de dados de valores normais. Fig. 8 Para medir a espessura da CFN, o OCT determina os limites da retina, constituídos pelo sinal da interface vítreo-retiniana e pela banda de híper-reflectividade do epitélio pigmentar. A CFN é definida pelo OCT como a banda de híper-reflectividade relativa abaixo da interface. O limite posterior (externo) é determinado avaliando cada scan para um limiar 15dB superior à reflectividade máxima da neuro-retina adjacente. Protocolo FAST retinal nerve fiber layer (RNFL) thickness 9

Este protocolo usa três scans idênticos circulares à volta do nervo óptico (Fig.9). As imagens obtidas são usadas para analisar a espessura da camada de fibras nervosas relacionando-a com uma base normativa. Esta análise não será fiável em doentes com alta miopia, atrofia peripapilar e drusens do nervo óptico. Fig. 9 Protocolo FAST RNFL map Este protocolo usa cinco scans circulares à volta do nervo óptico com um raio gradualmente maior (Fig. 10). Este protocolo é um suplemento aos FAST RNFL thickness em doentes com glaucoma. A monitorização destes pacientes é mais precisa com este protocolo. Fig. 10 Retina Protocolo FAST macular thicknessmap Este protocolo consiste em 6 scans (128 A-scan por cada B-scan) que formam uma estrela, centrada na fóvea (Fig. 11). A correcta fixação é imprescindível para adquirir scans foveais sem necessidade de ajustamentos. Em caso de fixação paracentral o operador deve mover o scan para que a imagem desejada seja adquirida, o queé crucial para a análise morfométrica. Cada desvio resulta na diminuição da fiabilidade. Esteé um protocolo básico a realizar em todos os doentes com patologia macular. 10

Fig. 11 Protocolo Macular thicknessmap Este protocolo é análogo ao descrito acima. A resolução é 4 vezes superior que no FAST macular thicknessmap (Fig. 12). Este protocolo deverá ser efectuado para analisar a morfologia retiniana em doentes com patologia macular. Fig. 12 OUTROS PROTOCOLOS Protocolo Crosshair Este protocolo consiste em 2 scans de 3mm, horizontal e vertical (Fig. 13). Este protocolo é útil para visualização de pequenas alterações na fóvea e outras localizações maculares. Fig. 13 Protocolo X-line Semelhante ao anterior, mas os scans são oblíquos (Fig.14). As aplicações são similares. 11

Fig.14 Protocolo Rasterline Este protocolo consiste num scan horizontal num área definida pelo operador (Fig.15). Pode ser usado para avaliar toda a mácula e áreas adjacentes se os parâmetros do scan forem ajustados (mais linhas e/ou mais longas) e o paciente direcionado para fixar o olhar na direcção correcta. Fig.15 CIRRUS O algoritmo de segmentação do Cirrus identifica a linha do EPR logo abaixo do bordo superior da banda hiperrefletiva interpretado como o EPR anatómico. DISCO ÓPTICO E CFN Protocolo RNFL and ONH: opticdisc cube 200x200 12

Fig. 16 Ao contrário do OCT Stratus, onde os parâmetros de espessura da CFN e disco óptico são medidos através de dois protocolos de aquisição diferentes, o OCT Cirrus usa o mesmo protocolo para ambos (Fig. 16). Após o posicionamento do paciente no aparelho, apoiando o queixo e a testa sobre a plataforma, a íris e a seguir a linha de scan da imagem oftalmoscópica são focadas pelo examinador. O cubo de scan 200x200 é centralizado na cabeça do disco óptico, imagem ao vivo. Com o início do processo de digitalização da imagem, o feixe de laser de comprimento de onda de 840nm gera um cubo de dados medindo 6x6mm, após a digitalização de uma série de 200 scans no modo B, com 200 scans no modo A, totalizando 40.000 pontos em cerca de 1,5 segundos (27.000 scans/seg). O OCT Cirrus automaticamente encontra ntra o centro do disco óptico e efectua um scan no modo B em forma de círculo de 3,46mm de diâmetro, coincidindo o centro do disco com o centro do círculo. Os limites anterior e posterior da CFN são delineados, e a espessura é determinada em cada scan de 200x200 no modo A. O aparelho calcula a espessura da CFN em cada ponto sobre o círculo, sendo impressos os valores da média geral, por quadrantes e por horas. Relativamente às medidas do disco óptico, o algoritmo identifica a terminação da membrana de Bruch como o bordo do disco óptico. A largura do anel neurorretiniano em toda a circunferência do disco óptico é então determinada pela medição da espessura do tecido neurorretiniano no nervo óptico, que se transforma para sair através da abertura na membrana de Bruch. Os seguintes parâmetros do disco óptico são analisados: área do disco, área do anel, razão escavação/disco (E/D) média, razão E/D vertical e volume da escavação. 13

RETINA Protocolo Macular Thickness - Macular Cube 512x128 ou 200x200 Protocolo que permite uma análise qualitativa e quantitativa da retina. A captação simultânea de imagem OCT e visualização oftalmoscópica do fundo permite melhor qualidade de imagem, garantia de centragem e do local exacto que se pretende examinar (Fig. 17). O protocolo consiste em 2 linhas perpendiculares de scan centradas na fóvea seguido de um scan em cubo igualmente centrado na fóvea. As linhas de scan apresentam 6mm de comprimento e uma profundidade axial de 2mm e são compostas de 1000 scans axiais cada. O scan em cubo apresenta 6x6mm, com 2mm de profundidade axial e é composto por 512x128 ou 200x200 scans axiais. Fig. 17 Protocolo HD 5 LineRaster Este protocolo é o que recolhe mais dados por scan no OCT Cirrus. O protocolo consiste da aquisição de 5 scans (4,096 A-scans em cada scan) cuja localização é mostrada ao vivo na imagem oftalmoscópica do fundo do olho (Fig. 18). Os parâmetros de cada scan (angulo, espaçamento e comprimento) são ajustáveis. Em cada uma das 5 linhas é feito scan 4 vezes para construir a melhor imagem possível (Selective Pixel Profiling ) 14

Fig. 18 Outros protocolos Protocolo HD Raster Single Line Protocolo em tudo semelhante ao HD 5 lineraster, em que o espaçamento 0mm leva ao colapso das 20 linhas do HD raster numa linha única que é scanada 20 vezes e com o SelectivePixelProfiling obtem uma imagem de alta definição. Bibliografia 1. Huang D, Swanson EA, Lin CP, Schuman JS, Stinson WG, Chang W, et al. Optical coherence tomography. Science. 1991; 254(5035):1178-81 2. Sung KR, Kim DY, Park SB, Kook MS. Comparison of retinal nerve fiber layer thickness measured by Cirrus HD and Stratus optical coherence tomography. Ophthalmology. 2009;116(7):1264-70,1270.e1. 3. Cirrus HD-OCT Software Version 5: A new level of clinical certainty. Available from: www.zeiss.com 4. Kim, JS, Ishikawa H, Sung KR, Xu J, Wollstein G, Bilonick RA, et al. Retinal nerve fiber layer thickness measurement reproducibility improved with spectral domain optical coherence tomography. Br J Ophthalmol. 2009;93(8):1057-63 5. Menke MN, Dabov S, Knecht P, Sturm V. Reproducibility of retinal thickness measurements in healthy subjects using spectralis optical coherence tomography. Am J Ophthalmol. 2009;147(3):467-72. 6. Vizzeri G, Weinreb RN, Gonzalez-Garcia Garcia AO, Bowd C, Medeiros FA, Sample PA, Zangwill LM. Agreement between spectral-domain and time-domain OCT for measuring RNFL thickness. Br J Ophthalmol. 2009;93(6):775-81. 7. Mwanza JC, Chang RT, Budenz DL, Durbin MK, Gendy MG, Shi W, Feuer WJ. Reproducibility of peripapillary retinal nerve fiber layer thickness and optic nerve head parameters measured with cirrus HD-OCT in glaucomatous eyes. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010;51(11):5724-30. 8. Budenz DL, Fredette MJ, Feuer WJ, Anderson DR. Reproducibility of peripapillary retinal nerve fiber thickness measurements with stratus OCT in glaucomatous eyes. Ophthalmology 2008;115(4):661-666.e4. 666.e4. 15

2. INTERPRETAÇÃO DO OCT (Dr. Mário Ramalho) A tomografia de coerência óptica (OCT) é uma modalidade imagiológica que produz resolução micrométrica e imagens em secção do tecido ocular, permitindo-nos observar as relações anatómicas entre a retina, o vítreo e a coróide. Neste capitulo discute-se a interpretação do OCT, nomeadamente a linha macular, a espessura da macula e a espessura da camada de fibras nervosas, num equipamento de OCT time-domain e num spectraldomain. 1. Camadas da retina As camadas da retina distinguem-se facilmente em preparações histológicas (figura 1).. Figura 1 Preparação histológica e esquema das camadas da retina. Adaptado de Basic and Clinical Science Course, Section 12, Retina and Vitreous, AAO, 2011-2012 e de Grays Anatomy 16

No OCT Stratus (figura 2), tal como no OCT Spectralis (figura 3) é possivel distinguir as diferentes camadas da retina. Figura 2 Preparação histológica e esquema das camadas da retina. Adaptado de Erika Tatrai et al.in Vivo Evaluation of Retinal Neurodegeneration in Patients with Multiple Sclerosis, PlosOne 2012. Figura 3 Preparação histológica e esquema das camadas da retina. 17

Stratus OCT Macula 18

Stratus OCT Macula ponto a ponto Na parte superior da folha de análise macular temos a identificação, número do processo, data de nascimento do doente, assim como a data do exame. De seguida temos a análise da espessura da retina de cada olho: 19

Stratus camada de fibras nervosas (CFN) folha 20

StratusCFN ponto a ponto Na parte superior da folha de análise da CFN temos a identificação, número do processo, data de nascimento do doente, assim como a data do exame. De seguida temos a análise de cada olho: Após a análise individual, temos a comparação entre os 2 olhos: Por último apresenta-se um quadro com os valores da CFN máximos, médios e mínimos da CFN por quadrante e relação entre eles, assim como a diferença entre os dois olhos. Na prática clinica o valor que mais nos interessa é a espessura média da CFN. Apresenta-se igualmente a cor correspondente ao percentil da população. 21

Spectralis OCT Macula Spectralis OCT Macula ponto a ponto 22

Na parte superior da folha de análise macular temos a identificação, número do processo, data de nascimento do doente, assim como a data do exame. De seguida temos a análise da espessura da retina de cada olho: Após a análise da espessura da retina temos a imagem da retina em OCT, para análise da sua anatomia, permitindo-nos encontrar alterações da mesma independentemente da espessura ser normal. 23

Spectralis OCT CFN 24

Spectralis OCT CFN Na parte superior da folha de análise da CFN temos a identificação, número do processo, data de nascimento do doente, assim como a data do exame. De seguida temos a análise de cada olho em cada metade (esquerda e direita) da folha, e a comparação entre exames no centro da folha: 25

Bibliografia 1 Carl Regillo et al; Basic and Clinical Science Course, Section 12, Retina and Vitreous, AAO, 2011-2012 2 Basic and Clinical Science Course, Section 10, Glaucoma, AAO, 2011-2012 3 Stratus OCT User s Guide 4 Spectralis OCT User s Guide 3. ERROS E ARTEFACTOS NA AQUISIÇÃO DA IMAGEM DO OCT (Ort. Dina Drogas) A qualidade da imagem do OCT está associada a diferentes parâmetros como a polarização, o tratamento do sinal de OCT e da imagem obtida, entre outros. Para que sejam evitados falsos diagnósticos e condutas terapêuticas inadequadas é de extrema importância saber reconhecer um artefacto, permitindo assim que uma falsa imagem patológica seja identificada. Os três principais motivos dos artefactos são a opacidade dos meios de propagação do laser, algumas condições anatómicas e situações patológicas, e as adversidades que surgem durante a aquisição. Por outro lado, os erros de identificação e segmentação da retina interna e externa são os erros mais comuns e são devidos a falhas do software dos equipamentos, sendo por vezes independentes da qualidade da imagem e do scan obtido. De uma forma geral a intensidade do sinal de OCT diminui com a idade, com a opacidade dos meios catarata, fibrose da capsula posterior, olho seco, etc - e em mioses intensas, havendo equipamentos que exigem uma pupila maior que outros. De acordo com Negrete (2011) os equipamentos mais recentes, os OCT s de domínio espectral OCT cirrus, OCT Spectralis, etc - produzem menos artefactos que os OCT s de domínio temporal OCT Stratus, etc. Este facto é devido ao aumento da resolução da imagem, fazendo com que a análise automática seja mais precisa na identificação e segmentação do limite interno e externo da retina, aumentando a precisão das medições. Também o facto da 26

velocidade de aquisição ser maior nos OCT s de domínio espectral faz com que os artefactos induzidos por movimentos oculares e pestanejo sejam consideravelmente reduzidos. Os protocolos de análise do exame de OCT podem ser divididos em três grandes grupos: - Cortes lineares: São normalmente efectuados sobre a mácula, embora possam ser efetuados em qualquer zona da retina desde que seja acessível; - Mapa Macular: Neste protocolo de aquisição é efectuada a medição da espessura da retina na mácula, e o mapa deve estar rigorosamente centrado sobre a fóvea; - Avaliação da Camada de Fibras Nervosas da Retina (CFNR): É efectuada a medição de espessura da CFNR, sendo efectuado um scan circular ao redor do disco óptico. Há artefactos que são transversais a qualquer um dos protocolos de aquisição, como é o caso dos Artefactos Associados aos Errros de Aquisição e os Erros Associados às Condições Anatómicas do olho avaliado. Por outro lado, há artefactos que são específicos de cada um dos protocolos acima descritos. Assim primeiramente serão abordados os erros transversais os diferentes protocolos, sendo posteriormente abordados os artefactos específicos de cada um dos protocolos. A) Artefactos Associados aos Erros de Aquisição Uma aquisição de má qualidade pode gerar com facilidade artefactos. Os erros de aquisição podem surgir devido a duas grandes causas: Os movimentos oculares e extraoculares, e uma má fixação central. Contudo, também a sujidade acumulada na lente do aparelho pode induzir artefactos semelhantes aos originados pela opacidade dos meios, que serão explicados mais à frente, sendo de extrema importância manter a lente devidamente limpa. 27

Fig. 1 Imagens tomográficas de um doente com nistagmus. Percebe-se a descontinuidade da imagem em RNFL DeviationMap e a formação de dois vales na escavação óptica em ExtractedVertcialTomogram conse quente de cada movimento nistagmático. Quanto aos movimentos causadores de artefactos destacam-se os movimentos oculares incontroláveis (como é o caso do nistagmos e dos movimentos nistagmiformes), os tremores da cabeça (como por exemplo na Doença de Parkinson), e a existência de perturbações da respiração que possam conduzir aos movimentos involuntários da cabeça. Em qualquer uma das situações anteriores a reconstrução das imagens tomográficas poderão estar erradas tanto no mapa macular como na análise da camada de fibras nervosas, sendo menos afactados os cortes lineares. Assim, em algumas situações o mais aconselhado será a realização de cortes lineares sobre a área de interesse, tanto na zona macular, como no disco óptico. Contudo, tem-se verificado, que com os novos equipamentos OCT de domínio espectral, a análise da CFNR e a medição da espessura da mácula parecem não ser afectados pelos desalinhamentos consequentes dos movimentos oculares involuntários. 28

Embora seja pouco frequente, pode também acontecer uma imagem surgir com uma barra bem delimitada correspondente à perda completa do sinal tomográfico devido ao pestanejo do doente. Nesta situação, deve sempre tentar-se novas aquisições até se conseguir um scan sem que o doente pestaneje. Fig. 2 Na imagem do fundo ocular observa-se uma barra correspondente à perda de sinal por pestanejo. Na imagem do scan observa-se uma ondulação correspondente ao movimento do pestanejo. De acordo com Lahitte (2011) também a existência de uma má fixação ou um escotoma central dará origem a que a espessura determinada sobre a fóvea não seja a real, uma vez que o doente poderá tentar fixar com um ponto extrafoveolar. Nesta situação durante a aquisição, ou já na fase de análise (consoante o equipamento) dever-se-á reposicionar manualmente o centro da aquisição sobre a fóvea. Por exemplo, num buraco macular, o edema das margens do buraco podem ser interpretadas como um edema macular cistoide, se o centro do corte não for colocado com precisão sobre o buraco. A existência de uma má fixação poderá originar movimentos involuntários do olho na tentativa de fixar que poderão impossibilitar a aquisição do mapa retiniano macular e do mapa de camada de fibras nervosas. Neste tipo de artefactos, é possível reduzir a probabilidade da sua ocorrência, reduzindo o tempo de aquisição do corte, o que implica uma redução na qualidade do corte obtido. Há aparelhos que apenas têm esta função para os protocolos de análise da mácula, sendo impossível este procedimento para a análise da camada de fibras nervosas. Alguns dos equipamentos mais recentes de domínio espectral já dispõem de uma função denominada de eyetracker que consiste na paragem automática do corte aquando do movimento do olho 29

António Ramalho (quer por movimentos involuntários, quer por má fixação) e a retoma do corte, logo que o olho retoma a posição que tinha no momento da paragem, tendo sido umas das mais-valias da nova geração de OCT s. B) Artefactos associados às Condições Anatómicas São várias as condições que podem conduzir à formação de artefactos, dando especial destaque à alta miopia. Nesta situação os cortes retinianos podem ser afectados caso o tomograma não possa estar contido na sua totalidade dentro de um único volume, verticalização devido da à imagem, com consequente diminuição Fig. 3 Verticalização do tomograma de um doente alto míope. do sinal do OCT. O gradiente produzido pelo estafiloma será tanto mais importante quanto maior for a miopia, e irá influenciar tanto a medição da espessura da mácula como a avaliação da Camada de Fibras Nervosas da Retina. A origem deste fenómeno poderá estar relacionado com os limites ópticos utilizados, podendo ser utilizada uma lente de contacto para minimizar os efeitos (Coscas, 2008). No que respeita aos artefactos específicos de cada protocolo de aquisição serão em seguida abordados cada um individualmente. 1) Artefactos nos CORTES LINEARES Para a realização do exame de OCT é necessário que os meios atravessados pelo laser estejam claros, quer a nível Ocular - Córnea, Câmara Anterior, Cristalino e Vítreo, como Extraocular quer as lentes e dispositivos do aparelho que o laser atravessa até atingir a córnea. Em opacificações moderadas, como em cataratas nucleares moderadas, é ainda possível a obtenção de um corte da retina, contudo se o laser atravessa uma opacidade mais densa como é o caso de alguns corpos vítreos, podem 30

surgir os chamados fenómenos de sombra, que se traduzem na inexistência ou atenuação da reflectividade da imagem da retina imediatamente após essa opacificação. Em alguns casos estes artefactos podem simular uma perda de tecido retiniano, sendo, por vezes difícil a sua identificação, principalmente se este for central, sob a fóvea. Estes tipos de artefactos são denominados de Artefactos de Origem Óptica. 2) Artefactos no Mapa Macular Os erros observados nos mapas retinianos maculares são essencialmente de dois tipos: devidos ao fenómeno de sombra e devidos à identificação e segmentação errada do limite interno e/ou externo da retina. Quando os limites da retina são mal identificados, também a medição automática da espessura da retina será errada ou mesmo impossível, podendo conduzir a um falso diagnóstico. Assim, segundo Coscas (2008) os artefactos que persistem com maior frequência na análise do Mapa Macular são devidos: - Opacidade dos meios: Também na medição da espessura da retina os fenómenos de sombra por opacidade dos meios podem conduzir a uma medição errónea da espessura da retina, uma vez que não irão permitir a identificação correcta do limite interno e/ou externo da retina, impossibilitando ou falseando o valor da espessura da mesma. -Exsudados duros e Hemoragias: Os exsudados lipídicos intraretinianos e as hemorragias surgem como estruturas hiperreflectivas que mascaram a hiperreflectividade do complexo EPR-coriocapilar, provocando o fenómeno de sombra. Se estes forem de grandes dimensões, o software de análise não conseguirá fazer as correções automáticas, podendo provocar um defeito na linha do limite posterior da retina, fornecendo uma espessura da retina errada. 31

António Ramalho Fig. 4 Erro na identificação do limite posterior da retina devido ao fenómeno de sombra provocado pela hemorragia hiperreflectiva. - Neovascularização Coroideia: Ocorre distorção da reflectividade do complexo EPR-coriocapilar devido à hiperreflectividade da neovascularização da coróide, fazendo com que a identificação do limite posterior da retina seja efectuada abaixo da neovascularização, ou seja, ao nível da coróide, com consequente medição errada da espessura da retina. - HialoideiaPosteior e Membranas Epirretinianas: Nestas situações o software de análise pode reconhecer o limite anterior da retina ao nível hialoideiaposteior Fig. 5 O limite superior da retina foi erradamente identificado ao longo de alguns milímetros devido à membrana epirretiniana. / da membrana epirretinianahiperreflectiva, podendo levar à identificação errada de um edema macular. - Edema Macular nas Oclusões Venosas: Pode conduzir à identificação errónea do limite posterior da retina, originando igualmente medições erradas. 3) Artefactos na AVALIAÇÃO CFNR Tal como já foi referido anteriormente, os artefactos ocorrem com maior frequência com os OCT s de domínio temporal, especialmente na análise da CFNR e disco óptico. Nestes equipamentos a centragem da papila é efectuada pelo técnico antes da aquisição da imagem enquanto nos OCT s de domínio espectral é efectuada automaticamente após a aquisição, diminuindo ainda a influência dos movimentos oculares e pestanejo. Assim, é de extrema importância garantir a centragem da papila, para que a medição da espessura da CFNR seja a correcta. 32

Fig. 6 Dois exame diferentes do mesmo doente com o OCT Stratus, verificando-se na imagem a baixo um descentramento da papila no circulo de cálculo, com consequente análise automática ilustrativa de progressão. Verifica-se que na análise automática o quadrante temporal e superior não têm perda de fibras nervosas o que é coerente com o facto do círculo de cálculo se encontrar junto ao rebordo papilar onde a CFNR é mais espessa. Por outro lado, no quadrante inferior foi detectada perda de fibras nervosas, sendo este facto coerente com o afastamento do limite do círculo de cálculo da zona onde se deveria encontrar, ou seja, mais perto da papila, onde a CFNR será mais espessa. Ainda à semelhança do mapa retiniano macular, a análise da camada de fibras nervosas poderá estar errada sempre que o limite interno e/ou externo da retina seja mal identificado, o que poderá acontecer por exemplo num caso de hiperreflectividade das camadas superficiais da retina, como é o caso das fibras de mielina. Neste parâmetro de análise também a intensidade do sinal de OCT tem especial interesse, uma vez que um sinal fraco poderá reproduzir um falso adelgaçamento da CFNR, que sugere progressão erroneamente. Desta forma, sempre que coexista um sinal fraco e um adelgaçamento da CFNR há que tomar precaução, principalmente se existirem cataratas, fibrose da cápsula posterior, miose ou olho seco. Segundo Negrete (2011) a existência de atrofia peripapilar pode ser outra causa de erro na análise da CFNR, principalmente no OCT s de domínio 33

espectral, onde a identificação dos limites do disco óptico é efectuada automaticamente, existindo o risco do software delimitar a papila incluindo a zona de atrofia, ao invés de a identificar por dentro da zona atrófica contudo este erro pode ser corrigido manualmente modificando-se os pontos de referência do EPR. É ainda importante ter em conta que quando a atrofia peripapilar ultrapassa os limites do círculo de cálculo, o software irá medir nesta área um adelgaçamento da CFN. Também à semelhança do Mapa Macular e dos Cortes Lineares a existência de aderências vítreorretinianas papilares ou outras opacidades vítreas que provocam o fenómeno de sombra podem impossibilitar avaliação da CFNR ou induzir a que esta seja efectuada erroneamente. Existe ainda a possibilidade destas estruturas extrapapilares serem incluídas automaticamente dentro do anel neurorretiniano, aumentando falsamente o valor deste parâmetro. Torna-se então imperativo garantir que um exame de OCT seja terminado sem qualquer artefacto, ou com o mínimo possível, devendo-se efectuar várias aquisições até que tal seja conseguido. É ainda importante saber quais os artefactos que devem ser esperados em cada modo de aquisição e em cada situação clínica, evitando assim possíveis falsos diagnósticos e condutas terapêuticas. Fig. 7 Nesta imagem verifica-se que o software de análise automática reconheceu erradamente os limites do disco óptico (linha a preto) e o circulo que cálculo (a lilás) atravessa uma zona de atrofia peripapilar, onde existe um adelgaçamento da CFNR que pode ser reconhecido como progressão de uma patologia com perda de fibras nervosas. Fig. 8 Imagem de uma aderência vitreorretiniana que provocou o fenómeno de sombra. 34

Fig. 9 Inclusão de um corpo vítreo no anel neurorretiniano. 35

BIBLIOGRAFIA Coscas, G. (2008). OCT et DMLA.Rapport Annuel des Societies d ophtalmologie de France. DeCroos, Francis et al (2012). Optical Coherence Tomography Grading Reproducibility during the Comparison of Age-related Macular Degeneration Treatments Trials.American Academy of Ophtalmology.119 (12): 2549-2557. Han, Ian et al (2010). Evaluation of Artifacts Associated with Macular Spectral-Domain Optical Coherence Tomography. American Academy of Ophtalmology.117 (6): 1177-1189. Kiernan, Daniel et al (2009). Prospective Comparison of Cirrus and Stratus Optical Coherence Tomography for Quantifying Retinal thickness.american Journal of Oftalmology.147 (2): 267-275. Leung, Christopher et al (2007). Alignment Artifacts in Optical Coherence Tomography Analyzed Images.American Academy of Ophtalmology.114 (2): 263-270. Lahitte, G. et al (2011). L OCT en Images.Med Com. Negrete, F. et al (2011). Tomografia de Coherencia Óptica. SociedadEspañola de Oftalmologia. Nittala, Muneeswar et al (2012). Accuracy and Reproducibility of Automated druse Segmentation in Eyes with Non-Neovascular Age-Related Macular Degeneration.53 (13): 8319-8323. Odell, Daniel et al (2011). Assessing Errors Inherent in OCT-Derived Macular Thickness Maps.Journal of Ophtalmology.2011: 9pp. Pons, Mauricio et al (2005). Redefining the Limit of the Outer Retina in Optical Coherence Tomography Scans.American Academy of Ophtalmology.112 (6): 1079-1085. Ray, Robin et al (2005). Evaluation of Image Artifact Produced by Optical Coherence Tomography of Retinal Pathology.American Journal of Oftalmology.139 (1): 18-29. Sadda, Srinivas et al (2006). Errors in retinal Thickness Measurements Obtained by Optical Coherence Tomography.AmericanAcademyofOphtalmology. 113 (2): 285-293. Yamane, Riuitiro (2009). Semiologia Ocular. 3.ªEdição, Guanabara Koogan. Rio de Janeiro. 5. INTERPRETAÇÃO DO OCT Identificação da localização das estruturas e identificar as estruturas e/ou lesões. No OCT Stratus (figura 2), tal como no OCT Spectralis ) é possível distinguir as diferentes camadas da retina e coróide: Coróide - Distinção entre a camada de Haller (externa) e a camada interna (Sattler). A membrana de Bruch é ligeiramente hiperreflectiva. Só é visível em caso de DEP. Epitélio pigmentar da retina (EPR) A camada externa desta camada dupla compreende as células do EPR e da membrana de Bruch. A camada interna corresponde à zona de interdigitação (consistem nas terminações dos segmentos externos dos cones que se entrelaçam com as microvilosidades das células do EPR). 36

Segmentos externos dos fotorreceptores Camada hiporreflectiva. Zona elipsoide Corresponde à porção externa do segmento interno dos fotorreceptores. Zona mióide Consiste na porção interna do segmento interno dos fotorreceptores. Apresenta-se como uma camada hiporreflectiva. Membrana limitante externa É uma camada ligeiramente hiperreflectiva. Representa a linha de junção da extremidade das células de Muller e dos segmentos internos dos fotorreceptores. Camada nuclear externa É uma camada hiporreflectiva. Confunde-se com a camada de fibras de Henle no centro da fóvea. Camada plexiforme externa Camada nuclear interna Camada plexiforme interna Camada de células ganglionares Camada de fibras nervosas (formam uma camada hiperreflectiva que aumenta de espessura quando se aproxima do disco óptico. Num scan horizontal é mais espessa na área nasal do que na área temporal) Hialóideia posterior (é visível sobretudo quando descola da superfície retiniana. É uma estrutura ligeiramente reflectiva, mais delgada no centro do que à periferia, descrevendo uma curva regular). Vítreo cortical posterior Camada nuclear interna Camada plexiformea externa Camada nuclear externa Camada e fibras nervosas Camada de células ganglionares Camada plexiforme interna Camada Sattler (interna) Zona mióide Camada Haller (externa) Zona elipsóide Membrana limitante externa Segmentos externos fotoreceptores Complexo EPR/bruch Figura 5.21 Histologia e esquema das camadas da retina. 37

6. ALTERAÇÕES ANATÓMICAS DAS CAMADAS EXISTENTES: Irregularidades Interrupção Fragmentação Ruptura Depressão Elevação Diminuição da espessura Aumento da espessura 7. METODOLOGIA DA INTERPRETAÇÃO DO OCT Linha de perfil anterior da retina (normalmente a superfície retiniana é lisa e encurva em direcção ao centro da fóvea. A depressão foveolar tem uma forma que pode variar de um indivíduo para outro. É igualmente mais ou menos profunda (de 170 µ a mais de 230 µ). É formada pela divergência centrífuga da camada de células ganglionares e das células bipolares. Não há continuidade com a retina interna ao nível da foveóla). Localizar e analisar a linha EPR/bruch Análise das estruturas subjacentes ao EPR Análise das estruturas suprajacentes ao EPR 1) AVALIAÇÃO QUALITATIVA -Estudo reflectividade -Estudo de estruturas anómalas, preretinianas, epiretinianas, intraretinianas e subretinianas. -Variações morfológicas nas diferentes estruturas oculares 2) AVALIAÇÃO QUANTITATIVA - Espessura, volume e mapeamento superfície retiniana - Estudo comparativos com exames anteriores REFLECTIVIDADE, associada a falsas cores: ALTA- (cor branca-vermelha)-interface vítreo-retiniana - Lesão cicatricial - Acumulação pigmento - Hipertrofia EPR - Nevo 38

- Neovascularização coroideia -Exsudados duros - Camada fibras nervosas - Complexo EPR-coriocapilar - Hemorragias retinianas MODERADA (cor amarela) Fibras vítreas - Camada Plexiforme BAIXA (cor verde - azul) silicone no vítreo - quistos - efeito sombra por sangue - edema retina - edema macular cistóide - descolamento EPR - descolamento seroso retina - camada células fotoreceptoras EFEITO SOMBRA As hemorragias, os exsudados, as cicatrizes pigmentadas, acumulação pigmento e nevo coróide têm uma alta reflectividade, podendo atenuar ou mascarar a reflectividade das estruturas subjacentes. A análise dos scans sucessivos permite quantificar as informações, armazenar os dados e posteriormente, a comparação com os exames posteriores. Podem realizar-se cortes lineares ou circulares, simples ou múltiplos, etc. Embora exista uma analogia com os cortes histológicos, de facto, não são sobreponiveis, dado que a tomografia da região macular normalmente permite diferenciar apenas 4 camadas: - camada de fibras nervosas, hiperreflectiva vermelho-branco. - camada plexiforme, de reflectividade média - camada de fotoreceptores, hiporeflectiva azul-negro. - conjunto EPR, coriocapilar, m.bruch, hiperreflctiva vermelho-branco A depressão foveal identifica-se facilmente, tornando possível a medição da espessura foveal média. 39