Relationship between Optical Coherence Tomography Angiography Vessel Density and Severity of Visual Field Loss in Glaucoma

Edição: 04/2017

Adeleh Yarmohammadi, MD,1 Linda M. Zangwill, PhD,1 Alberto Diniz-Filho, MD, PhD,1 Min Hee Suh, MD,1,2 Siamak Yousefi, PhD,1 Luke J. Saunders, PhD,1 Akram Belghith, PhD,1 Patricia Isabel C. Manalastas, MD,1 Felipe A. Medeiros, MD, PhD,1 Robert N. Weinreb, MD1

Purpose: To evaluate the association between vessel density measurements using optical coherence to- mography angiography (OCT-A) and severity of visual field loss in primary open-angle glaucoma.
Design: Observational, cross-sectional study.
Participants: A total of 153 eyes from 31 healthy participants, 48 glaucoma suspects, and 74 glaucoma patients enrolled in the Diagnostic Innovations in Glaucoma Study.
Methods: All eyes underwent imaging using OCT-A (Angiovue; Optovue, Fremont, CA), spectral-domain OCT (Avanti; Optovue), and standard automated perimetry (SAP). Retinal vasculature information was summa- rized as vessel density, the percentage of area occupied by flowing blood vessels in the selected region. Two measurements from the retinal nerve fiber layer (RNFL) were used: circumpapillary vessel density (cpVD) (750-mm- wide elliptical annulus around the optic disc) and whole-image vessel density (wiVD) (entire 4.5 4.5-mm scan field).
Main Outcome Measures: Associations between the severity of visual field loss, reported as SAP mean deviation (MD), and OCT-A vessel density.
Results: Compared with glaucoma eyes, normal eyes demonstrated a denser microvascular network within the RNFL. Vessel density was higher in normal eyes followed by glaucoma suspects, mild glaucoma, and moderate to severe glaucoma eyes for wiVD (55.5%, 51.3%, 48.3%, and 41.7%, respectively) and for cpVD (62.8%, 61.0%, 57.5%, 49.6%, respectively) (P < 0.001 for both). The association between SAP MD with cpVD and wiVD was stronger (R2 1⁄4 0.54 and R2 1⁄4 0.51, respectively) than the association between SAP MD with RNFL (R2 1⁄4 0.36) and rim area (R2 1⁄4 0.19) (P < 0.05 for all). Multivariate regression analysis showed that each 1% decrease in wiVD was associated with 0.66 decibel (dB) loss in MD and each 1% decrease in cpVD was asso- ciated with 0.64 dB loss in MD. In addition, the association between vessel density and severity of visual field damage was found to be significant even after controlling for the effect of structural loss.
Conclusions: Decreased vessel density was significantly associated with the severity of visual field damage independent of the structural loss. Optical coherence tomography angiography is a promising technology in glaucoma management, potentially enhancing the understanding of the role of vasculature in the pathophysiology of the disease.

Há evidência crescente sobre a relação entre alterações na microcirculação e no fluxo sanguíneo no nervo óptico (NO), e a patogénese do glaucoma. O angio-OCT surge como uma ferramenta não invasiva que permite obter dados qualitativos e quantitativos sobre a microcirculação do NO, retina peripapilar e mácula. O angio-OCT permite a caracterização vascular por camadas da retina, criando mapas de densidade vascular e o acesso quantitativo à densidade vascular (calculada através da percentagem de área ocupada por vasos onde é detectado fluxo sanguíneo na região seleccionada). Vários estudos sugerem um papel potencial desta nova tecnologia no diagnóstico, estadiamento e monitorização do glaucoma.

O estudo realizado avalia a relação entre os parâmetros de densidade vascular medidos com recurso ao angio-OCT e os graus progressivos de perda de campo visual (CV) em doentes com glaucoma primário de ângulo aberto. Foi realizado um estudo transversal que incluiu um total de 153 olhos (31 controlos saudáveis; 48 glaucomas suspeitos e 74 com glaucoma com graus progressivos de gravidade). Todos os participantes realizaram os seguintes exames: (1) OCT-A – Angiovue; Optovue, Fremont, CA; (2) spectral-domain OCT –Avanti: Optovue; (3) standard automated perimetry- SAP. São apresentadas medidas de associação entre a gravidade de perda no CV representada pelo mean deviation (MD) e: (1) densidade vascular na camada de fibras nervosas peripapilar obtida por Angio-OCT; (2) medidas estruturais (espessura da camada de fibras nervosas e área anel neuro-retiniano (ANR)) obtidas pelo SD-OCT. A metodologia é apresentada de forma detalhada e estruturada. Os métodos estatísticos são apropriados.

​Foram encontradas várias diferenças qualitativas e quantitativas na densidade vascular medida por angio-OCT. O grupo controlo apresentou maior densidade vascular na camada de fibras nervosas (CFN) peripapilar do que o grupo de doentes com glaucoma. A densidade vascular diminuiu de forma consistente com o aumento da gravidade de glaucoma. “Vessel density was higher in normal eyes followed by glaucoma suspects, mild glaucoma, and moderate to severe glaucoma eyes for wiVD (55.5%, 51.3%, 48.3%, and 41.7%, respectively) and for cpVD (62.8%, 61.0%, 57.5%, 49.6%, respectively) (P < 0.001 for both).” Não é avaliado o potencial efeito confundidor da idade (grupo controlo tendencialmente mais jovem do que o grupo de doentes com glaucoma), comprimento axial (olhos do grupo de doentes com glaucoma tendencialmente maiores do que no grupo controlo) e condições sistémicas (pressão arterial, a pressão de perfusão e a medicação sistémica). Isto poderá influenciar a interpretação dos resultados na medida em que os doentes com glaucoma terão menor densidade vascular não só atribuível à patologia mas também à idade, comprimento axial e/ou condições sistémicas. Adicionalmente e tal como referem os autores, sendo uma avaliação transversal e não longitudinal não é determinada a relação temporal entre a perda de densidade vascular e a progressão do dano estrutural e funcional por glaucoma.

Usando modelos de regressão linear foi estudada a associação entre a gravidade de perda do campo visual (MD) e a densidade vascular peripapilar, a espessura da CFN e a área do ANR, ajustando para a idade, pressão intra-ocular, espessura córnea central e comprimento axial. Segundo o modelo apresentado a variável que possui maior coeficiente e portanto tem maior influência na resposta (MD) é o valor de densidade vascular (-0.64 (cpVD) -0.66 (wiVD), P<0.001). Os autores afirmam que: “The principal finding of the study was a relatively strong association among cpVD, wiVD, and visual field loss expressed as MD (R2 = 0.54 and 0.51, respectively; P < 0.001 for both), suggesting that reduced OCT-A vessel density is associated with more severe glaucoma.”. Atendendo a estes resultados, importa também salientar que considerando estes coeficientes de determinação (R2), 46% e 49% da variância da perda do campo visual (representada pelo MD), depende de outras variáveis não estudadas com este modelo.

Os resultados apontam para o papel da microcirculação na patogénese do glaucoma, não só demonstrando diminuição da densidade vascular com aumento da gravidade do glaucoma, mas também demonstrando haver correlação entre os parâmetros do CV e os valores de densidade vascular. A principal conclusão deste trabalho vem neste sentido: “OCT-A is a promising technology that will allow clinical monitoring of vascular changes in glaucoma, and it could potentially enhance our understanding of the pathophysiology of the disease, specifically its underlying vascular mechanism.” São, no entanto, necessários mais estudos para demonstrar que a densidade vascular tem uma melhor correlação com o dano funcional do que as medidas estruturais até agora integradas na prática clinica, para assim validar a sua introdução nos algoritmos de decisão.