Study of age-related retinal hemodynamic changes by laser speckle flowgraphy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Background: Diagnostics of hemodynamic changes is important both for clarifying the features of the course of pathological process of many ophthalmic diseases and for optimizing treatment tactics. Laser speckle flowgraphy (LSFG) is a new non-invasive method for quantitative assessment of retinal blood flow.

Aim: To study age-related changes of pulse waves both in large blood vessels and microvasculature in the optic nerve head and macula by laser speckle flowgraphy.

Materials and methods: Age-related changes in blood flow were studied in 60 healthy volunteers using LSFG-RetFlow. We analyzed MBR — main parameter of pulse wave assessed by the laser speckle flowgraphy and also another 8 pulse wave parameters for large vessels and microvasculature in the areas of optic nerve head and macula.

Results: The study revealed statistically significant (p ≤ 0.05) age-related changes in pulse waves for most parameters under study. In the large vessels of the optic disc blood flow dropped after 60 years, while in the microvasculature it decreased progradiently in the groups older than 40 and 60 years. In the macular region, blood flow in large vessels and microvasculature decreased mainly in the group aged over 61. Age-related changes in pulse wave parameters were unidirectional for both large vessels and microvasculature; trends were similar in both areas under investigation.

Conclusions: The study demonstrated statistically significant (age-related changes in most laser speckle flowgraphy pulse wave parameters. The MBR, MV (MBR of Vascular area), MT (MBR of Tissue area) indicators are most informative in the ophthalmic hemodinamic screening. The study of another pulse wave parameters seems sufficient for the general MBR.

About the authors

Vladimir V. Neroev

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Email: secr@igb.ru
ORCID iD: 0000-0002-8480-0894
SPIN-code: 5214-4134

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Corresponding Member of RAS

Russian Federation, Moscow

Tatiana D. Okhotsimskaya

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Email: tata123@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-1121-4314
SPIN-code: 9917-7103

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Olga V. Zaytseva

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Email: sea-zov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4530-553X
SPIN-code: 5171-8473

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Sergey Yu. Petrov

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Email: post@glaucomajournal.ru
ORCID iD: 0000-0001-6922-0464
SPIN-code: 9220-8603

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Aleksandr I. Ushakov

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Email: winter215@yandex.ru
SPIN-code: 5209-8565

MD

Russian Federation, Moscow

Natalia E. Deryugina

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Email: natasha.der96@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-3406-0033
SPIN-code: 5609-6216

MD

Russian Federation, Moscow

Oksana I. Markelova

Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases

Author for correspondence.
Email: levinaoi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8090-6034
SPIN-code: 6381-9851

MD

Russian Federation, Moscow

References

  1. Hadikova EV. Autoregulation of eye vessels. Clinical Gerontology. 2006;(7):4143. EDN: JUUKCN
  2. Wong TY, Klein R, Klein BEK, et al. Retinal vessel diameters and their associations with age and blood pressure. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2003;44(11):4644–4650. doi: 10.1167/iovs.03-0079
  3. Kenney WL, Armstrong CG. Reflex peripheral vasoconstriction is diminished in older men. J Appl Physiol (1985). 1996;80(2):512–515. doi: 10.1152/jappl.1996.80.2.512
  4. Teregulov YE, Mayanskaya SD, Teregulova ET. Changes in elastic properties of arteries and hemodynamic processes. Practical medicine. 2017;(2(103)):14–20. EDN: YLPFTZ
  5. Zieman SJ, Melenovsky V, Kass DA. Mechanisms, pathophysiology, and therapy of arterial stiffness. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2005;25(5):932–943. doi: 10.1161/01.ATV.0000160548.78317.29
  6. O’Rourke MF, Hashimoto J. Mechanical factors in arterial aging: a clinical perspective. J Am Coll Cardiol. 2007;50(1):1–13. doi: 10.1016/j.jacc.2006.12.050
  7. Petrov SY, Okhotsimskaya TD, Markelova OI. Assessment of ocular blood flow agerelated changes using laser speckle flowgraphy. Point of view. East–West. 2022;(1):23–26. EDN: IKLICH doi: 10.25276/2410-1257-2022-1-23-26
  8. Neroeva NV, Zaitseva OV, Okhotsimskaya TD, et al. Age-related changes of ocular blood flow detecting by laser speckle flowgraphy. Russian Ophthalmological Journal. 2023;16(2):54–62. EDN: FFSEQV doi: 10.21516/2072-0076-2023-16-2-54-62
  9. Anraku A, Enomoto N, Tomita G, et al. Ocular and systemic factors affecting laser speckle flowgraphy measurements in the optic nerve head. Transl Vis Sci Technol. 2021;10(1):13. doi: 10.1167/tvst.10.1.13
  10. Shiba T, Takahashi M, Hori Y, et al. Optic nerve head circulation determined by pulse wave analysis is significantly correlated with cardio ankle vascular index, left ventricular diastolic function, and age. J Atheroscler Thromb. 2012;19(11):999–1005. doi: 10.5551/jat.13631
  11. Rina M, Shiba T, Takahashi M, et al. Pulse waveform analysis of optic nerve head circulation for predicting carotid atherosclerotic changes. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2015;253(12): 2285–2291. doi: 10.1007/s00417-015-3123-y
  12. Singh SR, Garg H, Dogra M. Commentary: Cardio-ankle vascular index: The how and why for an ophthalmologist. Indian J Ophthalmol. 2020;68(5):872–873. doi: 10.4103/ijo.IJO_2291_19
  13. Shiba T, Takahashi M, Shiba C, et al. The relationships between the pulsatile flow form of ocular microcirculation by laser speckle flowgraphy and the left ventricular end-diastolic pressure and mass. Int J Cardiovasc Imag. 2018;34(11):1715–1723. doi: 10.1007/s10554-018-1388-z
  14. Kunikata H, Aizawa N, Kudo M, et al. Relationship of ocular microcirculation, measured by laser speckle flowgraphy, and silent brain infarction in primary aldosteronism. PLoS ONE. 2015;10(2): e0117452. doi: 10.1371/journal.pone.0117452
  15. Shiba T, Takahashi M, Matsumoto T, et al. Differences in optic nerve head microcirculation between evening and morning in patients with coronary artery disease. Microcirculation. 2017;24(7): e12386. doi: 10.1111/micc.12386
  16. Ichinohasama K, Kunikata H, Ito A, et al. The relationship between carotid intima-media thickness and ocular circulation in type-2 diabetes. J Ophthalmol. 2019;2019:3421305. doi: 10.1155/2019/3421305
  17. Ueno Y, Iwase T, Gotoet K, et al. Association of changes of retinal vessels diameter with ocular blood flow in eyes with diabetic retinopathy. Sci Rep. 2021;11(1):4653. doi: 10.1038/s41598-021-84067-2
  18. Luft N, Wozniak PA, Aschinger GC, et al. Ocular blood flow measurements in healthy white subjects using laser speckle flowgraphy. PLoS One. 2016;11(12):e0168190. doi: 10.1371/journal.pone.0168190
  19. Tsuda S, Kunikata H, Shimura M, et al. Pulse-waveform analysis of normal population using laser speckle flowgraphy. Curr Eye Res. 2014;39(12):1207–1215. doi: 10.3109/02713683.2014.905608
  20. Aizawa N, Kunikata H, Nitta F, et al. Age- and sex-dependency of laser speckle flowgraphy measurements of optic nerve vessel microcirculation. PLoS One. 2016;11(2):e0148812. doi: 10.1371/journal.pone.0148812

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. ONH blood flow parameters obtained by laser speckle flowgraphy: a — cartogram of blood flow; b — graphic representation of mean blur rate (MBR) in the age groups of 20–40 years (a1 and b1) and over 60 years (a2 and b2), respectively, the x-axis reflects scanning frames. MV — MBR of Vascular area, MT — MBR of Tissue area, MA — MBR of all area

Download (420KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Macula blood flow parameters obtained by laser speckle flowgraphy: а — cartogram of blood flow; b — graphic representation of MBR in the age groups of 20–40 years old (a1 and b1) and over 60 years old (a2 and b2), respectively, the x-axis reflects scanning frames. MV — MBR of Vascular area, MT — MBR of Tissue area, MA — MBR of all area

Download (419KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dynamics of pulse wave parameters within the groups 41–60 years and ≥61 years relative to the group of 20–40 years (corresponds to the isoline). BOT — Blowout Time; BOS — Blowout Score; Skew — asymmetric distribution; ATI — Acceleration Time Index; Rising rate — rate of increase of MBR curve; Falling rate — rate of decay of MBR curve; FAI — Flow Acceleration Index; RI — Resistivity Index; ДЗН — optic nerve head; MZ — macular area

Download (192KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».