OCTによる眼底の観察

§ OCT とは

OCToptical coherence tomography の頭文字で,光干渉断層計《ひかりかんしょうだんそうけい》という.
OCT画像は,光を照射して得られたエコー情報を再構成して断層像を表示するもので,生体眼で非接触・非侵襲的に検査ができる.画像はグレースケール BW ないし擬似カラー false-color / pseudo-color にて表示され,光学顕微鏡組織切片に類似する.
かくして,外来の場で検眼鏡所見に対応した組織像を手にすることができることから,眼底病理に対する知見・解釈が大きく展開することになったのである.
OCTの応用は眼科以外の分野にも及び,眼科でも前眼部の観察が可能であるが,ここでは眼底の観察について触れる.

図 01 図 02 読み込み中
§ 原理的なこと

図 03

  1. OCTは,

    種のエコー断層装置といえる.
    眼科などでエコーといえば超音波が思い浮かぶが,OCTでは近赤外線(850nm など)による低干渉性光源を用いる.

    A モード:amplitude or axial(軸上
    B モード:brightness(断層
    C モード:cross section(断面

図 04

  1. エコー断層では,

    反射波(散乱光)の時間差と強度を測定し,画像を構築している.眼球後方の情報を描出するためには低周波に依り,高周波にすると眼球前半の描出に留まるなど,解像度と浸透深度は律背反にある.
    前眼部の形態解析に普及している超音波生体顕微鏡(ultrasound biomicroscopy)では0.05mmほどの解像とのことである.超音波周波数50MHzとして,50マイクロ秒の周期で振動する.マイクロ秒(µs)とは,10-6秒を表わしている.
    OCTでは信号源に近赤外光を用いることで深達性と高解像度が実現した.可視光近辺の波は,およそ1フェムト秒の周期で振動する.フェムト秒(fs)とは,10-15秒を表わしている.水に吸収されるとのことで,水組織である眼球の深部にある脈絡膜については難点となっている。

図 05

  1. 「干渉 interference 」とは,

    電波・光・音・さざ波などは「波」の性質をもっており,2つ以上の同じ種類の「波」が同じ場所で出会った場合に波同士が相互作用をおこし,強めあったり弱めあったり,いわゆる「うねり」が生じる.この現象が「干渉」である.通常は波長や位相がバラバラであることから「うねり」は生じず,干渉性はないことになる.レーザー光は波長が揃っていることから高干渉性を示す.高干渉性は「うねり」が多すぎ,眼科では使い物にならないそうである.

    図 07 図 06

    干渉計の原理としてMichelson-Morley の実験に基づく説明がされている.実験の究極は相対性理論に行き着くとのことであるが,珍粉漢粉チンプンカンプン である.

  1. OCTの信号源は,

    低干渉性近赤外ビームを発するSLD(super luminescent diode)光源を用いる.TD式某機種は820nm±15nm,SD式某機種は840nm±45nmの帯域とのことである.

  2. 眼内に入射された測定光は,

    図 08 図 09

    眼底組織の各々の部位で反射し帰ってくる.反射信号強度を A-mode になぞらえると,左図のようである.基準光と反射光との演算により,時間差(空間的位置関係)と反射信号強度を表示する.これを6mm(現行機の標準設定)スキャンし,断層画像を構成する.

    図 10

    通常は擬似カラー表示が判りやすいと思われるが,ディテールで勝るグレースケール表示を好む研究者も少なくない.

    図 11 図 12

    カラーでは,低反射は寒色系で高反射は暖色系で表示される.深さに応じて減衰量の補整をかけているそうである.
    なお,
    信号光の入射方向に対して戻ってくる反射信号が後方散乱,横に散らばるのが側方散乱,進行方向の反射が前方散乱である.
    OCTでは 後方散乱 が重要である.

  3. 図 13

    信号は,

    @吸収:色素(メラニン,ヘモグロビン,・・かつ,高反射を示すのが出血や硬性白斑,など
    A散乱:構成が異なる組織の境界で発生.硝子体皮質(あるいは後部硝子体膜)や網膜上膜,など
    B反射(あるいは後方散乱):進行と逆方向(つまり戻ってくる信号
    C光学的透明腔:液体の貯留空間(網膜内浮腫や滲出液).高比重あるいは血液が混じると反射信号が出る.
    などが情報となる.

  4. スキャンモードは,
    直線,十字,円とそれらのバリエーションとなる.

    網膜厚や視神経乳頭陥凹深度計測ができるが,尚改良の余地がある.

  5. 性能の進化は,

    タイムドメインスペクトラルドメイン
    図 14 図 15
    引用:眼科 49:2007

    断層画像の構成が時間領域測定法(TD;time domain)からフーリエ領域測定法(FD;Fourier domain.このひとつにスペクトラルドメイン方式がある)へ変わったことで,測定時間・解像度など大きく進化した.たとえば,

    図 16

    ということで,初期モデルで網膜色素上皮+脈絡毛細血管板とされた網膜外層の高反射層は,A-scanの垂直解像度が上がるにつれ視細胞+網膜色素上皮部と認識され,まず内節外節結合部(IS-OS line)が分離して描出された.さらにSD-OCTでは,外境界膜を含め四層の中高反射層が確認されている.

§ 正常所見

図 17

  1. 網膜の構造は,

    感覚網膜の基本構築として9層 ということであるが,部位により特徴がある.端的に観察できるのが黄斑を通る水平断と思われる.
    すなわち,

    黄斑中心窩

    網膜外層(神経上皮層)のみということで内顆粒層より内側の成分はない例えば,右図は神経節細胞層まで入っており中心小窩から少しずれた部分のセクションとわかる.

    乳頭黄斑間

    神経線維は乳頭へ集合する.黄斑から離れるにつれ神経線維層が厚くなるわけである.

    縫線部

    耳側縫線部は神経線維は最薄となる.ほとんど描出されない.

    これらにより,例えば右図や下図では左方向に乳頭があるはずであることがわかる.

    右図脈絡膜,F中心窩,S強膜

  2. 黄斑部の構造は,

    図 18 図 19

    特に中心窩は視細胞のみ(神経上皮層),ということで,構成要素を網膜10層 でいうと内境界膜,外網状層,外顆粒層,外境界膜,視細胞層,網膜色素上皮層である.

  3. 網膜とOCT画像との対応

図 20 図 21
図 22

.眼底構造物では,
 神経線維層・各網状層で高反射,
 神経節細胞層・各顆粒層で低反射(攪乱 ??
 外境界膜より深部では低反射高反射層が観察される.
 脈絡膜は,単なる模様に描出されるため詳細不明.

.神経線維層は
視神経乳頭に近い程厚くなることで,水平スライスでは非対称になっている.それ以外の網膜各層は基本的に対称としてよい,
さらに上図をよく見ると,中心窩周りでの外網状層部の描出で左(縫線)側のほうが厚い.Henle線維層が可視化され外網状層の本来の厚みに近い形に見えてくると考えられている(後述).網膜像が微妙に傾斜していることで写ってくるらしい.

図 23

.網膜外層,すなわち
視細胞-網膜色素上皮部は,外境界膜を含め四層の中高反射層が認識されている.

.これらにより,上図では,
ⓐ中反射:外顆粒層下部の反射線は外境界膜である.次の低反射層は視細胞内節.
ⓑ高反射:IS-OS line.結合部・接合面などと呼ばれる.内節外端のミトコンドリアが多く集積している部分(エリプソイド部)と見做されている.OCT画像上ではこのように呼びならわされていたが,組織学での結合繊毛部とは致しないことを嫌ってかその後 ellipsoid zone とされてきている.
次の低反射層は視細胞外節.錐体視細胞の形状の特徴として,わずかな膨らみ(bulge)がある.
ⓒ高反射:COST line.錐体外節の終末端(COST;cone outer segment tip)で色素上皮細胞の長い絨毛が錐体先端を受け止めるような構造(cone sheath)の部分(左図)と考えられている.Verhoeff膜と言われたことがあるが,今後 interdigitation zone と呼ばれる頻度が増えるようである(下図,青矢印)
ⓓ高反射:網膜色素上皮層.通常は本の高反射ラインになるが,解像を上げると高反射‐低反射‐高反射の集合体として観察できる.般に橙色ラインとその下の緑色ラインの境界部分が,Bruch膜にほぼ致するようである.ここは色素上皮剥離のときに本線として描出される.通常,これより下の脈絡膜部分は詳細不明である.

図 24

segmentation

そんな訳で,初期モデルで「色素上皮層(と脈絡毛細血管板)」と考えられていた高反射層は,「視細胞層」と「網膜色素上皮層」を示していたことになる.これにより,古くて新しいテーマである網膜厚は,機種ごとに位置を確認したうえで計測数値を評価する必要がある.そうすると,左図の青矢印のCOST線が描出される場合に限り,Aが最も妥当なセグメンテーションということになる.

  1. アーチファクト

    @アーチファクト(artifactartefact)とは,有るものが写らないとか無いものが写る,というような所見を指す(画像以外の領域の意味も調べてみて下さい).主な原因は,
     ・ブロック(音響陰影 acoustic shadow,蛍光造影写真にも使う)
     ・過剰透過(散乱・吸収が少ない部位では信号光の減衰が少なく,深部…眼底では特に脈絡膜が強く描出)
     ・入射角度(検出器に届く後方散乱信号の多寡)
     等.その他で画像に影響するのは,
      ・眼球運動や瞬目
      ・深さ設定のミス
      ・目標(スキャン位置)のズレ
     等

    A動いているものの信号は,周囲との位置関係がくずれる.具体的には,網膜血管は解剖学的な位置を表現していない.
    この現象はTD方式の画像では特に目立つ現象であったが,FD方式になり描出が変化した.スキャン時間の高速化の所為だろうか.

§ 疾患例

  1. 中心性漿液性脈絡網膜症

    図 25 図 26

    単純明快に納得のいく画像所見が,本症だろう.
    かつての教科書には模式図として描かれていた病理変化が,実体で表現できるようになった.

  2. 黄斑円孔

    図 27 図 28

    硝子体手術の発達の中で,発症病理の解釈が進んだ疾患のひとつである.非侵襲的に,明瞭に記録できる.
    外境界膜から視細胞外節部の描出によって,術後視力が予測される.

  3. 加齢黄斑変性

    図 29 図 30

    蛍光眼底造影所見などによって,およその病態の解釈は得られていた.
    OCT画像ではかなり多様性があるようで,パターン化するのに苦労する.‥‥見なけりゃ良かった

  4. 加齢黄斑変性-2

    図 31 図 32

    <こめんと>

  5. 網膜静脈閉塞症

    図 33 図 34

    <こめんと>

  6. 網膜静脈閉塞症-2

    図 35 図 36

    RVOは高率に黄斑浮腫を合併する.また,BRVOでも意外なほど浮腫が強く,蛍光眼底造影写真の色素漏出との相関に妙に納得したものだ.治療に抵抗するのも目瞭然であるし,所見の変化に憂することになる.

  7. 卵黄状黄斑ジストロフィ

    図 37 図 38

    splitしているのは網膜色素上皮層であるが,色素上皮離とはチョッと違うようだ(炒り卵期 scramble-egg stage と思われる 眼底にカーソルを重ねると偽蓄膿状態が出ます).これでも(1.2)

  8. 黄斑ジストロフィ

    図 39 図 40

    あるべきものがない.結果,脈絡膜レベルが高反射に記録される.
    ……何が写ってなさそうか,判ります  次もそうです.

  9. 先天トキソプラズマ症の疑い

    図 41 図 42
  10. 色素母斑

    図 43 nevus図 44

    造影写真 では

  11. 黄斑低形成

    図 45 黄斑低形成2 図 46 黄斑低形成oct

    中心小窩は痕跡程度のようである.輪状反射はどこへ 陥凹はどうした

  12. 黄斑胞様変性(黄斑分離症)

    図 47 黄斑分離 図 48 OCT

    中心窩胞がそびえ立つ.では,すきまができている部位は

  13. 硝子体

    図 49 図 50
  14. その他のページ

    ドルーゼン

    網膜色素上皮剥離

    中心性漿液性脈絡網膜症

    中心性漿液性脈絡網膜症U

    網膜動脈分枝閉塞

    BRVOと黄斑浮腫

    中心窩の硝子体牽引

    硝子体網膜病変 U

  15. もう少し提示すべき典型所見のいくつかは,いずれ追加する(かも知れない)
    また,本来の解析用ソフトウエアは多様に用意されている.しかし今日は,ここまで.

§ 将来的には

撮影速度,感度,分解能,網膜色素上皮下の所見などに限界がある.言い換えると,描出に不満がある.今後,
高分解能,高速,次元,高深達,ドップラーなどが進化の方向のようである.

血管網の画像化や偏光感受型OCTの実用化が近い(2016年 追加

参 考

 日本視能訓練士協会誌 第39巻 2010年:OCTの見方
こちらから https://www.jstage.jst.go.jp/article/jorthoptic/39/0/39_039K001/_pdf

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2012