Personalized analysis of foveal avascular zone with optical coherence tomography angiography

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim. To investigate the relationship between the foveal avascular zone (FAZ) and inner nuclear layer (INL) – free zone in order to provide a personalized approach for evaluation of the FAZ area with optical coherence tomography-angiography (OCTA).

Material and methods.Thirty-six healthy individuals (36 eyes) and 9 patients (12 eyes) with nonproliferative diabetic retinopathy (nPDR) were included in this study. The FAZ area as well as INL-free zone were measured in superficial capillary plexus on OCTA images. The FAZ area, INL-free area, and the ratio of the INL-free area to the FAZ area were compared between healthy subjects and nPDR patients.

Results. The mean FAZ area in healthy subjects and nPDR patients was 0.33 ± 0.1 and 0.56 ± 0.28 mm2 (p < 0.05), respectively. The mean INL-free zone in healthy subjects and nPDR patients was 0.33 ± 0.07 and 0.28 ± 0.1 mm2 (p > 0.05), respectively. The ratio of the INL-free area to the FAZ area in healthy subjects and nPDR patients was 1.08 ± 0.25 and 0.57 ± 0.2 (p < 0.001), respectively. Receiver operating characteristic analysis showed that the ratio of the INL-free area to the FAZ area had the higher area under curve (0.98; 91.7% sensitivity and 97.2% specificity) compared to the FAZ area (0.8; 66.7% sensitivity and 87.1% specificity) for differentiating nPDR from healthy eyes.

Conclusion. This study showed that personalized analysis of the FAZ area based on the relationship between the actual FAZ and INL-free zone has better diagnostic accuracy compared to the conventional FAZ area measurement on OCTA images.

About the authors

Maria A. Burnasheva

S.M. Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: maria.andreevna1@gmail.com

MD, resident of the ophthalmology department

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexey N. Kulikov

S.M. Kirov Military Medical Academy

Email: alexey.kulikov@mail.ru

MD, PhD, DSc, assistant professor, head of the ophthalmology department

Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitrii S. Maltsev

S.M. Kirov Military Medical Academy

Email: glaz.med@yandex.ru

MD, PhD, ophthalmologist of the ophthalmology department

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Тульцева С.Н., Астахов Ю.С., Руховец А.Г., Титаренко А.И. Информативность ОКТ-ангиографии в сочетании с исследованиями регионарной гемодинамики при окклюзии вен сетчатки // Офтальмол. ведомости. – 2017. – Т. 10. – № 2. – С. 40–48. [Tultseva SN, Astakhov YS, Rukhovets AG, Titarenko AI. Diagnostic value of OCT-angiography and regional hemodynamic assessment in patients with retinal vein occlusion. Ophthalmology Journal. 2017;10(2):40-48. (In Russ.)]. doi: 10.17816/OV10240-48.
  2. Campbell JP, Zhang M, Hwang TS, et al. Detailed vascular anatomy of the human retina by projection-resolved optical coherence tomography angiography. Sci Rep. 2017;7:42201. doi: 10.1038/srep42201.
  3. Chui TY, Van Nasdale DA, Elsner AE, Burns SA. The association between the foveal avascular zone and retinal thickness. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2014;55(10):6870-7.
  4. Chui TY, Zhong Z, Song H, Burns SA. Foveal avascular zone and its relationship to foveal pit shape. Optom Vis Sci. 2012;89:602-10. doi: 10.1097/OPX.0b013e3182504227.
  5. Dubis AM, Hansen BR, Cooper RF, et al. Relationship between the foveal avascular zone and foveal pit morphology. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012;53:1628-1636. doi: 10.1167/iovs.11-8488.
  6. Jia Y, Bailey ST, Hwang TS, et al. Quantitative optical coherence tomography angiography of vascular abnormalities in the living human eye. Proc Natl Acad Sci USA. 2015;112(18): E2395-402.
  7. Kumagai K, Furukawa M, Suetsugu T, Ogino N. Foveal avascular zone area after internal limiting membrane peeling for epiretinal membrane and macular hole compared with that of fellow eyes and healthy controls. Retina. 2017; Aug1. [Epub ahead of print].
  8. Krawitz BD, Mo S, Geyman LS, et al. Acircularity index and axis ratio of the foveal avascular zone in diabetic eyes and healthycontrols measured by optical coherence tomography angiography. Vision Res. 2017. pii: S0042-6989(17)30019-6.
  9. Nesper PL, Roberts PK, Onishi AC, et al. Quantifying microvascular abnormalities with increasing severity of diabetic retinopathy using optical coherence tomography angiography. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2017;58(6): BIO307-BIO315.
  10. Park JJ, Soetikno BT, Fawzi AA. Characterization of the middle capillary plexus using optical coherence tomography angiography in healthy and diabetic eyes. Retina. 2016;36(11):2039-2050. doi: 10.1097/IAE.0000000000001077.
  11. Samara WA, Say EA, Khoo CT, et al. Correlation of foveal avascular zone size with foveal morphology in normal eyes using optical coherence tomography angiography. Retina. 2015Nov;35(11):2188-95. doi: 10.1097/IAE.0000000000000847.
  12. Savastano MC, Lumbroso B, Rispoli M. In vivo characterization of retinal vascularization morphology using optical coherence tomography angiography. Retina. 2015;35(11):2196-203. doi: 10.1097/IAE.0000000000000635.
  13. Sun JK, Lin MM, Lammer J, et al. Disorganization of the retinal inner layers as a predictor of visual acuity in eyes with center-involved diabetic macular edema. JAMA Ophthalmol. 2014;132(11):1309-16.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. A representative example of visualization of foveal avascular zone (FAZ) and inner nuclear layer (INL)-free area with optical coherence tomography angiography; a – FAZ is visible on the superficial capillary plexus slab; b – automatic segmentation lines delineating the inner limiting membrane (ILM) and the border between the inner plexiform layer (IPL)/INL set without shift (ILM = 0 µm, IPL/INL = 0 µm); с – INL-free zone is clearly visible on the image of the superficial capillary plexus slab; d – automatic segmentation line delineating ILM shifted toward INL in order to show INL-free zone (ILM = –34 µm, IPL/INL = 0 µm)

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. An example of measurement of distance between the inner limiting membrane and the borders of the inner nuclear layer

Download (367KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Bland-Altman plots showing the agreement between the foveal avascular zone (FAZ) and the inner nuclear layer (INL)-free area in different automatic segmentation lines settings: a – automatic segmentation line delineating the inner limiting membrane (ILM) shifted toward INL for 30 µm. (ILM = –30 µm, IPL/INL = 0 µm); b – automatic segmentation line delineating ILM shifted toward INL for 32 µm (ILM = –32 µm, IPL/INL = 0 µm); c – automatic segmentation line delineating ILM shifted toward INL for 34 µm. (ILM = –34 µm, IPL/INL = 0 µm); d – automatic segmentation line delineating ILM shifted toward INL for 36 µm (ILM = –36 µm, IPL/INL = 0 µm). Note the lowest mean difference between FAZ and INL-free area with automatic segmentation line delineating ILM shifted toward INL for 34 µm

Download (284KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Scatter plot showing a significant correlation between the foveal avascular zone (FAZ) area and inner nuclear layer (INL)-free area with automatic segmentation line delineating the inner limiting membrane shifted toward INL for 34 µm

Download (67KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Receiver operating characteristic plots demonstrating diagnostic accuracy of study criteria for mild to moderate nonproliferative diabetic retinopathy: a — the ratio of the inner nuclear layer (INL)-free area with automatic segmentation line delineating the inner limiting membrane shifted toward INL for 34 µm to the foveal avascular zone (FAZ);  b — the FAZ area on optical coherence tomography angiography image

Download (141KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2017 Burnasheva M.A., Kulikov A.N., Maltsev D.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 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».