CHARACTERISTICS OF RETROBULBAR BLOOD FLOW ACCORDING TO ULTRASONIC DOPPLER DATA IN NORM
- Authors: Zolotukhin A.1
-
Affiliations:
- Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Donetsk State Medical University named after M. Gorky" of the Ministry of Health of the Russian Federation
- Section: Original study articles
- URL: https://innoscience.ru/2500-1388/article/view/698206
- DOI: https://doi.org/10.35693/SIM698206
- ID: 698206
Cite item
Full Text
Abstract
Aim – to establish reference characteristics of retrobulbar blood flow based on Doppler ultrasound data for conditionally healthy individuals.
Material and methods. Ultrasound Dopplerography of the retrobulbar vessels was performed on a group of volunteers. Thirty-six individuals (72 eyes) were examined.
Results. The blood flow parameters were studied in the ophthalmic artery (OA), central retinal artery (CRA), short posterior ciliary arteries (PCA) on the temporal side, angular artery of the eye (AngA), and central retinal vein (CRV). The following parameters were obtained: peak systolic blood velocity (PSV), end-diastolic blood velocity (EDV), resistance index (RI), pulsatility index (PI), average blood flow velocity over one cycle (TAMAX), and systolic acceleration time (acct). Blood flow in the angular artery is characterized for the first time. The average values (M ± m) of blood flow characteristics for the studied vessels were: for OA PSV – 23.7 ± 0.8 cm/s, EDV – 6.3 ± 0.3 cm/s, RI – 0.73 ± 0.01, TAMAX – 11.1 ± 0.5 cm/s, PI – 1.63 ± 0.06, Acct – 0.055 ± 0.001; for CRA PSV – 10.2 ± 0.4 cm/s, EDV – 2.5 ± 0.1 cm/s, RI – 0.75 ± 0.01, TAMAX – 1.64 ± 0.2 cm/s, PI – 1.64 ± 0.06, Acct – 0.055 ± 0.001; for PCA PSV – 13.3 ± 0.7 cm/s, EDV – 4.0 ± 0.3 cm/s, RI – 0.69 ± 0.01, TAMAX – 7.3 ± 0.4 cm/s, PI – 1.30 ± 0.04, Acct – 0.057 ± 0.001; for AngA PSV – 17.2 ± 0.7 cm/s, EDV – 4.6 ± 0.2 cm/s, RI – 0.72 ± 0.02, TAMAX – 7.8 ± 0.03 cm/s, PI – 1.71 ± 0.07, Acct – 0.056 ± 0.001; for CRV PSV – 4.5 ± 0.2 cm/s, EDV ¬ 2.5 ± 0.1 cm/s, RI – 0.45 ± 0.01.
Conclusion. Reference blood flow data obtained by ultrasound dopplerography of ocular vessels in apparently healthy individuals are presented.
Full Text
Введение
Одним из способов регистрации изменений ретробульбарного кровотока является ультразвуковая допплерография (УЗДГ). Однако, метод не получил широкого применения в клинической практике. Основными трудностями в применении УЗДГ ретробульбарных сосудов является малое количество теоретических и эмпирических данных, отсутствие качественных показателей, четких количественных критериев нормы и патологии, которые варьируются в зависимости от исследователя и выборки, а иногда приводятся и противоположные варианты изменений [1-5].
Целью работы является установить референтные характеристики ретробульбарного кровотока по данным ультразвуковой допплерографии для условно здоровых людей.
Материалы и методы
Проведена УЗДГ ретробульбарных сосудов группе добровольцев на базе кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии ДонГМУ им. М. Горького. В группу включались условно здоровые лица. Исследование проводилось на аппарате Toshiba Viamo SSA 640A с использованием линейного датчика частотой 5-11 МГц. Настройки датчика отвечали критериям безопасности, были получены добровольные информированные согласия добровольцев.
Обследовано 36 человек (72 глаза). Возраст исследуемых составил 18-25 лет (19,7 ± 0,3 лет). Из них 14 мужчины (39%), 22 – женщины (61%). Проводилось измерение систолического артериального давления (САД) и диастолического артериального давления (ДАД) на плечевой артерии ручным тонометром. Определены размеры глаза в В-режиме: переднезадний размер (ПЗР), глубина передней камеры (ГПК), толщина заднего контура (ТЗК), толщина зрительного нерва (ТЗН).
Исследовались параметры кровотока в глазной артерии (OА), центральной артерии сетчатки (CRA), коротких задний цилиарных артериях (PCA) с височной стороны, угловой артерии глаза (AngA), центральной вене сетчатки (CRV). Были получены параметры пиковой систолической скорости кровотока (PSV), конечной диастолической скорости кровотока (EDV), индекса резистентности (RI), пульсационного индекса (PI), средневзвешенной скорости кровотока за один цикл (TAMAX), время систолического ускорения (acct). Проводился визуальный анализ кривой спектра кровотока. RI рассчитывался по формуле [RI = (PSV - EDV) / PSV]. PI, как и TAMAX рассчитывался аппаратом, формула PI [ PI = PSV / TAMAX].
Исследование пациента проводилось в положении лежа, глаза испытуемого были закрыты. Датчик ставился в области глазницы и на верхнее веко полипозиционно. Методика выполнения исследования включала поиск AO параллельно задней стенки глазницы. Измерение в CRA производилось на расстоянии 2-7 мм от диска зрительного нерва. Спектр CRV в большинстве случаев регистрировался на одной спектрограмме с CRA. Измерение PCA производилось с височной стороны глазного яблока на уровне 1-3 мм кзади от заднего контура глаза. Поиск AngA осуществлялся в верхнемедиальном углу глазницы в месте, где артерия уходила вглубь глазницы. Обводка спектра производилась вручную. Acct определялась как время от начала роста систолической скорости до максимального значения пика.
Статистический анализ проводился с использованием пакета программ Microsoft Excel (с использованием критерия t Стьюдента, U-критерий Манна-Уитни, ранговые корреляции Спирмана).
Результаты
Достоверной разницы результатов по полу и возрасту, а также между левым и правым глазом получено не было (p <0,005).
САД составило 115,1 ± 0,8 мм.рт.ст., ДАД – 75,3 ± 0,9 мм.рт.ст. АД соответствовало нормальному пониженному. При проведении корреляции между САД и ДАД и показателями кровотока и статистически значимая корреляция не выявлена (p <0,005).
В В-режиме среды стекловидного тела были гомогенные, эхоструктура хрусталика была нормальная (гомогенная за исключением половины полусферы заднего контура), диск зрительного нерва не пролоббировал.
Средние значения (М ± m) измеряемых параметров составили: ПЗР – 24,2 ± 0,14 мм, ГПК – 3,1 ± 0,04 мм, ТЗК – 0,86 ± 0,02 мм, ТЗН – 3,4 ± 0,06 мм (табл. 1).
Таблица 1. Средние значения (М ± m) параметров глаза в В-режиме
Table 1. Average values (M ± m) of eye parameters in B-mode
N глаз | ПЗР, мм | ГПК, мм | ТЗК, мм | ТЗН, мм |
72 | 24,21 ± 0,14 | 3,13 ± 0,04 | 0,86 ± 0,02 | 3,36 ± 0,06 |
Средние значения (М ± m) характеристик кровотока для исследуемых сосудов составили: для ОА PSV – 23,7 ± 0,8 см/с, EDV – 6,3 ± 0,3 см/с, RI – 0,73 ± 0,01, TAMAX – 11,1 ± 0,5 см/с, PI – 1,63 ± 0,06, Acct – 0,055 ± 0,001; для CRA PSV – 10,2 ± 0,4 см/с, EDV – 2,5 ± 0,1 см/с, RI – 0,75 ± 0,01, TAMAX – 1,64 ± 0,2 см/с, PI – 1,64 ± 0,06, Acct – 0,055 ± 0,001; для PCA PSV – 13,3 ± 0,7 см/с, EDV – 4,0 ± 0,3 см/с, RI – 0,69 ± 0,01, TAMAX – 7,3 ± 0,4 см/с, PI – 1,30 ± 0,04, Acct – 0,057 ± 0,001; для AngA PSV – 17,2 ± 0,7 см/с, EDV – 4,6 ± 0,2 см/с, RI – 0,72 ± 0,02, TAMAX – 7,8 ± 0,03 см/с, PI – 1,71 ± 0,07, Acct – 0,056 ± 0,001; для CRV PSV – 4,5 ± 0,2 см/с, EDV – 2,5 ± 0,1 см/с, RI – 0,45 ± 0,01 (табл. 2).
Таблица 2. Средние значения (М ± m) параметров кровотока в сосудах глаза
Table 2. Average values (M ± m) of blood flow parameters in the vessels of the eye
сосуд | PSV, см/с | EDV, см/с | RI | TAMAX, см/с | PI | Acct, с |
AO | 23,7 ± 0,8 | 6,3 ± 0,3 | 0,73 ± 0,01 | 11,1 ± 0,5 | 1,63 ± 0,06 | 0,055 ± 0,001 |
CRA | 10,2 ± 0,4 | 2,5 ± 0,1 | 0,75 ± 0,01 | 4,9 ± 0,2 | 1,64 ± 0,06 | 0,055 ± 0,001 |
PCA | 13,3 ± 0,7 | 4,0 ± 0,3 | 0,69 ± 0,01 | 7,3 ± 0,4 | 1,30 ± 0,04 | 0,057 ± 0,001 |
CRV | 4,5 ± 0,2 | 2,5 ± 0,1 | 0,45 ± 0,01 | - | - | - |
AngA | 17,2 ± 0,7 | 4,6 ± 0,2 | 0,72 ± 0,02 | 7,8 ± 0,3 | 1,71 ± 0,07 | 0,056 ± 0,001 |
При анализе спектра кровотока все сосуды имели магистральный тип кровотока, характеризующийся «острым» систолическим пиком, наличием дикротической выемки (достигающей уровня изолинии, ниже и выше нее) и наличием визуализации волнообразного диастолического кровотока (2-4-ый пики, следующие за дикротической выемкой, 2-ой всегда острый). Acct (время систолического ускорения не превышало 0,07с, что соответствовало референтным значениям).
Обсуждение
Совместное применение спектральных и числовых характеристик потенциально может обладать более высокой точностью диагностики патологий гемодинамики глаза, однако в настоящий момент не используется ни в научных, ни в рутинных исследованиях. (визуальный анализ с указанием acct). Это также объяснит расхождение в показателях у других авторов, однако для проверки данной гипотезы требуется проведение анализа спектра в группах с патологией [1, 3-5].
В нашем исследовании средние значения были сопоставимы с данными исследований других авторов [5-14]. Более низкую скорость можно объяснить различным функциональным состоянием и диаметром сосудов глаза, но более вероятно, особенностью аппаратуры и выбранных настроек. В пользу этого предположения можно привести разницу значений кровотока между левым п правым глазами у одних и тех же испытуемых. Как известно, УЗДГ ретробульбарных сосудов не дает данных о диаметре сосуда и оценивает только линейную скорость кровотока, в то время как объемная скорость может быть сопоставима [1, 5, 15-18].
Также, впервые представлены референтные параметры кровотока для угловой артерии глаза, однако, значимость этого сосуда для гемодинамики глаза не освещена в литературе. Данный анастомоз может быть задействован при компенсаторных изменениях при ишемических процессах.
Заключение
Представлены данные референтного кровотока, полученного при УЗДГ сосудов глаз у условно здоровых людей. Проводился визуальный анализ кривой спектра кровотока, указаны характеристики нормального спектра кровотока. Впервые дана характеристика кровотока в угловой артерии глаза. Результаты исследования могут быть использованы для сравнения с другими выборками. Совместное применение спектральных и числовых характеристик потенциально может обладать более высокой точностью диагностики, что позволит улучшить информативность метода.
About the authors
Alexandr Zolotukhin
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Donetsk State Medical University named after M. Gorky" of the Ministry of Health of the Russian Federation
Author for correspondence.
Email: mizerakl97@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-8950-0485
SPIN-code: 1416-7800
Russian Federation
References
- Pauk-Domańska M, Walasik-Szemplińska D. Color Doppler imaging of the retrobulbar vessels in diabetic retinopathy. J Ultrason. 2014;14(56):28-35. doi: 10.15557/JoU.2014.0003
- Goebel W, Lieb WE, Ho A, Sergott RC, Farhoumand R, Grehn F. Color Doppler imaging: a new technique to assess orbital blood flow in patients with diabetic retinopathy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1995;36(5):864-870.
- Bittner M, Faes L, Boehni SC, Bachmann LM, Schlingemann RO, Schmid MK. Colour Doppler analysis of ophthalmic vessels in the diagnosis of carotic artery and retinal vein occlusion, diabetic retinopathy and glaucoma: systematic review of test accuracy studies. BMC Ophthalmol. 2016;16(1):214. Published 2016 Dec 7. doi: 10.1186/s12886-016-0384-0
- Wiącek MP, Modrzejewska M, Zaborski D. Age-related changes in retrobulbar circulation: a literature review. Int Ophthalmol. 2020;40(2):493-501. doi: 10.1007/s10792-019-01176-8
- Divya K, Kanagaraju V, Devanand B, Jeevamala C, Raghuram A, Sundar D. Evaluation of retrobulbar circulation in type 2 diabetic patients using color Doppler imaging. Indian J Ophthalmol. 2020;68(6):1108-1114. doi: 10.4103/ijo.IJO_1398_19
- Evans DW, Harris A, Danis RP, Arend O, Martin BJ. Altered retrobulbar vascular reactivity in early diabetic retinopathy. Br J Ophthalmol. 1997;81(4):279-282. doi: 10.1136/bjo.81.4.279
- Dimitrova G, Kato S, Fukushima H, Yamashita H. Circulatory parameters in the retrobulbar central retinal artery and vein of patients with diabetes and medically treated systemic hypertension. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2009;247(1):53-58. doi: 10.1007/s00417-008-0925-1
- Birinci H, Danaci M, Oge I, Erkan ND. Ocular blood flow in healthy and primary open-angle glaucomatous eyes. Ophthalmologica. 2002;216(6):434-437. doi: 10.1159/000067553
- Mendívil A, Cuartero V, Mendívil MP. Ocular blood flow velocities in patients with proliferative diabetic retinopathy and healthy volunteers: a prospective study. Br J Ophthalmol. 1995;79(5):413-416. doi: 10.1136/bjo.79.5.413
- Kiseleva T.N., Zaitsev M.S., Ramazanova K.A., Lugovkina K.V. POSSIBILITIES OF COLOR DUPLEX IMAGING IN THE DIAGNOSIS OF OCULAR VASCULAR PATHOLOGY. Russian Ophthalmological Journal. 2018;11(3):84-94. (In Russ.) https://doi.org/10.21516/2072-0076-2018-11-3-84-94
- Likhvantseva VG, Kharlap SI, Korosteleva EV, Solomatina MV, Mel’nikova MV, Budanova SV, Regeb ABen , Vygodin VA. Contribution of hemodynamic disturbances in magistral vessels to optic neuropathy progression and ocular tension changes in endocrine ophthalmopathy. Russian Annals of Ophthalmology. 2015;131(4):32 37. (In Russ.) doi: 10.17116/oftalma2015131432-37. https://doi.org/10.17116/oftalma2015131432-37
- Garhöfer G, Fuchsjäger-Mayrl G, Vass C, Pemp B, Hommer A, Schmetterer L. Retrobulbar blood flow velocities in open angle glaucoma and their association with mean arterial blood pressure. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010;51(12):6652-6657. doi: 10.1167/iovs.10-5490
- Modrzejewska M, Grzesiak W, Zaborski D, Modrzejewska A. The role of lipid dysregulation and vascular risk factors in glaucomatous retrobulbar circulation. Bosn J Basic Med Sci. 2015;15(2):50-56. Published 2015 Mar 15. doi: 10.17305/bjbms.2015.299
- Slobodina OR. Ultrasound diagnostic capabilities in assessing nonproliferative retinopathy in patients with type II diabetes mellitus. Regional blood circulation and microcirculation. Moscow, 2009;2(30):17-21.: ill. (In Russ.)
- Noureldine AM, Abdelmaksoud AMS, Mostafa HAAF, Macky T, ElBohy AE. Orbital blood vessels changes on color duplex imaging in diabetics with and without diabetic retinopathy. Sci Rep. 2023;13(1):17115. Published 2023 Oct 10. doi: 10.1038/s41598-023-43838-9
- Pemp B, Cherecheanu AP, Garhofer G, Schmetterer L. Calculation of central retinal artery diameters from non-invasive ocular haemodynamic measurements in type 1 diabetes patients. Acta Ophthalmol. 2013;91(5):e348-e352. doi: 10.1111/aos.12069
- Rankin SJ. Color Doppler imaging of the retrobulbar circulation in glaucoma. Surv Ophthalmol. 1999;43 Suppl 1:S176-S182. doi: 10.1016/s0039-6257(99)00043-0
- Neudorfer M, Kessner R, Goldenberg D, Lavie A, Kessler A. Retrobulbar blood flow changes in eyes with diabetic retinopathy: a 10-year follow-up study. Clin Ophthalmol. 2014;8:2325-2332. Published 2014 Nov 21. doi: 10.2147/OPTH.S71158
Supplementary files


