La tomografía de coherencia óptica en la atención teleoftalmológica

EGLIS ESTEBAN GARCÍA ALCOLEA^[1]
(1) FACULTAD CUBANA DE OFTALMOLOGÍA CUBA

La OCT (Tomografía de Coherencia Óptica) es una técnica de exploración tele oftalmológica moderna que se aplica para estudiar “en vivo” el segmento anterior y posterior del globo ocular, aunque en la actualidad su uso es mayor para la obtención de imágenes de la retina. Con un rápido chequeo del paciente se podrá valorar y estudiar a unos niveles, hasta ahora no conseguidos con otros medios, el estado de la retina y al mismo tiempo detectar con gran precisión distintas patologías y su evolución. En este trabajo se muestra la OCT en cuanto a la base de su funcionamiento y su importancia en el diagnóstico de las patologías retinianas y neurooftalmológicas. En general, la OCT utiliza una técnica óptica de imagen basada en el Interferómetro de Michelson. Con la utilización de la luz se obtienen imágenes con una resolución 10 veces mayor a las obtenidas hasta ahora con cualquier método; la base de su funcionamiento apoyada en el principio de interferometría de baja coherencia, como se ha comentado anteriormente, así lo demuestra. Se obtienen a través de ella distintos cortes histológicos transversales de la zona de la retina que se analiza y, mediante un código de colores, se observan sus diferentes estructuras. Por lo tanto, la OCT es un método especialmente sensible para su estudio y particularmente para el estudio de la mácula. Gracias a su gran resolución se puede detectar y realizar el seguimiento de patologías maculares, ya que hasta ahora ninguna técnica había sido tan precisa.

Introducción    

En un trabajo del Prof. Gómez-Ulla y colaboradores ⁽¹⁾ se hace referencia al informe emitido por el grupo consultivo de la OMS en Ginebra de Diciembre de 1997, señalando que la Telemedicina es el suministro de servicios de atención sanitaria, en los que la distancia constituye un factor crítico, por profesionales que apelan a tecnología de la información y de la comunicación con objeto de intercambiar datos para hacer diagnósticos, preconizar tratamientos y prevenir enfermedades y heridas, así como para la formación permanente de los profesionales de atención a la salud y actividades de investigación y evaluación, con el fin de mejorar la salud de las personas y de las comunidades en que viven.

En el 2001, el SCS desarrolló un proyecto piloto de historia clínica electrónica integrada en el área de salud de La Palma (proyecto DRAGO) (2). Posteriormente este esfuerzo se fue extendiendo al resto de Canarias. La existencia de esta historia informatizada, única por paciente en toda la comunidad posibilita la transferencia de información entre los distintos profesionales que intervienen en ella facilita la interrelación entre la red de Atención Primaria, la de Atención Especializada y la Hospitalaria. ⁽²⁾

El concepto de Telemedicina, referido a temas oftalmológicos es lo que entendemos como Tele-oftalmología, que permite extender la atención ocular a muchos pacientes que previamente carecían de ella. Esto permite hacer una medicina preventiva y posibilita la creación de un archivo de imágenes de patologías oculares, que además de servir de indicador real de la situación diabética, nos orienta en la prevalencia de otras patologías oculares asociadas. Estos datos facilitan nuevas opciones como son investigaciones ulteriores, la realización de debates clínicos, la publicación digital, así como la participación en seminarios a distancia. Por último, promueve un trabajo cooperativo en sistema en red. ⁽³⁾

Precisamente es la oftalmología tal vez, una de las especialidades médicas que más se ha beneficiado del desarrollo tecnológico del siglo que acaba de concluir. Muchos son los instrumentos y equipos ideados y tecnificados, que brindan hoy en día al oftalmólogo la posibilidad de realizar diagnósticos precisos y avanzadas técnicas quirúrgicas. El notorio avance en imágenes en los últimos cuarenta años, también ha revolucionado el diagnóstico y manejo de la patología orbitaria y neurooftalmológica. El ultrasonido, la tomografía computarizada y las imágenes de resonancia magnética se encuentran aún en constante desarrollo. ⁽⁴⁾

Con este trabajo se decidió realizar una descripción de la Tomografía de Coherencia óptica en cuanto a su funcionamiento y su importancia en el diagnóstico de las patologías retinianas y neurooftalmológicas.

Material y Métodos    

Se realizó una revisión bibliográfica sobre el tema teniendo en cuenta una descripción de la Tomografía de Coherencia óptica en cuanto a su funcionamiento y su importancia en el diagnóstico de las patologías retinianas y neurooftalmológicas. Se realizó una revisión minuciosa de la literatura impresa disponible en las bibliotecas de la Facultad Cubana de Oftalmología, del Instituto Cubano de Oftalmología “Ramón Pando Ferrer” y  de la Biblioteca Nacional de Ciencias Médicas. Además, se tuvo en cuenta la literatura digital disponible en Infomed y sus principales enlaces de donde se seleccionaron los  artículos clásicos en este terreno y se comentan los resultados. Toda la información obtenida durante el año 2008 fue procesada en una computadora Pentium IV 2.0 y representada en Microsoft Word.

Resultados    

La Tomografía de Coherencia Óptica (Optical Coherence Tomography-OCT) es una técnica de diagnóstico por imagen, que permite obtener imágenes tomográficas de tejidos biológicos con una elevada resolución. Se caracteriza por la realización de cortes transversales micrométricos mediante la luz sobre el tejido a estudiar. Ideada primero en 1991 por Huang y otros, la tomografía de coherencia óptica, se ha convertido en una prominente técnica biomédica de imagen de tejidos; es particularmente adecuada a las aplicaciones oftálmicas y otras imágenes de tejidos que requieren resolución micrométrica y profundidad de penetración milimétrica. También ha sido usada para varios proyectos de conservación de arte, donde es utilizada para analizar diferentes capas en una pintura. Ella tiene ventajas críticas sobre otros sistemas de imagen médica. La ultrasonografía médica, la imagen por resonancia magnética (MRI) y la microscopía confocal no son adecuados para la imagen morfológica de tejidos: las primeros dos tienen pobre resolución; la última carece de profundidad de penetración milimétrica. ^{(4- 6)}

En la actualidad son tres las disciplinas que se benefician de esta prueba:

1. Retina.

Mediante ella podemos medir y examinar en profundidad las lesiones fundoscópicas, compararlas pre- y post-tratamiento, ser capaces de establecer un valor predictivo, precisar el alcance de las lesiones, elegir el mejor tratamiento en cada caso y ser más exactos a la hora de diagnosticar. Las patologías que se estudian en la actualidad son todas las que tienen una afectación directa de la zona central retiniana: agujeros maculares, membranas epirretinianas, neovasculares, procesos obstructivos vasculares, retinopatía diabética, etc. ^(7-14)

2. Glaucoma.

Proporciona la suficiente información como para realizar un diagnóstico precoz, un seguimiento comparativo y una evaluación terapéutica en sucesivos controles. El valor fundamental del que nos beneficiamos con esta prueba es en la medición exacta del espesor de la capa de fibras nerviosas de la retina (capa que se adelgaza con el trascurso del tiempo en los pacientes glaucomatosos). ^(15-17)

3. Segmento anterior.

Esta prueba nos permite medir de manera fiable el espesor corneal (como paquimetría pre- y post-LASIK, por ejemplo), las distancias entre las diferentes estructuras del segmento anterior (distancias entre la lente intraocular e iris, o cristalino en el caso de las lentes fáquicas), etc.
Por eso, la OCT es una prueba complementaria que está revolucionando la Oftalmología ya que nos aporta una información añadida que nunca antes habíamos obtenido, una imagen muy similar a la de un corte histológico "in vivo". ^(18-20)

El funcionamiento de la OCT es similar al del ecógrafo, con la diferencia de que en aquel se utiliza luz en lugar de ondas acústicas. Emplea un instrumento óptico de precisión informatizado capaz de obtener imágenes de alta resolución. Con la última generación de estos aparatos (OCT3) se consigue diferenciar estructuras con una resolución de 10 a 20 micras. La OCT es especialmente útil en oftalmología, dada la facilidad con que la luz alcanza las estructuras oculares en el segmento anterior y posterior. La ventaja en su aplicación en oftalmología es que la luz incide de forma directa sobre el tejido, sin la necesidad de utilizar un transductor. Para ello se precisa un medio óptico suficientemente transparente que permita obtener una señal detectable. Es una prueba de no contacto en la que el paciente debe mirar un punto de fijación externo o interno. A pesar de que la OCT se emplea cada vez más para el estudio del segmento anterior y de la papila en el glaucoma, la retina y, específicamente, la macula, sigue siendo su principal aplicación. Las imágenes tomográficas obtenidas permiten el diagnóstico de patologías difíciles de identificar oftalmoscópicamente, pero, además, la capacidad de explorar la misma zona de la retina en diferentes ocasiones hace posible su monitorización. ^{(4- 6, 9, 14, 21)}

Como se mencionó anteriormente, el funcionamiento de la OCT es similar al del ecógrafo. La diferencia está en el tipo de onda empleada en la exploración. En la ecografía se utilizan los ultrasonidos para poder visualizar las estructuras intraoculares y medir las distancias entre ellas. Por el contrario, las técnicas ópticas de imagen como la OCT se basan en la utilización de la luz, lo que permite obtener una resolución de las imágenes 10 veces superior a las ecográficas. La desventaja principal de este tipo de técnica es que la luz se refleja o es absorbida casi en su totalidad por la mayoría de los tejidos biológicos. Por lo tanto, la OCT se limita a los órganos accesibles ópticamente. Representa además, un método ideal en oftalmología dado el fácil acceso de la luz al ojo. Para su empleo no es imprescindible el contacto directo con el globo ocular, lo cual le proporciona una ventaja adicional. La OCT se basa en el interferómetro de Michelson y la interferometría está basada en un principio análogo al de la ultrasonografía, pero que sustituye las ondas acústicas por haces de luz. Hay que recordar que la velocidad de la luz es casi un millón de veces mayor que la del sonido, siendo esta diferencia la que permite medir estructuras y distancias en la escala de hasta 10 micras (en contraste con la escala de 100 micras característica del ultrasonido). En OCT, un rayo de luz es dirigido al tejido del cual se debe obtener la imagen y la estructura interna es medida de forma no invasiva, midiendo el retraso en el eco de la luz al ser reflejado de las microestructuras. (Imagen 1) ^{(5, 7- 9, 16, 19-22)}

Se consigue realizando medidas axiales sucesivas en diferentes posiciones transversas. La información final es mostrada como una imagen topográfica bidimensional. El principio de interferometría de baja coherencia en el que se basa es un método que puede ser empleado para medir distancias con alta precisión, midiendo la luz reflejada desde los tejidos. Una luz está compuesta por un campo eléctrico y magnético que oscila o varía periódicamente en tiempo y espacio. La luz se propaga a una velocidad que varía en función del medio en que se encuentra. Cuando combinamos dos rayos de luz se observa el fenómeno de la interferencia: los campos de ambos se podrán adicionar constructiva o destructivamente en función de la fase relativa de sus oscilaciones (si se adicionan en fase o fuera de fase, respectivamente). El interferómetro óptico suma dos ondas electromagnéticas en dos rayos de luz: el de referencia y el de señal. Los rayos se recombinan y el resultante llega al detector, que medirá su potencia. Si se varía la posición del espejo de referencia, podremos medir los ecos de luz que viene de las diferentes estructuras oculares en estudio. (Imagen 2) ^{(5- 9, 21, 22)}

El interferómetro de Michelson está compuesto por una fuente de luz, un divisor de haces, un espejo de referencia y un detector. El primero es un láser de diodo que emite un haz luminoso de banda ancha en el espectro infrarrojo (820 a 830 nm, según la generación del equipo). Este haz se divide en dos haces en el divisor, uno de los cuales irá dirigido al espejo de referencia, que se encuentra a una distancia conocida, y el otro a la retina. Después se compara la luz reflejada desde la retina con la luz reflejada por el espejo de referencia y, cuando ambos reflejos coinciden en el tiempo, se produce el fenómeno de interferencia, que es captado por el detector. ^{(8, 21)}

Como se conoce la distancia a que se encuentra el espejo de referencia, se puede determinar a la que está la estructura de la retina que ha generado un reflejo que coincide con el reflejo que proviene del espejo de referencia. Se realiza una gráfica con las diferentes distancias recibidas por el fenómeno de interferencia y se obtiene una imagen en sentido axial (A-scan). El registro repetido de múltiples A-scan contiguos y su alineación apropiada permite construir una imagen bidimensional (la tomografía). (Imagen 3)  ^{(5, 8, 9, 21)}

Cada A-scan abarca una profundidad de 2 mm y se compone de 500 a 1024 puntos, según el equipo. En cada barrido se pueden hacer entre 100 y 512 A-scan, aunque algunos protocolos para barrido rápido de la mácula o de la papila, incluidos en los equipos de última generación, se componen de un total de 768 A-scan, distribuidos en seis tomogramas radiales, es decir, 128 A-scan por cada tomograma radial. En este tipo de protocolos de barrido rápido, la resolución de cada tomograma radial se encuentra por debajo del máximo posible, pero tienen la gran ventaja de permitir la obtención de los seis tomogramas radiales en un solo barrido, con la consecuente mejora en su centrado y la ventaja adicional de la rapidez en la realización de la prueba. Una imagen tomográfica individual está compuesta por un total de puntos que fluctúa entre 50.000 y 524.288, según el modelo del equipo utilizado, el protocolo y las características del barrido. La resolución transversal calculada es de aproximadamente 20 micras y está en relación no sólo con el número de A-scan por tomograma, sino también con la longitud de éstos; en consecuencia, un mayor número de A-scan distribuidos en una menor longitud generará la mayor resolución transversal posible. Un dato a tener en cuenta es que la técnica está limitada por opacidades de los medios oculares, como la hemorragia de vítreo, catarata o turbidez vítrea. Pero no está afectado por aberraciones oculares o pupila poco dilatada. Cada medida longitudinal muestra el comportamiento de una porción de tejido frente a un haz de luz y se expresa en función de la reflectividad presente. Si es alta implica un bloqueo parcial o total al paso de luz (sangre, exudados lipídicos, fibrosis), mientras que si es baja expresa poca o nula resistencia de los tejidos al paso de luz (edema, cavidades quísticas). Las imágenes resultantes vienen expresadas en una falsa escala de color donde el espectro blanco-rojo señala una alta reflectividad, mientras el azul-negro corresponde a una baja reflectividad. ^{(16, 21)}

Para realizar adecuadamente una OCT necesitamos que se cumplan varios requisitos, como son, transparencia de los medios oculares (cristalino, vítreo y córnea), un diámetro pupilar de al menos 3 mm, que el paciente sea capaz de mantener la fijación por unos 3 segundos y que tenga una buena película lagrimal. Si el paciente colabora bien es posible realizarla sin dilatación pupilar.

Con esta técnica obtenemos imágenes morfológicas de la retina que se correlacionan con gran precisión con los estudios o cortes histopatológicos. Podemos comprobar una notable coincidencia al superponer las imágenes histológicas con las de una OCT con la ventaja de que la imagen correspondiente a esta última nos permite medir cada una de las estructuras que estamos observando. (Imagen 4) ⁽²²⁾

Imagen 1. - Trazado de rayos del OCT y relación con la reflectividad y la distancia entre las estructuras.

Imagen 2. - Sistema óptico en el que está basado el OCT.

Imagen 3. - Esquema de la forma en que el tomógrafo realiza las distintas medidas transversales y la diferencia con la ecografía.

Imagen 4. - Imagen de una OCT normal comparada con un corte histológico de la retina, se puede comprobar que ambas imágenes se correlacionan con gran precisión. La flecha en la retinografía superior nos indica la localización y dirección del barrido. Es posible distinguir la mayoría de las capas retinianas: CFN capa de fibras nerviosas, CCG capa de células ganglionares, CPI capa plexiforme interna, CPE capa plexiforme externa, CF capa de fotorreceptores, EPR/C complejo epitelio pigmentario/coriocapilar y la Coroides.

Conclusiones    

La OCT utiliza una técnica óptica de imagen basada en el Interferómetro de Michelson. Con la utilización de la luz obtenemos imágenes con una resolución 10 veces mayor a las obtenidas hasta ahora con cualquier método. La base de su funcionamiento apoyada en el principio de interferometría de baja coherencia, como hemos comentado anteriormente, así lo demuestra. Se obtienen a través de ella distintos cortes transversales de la zona de la retina que se analiza y, mediante un código de colores, observaremos las diferentes estructuras de la retina. Por lo tanto, la OCT es un método especialmente sensible para el estudio de la retina y particularmente para el estudio de la mácula. Gracias a su gran resolución podemos detectar y realizar el seguimiento de patologías maculares, ya que hasta ahora ninguna técnica había sido tan precisa.

Bibliografía    

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20.        Kanski JJ. Glaucoma. En: Oftalmología Clínica. (CD ROM). 5 ed. Madrid: Elsevier 2004:195-275.

21.        Manual del usuario de Stratus OCTTM. Modelos OCT3 y 3000. Carl Zeiss Meditec Inc. 2005.

22.        Abengoechea S. Tomografía de coherencia óptica. Oftalmología Práctica Am J Ophthalmol 2004; 14: 28-44.

Comentarios

- Beatriz Zozaya Aldana - CUBA  (01/11/2009 23:20:24)

ANTE TODO SALUDOS CORDIALES A TODOS LOS PARTICIPANTES EN EL CONGRESO NOS LLENA DE PLACER VER TRABAJOS DE REVISION COMO EL ELABORADO POR EL DOCTOR EGLIS ESTEBAN GARCIA ALCOLEA.
DE FORMA CASI "MILAGROSA" LOS OFTALMOLOGOS PODEMOS ACCEDER A UN ESTUDIO DE LAS CAPAS MAS INTERNAS DE TEJIDOS ANTES NO EXPLORADOS COMO LA RETINA "IN VIVO" Y POR ENDE DETERMINAR LA PRESENCIA DE PATOLOGIAS NO PERCEPTIBLES POR METODOS CONVENCIONALES ANTERIORES LO CUAL NOS ABRE CAMPOS INSOSPECHADOS DE DIAGNOSTICO Y TRATAMIENTO CADA VEZ MAS PRECISOS EN ARAS DEL BIENESTAR DE NUESTROS PACIENTES
SALUDOS REITARADOS DRA BEATRIZ ZOZAYA ALDANA

- Eglis Esteban García Alcolea - CUBA (Autor) (04/11/2009 17:56:25)

MUCHAS GRACIAS A LA DRA. BEATRIZ POR SUS COMENTARIOS.
EXHORTAMOS A TODOS NUESTROS COLEGAS A CONTINUAR REALIZANDO ESTUDIOS UTILIZANDO LA TOMOGRAFIA DE COHERENCIA OPTICA EN VARIAS PATOLOGIAS OFTALMOLOGICAS.
SALUDOS CORDIALES

- Silvia Garcia Martinez - CUBA  (13/11/2009 20:31:53)

excelente revisión
Feliidades

- Mercedes García Ortega - CUBA  (20/11/2009 18:49:33)

muy buena revisión
saludos

- Félix Fanjul Vélez - ESPAÑA  (27/11/2009 13:35:10)

En efecto la OCT es una técnica de gran utilidad en oftalmología. Quisiera preguntar si se dispone de algún equipo de OCT oftalmológica en el centro del autor y, en caso afirmativo, la variante concreta de OCT que utiliza. Un saludo.

- NOÉ ORTEGA QUIJANO - ESPAÑA  (27/11/2009 16:42:44)

Estimados compañeros, coincido con mi compañero Félix en que la OCT tiene un gran potencial en el campo de la oftalmología. En nuestra región lo llevan utilizando en los últimos años en el departamento de oftalmología del hospital, con muy buenos resultados.
Suerte con la OCT en su centro y un saludo

- Ania Alvarado Borges - CUBA  (28/11/2009 21:27:01)

Exelente trabajo.
Felicidades.

- Eglis Esteban García Alcolea - CUBA (Autor) (28/11/2009 23:08:30)

Gracias por su interés en mi trabajo. Les exhorto a mis colegas cubanas Ania Alvarado, Mercedes García y Silvia García a utilizar el OCT con muchos fines sobre todo científico que a veces por el exceso de trabajo sólo lo utilizamos con fines asistenciales y muy poco docente. En fin, a explotar al máximo la tecnología con la que contamos. Saludos.

- Eglis Esteban García Alcolea - CUBA (Autor) (28/11/2009 23:13:23)

Estimado colega Félix Fanjul de España:
Precisamente la OCT es una técnica que ha revolucionado la esfera científica oftalmológica. En el centro de mi procedencia se cuenta con un OCT de marca Stratus OCT™ es una marca comercial de Carl Zeiss Meditec Inc.
Gracias a ella hemos avanzado mucho en la investigación por la calidad de imágenes que oferta.
Saludos.

- Eglis Esteban García Alcolea - CUBA (Autor) (28/11/2009 23:15:24)

MUCHAS GRACIAS POR LOS COMENTARIOS AL COLEGA ESPAÑOL NOE ORTEGA QUIJANO PUES AMBOS COINCIDIMOS ENLA IMPORTANCIA DE ESTE MEDIO DIAGNÓSTICO OFTALMOLÓGICO.
SALUDOS Y ESPERO SIGA LA COMUNICACIÓN

- RAFAEL ALEJANDRO PÉREZ ÉCIJA - ESPAÑA  (29/11/2009 16:37:10)

Enhorabuena por el trabajo. Una lástima que tan pocos trabajos hayan tratado temas oftalmológicos.
Felicitaciones a los autores, muy interesantes las aplicaciones que podrían surgir de esta metodología.

- Mirta García Jardón - REPUBLICA SUDAFRICANA  (29/11/2009 16:56:09)

Yo me sumo a las felicitaciones anteriores. La patología oftalmica es difícil y cada día más frecuente. Dr. Elis, le recomiendo la ponencia del Dr. Buelta sobre el mismo tema (en general, no ocular en particular).
Un abrazo.

- José Luis Arce Diego - ESPAÑA  (29/11/2009 18:58:52)

Hola Eglis, me parece notable que en tu trabajo remarques la importancia de aplicar la OCT en oftalmología, aunque me parece demasiado genérico y habría sido de gran interés para este foro conocer las características de vuestro equipo de OCT, así como, haber presentado un estudio comparado de vuestros resultados.

- Eglis Esteban García Alcolea - CUBA (Autor) (29/11/2009 20:48:33)

Estimado colega Rafael Pérez Écija de España:
Realmente esta técnica es muy avanzada. Nosotros la utilizamos mucho en patología retiniana y neurooftalmlógica. No sé que pasa con nuestros oftalmólogos pero si creo que hay que estrechar más los lazos de unión con los patólogos en todas las latitudes. Gracias

- Eglis Esteban García Alcolea - CUBA (Autor) (29/11/2009 20:54:43)

Colega José Luis Arce Diego de España:
Concuerdo con usted. En eso estamos ahora tratando de recopilar mucha información estadística para presentarla en próximas ediciones de este evento.
Esto incluirá por supuesto en el método del trabajo una caracterización de nuestro OCT y algunos resultados obtenidos en un estudio longitudinal.
Saludos y espero próximos contactos.

- Eglis Esteban García Alcolea - CUBA (Autor) (29/11/2009 20:58:01)

Dra. Mirta García Padrón de Sudárica:
Gracias por su comentario. Ya revisé la ponencia del Dr. Buelta sobre el tema y fenomenal...
Ahora estamos en estudios más complejos para luego compartirlos con ustedes.
Saludos