טכנולוגית הOCT היא טכנולוגית דימות לא פולשנית המאפשרת הדמיה של רשתית העין.
טכנולוגיה זו הפכה לא מכבר לחלק בלתי נפרד מרפואת העיניים. במאמר הבא מציג בפנינו פרופ' מויסייב את ההתפתחות והשימושים הקלינים הנעשים בטכנולוגיה זו.
מאת: פרופ' אלעד מויסייב
טומוגרפיה אופטית קוהרנטית (Optical Coherence Tomography – OCT) היא טכנולוגית דימות המבוססת על אור בעל קוהרנטיות נמוכה באמצעותו ניתן לדמות רקמות לעומק וברזולוציה גבוהה מאוד. באופן פשטני, צילום OCT הוא כמו אולטרסאונד המבוסס על גלי אור במקום גלי קול. לטכנולוגית הדמיה זו יתרונות רבים, כיוון שהיא לא פולשנית, לא מחייבת הכנה מיוחדת של המטופלים, אינה כוללת חשיפה לקרינה, ומאפשרת הדמיה עומק של רקמות שלא ניתן לראות באופן ישיר ברזולוציה גבוהה מאוד. טכנולוגיה זו נמצאת כיום בשימוש נרחב בעולם הרפואה, אך במיוחד ברפואת עיניים – כיוון שהחדירות שלה לעומק רקמות מוגבלת לטווח של 1-2 מ"מ, אך עבור מרבית מבני העין זהו די והותר לדימות מלא.
כיצד זה עובד? כמה מושגי יסוד
העיקרון הפיזיקלי שעומד בבסיס טכנולוגית הOCT נקרא low coherence interferometry. המערכת כוללת מקור אור בעל קוהרנטיות נמוכה, כלומר כזה הפולט אור באורכי גל רבים ושונים (אור קוהרנטי הוא בעל אורך גל אחיד, אור בעל קוהרנטיות נמוכה הוא כזה הכולל אורכי גל רבים, כמו אור לבן רגיל). האור הנפלט מפוצל לשתי זרועות – אחת לייחוס (reference arm) ואחת לבדיקה (sample arm). בזרוע הייחוס בד"כ ישנה מראה, ובזרוע המטרה – הרקמה הנבדקת (למשל, הרשתית). כאשר האור מגיע אל המראה בזרוע הייחוס הוא מוחזר, וכאשר הוא מגיע לרקמה רובו מפוזר (scattered) אך חלק ממנו מוחזר (reflected). כאשר אור מוחזר גם מזרוע הייחוס וגם מהרקמה באופן מתואם, נוצרת התאבכות (interference) אך רק אם האור בשתי הזרועות הוחזר בדיוק מאותו המרחק (תמונה 1). המערכת מבדילה בין כמות האור המוחזר מהרקמה הנבדקת בייחס לזו המוחזרת מזרוע הייחוס. אזור ברקמת המטרה ממנו מוחזר אור רב יותר, יגרום לתבנית של היפררפלקטיביות בצילום הOCT, ואזור ממנו מוחזר מעט אור יגרום לתבנית של היפורפלקטיביות. כך, למשל, מנוזל כמות האור המוחזר נמוכה מאוד ולכן נוזל תוך רשתי, תת רשתי וגם נוזל הזגוגית הינם היפורפלקטיביים, בעוד ששכבת תאי הפיגמנט אפיתל (RPE) בעלת מבנה צפוף יותר ולכן מחזירה אור במידה גבוהה ותהייה היפררפלקטיבית בצילומי OCT. פרופיל הרפלקטיביות בכל נקודה נקרא A-scan, וניתן לחבר נקודות סמוכות לחתך שנקרא B-scan. כמו כן ניתן לבצע שחזורים ממוחשבים וליצור תמונות לפי שכבות שונות ובאופן תלת-מימדי. בפענוח צילומי OCT נכון להתייחס לממצאים לפי מידת הרפלקטיביות שלהם.
תמונה 1: איור של מערכת OCT
התפתחות טכנולוגית הOCT
הצילום הראשון של רשתית ע"י OCT התבצע ב-1991, והטכנולוגיה התקדמה במהירות והפכה לזמינה באופן מסחרי ב-1996. תוך זמן קצר הפך הOCT לאמצעי הדימות המקובל והנפוץ ביותר ברפואת עיניים, תוך כדי שהוא ממשיך להתפתח ולהשתפר באופן משמעותי.
מכשירי הOCT הראשונים פעלו בשיטה שנקראת time domain. בשיטה זו, המראה שמשמשת בזרוע הייחוס הייתה נעה קדימה ואחורה, וכל שכבה של הרשתית הייתה נבדקת באופן נפרד. כלומר, אור המוחזר משטח פני הרשתית היה נבדק ביחס לאור המוחזר ממראת הייחוס במיקום מסוים, ואור המוחזר משכבת הRPE היה נבדק ביחס לאור המוחזר ממראת הייחוס במיקום אחורי יותר. בשיטה זו, מהירות הסריקה הייתה מוגבלת ע"י המהירות בה המראה הייתה יכולה לנוע, ועמדה על כ-400 סריקות (A scans) בשנייה עם רזולוציה מיטבית של 10-15 מיקרון. כיוון ששיטת דימות זו הייתה איטית יחסית, הסריקות בוצעו עפ"י קווים מוגדרים מראש בלבד, כאשר מרבית השטח למעשה לא נבדק ו"הושלם" באופן מלאכותי.
ב-2002 התקדמה טכנולוגית הOCT לשיטה בשם spectral domain, בה שולבו במכשירי הOCT מספר קולטנים לאור באורכי גל שונים. בשיטה זו, ניתן לקלוט ולנתח בו-זמנית אור שמוחזר מכל שכבות הרשתית ואין צורך במראה שנעה הלוך וחזור. שיטה זו אפשרה מהירות סריקה גבוהה בהרבה, של כ-40,000 סריקות בשנייה, עם רזולוציה מיטבית של 3-7 מיקרון. המהירות הגבוהה יותר גם אפשרה סריקה רציפה של שטחים ברשתית ולא רק של קווים מוגדרים מראש (תמונה 2). שינוי נוסף היה שהצילומים הוצגו בגוונים של שחור-לבן ולא ירוק-אדום, כיוון שכך מושג קונטרסט טוב יותר (תמונה 3). כיום מכשירי הOCT מסוגלים לסרוק במהירות של 85,000 סריקות בשנייה.
תמונה 2: תבניות הסריקה בשיטת time domain) TD) ובשיטת spectral domain) SD). בשיטת TD יש שטחים רבים שאינם נסרקים בהשוואה ל-SD.
תמונה 3: דוגמאות לסריקות OCT של רשתית תקינה בשיטת time domain) TD) ובשיטת spectral domain) SD). צילומי ה-SD בשחור לבן בעלי רזולוציה וקונטרסט טובים יותר.
ב-2012 הוצגה טכנולוגיה משופרת המבוססת על שיטה שנקראת swept-source. בשיטה זו, הוחלף מקור האור במכשירי הOCT מכזה שפולט אור באורי גל שונים למקור לייזר שניתן לכוון ושמסוגל לפלוט אור בטווח רחב יותר של אורכי גל. בשיטה זו, במקום מקור אור ממנו יוצא אור באורכי גל שונים שכל אחד מהם נקלט בסופו של דבר בנפרד, נעשה שימוש במקור אור שפולט אור במספר אורכי גל שנקבעים מראש ושניתן לקלוט אותם ולנתח אותם בבת אחת. בשיטה זו מהירות הסריקה היא מעל 100,000 סריקות בשנייה והרזולוציה גבוהה עוד יותר. בנוסף, טווח אורכי הגל רחב יותר והדבר מאפשר חדירות גבוהה יותר לרקמה ודימות בו זמנית של הרשתית, הדמית ואפילו הסקלרה, וגם מסוגל להראות שינויים בזגוגית שפעמים רבות אינם מודגמים בשיטת spectral domain (תמונה 4). למרות יתרונות אלה, שיטה זו פחות זמינה היום ומרבית הצילומים המבוצעים במרפאות השונות הינם מסוג spectral domain.
תמונה 4: השוואה בין צילום OCT בשיטת spectral domain) SD) ושיטת swept source) SS). בצילום ה-SS ניתן לראות טוב יותר שינויים בזגוגית וגם את עומק הדמית והסקלרה.
שימושים קליניים
כאמור, צילומי OCT הינם אמצעי הדימות שנמצא בשימוש הנרחב ביותר ברפואת עיניים כיום. להלן פירוט קצר על השימושים הקליניים העיקריים של OCT:
דימות של הרשתית – השימוש העיקרי והנפוץ ביותר בOCT ברפואת עיניים הוא לדימות של הרשתית. במרבית המקרים, סריקת OCT כוללת "קובייה" של 6X6 מ"מ הכוללת את מרבית המקולה. הרזולוציה הגבוהה של סריקות OCT מאפשרות הבחנה בין שכבות הרשתית השונות, ולזהות ממצאים פתולוגיים שהינם קטנים מכדי להראות בבדיקה קלינית. יתר על כן, המכשירים מסוגלים לבצע מדידה אוטומטית של עובי הרשתית במוקדים שונים, ומסוגלים גם לנתח שכבות שונות בנפרד. הנתון המספרי המחושב אוטומטית שנמצא בשימו הרחב ביות הוא העובי המרכזי (central macular thickness, CMT). בנוסף, מכשירי הOCT של היום יודעים לזהות כלי דם ולוודא שסריקות עוקבות באותה העין מתבצעות בדיוק באותו המקום כך שניתן להשוות בין צילומים שבוצעו בזמנים שונים. נקודה שחשוב לשים לב אליה היא שצילומי הOCT "דחוסים" בצירם הרוחבי. כלומר, הרזולוציה האנכית גבוהה בהרבה מהאופקית בערך פי 4 – כפי שניתן לראות בקנה המידה שנמצא בתחתית הצילומים.
תמונה 5: דוגמה לתדפיס של צילום OCT. למעלה משמאל צילום IR שמשמש כ"מפה" עליה מצוין היכן עובר החתך המודגם למטה והתבנית לפיה נמדד עובי הרשתית במקומות השונים.
הצבעים מעידים על מידת העיבוי, כאשר הצבעים האדומים מעידים על עובי גדול יותר. למעלה מימין מוצגים ערכי עובי הרשתית במיקומים השונים, כאשר בעיגול המרכזי מוצג ערך ה-CMT (במיקרונים).
למטה נראה חתך OCT שעובר דרך מרכז המקולה. בחלקו בתחתון ניתן לראות את קנה המידה לרזולוציה האופקית והאנכית של הצילום.
דימות של הדמית – כאמור, טכנולוגית ה-swept source הינה בעלת חדירות גבוהה יותר עקב השימוש באורכי גל גדולים יותר, וביכולתה לדמות את הדמית (כורואיד) שמתחת לרשתית. אולם, דימות של הדמית ניתן לבצע גם בשימוש במכשירים מסוג spectral domain, ע"י שינוי בפרמטרים שלהם שנעשה בפונקציה שנקראת enhanced depth imaging (EDI). צורת סריקה זו מאפשרת להתמקד בדמית במקום ברשתית. הנתון העיקרי שמוערך בדרך זו הינו עובי הרשתית, שבמקרים רבים יכול לתרום לאבחנה ואף למעקב של מטופלים מסוימים.
תמונה 6: סריקת EDI שמדגימה את הדמית, בעין תקינה.
גלאוקומה – מחלת הגלאוקומה על כל צורותיה גורמת לפגיעה בסיבי העצב שמגיעים לדיסקה ולאובדן שלהם. מעבר למעקב אחר הלחץ התוך עיני, שדה הראייה ושינויים בדיסקה שמעידים על הפגיעה בסיבי העצב, ניתן באמצעות סריקות OCT לתעד ואף למדוד את מידת הנזק הגלאוקומטוטי. לצורך אבחנה ומעקב אחר גלאוקומה מבוצעים כיום צילומי OCT שממוקדים באופן מעגלי מסביב לדיסקה, כאשר במקום למדוד את כל עובי הרשתית מבוצע ניתוח ממוקד לשכבת (ה- retinal nerve fiber layer -RNFL) בלבד. כמו בצילומי הרשתית, ניתן לבצע מדידות חוזרות בדיוק באותם מיקומים ולעקוב אחר שינויים שמתרחשים לאורך זמן ממושך.
תמונה 7: דוגמא לסריקת OCT של שכבת הRNFL סביב עצבי הראייה. למעלה מוצג מיקום החתך סביב עצב הראייה. מתחתיו תצוגה גרפית של עובי שכבת ה-RNFL לפי מיקומה,
הקו השחור מייצג את הערכים שנמדדו בעין זו ביחס לטווח ערכי הנורמה שמוצגים באופן צבעוני (ירוק – תקין, צהוב – גבולי, אדום – הדקקות המעידה על אובדן סיבי עצב).
למטה מוצגים ערכי עובי הRNFL לפי רביעים ובחלוקה ל-9 תתי-אזורים.
דימות של המקטע הקדמי – טכנולוגית הOCT אינה מוגבלת לרשתית, וניתן להשתמש בה להדמיה מיטבית של מבני המקטע הקדמי, ברזולוציה גבוהה יותר משל אולטרסאונד למקטע הקדמי (UBM). בצורה זו ניתן לדמות מבנים כגון הקרנית, הקשתית, הזווית, העדשה והגוף הציליארי, ולזהות ממצאים פתולוגיים בהם.
תמונה 8: דוגמא לצילום OCT של המקטע הקדמי. בתמונה זו ניתן לראות קרנית עם שתל DSAEK צמוד בחלקה הפנימי, וכן את הקשתית ועדשה מסוג PCIOL מאחוריה.
דימות תוך ניתוחי – ישנם כיום מכשירי OCT המשולבים בתוך מיקרוסקופים ניתוחיים, המאפשרים למנתחי עיניים להיעזר בסריקות OCT תוך כדי הניתוח. סריקת הOCT מבוצעת בזמן אמת ומכוונת ע"י המנתח למיקום שמעניין אותו באותו רגע, ומוצגת בתוך עיניות המיקרוסקופ כך שהוא רואה את הOCT על גבי הרקמה דרך המיקרוסקופ, ולא צריך להסיט את ראשו לעבר מסך חיצוני. טכנולוגיה זו משמשת גם בניתוחי רשתית וגם של המקטע הקדמי.
תמונה 9: תמונה תוך ניתוחית המדגימה את מה שרואה המנתח (מימין למטה ניתן לראות מכשיר בתוך העין) ואת סריקת הOCT שמתבצעת בזמן אמת ומוצגת על גבי התמונה במיקרוסקופ. במקרה זה ניתן לראות ממברנה אפירטינלית שיש לקלף.
אנגיוגרפית OCT – בשנים האחרונות פותח אלגוריתם לניתוח סריקות OCT שמאפשר להדגים את זרימת הדם בכלי הדם של הרשתית והדמית, ללא שימוש בחומר ניגוד (כמו פלורסצאין). בבסיס שיטה חדשה זו עומדת היכולת לבצע סריקות בקצב גבוה מאוד, שמאפשרת לסרוק את אותם מקומות פעמים רבות תוך זמן קצר. השוואה בין סריקות שבוצעו באותו מקום באופן רציף לאורך זמן מסוגלת להפריד בין אזורים שאינם משתנים (רקמות ושכבות תאים) לבין אזורים שמשתנים כיוון שיש בהם זרימת דם (כלי דם). ע"י ביטול של האזורים שאינם משתנים ניתן להציג את אלה שכן – כלומר את כלי הדם בהם יש זרימה. הרזולוציה הגבוהה מאפשרת להבחין גם בכלי דם קטנטנים, עד לרמת רשתות קפילריות. החדירות הגבוהה מאפשרת גם אבחנה בין עומקים שונים, כך שניתן להדגים מפה של זרימת הדם ברשתית הפנימית, ברשתית החיצונית, בכוריוקפילריס ובעומק הכורואיד. כיוון שהתמונות מציגות בעיקר את כלי הדם, נקרא סוג דימות זה "אנגיוגרפית OCT" (OCTA), למרות אין בו כל שימוש בחומר ניגוד כלשהו והוא אינו מדגים דלף מכלי דם אלא רק קיום או העדר של זרימה בהם. טכנולוגיה זו ממשיכה להתפתח, וישנם מקרים בהם יש לה ערך מוסף על אמצעי הדימות האחרים לאבחון או למעקב.
תמונה 10: סריקת OCTA של עין תקינה. בתמונה A ניתן לראות את מפת כלי דם של הרשתית האמצעית, ובתמונה B את המפה הכורואידלית באותו מיקום.
לסיכום:
לטכנולוגית הOCT שימושים רבים בזכותם הפכה זה מכבר לחלק בלתי נפרד מרפואת העיניים. הטכנולוגיה ממשיכה להתקדם בקצב מהיר, תוך שיפור מתמיד של השימושים הקיימים ופיתוח של שימושים חדשים.
