Оптическая когерентная томография (ОКТ) является неинвазивным методом прижизненной визуализации, в котором используется принцип низкокогерентной интерферометрии для получения изображения среза сетчатки [1—4].

Исторические аспекты развития ОКТ

Впервые возможность получения срезов сетчатки при помощи ОКТ была продемонстрирована группой исследователей, возглавляемой J.G. Fujimoto, в 1991 г. Однако первые прототипы и коммерческие устройства имели низкую разрешающую способность и невысокую скорость сканирования, что наряду с громоздкостью устройств препятствовало их использованию в хирургии. Современные приборы для ОКТ имеют высокую разрешающую способность и позволяют в режиме реального времени in vivo бесконтактным способом получить томографические срезы сетчатки и зрительного нерва.

В 2009 г. P.N. Dayani и соавторы представили портативное устройство для интраоперационной ОКТ-диагностики при витреоретинальных операциях. Используя ручной зонд, ученые получили изображения сетчатки во время операций при эпимакулярном фиброзе (ЭМФ), сквозном макулярном разрыве (СМР) и витреомакулярном тракционном синдроме [5, 6]. Впервые в режиме реального времени удалось визуализировать взаимоотношение микроархитектоники тканей глаза и инструментов, которые невозможно обнаружить с помощью традиционной микроскопии [5, 7]. При этом имелся существенный недостаток — значительная потеря времени, связанная с необходимостью смены приборов (микроскопа и портативного томографа), что требовало определенного времени на настройку приборов. Кроме того, такой подход имел другие ограничения, например увеличение времени операции вследствие ожидания получения изображений, а также артефакты движения, проблемы со стабилизацией изображения и длительный период обучения [5, 6].

Одним из направлений в совершенствовании интраоперационной ОКТ (ИОКТ) стало использование игольчатых зондов, диаметр которых позволял малоинвазивно манипулировать через хирургические порты, установленные в области плоской части цилиарного тела. Так, было разработано устройство с диаметром рабочего наконечника 21 G, устройство обеспечивало скорость B-сканирования 0,5 кадра в секунду с поперечным разрешением 7,6—10,4 мкм [7]. Позднее было предложено устройство с наконечниками диаметром 23 и 25 G, диапазоном поперечного сканирования 3—4 мм, латеральным разрешением 25—35 мкм и скоростью B-сканирования 5 кадров в секунду [8]. Используя этот зонд, исследователи успешно контролировали различные интраоперационные манипуляции и визуализировали микроархитектонику сетчатки [9].

Разработка игольчатых ОКТ-зондов сделала возможным совмещение ОКТ-технологий и витреоретинальных хирургических инструментов, что позволяет получить обратную связь с кончика рабочей части инструмента, установив волоконно-оптический ОКТ-зонд вдоль или внутри рабочей трубки пинцета или витреотома. ОКТ-зонд в основном использовали в качестве одноточечного осевого измерителя с разрешением в микрометровом масштабе. Практически на основе этого была реализована система активного подавления тремора, а также обеспечена обратная связь при использовании совместной платформы роботизированной хирургии [9—11].

Следующим шагом в развитии ИОКТ был переход к устройствам, установленным на микроскоп. Первым коммерчески доступным устройством, предлагающим эту функцию, стал Bioptigen EnVisu (Leica Microsystems, Германия) [12, 13].

Первое крупномасштабное проспективное многоцентровое исследование использования портативного устройства ИОКТ в офтальмохирургической практике — PIONEER (The Prospective Intraoperative and Perioperative Ophthalmic Imaging with Optical Coherence Tomography) [12]. Данное исследование показало возможность клинического использования ИОКТ, включая оценку влияния ИОКТ на принятие решений хирургом и безопасности портативной системы, установленной на микроскопе (Bioptigen). В исследование было включено 531 наблюдение (275 и 256 случаев хирургических вмешательств на переднем и заднем сегментах глаза соответственно) с использованием ИОКТ, которую удалось выполнить в 98% случаев [12].

ИОКТ использовали в процессе различных витреоретинальных вмешательств, но наиболее распространенной операцией был пилинг эпиретинальных мембран. Подход к этой процедуре был изменен в 8% случаев на основании результатов ИОКТ. Среднее время, в течение которого операция была приостановлена для выполнения ИОКТ, составляло 4,9 мин на сеанс сканирования, и каких-либо побочных эффектов, связанных с ИОКТ, отмечено не было. Таким образом, исследование PIONEER продемонстрировало безопасность, осуществимость и хирургическую полезность системы ИОКТ [12].

Основные положительные моменты установки портативного устройства ИОКТ на микроскоп связаны с высокой стабильностью сканирования и возможностью осуществления навигации при помощи педали микроскопа. Стабилизация микроскопа значительно ускорила получение изображений, улучшила качество сканов и повысила удобство использования. Однако сохранились потери времени операции из-за перехода между фокусировкой микроскопа и ИОКТ, что затрудняло интраоперационный контроль хирургии в режиме реального времени [13—16].

С целью устранения вышеперечисленных недостатков ОКТ-устройств были разработаны интегрированные в микроскоп системы, которые обеспечивали обратную связь в режиме реального времени и позволяли контролировать анатомические изменения, происходящие во время хирургических манипуляций [13, 15, 16]. Интегрированная ИОКТ показала себя эффективным методом мониторинга в хирургии переднего и заднего сегмента глаза [17].

Второе большое исследование получило название DISCOVER (The Determination of Feasibility of Intraoperative Spectral-Domain Microscope Combined/Integrated OCT Visualization during En Face Retinal and Ophthalmic Surgery), оно явилось продолжением исследования PIONEER и было начато в 2014 г. для оценки осуществимости и полезности использования интегрированной в микроскоп ИОКТ во время офтальмохирургии. DISCOVER — это моноцентровое проспективное исследование с участием нескольких хирургов. В него было включено 820 пациентов, имеющих показания к оперативному лечению изменений переднего или заднего сегмента глаза, которым в течение 3-летнего периода была выполнена ИОКТ с помощью интегрированной в микроскоп системы (Zeiss Rescan 700, Carl Zeiss, Германия; Leica EnFocus, Leica Microsystems, Германия, или исследовательский прототип, разработанный в Cole Eye Institute, США). Клинические наблюдения были задокументированы, ИОКТ проводилась хирургом в соответствии с протоколом на заранее определенных этапах операции, и каждый хирург заполнял анкету после операции, чтобы оценить результат ИОКТ [18].

Исследование DISCOVER дополнительно подтвердило клиническую полезность ИОКТ. По мнению участников исследования, метод в 60% случаев дает ценную информацию и в 29,2% случаях влияет на хирургическую тактику. Отмечено, что ИОКТ наиболее полезна во время процедуры пилинга эпиретинальных мембран [18—21].

В исследовании DISCOVER мембранопилинг был выполнен 272 пациентам (45% случаев) по различным показаниям (в основном ЭМФ, СМР, пролиферативная витреоретинопатия). Интересно, что у 35 пациентов (19,8% случаев), у которых, по мнению хирурга, эпиретинальная мембрана была удалена полностью, по данным ИОКТ были выявлены остаточные мембраны (следует отметить, что витальные красители не применялись). И напротив, в 95 случаях, в которых, по мнению хирургов, остались фрагменты мембран после пилинга, ИОКТ показала полное удаление у 38 (40,0%) пациентов, что позволило исключить ненужные хирургические манипуляции [18].

Во время отделения задней гиалоидной мембраны (ЗГМ) у 15 (15,8%) пациентов ИОКТ позволила идентифицировать наличие СМР, что потребовало пилинга внутренней пограничной мембраны (ВПМ) и газовой тампонады [18].

Кроме того, исследование DISCOVER выявило различия ИОКТ-стратегии при вмешательствах на переднем и заднем сегментах глаза. В исследовании была представлена возможность двух типов визуализации: первый — выведение изображения в высоком разрешении на экран монитора, второй — технология heads-up display для отображения ИОКТ-изображений в окулярах микроскопа [18, 22].

В процессе хирургического вмешательства на переднем сегменте глаза участники исследования предпочитали ИОКТ в режиме реального времени посредством heads-up display, что позволяло проводить манипуляции под контролем ИОКТ. Большую часть оперативных вмешательств составила сквозная кератопластика, в процессе которой большинство хирургических манипуляций выполняют «под» интересующими тканями, что приводит к минимальному затенению от хирургических инструментов и позволяет получать непрерывную визуализацию. В процессе хирургии заднего сегмента металлические инструменты, расположенные над поверхностью сетчатки, приводят к значительному затенению. Исходя из этого, витреоретинальные хирурги предпочитали статическую визуализацию на экране монитора (в 69% случаев). Кроме того, при таком типе хирургии требуется ИОКТ максимально высокого разрешения для визуализации тонкой архитектоники сетчатки, которую не может дать инжекция в окуляры микроскопа [22].

С учетом вышеперечисленных проблем логичным шагом была интеграция ИОКТ с 3D-системами визуализации (стереомонитор, шлем виртуальной реальности и т.д.), которая позволила совместить достоинство высокоразрешающих мониторов и одновременное наблюдение за хирургическим полем и данными ИОКТ в режиме реального времени. Иногда такую компоновку называют 4D-визуализацией, имея в виду, что к пространственному восприятию хирургического поля дополнительно добавляется ИОКТ. Однако чаще под технологией 4D-хирургической визуализации понимают четырехмерную ИОКТ — объемная ОКТ в режиме реального времени может отображать до 10 объемных сканов в секунду [23—25]. Помимо этого 4D-ИОКТ позволяет хирургу точно оценивать расстояние инструментов от поверхности интересующей ткани и контролировать взаимодействие между инструментами и сетчаткой/преретинальными мембранами практически в реальном времени [24, 26].

Визуализация 4D-ИОКТ была применена в процессе 48 операций на глазах человека, и было продемонстрировано, что она обеспечивает визуализацию зоны интереса в соответствии с предоперационным диагнозом в 93% случаев на сетчатке и в 100% случаев на структурах переднего сегмента глаза [23, 25].

Крайне важным для технологии ИОКТ, интегрированной в микроскоп, является выведение изображения и управление ИОКТ, особенно при получении данных в режиме реального времени. В настоящее время этот принцип реализован в нескольких вариантах выведения изображения [1, 9, 23, 26, 27].

Преимущества и недостатки основных технологий ИОКТ

Выведение на отдельный дисплей:

— преимущества — возможность детально рассмотреть ОКТ-картину с высоким разрешением;

— недостаток — отсутствие возможности получать данные ИОКТ в онлайн-режиме, что требует остановки операции; при этом необходимо отметить, что через год использования ОКТ-картины потребность наблюдения ОКТ «вживую» снижается с 45 до 20% (что объясняли прекращением wow-эффекта).

Heads-up display:

— преимущества — возможность наблюдения одновременно как за операционным полем, так и за ОКТ-картиной;

— недостатки — изображение в окулярах не позволяет получить высокое разрешение; кроме того, изображение в окулярах имеет определенную яркость и поэтому засвечивает все хирургическое поле, что уменьшает его видимость.

Интеграция ОКТ изображения с 3D-визуализирующими системами (стереомонитор, шлем виртуальной реальности). В настоящее время является наиболее перспективной и позволяет хирургу получать ИОКТ-изображение в высоком разрешении в режиме реального времени.

Клиническое применение ИОКТ в витреоретинальной хирургии

Макулярная патология

Хирургия ЭМФ является одним из наиболее частых показаний к витреоретинальной хирургии и требует высокого уровня визуализации как эпиретинальных мембран, так и поверхности сетчатки. C. Leisser и соавторы в проспективном исследовании с использованием ИОКТ, интегрированной в операционный микроскоп, во время процедуры пилинга мембраны показали способность ИОКТ улучшать визуализацию нижележащих мембран и фиксировать тонкие изменения архитектоники после пилинга [28].

Исследование C.I. Falkner-Radler и соавторов показало, что пилинг мембраны с обратной ИОКТ-связью можно проводить без использования адъювантных красителей в 31% случаев, тем самым сокращая время операции и риск изменений сетчатки из-за использования этих красителей [29]. Возможность удаления эпиретинальных мембран без окрашивания с ИОКТ-контролем в последующем была подтверждена и в других исследованиях [30, 31].

Влияние результатов ИОКТ на принятие решений хирургом при ЭМФ было продемонстрировано во многих исследованиях [1, 13, 18—21, 28, 31, 32]. Визуализация ЭМФ в некоторых случаях довольно затруднительна, что приводит к неполному удалению мембраны. Несколько исследований показали несоответствие между изображением с операционного микроскопа и данными ИОКТ. В 12—19% случаев ИОКТ выявила субклинические остаточные мембраны, что потребовало дополнительного пилинга мембраны [12, 18].

В исследовании DISCOVER ИОКТ-изображения были получены в 149 случаях (98,6%); сбои в работе микроскопа и программного обеспечения ограничили визуализацию в двух случаях. Хирурги предпочли статическую обратную связь (на отдельном мониторе) в процессе 102 (68,9%) операций, обратную связь в режиме реального времени (инжекция изображения в окуляры микроскопа) — в 37 (25%), комбинацию — в одном случае (0,7%). В целом хирурги сообщили, что ИОКТ обеспечила ценную обратную связь при проведении 111 (75%) операций при ЭМФ [33].

ИОКТ при ЭМФ может быть полезна в следующих клинических ситуациях [1, 31—33]:

— подтверждение полного пилинга;

— идентификация края мембраны для начала пилинга;

— подтверждение отсутствия СМР;

— выявление субклинической отслойки сетчатки;

— выявление субретинальной жидкости (СРЖ) со СМР.

ИОКТ позволила изучить анатомические изменения, происходящие во время операции [10, 13, 34]. Исследования показали, что удаление ВПМ во время операции при СМР может вызвать изменения геометрии отверстия и внешней архитектоники сетчатки [34]. В частности, субретинальная гипорефлективность между эллипсоидной зоной и пигментным эпителием сетчатки наблюдалась на ИОКТ в различные моменты хирургического вмешательства [34]. Предварительные исследования показали, что расширение эллипсоидной зоны до высоты пигментного эпителия сетчатки после пилинга ВПМ может быть связано со скоростью анатомической нормализации после хирургического восстановления, и было показано, что оно коррелирует с восстановлением зрения [34]. Эти изменения, в свою очередь, могут иметь значение для анатомического успеха, определяемого как первичное закрытие макулярного отверстия [34].

В контролируемом исследовании (95 случаев СМР) было показано, что применение ИОКТ возможно при пилинге ВПМ без использования витальных красителей и позволяет во всех случаях контролировать удаление мембран, что повышает частоту закрытия макулярных разрывов и обеспечивает более высокие функциональные результаты. Кроме того, данные ИОКТ позволяют более точно определять выбор метода тампонады при СМР [31].

Целью операции при витреомакулярном тракционном синдроме является отделение ЗГМ, однако при этом довольно часто хирург может потерять «крышу» так называемой «кисты», что приводит к развитию СМР. Применение ИОКТ является полезным при данном типе хирургии, так как обеспечивает в режиме реального времени [10, 29, 35]:

— оценку степени витреомакулярной адгезии и разрешение тракции;

— визуализацию «кисты без крыши» после подъема ЗГМ;

— идентификацию субклинического СМР;

— фиксацию неполного отслоения мембран.

Эти результаты могут помочь в принятии хирургом решений, например, об использовании газовой тампонады или пилинге ВПМ [29, 35].

L.M. Lytvynchuk и соавторы использовали ИОКТ в хирургическом лечении синдрома «утреннего сияния» (от англ. morning glory syndrome; увеличение диска и ямки зрительного нерва и связанные с ним отслойка сетчатки и ретиношизис в центральной зоне). В ходе операции при помощи ИОКТ была выявлена плотная адгезия между задним уплотненным стекловидным телом, эпипапиллярной областью и макулой. В результате было высказано предположение, что сила тракции стекловидного тела была основной причиной отслойки сетчатки [36].

Регматогенная отслойка сетчатки (РОС)

L.B. Lee и S.K. Srivastava при помощи ИОКТ продемонстрировали на клиническом материале наличие остаточной СРЖ, несмотря на визуальное прилегание сетчатки под перфторорганическими соединениями (ПФОС) [37].

Исследование DISCOVER показало, что данные ИОКТ влияют на принятие хирургами решений в 21% случаев РОС и позволяют идентифицировать оптимальное место дренирования на основе высоты СРЖ. Выявленные диагностические находки на основе ИОКТ в хирургии РОС: СРЖ — 65 случаев (54,2%), субклинический СМР — 6 случаев (5%), оккультные суб- и преретинальные мембраны — 21 случай (17,5%) [18, 20].

Таким образом, ИОКТ во время лечения РОС позволяет визуализировать [18, 20, 36, 38]:

— СРЖ;

— центральные и периферические разрывы сетчатки;

— остаточное преретинальное или субретинальное ПФОС;

— суб- и преретинальные пролиферативные мембраны;

— витреоретинальные тракции.

Также ИОКТ позволяет дифференцировать:

— ретиношизис и отслойку сетчатки;

— СРЖ и хориоидальное кровоизлияние;

— контузионные изменения сетчатки и дегемоглобинизированное преретинальное кровоизлияние.

Субмакулярная хирургия. Еще одной областью применения ИОКТ являются субмакулярные операции, включая генную терапию, имплантацию протеза сетчатки и субретинальную инъекцию активатора плазминогена при субмакулярном кровоизлиянии [39—41].

Субретинальные инъекции могут вызывать серьезные осложнения, включая хориоидальные кровоизлияния, РОС, гемофтальм и рефлюкс терапевтических средств [42]. Эти операции требуют точности, и ИОКТ помогает подтвердить, что фармакологический препарат был введен в субретинальное, а не в супрахориоидальное пространство. N.Z. Gregori и соавторы показали, что интегрированная в микроскоп ИОКТ помогает визуализировать микроанатомию сетчатки во время создания небольшого субретинального пузырька со сбалансированным солевым раствором в рамках подготовки к проведению субретинальной генной терапии. При помощи ИОКТ можно непосредственно наблюдать за увеличением субретинального пузырька, так как при генной терапии необходимо избегать попадания препарата под пигментный эпителий сетчатки или в супрахориоидальное пространство [40, 43].

Под контролем ИОКТ также возможно более точно позиционировать протез сетчатки [39]. Три имплантата Argus II были введены с использованием обратной связи посредством ИОКТ при лечении пигментного ретинита. Во всех случаях позиционирование имплантата было подтверждено до и после установки ретинального штифта [18].

Лечение осложнений пролиферативной диабетической ретинопатии (ПДР). Наиболее частыми осложнениями ПДР, которые требуют витреоретинального вмешательства, являются гемофтальм и тракционная отслойка сетчатки. В частности, при гемофтальме использование ИОКТ имеет наибольшую информативность, ввиду того что при этой патологии невозможно оценить состояние макулярной зоны на дооперационном этапе [1].

В одном из исследований было выявлено, что 4D-ИОКТ во время витрэктомии при осложнениях ПДР была полезна для определения плоскостей ткани и полного рассечения фиброваскулярных мембран и оценки необходимости дальнейшего отслаивания мембран. При этом в 20% случаев не удалось получить качественного изображения ввиду высокой отслойки сетчатки и невозможности сфокусировать изображение [24].

ИОКТ позволяла оценить изменения макулярной области у пациентов с ПДР после удаления гемофтальма, степень изменения сетчатки при ЭМФ и вид макулярного разрыва. Важной при ПДР является дифференциальная диагностика шизиса и отслойки сетчатки, которую ИОКТ позволяет выполнять на высоком качественном уровне [24].

При тяжелых формах тракционной отслойки сетчатки при ПДР эффективным методом диссекции пролиферативных мембран является вискодиссекция, однако наиболее частой проблемой при этом становится введение вискоэластика не между сетчаткой и пролиферативной мембраной, в полость гиалоидошизиса. При выполнении вискодиссекции ИОКТ позволяет определить плоскость распространения вискоэластика и при необходимости внести коррективы [24].

Во время процедур, направленных на лечение ПДР, ИОКТ позволяет идентифицировать хирургические плоскости тканей и дифференцировать фиброваскулярную пролиферативную ткань, приводящую к тракционной отслойке сетчатки. Примеры обратной связи ИОКТ, которые изменили принятие хирургических решений во время операций при осложнениях ПДР, включали идентификацию скрытых разрывов сетчатки, подтверждение отсутствия разрыва сетчатки, визуализацию оптимальных плоскостей рассечения и дифференциацию между разрывом или растяжением и отслойкой сетчатки [18].

Использование ИОКТ для визуализации внутриглазных опухолей

При биопсии новообразований сетчатки и хориоидеи ИОКТ использовали для определения зоны биопсии и оценки ткани после биопсии. Результаты ИОКТ повлияли на тактику в шести случаях из восьми [18].

Ограничения ИОКТ

Несмотря на то что за последние несколько лет в использовании ИОКТ были достигнуты значительные успехи, у этого диагностического подхода есть несколько ограничений. В современных системах микроскопов поле зрения хирурга и размер ОКТ-изображений ограничены размером хирургических окуляров [44].

Представление ОКТ-изображений на внешнем мониторе может быть полезным благодаря большему размеру и высокому разрешению дисплея, но это требует от хирурга отведения взгляда от операционного поля, что приведет к кратковременной потере контроля за операцией. Интеграция ИОКТ в 3D-системы визуализации для витреоретинальной хирургии является потенциальным направлением для дальнейшего развития [1].

Современные металлические хирургические инструменты создают абсолютное затенение, ограничивая визуализацию подлежащих тканевых структур и взаимодействие инструмента с тканью. Так, J.P. Ehlers и соавт. (2017) сообщили об использовании разработанных ими новых инструментов, совместимых с ИОКТ, включая мембранные скребки и витреоретинальные пинцеты [45]. Эти инструменты сделаны из полупрозрачного жесткого пластика, что позволяет уменьшить светорассеяние, улучшить видимость ткани, лежащей непосредственно под инструментами, и видимость всего кончика инструмента [24, 45]. Дальнейшее развитие инструментов, совместимых с ИОКТ, и усовершенствование программных алгоритмов для минимизации артефактов позволят проводить более точные манипуляции с тканями [46]. Кроме того, будет полезна разработка автоматизированного отслеживания рабочей зоны инструментов ИОКТ, что позволит свести к минимуму нагрузку хирурга, связанную с ручным наведением ИОКТ-сканов во время операции [45].

Заключение

За последнее десятилетие ИОКТ стала ценным методом визуализации в витреоретинальной хирургии, позволяющим получать обратную связь в режиме реального времени. ИОКТ обеспечивает дополнительную информацию об изменениях микроархитектоники сетчатки в процессе хирургических манипуляций, тем самым уменьшая их количество, и способствует безопасной хирургической технике. Решение таких вопросов, как оптимизация обратной связи на 3D-дисплее, разработка инструментов, совместимых с ОКТ, и улучшение навигации обеспечит широкую интеграцию и использование этой технологии в клинической практике.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.