Диабетическая ретинопатия (ДР) — это специфичное позднее нейромикрососудистое осложнение сахарного диабета (СД), развивающееся, как правило, последовательно от изменений, связанных с повышенной проницаемостью и окклюзией ретинальных сосудов до появления новообразованных сосудов и фиброглиальной ткани и являющееся одним из проявлений генерализованной микроангиопатии [1]. В настоящее время методики визуализации глазного дна имеют значительную информативность в скрининге диабетической ретинопатии, а также играют важную роль в выборе вида терапии и прогнозировании функциональных результатов. В связи с эволюцией методов визуализации глазного дна, все более актуальным становится поиск новых клинических, лабораторных и визуализируемых биомаркеров, а также изучение их влияния на прогрессирование заболевания и ответ на терапию. Понятие «биомаркер» характеризуется как «параметр, который подлежит объективному измерению и оценивается как индикатор нормальных биологических процессов, патогенных процессов или фармакологических реакций на терапевтическое вмешательство» [2]. Среди лабораторных биомаркеров информативным является определение уровня цитокинов в сыворотке, стекловидном теле, водянистой влаге и слезной жидкости, однако данный метод является инвазивным. Преимуществом оценки визуализируемых биомаркеров является неинвазивная оценка состояния сетчатки и сосудистой оболочки глаза in vivo, сопоставимого с гистологической картиной, при этом возможна оценка как структурных изменений ткани сетчатки, так и параметров микроциркулярного русла [3][4]. В настоящее время подробная оценка визуализируемых биомаркеров микрососудистого русла сетчатки доступна с помощью метода оптической когерентной томографии- ангиографии (ОКТ-А).

ОКТ-А — метод исследования, который предоставляет подробную информацию о микроциркуляторном русле глазного дна. Недавние исследования показали, что у пациентов с СД изменения ретинальной сосудистой сети предшествуют изменениям на ОКТ-А. Также было доказано, что плотность сосудов поверхностного и глубокого сплетений на ОКТ-А указывает на развитие ранних изменений при ДР [5]. Среди визуализируемых ОКТ-А биомаркеров выделяют микроаневризмы, локусы ретинальной неоваскуляризации, неперфузируемые области, плотность кровотока, межкапиллярное расстояние, индекс диаметра сосудов (средний калибр сосудов), длины сосудов на основе скелетизации изображений сосудистого русла, общей длины сосудов, архитектоники сосудов (угол ветвления, извилистость, фрактальная размерность) и площади фовеолярной аваскулярной зоны (ФАЗ). Приведенные количественные и качественные параметры имеют различную степень информативности в диагностике и мониторинге ДР, а также нашли применение в клинических исследованиях. ОКТ-А также может служить неинвазивным методом визуализации для диагностики макулярной ишемии при ДР, представляя значительную предиктивную ценность [6].

Площадь ФАЗ является одним из наиболее часто анализируемых показателей ОКТ-А. В последние годы было проведено множество исследований для оценки перифовеального сосудистого кровотока и характеристик ФАЗ у пациентов с СД с помощью ОКТ-А. Было доказано, что ФАЗ реконструируется и расширяется при сосудистых заболеваниях сетчатки (в том числе и при ДР). Также было установлено, что существует отрицательная корреляция между площадью ФАЗ и максимально корригированной остротой зрения (МКОЗ) [7]. У пациентов с СД без ДР при помощи ОКТ-А были выявлены патологические изменения ФАЗ, более выраженные при СД 1 типа (СД1), чем при СД 2 типа (СД2), и коррелирующие с длительностью заболевания [8]. В противовес этому исследованию Carnevali и соавт. описали отсутствие изменения площади ФАЗ при СД1 [9]. Следует учитывать, что подавляющее большинство подобных научных работ включало малую выборку пациентов и, что более важно, почти все они выполнялись у пациентов с СД2. СД2 имеет совершенно другую патофизиологию, чем СД1, и обычно развивается в более позднем возрасте пациентов с сопутствующими заболеваниями, такими как гипертония или дислипидемия, которые могут влиять на качественную и количественную оценку изображений OКT-A. Также все еще является дискутабельным вопрос относительно корреляции между размером ФАЗ и МКОЗ при ДР. В некоторых исследованиях сообщалось о значимой корреляции между данным параметрами, в то время как в других работах не было обнаружено связи между ними. Для уточнения наличия анатомо-функциональных взаимосвязей необходимы дальнейшие исследования [10].

Параметр плотности микроциркуляторного русла (VAD) определяется как отношение площади кровеносных сосудов к общей измеренной площади. В некоторых исследованиях отражена тенденция к снижению данного показателя на уровне поверхностного и глубокого сосудистых сплетений сетчатки при ДР и также при ее отсутствии у некоторых пациентов с СД, что может свидетельствовать о ранних изменениях парафовеальной капиллярной перфузии при СД [11][12]. Параметр VAD часто оценивается совместно с параметром скелетонизированной плотности сосудов (VSD), который рассчитывается как отношение длины, занимаемой кровеносными сосудами к общей площади скелетонизированных сосудов. VSD количественно определяется как плотность сосудистого сплетения с учетом только длины сосуда, независимо от его диаметра. Поскольку каждый сосуд представлен в виде одной пиксельной линии, крупные сосуды и мелкие капилляры в равной степени влияют на количественную оценку VSD. Следовательно, по сравнению с VAD, VSD является более чувствительным к изменениям перфузии. Следует отметить, что в ряде исследований VAD глубокого капиллярного сплетения наиболее тесно взаимосвязана с тяжестью ДР и МКОЗ, подчеркивая важную роль изменения данного параметра в клиническом течении ДР. Глубокое сосудистое сплетение сетчатки может быть более восприимчивым к ишемическому повреждению по причине близкого расположения внешнего плексиформного слоя, обладающего высокими метаболическими потребностями [13]. При изучении взаимосвязи между клиническим течением СД и сосудистой плотностью на ОКТ-ангиограммах была выявлена обратная зависимость VAD от прогрессирования ДР, уровня гликированного гемоглобина (HbA1c) и увеличения толщины сетчатки по причине развития ДМО [14]. Inanc и соавт. [14] обнаружили, что особенности клинического течения СД и уровень HbA1c не коррелировали с параметрами OКT-A в группе пациентов с СД без ДР и сопоставимой по возрасту контрольной группы. Cao и соавт. [15] также выявили, что средний показатель VAD в поверхностном (SCP) и глубоком капиллярных сплетениях (DCP) не зависел от HbA1c у пациентов с СД. Аналогично в исследовании Durbin и соавт. сообщалось, что VAD, ФАЗ и другие показатели OКT-A не были связаны с HbA1c или длительностью СД [17]. И напротив, Bhanushali и соавт. [16] сообщили, что расстояние между крупными кровеносными сосудами в SCP положительно коррелировало с HbA1c, значениями глюкозы в крови натощак и постпрандиальными значениями глюкозы у пациентов с СД2. Таким образом, роль показателя VAD в диагностике ДР и взаимосвязь этого параметра с особенностями клинического течения у пациентов с СД1 неоднозначны и требуют дальнейшего изучения.

Индекс диаметра сосудов (VDI) отражает усредненный калибр сосудов. VDI предоставляет информацию о поперечном размере сосуда независимо от его длины, поэтому он чувствителен к расширению сосудов на изображении ОКТ-А и является одним из биомаркеров сосудистых аномалий. Большинство программных обеспечений приборов ОКТ-А не предоставляет информацию о VDI, в связи с чем в научной литературе недостаточно данных об изменении данного показателя при различных типах СД.

Индекс извилистости сосудов (VCI) также является одним из изучаемых диагностических признаков при ДР. С помощью автоматизированного анализа ОКТ-А возможен как качественный, так и количественный анализ данного признака [18]. VCI позволяет определить сложность морфологии сосудистых сплетений. Sasongko и соавт. было описано увеличение VCI при длительном течении СД, но при этом не было выявлено корреляции с HbA1c, систолическим артериальным давлением, индексом массы тела, уровнем холестерина крови и биомаркерами эндотелиальной дисфункции [19]. Считается, что повышенная извилистость сосудов отражает повышение гидростатического давления в ответ на ауторегулирующую дилатацию артериол, вызванную гипоксией ткани. Кроме того, согласно модулю Юнга, увеличение длины сосуда, то есть извилистость, в конечном итоге происходит, когда повышение давления достаточно велико, чтобы преодолеть жесткость стенки сосуда [20]. Lee и соавт. в своей работе показали, что более высокий уровень HbA1c связан с повышенной извилистостью артериол у пациентов с СД1 и непролиферативной ДР [21]. Было также доказано, что значительная извилистость артериол связана с более высокой частотой ДР, а также диабетической нефропатией [22]. Существует также предположение, что повышенная извилистость и удлинение сосудов могут прогнозировать развитие диабетического макулярного отека (ДМО) [23]. Исследования показали, что извилистость сосудов усиливается по мере прогрессирования ДР и может являться информативным диагностическим биомаркером [24].

Показатели VDI и VCI были выделены сравнительно недавно и анализируются в малом количестве исследований. Степень информативности данных биомаркеров в настоящее время дискутабельна и требует дальнейшего изучения.

Важно понимать, что большинство исследований, посвященных изучению микроциркуляторного русла при СД, проведены на малых выборках и, что более важно, почти все они выполнялись у пациентов с СД2. СД1 и СД2 имеют значительные патофизиологические различия, контингент пациентов с СД2 как правило старше и имеет ряд сопутствующих заболеваний, таких как гипертония и дислипидемия, которые могут влиять на оценку изображений OКT-A.

Целью данного исследования была оценка информативности комплексной диагностики ДР у пациентов с СД1 путем объединения клинических и визуализируемых данных с применением автоматизированного анализа изображений ОКТ-Ангиографии.

Одноцентровое интервенционное одномоментное ретроспективное, двухвыборочное сравнительное неконтролируемое исследование.

Исследование проводилось в период с сентября 2018 по июнь 2021 г. На базе ФГБНУ «НИИ глазных болезней имени М.М. Краснова».

Все пациенты на момент включения в исследование находились на стационарном лечении в Эндокринологическом отделении №1 Университетской клинической больницы №2 Первого МГМУ им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет). Пациенты проходили обследование и курс терапии, направленной на компенсацию СД.

Для анализа были отобраны снимки ОКТ-А 365 глаз 188 пациентов с СД1 без ДР и с ДР разных стадий, в возрасте от 18 до 71 года (средний возраст 34,49±11,829 года), с длительностью СД от 6 месяцев до 43 лет и уровнем HbA1c от 5,2 до 17,0% (средний уровень 8,518±2,033%).

Критериями исключения было помутнение оптических сред глаза, наличие ДМО, а также любой другой патологии глазного дна, помимо ДР.

Проведение исследования одобрено Локальным этическим комитетом (протокол №55/3 от 01.08.2018 г.).

Все пациенты, принимавшие участие в исследовании, проходили процедуру подписания информированного согласия на обработку персональных данных и проведение обследования.

Оценка стадии ДР во всех исследуемых глазах проводилась в соответствии с классификацией ICO (International Council of Ophthalmology) Guidelines for Diabetic Eye Care [25]. Всем пациентам было проведено стандартное офтальмологическое обследование. Сведения о клиническом течении СД (длительность течения СД, уровень HbA1c) были получены из первичной медицинской документации больных.

ОКТ-А была проведена на приборе Spectralis HRA + OCT с модулем ОКТ-А «Heidelberg Engineering» (Германия). Сканирование проводилось в режиме ART [HR] поле 3х3 мм с углом сканирования 15°, было получено 512 поперечных срезов нейросенсорной сетчатки в сканируемой области. К снимкам ОКТ-А был применен автоматизированный анализ с помощью оригинального программного обеспечения (ПО), оценивались VAD, VSD, площадь ФАЗ, VDI и VCI. Обработка изображений проводилась следующим образом: к изображениям ОКТ-А применялась бинаризация, на основе бинаризованного изображения были получены изображения скелетизированного сосудистого русла. Далее было проведено вычисление признаков, основанных на площади ФАЗ, который сводился к поиску крупных по площади областей «черных» пикселей на бинаризованном изображении. Также с помощью оригинального ПО был проведен пятииндексный количественный анализ для обнаружения и оценки сосудистых аномалий. Таким образом, было разработано пространство признаков, на основании которого возможна идентификация патологических изменений в структуре сосудистых сплетений сетчатки. Процесс и результат обработки изображения ОКТ-А с помощью ПО представлен на рисунке 1.

Количественные показатели оценивались на предмет соответствия нормальному распределению, для этого использовался критерий Колмогорова-Смирнова, а также показатели асимметрии и эксцесса. Изучаемые параметры подчинялись нормальному распределению. Оценка статистической значимости корреляционной связи осуществлялась с помощью t-критерия. Если рассчитанное значение t было меньше критического при заданном числе степеней свободы и уровне значимости, делался вывод об отсутствии статистической значимости взаимосвязи. Если больше, то корреляционная связь считалась статистически значимой. Значения коэффициента корреляции К интерпретировались в соответствии со шкалой Чеддока, по которой характеристика тесноты корреляционной связи считалась значимой при р≥0,05.

Характеристика исследуемой группы приведена в таблицах 1, 2.

В результате корреляционного анализа был установлен ряд закономерностей, отображающих взаимосвязь параметров микроциркуляции сетчатки и клинического течения СД1 и ДР. Данные статистического анализа представлены в таблице 3.

В результате корреляционного анализа выявлена статистически значимая зависимость всех квантитативных параметров ОКТ-А от возраста пациентов и длительности СД1 (p<0,05). Данная ассоциация, вероятно, обусловлена широким возрастным диапазоном исследуемой выборки, а также связью длительности СД1 с возрастом, так как данный тип СД характеризуется манифестацией в основном в первых декадах жизни, соответственно, пациенты более старшего возраста с СД1, как правило, имеют большую длительность заболевания и часто более выраженные проявления ДР на глазном дне.

Корреляционный анализ зависимости параметров ОКТ-А от стадии ДР также показал, что с прогрессированием ДР происходит усугубление изменений сосудистого русла, а именно: увеличение ФАЗ на уровне поверхностного (K=0,788, p=0) и глубокого (K=0,764, p=0,03) капиллярных сплетений; снижение VAD на уровне поверхностного (K=-0,476, p=0) и глубокого (K=-0,485, p=0) сосудистых сплетений; VSD на уровне поверхностного (K=0,692, p=0) и глубокого (K=0,713, p=0) сосудистых сплетений; увеличение VDI на уровне поверхностного (K=0,698, p=0) и глубокого (K=0,787, p<0,01) капиллярных сплетений, а также увеличение индекса VCI на уровне поверхностного (K= 0,735, p=0) и глубокого (K=0,694, p p=0) сплетений.

Данный факт позволяет предположить, что перечисленные параметры микроциркуляторного русла являются информативными в диагностике изменений микроциркуляторного русла у пациентов с СД на любых этапах развития диабетического поражения сосудов глазного дна.

При изучении влияния степени компенсации СД1 по уровню HbA1c была обнаружена обратная связь между данным показателем и VAD на уровне поверхностного (K=-0,636, p=0) и глубокого (K=-0,619, p=0,05) капиллярных сплетений, а также прямая связь с VDI на уровне глубокого (K=0,717, p<0,05) капиллярного сплетения. Влияние уровня HbA1c на другие показатели микроциркуляции сетчатки не было подтверждено (p>0,05). Следует отметить, что пациенты с большей продолжительностью СД, не достигшие компенсации углеводного обмена и/или имеющие поздние осложнения, которые могут определять выбор более высоких индивидуальных целевых значений глюкозы и HbA1c (соответственно, способствовать длительному поддержанию умеренной гипергликемии), закономерно чаще имели патологические изменения микроциркуляторного русла сетчатки.

Анализ зависимости зрительных функций от изменений сосудистого русла показал наличие обратной связи между МКОЗ и ФАЗ на уровне DCP (K=-0,728, p=0), а также VSD на уровне DCP (K=-0,754, p=0). Полученные данные свидетельствуют о возможной связи между ухудшением ретинальной перфузии в глубоком сосудистом слое и функцией наружных слоев сетчатки, в частности фоторецепторного слоя с последующим прогрессирующим снижением МКОЗ по мере усугубления ишемических изменений в макулярной области.

Подводя итоги, следует отметить, что количественная оценка показателей OКТ-А может быть затруднена из-за индивидуальных различий и системных сосудистых рисков. К примеру, известно, что сосудистая плотность сетчатки и размеры ФАЗ варьируются даже у здоровых людей [11]. Кроме того, системный статус пациента и сопутствующая терапия могут повлиять на кровоток и, следовательно, на картину ОКТ-А. Известно, что уровень артериального давления [27] и компенсация СД [17] связаны с показателями ОКТ-А. Таким образом, в дальнейших исследованиях необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на сосудистые изменения, в частности оценивать текущую степень компенсации СД по данным непрерывного мониторирования глюкозы и системные сосудистые риски для лучшего понимания взаимосвязи изменений ретинальной микроциркуляции при различных вариантах клинического течения СД.

На основании данного анализа можно подтвердить, что перечисленные параметры ОКТ-А являются информативными диагностическими и прогностическими маркерами, а автоматизированный анализ с помощью предложенного алгоритма обработки изображений позволяет ускорить и оптимизировать процедуру интерпретации ОКТ-ангиограмм. Перспективным направлением дальнейших исследований является включение данных OКТ-А с различных устройств, а также анализ большего размера выборки.

Таким образом, в работе был проведен автоматизированный анализ параметров OКT-A с целью совершенствования диагностики ДР даже при отсутствии клинических или значительных структурных изменений. Внедрение алгоритмов автоматизированного анализа изображений ОКТ-А является перспективным для усовершенствования и упрощения процесса скрининга ДР. В дальнейшем планируется продолжение работы по расширению признакового пространства, улучшению работы алгоритмов и получению более подробной разметки изображений глазного дна пациентов с ДР.

Источники финансирования. Работа выполнена по инициативе авторов без привлечения финансирования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

Участие авторов. Юсеф Н.Ю., Будзинская М.В. — идея и концепция статьи; Будзинская М.В., Липатов Д.В., Петрачков Д.В., Гуревич И.Б., Яшина В.В., Тлеубаев А.Т. — дизайн исследования; Дуржинская М.Х, Павлов В.Г., Петрачков Д.В., Гуревич И.Б., Яшина В.В., Тлеубаев А.Т., Фадеев В.В., Полубояринова И.В., Гольдшмид А.Е., Карамуллина Р.А. — сбор и обработка материала, анализ данных; Будзинская М.В., Дуржинская М.Х, Павлов В.Г. — написание и редактирование текста.

Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.