The aim of the following thesis was to study the issue of optical disc and retinal vessels segmentation in ophthalmologic sequences. The theoretical part of the thesis summarizes the principles of different approaches in the field of deep learning, which are used in connection with the given issue. Based on the theoretical part, methods for optical disk segmentation and retinal vessel segmentation based on the convolutional neural networks Linknet, PSPNet, Unet and MaskRCNN are proposed. The practical part of the thesis deals with the description of their implementation and subsequent evaluation.

Le glaucome représente la première cause de cécité irréversible à l’échelle mondiale. C’est une maladie neuro-dégénérative caractérisée traditionnellement par une pression intraoculaire (PIO) élevée, un dommage du nerf optique et un défaut du champ visuel correspondant. En fait, la PIO élevée constitue le facteur de risque central associé au développement du glaucome. Cependant, en dépit d’un contrôle adéquat de la PIO, la maladie continue à progresser chez certains patients. Cela montre qu’il existe d’autres facteurs impliqués dans la pathogenèse du glaucome. Des études récentes indiquent qu’un dérèglement de l’oxygène est associé à son développement. En utilisant une nouvelle technologie multi-spectrale capable de mesurer la saturation en oxygène (SaO2) dans les structures capillaires de la rétine, cette étude tentera de déterminer si un état d’oxygénation anormal pourrait se retrouver à la papille optique des patients souffrant de glaucome. Une meilleure compréhension du rôle de l’oxygène pourrait aider à améliorer le pronostic du glaucome. Les résultats de l’étude indiquent que le facteur de position (supérieure, temporale et inférieure de la papille optique) n’a aucun effet sur la mesure SaO2 ainsi que sa variabilité chez les patients normaux. La comparaison de la SaO2 entre les sujets normaux et glaucomateux ne montre pas de différence statistiquement significative. En conclusion, la SaO2 «normale» mesurée dans les yeux glaucomateux n'exclut pas nécessairement que l'hypoxie ne soit pas impliquée dans la pathogenèse. Au moment de l’étude, la PIO était bien contrôlée par des médicaments topiques, ce qui pourrait influencer l’oxygénation à la papille optique. / Glaucoma is the leading cause of irreversible blindness worldwide. Traditionally, open-angle glaucoma was defined as a neurodegenerative disease characterized by high intraocular pressure (IOP), progressive retinal cell death with subsequent visual field loss. Elevated IOP has been identified as one of the major risk factors for glaucomatous optic nerve damage. However, adequate IOP control cannot prevent progression of the disease in all patients suggesting that there are other factors involved in the pathogenesis of glaucoma. Recent studies suggest that hypoxia may contribute to the development of glaucoma. Using a new multi-spectral detection system of oxygen saturation (O2Sa), this study determined whether an abnormal state of oxygenation at the optic disc could be found in glaucoma patients. Knowledge about the influence of the oxygen in glaucoma may help to improve the pronostic of the disease. The results of the study indicate that the position factor (superior, temporal and inferior of the optic nerve head) has no effect on the measurement of O2Sa and its variability in normal patients. Comparing the O2Sa between normal subjects and glaucoma subjects shows no statistically significant difference. In conclusion, the «normal» O2Sa measured in glaucomatous eyes does not necessarily exclude that hypoxia is not involved in the pathogenesis of glaucoma because glaucoma patients were under treatment with topical drops that lowered IOP. These medicines could affect the oxygenation of the optic disc.

Alterações no aspecto do disco óptico e da camada de fibras nervosas da retina (CFN) freqüentemente precedem o aparecimento de defeitos de campo visual no glaucoma, o que faz com que a avaliação destas estruturas seja essencial para o diagnóstico precoce e prevenção da perda visual nesta doença. A polarimetria de varredura a laser (GDx VCC), a oftalmoscopia confocal de varredura a laser (HRT II [Heidelberg Retina Tomograph]) e a tomografia de coerência óptica (Stratus OCT) são tecnologias que permitem a avaliação objetiva e quantitativa do disco óptico e da CFN. No presente estudo, estas tecnologias foram comparadas em sua habilidade para diferenciar pacientes glaucomatosos de indivíduos normais. Pacientes com glaucoma foram selecionados com base na presença de defeitos reprodutíveis de campo visual na perimetria acromática automatizada (glaucoma perimétrico), ou com base na evidência documentada de progressão do dano glaucomatoso ao disco óptico, sem presença de defeitos de campo visual (glaucoma pré-perimétrico). Indivíduos normais apresentaram campos visuais e exame clínico dentro da normalidade. Todos os indivíduos foram submetidos a exames com o GDx VCC, HRT II, Stratus OCT e campo visual dentro de um período de três meses. Diversas medidas foram utilizadas para avaliação da acurácia diagnóstica, incluindo áreas sob as curvas receiver operating characteristic (AROC), sensibilidades para especificidades fixas, e razões de probabilidade. Modelos estatísticos foram utilizados para avaliação da influência da severidade do glaucoma e tamanho do disco óptico na performance diagnóstica dos diferentes instrumentos. Um olho de cada indivíduo foi utilizado para análise. Dos 258 sujeitos inicialmente avaliados, 33 (13%) foram posteriormente excluídos por apresentarem imagens de baixa qualidade em pelo menos um dos aparelhos, restando 225 indivíduos (133 glaucomatosos e 92 normais) para análise. Na comparação entre os parâmetros de cada instrumento com maiores valores de AROC, o parâmetro do GDx VCC, Nerve Fiber Indicator (NFI; AROC = 0,91), e o parâmetro do Stratus OCT, Espessura Média (AROC = 0,90), apresentaram áreas sob as curvas ROC significativamente superiores à do parâmetro do HRT II, função discriminante de Bathija (AROC = 0,84). A severidade do defeito de campo visual exerceu influência significativa sob a acurácia diagnóstica dos três instrumentos, com melhora no poder diagnóstico em casos mais avançados da doença. Para o GDx VCC e Stratus OCT, o aumento no tamanho do disco óptico foi associado à diminuição na sensibilidade para detecção do glaucoma; enquanto que, para o HRT II, diminuição no tamanho do disco óptico foi associada à diminuição na sensibilidade. Razões de probabilidade para resultados anormais nas xxv classificações finais de cada instrumento foram associadas a grandes efeitos de mudança na probabilidade pós-teste em relação à probabilidade préteste, sugerindo que o encontro de um resultado anormal em qualquer um destes testes, durante a avaliação de um paciente com suspeita de glaucoma, tem impacto significativo em aumentar a probabilidade de que a doença esteja presente. Além disso, os resultados obtidos na avaliação de pacientes com glaucoma pré-perimétrico sugerem que todos os três instrumentos sejam capazes de detectar alterações estruturais precoces no glaucoma, antes do aparecimento de defeitos de campo visual na perimetria acromática / Changes in the structural appearance of the optic nerve head (ONH) and retinal nerve fiber layer (RNFL) have been reported to precede the development of visual field loss in glaucoma. Detection of ONH and RNFL damage is therefore crucial for early diagnosis of glaucoma and prevention of functional loss from the disease. Scanning laser polarimetry (GDx VCC), confocal scanning laser ophthalmoscopy (HRT II [Heidelberg Retina Tomograph]) and optical coherence tomography (Stratus OCT) are different technologies capable of providing objective and quantitative information related to these structures. The purpose of the present study was to compare, in a single population, the diagnostic abilities of these technologies in the discrimination of glaucomatous patients from healthy subjects. Glaucoma patients were selected based on the presence of repeatable visual field defects, as identified by standard automated perimetry (perimetric glaucoma), or documented evidence of progressive damage to the optic disc, in the absence of detectable visual field loss (preperimetric glaucoma). Normal subjects had normal visual fields and normal clinical examination. All subjects underwent imaging with the GDx VCC, HRT II and Stratus OCT within a 3-month period. Several measures were used for evaluation of diagnostic accuracy, including the area under the receiver operating characteristic curve (AROC), sensitivities at fixed specifities, and likelihood ratios. Statistical models were used to evaluate the influence of glaucoma severity and optic disc size on the diagnostic performance of the different instruments. One eye of each individual was randomly selected for statistical analysis. From an initial group of 258 eligible subjects, 33 (13%) had images of unacceptable quality, leaving 133 glaucoma patients and 92 healthy subjects for further analysis. In the comparison of the parameters with highest values of AROC from each instrument, the GDx VCC Nerve Fiber Indicator (AROC = 0.91) and the Stratus OCT Average Thickness (AROC = 0.90) perfomed significanlty better than the HRT II Bathija discriminant function (AROC = 0.84). For all instruments, the diagnostic accuracy increased with increasing severity of visual field defects. For the GDx VCC and Stratus OCT parameters, an increase in the size of the optic disc was related to a decrease in the sensitivity for glaucoma detection. An opposite effect was observed with the HRT II: a decrease in the size of the optic disc was related to a decrease in the sensitivity for glaucoma diagnosis. Abnormal results for each of the instruments were associated with strong positive likelihood ratios, indicating a large change from prestest to posttest probability of glaucoma. These results suggest that the finding of an abnormal result in any of these tests, when assessing a patient suspect of having glaucoma, would substantially raise the probability of disease. Results of the evaluation of patients with preperimetric glaucoma also suggest that all three instruments are able to detect early glaucomatous structural damage in the absence of visual field loss

Objetivos: Analisar o potencial da oftalmoscopia confocal de varredura a laser, através do Heidelberg Retina Tomograph (HRT), para predizer o risco de progressão em pacientes com suspeita de glaucoma. Comparar os resultados obtidos com o índice de probabilidade de glaucoma (GPS) do HRT aos resultados da análise de regressão de Moorfields (ARM), dos parâmetros morfométricos e da avaliação das fotografias estereoscópicas. Métodos: Uma coorte foi selecionada com 223 pacientes com suspeita de glaucoma, que foram seguidos por um período médio de 64,9 ± 37,3 meses. A suspeita de glaucoma baseou-se na aparência do disco óptico e/ou na pressão intraocular elevada (> 21 mmHg). Todos os participantes apresentavam dois exames de campo visual normais ao entrar no estudo. Conceituou-se progressão como o desenvolvimento de um defeito confirmado de campo visual ou deterioração do disco óptico na avaliação seriada das estereofotografias. A associação entre os resultados do HRT na época do início do acompanhamento e a progressão para glaucoma foi investigada através de modelos de regressão do tipo Cox. Usou-se o C-index para a comparação entre os modelos com os diversos parâmetros do HRT, isolados ou ajustados para os outros já conhecidos fatores de risco para progressão (idade, espessura corneana, pressão intraocular e pattern standard deviation PSD). Resultados: No período do estudo, 46 pacientes (21%) apresentaram progressão. Na análise multivariada, o GPS, a ARM e diversos parâmetros morfométricos foram preditivos para progressão, assim como a avaliação subjetiva das estereofotografias. Cada GPS 0,1 maior foi associado com um aumento de 23% no risco de progressão (C-index de 0,69). Os resultados anormais nas classificações finais do GPS e da ARM foram associados a aumentos de 3 e 2 vezes no risco de progressão, respectivamente (C-indexes de 0,70 e 0,68, respectivamente). O parâmetro com o melhor C-index foi a área seccional tranversa da camada de fibras nervosas (0,72). Uma área 0,3 mm2 menor foi associada a um risco 62% maior de progressão. A comparação do valor preditivo entre os modelos com o GPS e com a avaliação subjetiva das estereofotografias foi similar (C-indexes de 0,69 e 0,68, respectivamente). Conclusão: Nesse estudo observamos que as análises objetivas do disco óptico e da região peripapilar obtidas com o HRT contribuíram na avaliação do risco de progressão em pacientes com suspeita de glaucoma. O GPS mostrou-se tão eficaz quanto os parâmetros morfométricos e a análise de regressão de Moorfields, e a comparação do desempenho dos modelos contendo a avaliação subjetiva das estereofotografias e aqueles contendo a avaliação objetiva pelo GPS não mostrou diferenças significativas / Purpose: To evaluate the ability of baseline confocal scanning laser ophthalmoscopy, using the Heidelberg Retina Tomograph (HRT), in predicting the development of progression in patients suspected of having glaucoma. In addition, the study also aimed to compare the predictive abilities of the glaucoma probability score (GPS) with those of the Moorfields regression analysis (MRA) and stereometric parameters, and to compare the performance of the HRT with that of subjective evaluation of optic disc stereophotographs. Methods: This longitudinal study included a cohort of 223 eyes suspected of having glaucoma, which were followed for an average of 64.9 ± 37.3 months. Included suspects had a suspicious appearance of the optic disc and/or elevated intraocular pressure, but normal visual fields. Progression was defined as the development of either repeatable abnormal visual fields or glaucomatous structural deterioration in the appearance of the optic disc during the study period. The association between baseline HRT parameters and progression was investigated by Cox regression models. The comparison between models with HRT parameters, individually or combined with other known risk factors (age, central corneal thickness, pattern standard deviation and intraocular pressure), performed by comparing their C-indexes. Results: Forty-six (21%) eyes converted during the study period. In multivariable models, the GPS, the MRA, and the stereometric parameters were all predictive of progression. A GPS 0.1 larger was associated with an increase of 23% in the risk of progression (C-index of 0.69). Abnormal final classifications for the GPS or the MRA were associated with a three-fold and two-fold increase in the risk of progression, respectively (with C-indexes of 0.70 and 0.68, respectively). The parameter with the best C-index was the nerve fiber layer cross-sectional area (0.72). An area 0.3 mm2 smaller was associated with a 62% higher risk of an individual progress. The comparison between models with the HRT parameters and those with the subjective stereophotograph evaluation had similar results (C-indexes of 0.69 and 0.68, respectively). Conclusion: In this study, we were able to show that the objective structural assessment of the optic disc and peripapillary area obtained with the HRT was significantly predictive for progression in suspected individuals. The GPS was as predictive as the other HRT parameters, and no significant differences were observed between models with the GPS and those with the subjective assessment of the stereophotographs.

O objetivo desse estudo foi comparar a habilidade da avaliação subjetiva do disco óptico e da camada de fibras nervosas (CFN) por oftalmologistas generalistas e por um glaucomatólogo com medidas objetivas pela tomografia de coerência óptica (Stratus OCT), oftalmoscopia confocal de varredura a laser (HRTIII), e a polarimetria de varredura a laser (GDxECC) para discriminar olhos glaucomatosos de olhos normais. 61 olhos glaucomatosos e 57 olhos normais de 118 indivíduos foram incluídos nesse estudo. Três oftalmologistas generalistas independentes e um glaucomatólogo avaliaram fotografias estereoscópicas do disco óptico. Curvas ROC (Receiver Operator Characteristic) foram construídas para cada técnica de imagem e a sensibilidade a uma especificidade fixa foi determinada. Comparações das áreas sob essas curvas (AROC) e a concordância (k) foram determinadas entre a graduação das fotografias estereoscópicas e o melhor parâmetro de cada exame de imagem computadorizado. O melhor parâmetro de cada técnica de imagem computadorizada (CFN temporal inferior do Stratus OCT = 0,92; área integrada vertical da topografia do disco óptico pelo Stratus OCT = 0,86; espessura macular do setor inferior externo fornecido pelo Stratus OCT = 0,82; NFI do GDxECC = 0,91; razão área E/D do HRT3 = 0,83) mostrou AROC maior do que a graduação das fotografias estereoscópicas por oftalmologistas generalistas (0,80) para separar olhos glaucomatosos de olhos normais. A graduação por glaucomatólogo forneceu AROC igual ou maior (0,92) do que o melhor parâmetro de exame computadorizado de imagem. A avaliação das fotografias estereoscópicas por glaucomatólogo mostrou melhor concordância com o melhor parâmetro de cada técnica de imagem quantitativa na classificação de olhos como glaucomatosos ou normais comparadas à avaliação de fotografias estereoscópicas por oftalmologistas generalistas. A combinação da avaliação subjetiva do disco óptico por oftalmologistas generalistas com parâmetros objetivos da CFN melhorou a identificação de olhos com glaucoma em uma proporção maior do que a combinação desses parâmetros objetivos com a avaliação do disco óptico por um glaucomatólogo (29,5% versus 19,7%, respectivamente). Os resultados sugerem que a habilidade diagnóstica de todos os exames de imagem computadorizados estudados mostrou melhor desempenho que a avaliação subjetiva do disco óptico por oftalmologistas generalistas, mas não por um glaucomatólogo. Medidas objetivas da CFN podem permitir um aperfeiçoamento na detecção de glaucoma quando combinados com a avaliação subjetiva do disco óptico por oftalmologistas generalistas ou por um glaucomatólogo. / The purpose of this study was to compare the ability of subjective assessment of optic nerve head and retinal nerve fiber layer by general ophthalmologists and by a glaucoma expert with objective measurements by optical coherence tomography (Stratus OCT, Carl Zeiss Meditec, Inc.), confocal scanning laser ophthalmoscope (HRT III; Heidelberg Engineering, Heidelberg, Germany), and scanning laser polarimetry (GDx ECC; Carl Zeiss Meditec, Inc., Dublin, CA) in discriminating glaucomatous and normal eyes. 61 glaucomatous and 57 normal eyes of 118 subjects were included in the study. Three independent general ophthalmologists and one glaucoma expert evaluated ONH stereophotographs. Receiver operating characteristic curves were constructed for each imaging technique and sensitivity at fixed specificity was estimated. Comparisons of areas under these curves (aROC) and agreement (k) were determined between stereophoto grading and best parameter from each technique. Best parameter from each technique showed larger aROC (StratusOCT RNFL = 0.92; StratusOCT ONH vertical integrated area = 0.86; StratusOCT macular thickness = 0.82; GDxECC = 0.91; HRT3 global cup-to-disc area ratio = 0.83) compared to stereophotograph grading by general ophthalmologists (0.80) in separating glaucomatous and normal eyes. Glaucoma expert stereophoto grading provided equal or larger aROC (0.92) than best parameter of each computerized imaging device. Stereophoto evaluated by a glaucoma expert showed better agreement with best parameter of each quantitative imaging technique in classifying eyes either as glaucomatous or normal compared to stereophoto grading by general ophthalmologists. The combination of subjective assessment of the optic disc by general ophthalmologists with RNFL objective parameters improved identification of glaucoma patients in a larger proportion than the combination of these objective parameters with subjective assessment of the optic disc by a glaucoma expert (29.5% versus 19.7%, respectively). The results suggests that the diagnostic ability of all imaging techniques showed better performance than subjective assessment of the ONH by general ophthalmologists, but not by a glaucoma expert. Objective RNFL measurements may provide improvement in glaucoma detection when combined with subjective assessment of the optic disc by general ophthalmologists or by a glaucoma expert.

Le glaucome représente la première cause de cécité irréversible à l’échelle mondiale. C’est une maladie neuro-dégénérative caractérisée traditionnellement par une pression intraoculaire (PIO) élevée, un dommage du nerf optique et un défaut du champ visuel correspondant. En fait, la PIO élevée constitue le facteur de risque central associé au développement du glaucome. Cependant, en dépit d’un contrôle adéquat de la PIO, la maladie continue à progresser chez certains patients. Cela montre qu’il existe d’autres facteurs impliqués dans la pathogenèse du glaucome. Des études récentes indiquent qu’un dérèglement de l’oxygène est associé à son développement. En utilisant une nouvelle technologie multi-spectrale capable de mesurer la saturation en oxygène (SaO2) dans les structures capillaires de la rétine, cette étude tentera de déterminer si un état d’oxygénation anormal pourrait se retrouver à la papille optique des patients souffrant de glaucome. Une meilleure compréhension du rôle de l’oxygène pourrait aider à améliorer le pronostic du glaucome. Les résultats de l’étude indiquent que le facteur de position (supérieure, temporale et inférieure de la papille optique) n’a aucun effet sur la mesure SaO2 ainsi que sa variabilité chez les patients normaux. La comparaison de la SaO2 entre les sujets normaux et glaucomateux ne montre pas de différence statistiquement significative. En conclusion, la SaO2 «normale» mesurée dans les yeux glaucomateux n'exclut pas nécessairement que l'hypoxie ne soit pas impliquée dans la pathogenèse. Au moment de l’étude, la PIO était bien contrôlée par des médicaments topiques, ce qui pourrait influencer l’oxygénation à la papille optique. / Glaucoma is the leading cause of irreversible blindness worldwide. Traditionally, open-angle glaucoma was defined as a neurodegenerative disease characterized by high intraocular pressure (IOP), progressive retinal cell death with subsequent visual field loss. Elevated IOP has been identified as one of the major risk factors for glaucomatous optic nerve damage. However, adequate IOP control cannot prevent progression of the disease in all patients suggesting that there are other factors involved in the pathogenesis of glaucoma. Recent studies suggest that hypoxia may contribute to the development of glaucoma. Using a new multi-spectral detection system of oxygen saturation (O2Sa), this study determined whether an abnormal state of oxygenation at the optic disc could be found in glaucoma patients. Knowledge about the influence of the oxygen in glaucoma may help to improve the pronostic of the disease. The results of the study indicate that the position factor (superior, temporal and inferior of the optic nerve head) has no effect on the measurement of O2Sa and its variability in normal patients. Comparing the O2Sa between normal subjects and glaucoma subjects shows no statistically significant difference. In conclusion, the «normal» O2Sa measured in glaucomatous eyes does not necessarily exclude that hypoxia is not involved in the pathogenesis of glaucoma because glaucoma patients were under treatment with topical drops that lowered IOP. These medicines could affect the oxygenation of the optic disc.

Alterações no aspecto do disco óptico e da camada de fibras nervosas da retina (CFN) freqüentemente precedem o aparecimento de defeitos de campo visual no glaucoma, o que faz com que a avaliação destas estruturas seja essencial para o diagnóstico precoce e prevenção da perda visual nesta doença. A polarimetria de varredura a laser (GDx VCC), a oftalmoscopia confocal de varredura a laser (HRT II [Heidelberg Retina Tomograph]) e a tomografia de coerência óptica (Stratus OCT) são tecnologias que permitem a avaliação objetiva e quantitativa do disco óptico e da CFN. No presente estudo, estas tecnologias foram comparadas em sua habilidade para diferenciar pacientes glaucomatosos de indivíduos normais. Pacientes com glaucoma foram selecionados com base na presença de defeitos reprodutíveis de campo visual na perimetria acromática automatizada (glaucoma perimétrico), ou com base na evidência documentada de progressão do dano glaucomatoso ao disco óptico, sem presença de defeitos de campo visual (glaucoma pré-perimétrico). Indivíduos normais apresentaram campos visuais e exame clínico dentro da normalidade. Todos os indivíduos foram submetidos a exames com o GDx VCC, HRT II, Stratus OCT e campo visual dentro de um período de três meses. Diversas medidas foram utilizadas para avaliação da acurácia diagnóstica, incluindo áreas sob as curvas receiver operating characteristic (AROC), sensibilidades para especificidades fixas, e razões de probabilidade. Modelos estatísticos foram utilizados para avaliação da influência da severidade do glaucoma e tamanho do disco óptico na performance diagnóstica dos diferentes instrumentos. Um olho de cada indivíduo foi utilizado para análise. Dos 258 sujeitos inicialmente avaliados, 33 (13%) foram posteriormente excluídos por apresentarem imagens de baixa qualidade em pelo menos um dos aparelhos, restando 225 indivíduos (133 glaucomatosos e 92 normais) para análise. Na comparação entre os parâmetros de cada instrumento com maiores valores de AROC, o parâmetro do GDx VCC, Nerve Fiber Indicator (NFI; AROC = 0,91), e o parâmetro do Stratus OCT, Espessura Média (AROC = 0,90), apresentaram áreas sob as curvas ROC significativamente superiores à do parâmetro do HRT II, função discriminante de Bathija (AROC = 0,84). A severidade do defeito de campo visual exerceu influência significativa sob a acurácia diagnóstica dos três instrumentos, com melhora no poder diagnóstico em casos mais avançados da doença. Para o GDx VCC e Stratus OCT, o aumento no tamanho do disco óptico foi associado à diminuição na sensibilidade para detecção do glaucoma; enquanto que, para o HRT II, diminuição no tamanho do disco óptico foi associada à diminuição na sensibilidade. Razões de probabilidade para resultados anormais nas xxv classificações finais de cada instrumento foram associadas a grandes efeitos de mudança na probabilidade pós-teste em relação à probabilidade préteste, sugerindo que o encontro de um resultado anormal em qualquer um destes testes, durante a avaliação de um paciente com suspeita de glaucoma, tem impacto significativo em aumentar a probabilidade de que a doença esteja presente. Além disso, os resultados obtidos na avaliação de pacientes com glaucoma pré-perimétrico sugerem que todos os três instrumentos sejam capazes de detectar alterações estruturais precoces no glaucoma, antes do aparecimento de defeitos de campo visual na perimetria acromática / Changes in the structural appearance of the optic nerve head (ONH) and retinal nerve fiber layer (RNFL) have been reported to precede the development of visual field loss in glaucoma. Detection of ONH and RNFL damage is therefore crucial for early diagnosis of glaucoma and prevention of functional loss from the disease. Scanning laser polarimetry (GDx VCC), confocal scanning laser ophthalmoscopy (HRT II [Heidelberg Retina Tomograph]) and optical coherence tomography (Stratus OCT) are different technologies capable of providing objective and quantitative information related to these structures. The purpose of the present study was to compare, in a single population, the diagnostic abilities of these technologies in the discrimination of glaucomatous patients from healthy subjects. Glaucoma patients were selected based on the presence of repeatable visual field defects, as identified by standard automated perimetry (perimetric glaucoma), or documented evidence of progressive damage to the optic disc, in the absence of detectable visual field loss (preperimetric glaucoma). Normal subjects had normal visual fields and normal clinical examination. All subjects underwent imaging with the GDx VCC, HRT II and Stratus OCT within a 3-month period. Several measures were used for evaluation of diagnostic accuracy, including the area under the receiver operating characteristic curve (AROC), sensitivities at fixed specifities, and likelihood ratios. Statistical models were used to evaluate the influence of glaucoma severity and optic disc size on the diagnostic performance of the different instruments. One eye of each individual was randomly selected for statistical analysis. From an initial group of 258 eligible subjects, 33 (13%) had images of unacceptable quality, leaving 133 glaucoma patients and 92 healthy subjects for further analysis. In the comparison of the parameters with highest values of AROC from each instrument, the GDx VCC Nerve Fiber Indicator (AROC = 0.91) and the Stratus OCT Average Thickness (AROC = 0.90) perfomed significanlty better than the HRT II Bathija discriminant function (AROC = 0.84). For all instruments, the diagnostic accuracy increased with increasing severity of visual field defects. For the GDx VCC and Stratus OCT parameters, an increase in the size of the optic disc was related to a decrease in the sensitivity for glaucoma detection. An opposite effect was observed with the HRT II: a decrease in the size of the optic disc was related to a decrease in the sensitivity for glaucoma diagnosis. Abnormal results for each of the instruments were associated with strong positive likelihood ratios, indicating a large change from prestest to posttest probability of glaucoma. These results suggest that the finding of an abnormal result in any of these tests, when assessing a patient suspect of having glaucoma, would substantially raise the probability of disease. Results of the evaluation of patients with preperimetric glaucoma also suggest that all three instruments are able to detect early glaucomatous structural damage in the absence of visual field loss

Objetivos: Analisar o potencial da oftalmoscopia confocal de varredura a laser, através do Heidelberg Retina Tomograph (HRT), para predizer o risco de progressão em pacientes com suspeita de glaucoma. Comparar os resultados obtidos com o índice de probabilidade de glaucoma (GPS) do HRT aos resultados da análise de regressão de Moorfields (ARM), dos parâmetros morfométricos e da avaliação das fotografias estereoscópicas. Métodos: Uma coorte foi selecionada com 223 pacientes com suspeita de glaucoma, que foram seguidos por um período médio de 64,9 ± 37,3 meses. A suspeita de glaucoma baseou-se na aparência do disco óptico e/ou na pressão intraocular elevada (> 21 mmHg). Todos os participantes apresentavam dois exames de campo visual normais ao entrar no estudo. Conceituou-se progressão como o desenvolvimento de um defeito confirmado de campo visual ou deterioração do disco óptico na avaliação seriada das estereofotografias. A associação entre os resultados do HRT na época do início do acompanhamento e a progressão para glaucoma foi investigada através de modelos de regressão do tipo Cox. Usou-se o C-index para a comparação entre os modelos com os diversos parâmetros do HRT, isolados ou ajustados para os outros já conhecidos fatores de risco para progressão (idade, espessura corneana, pressão intraocular e pattern standard deviation PSD). Resultados: No período do estudo, 46 pacientes (21%) apresentaram progressão. Na análise multivariada, o GPS, a ARM e diversos parâmetros morfométricos foram preditivos para progressão, assim como a avaliação subjetiva das estereofotografias. Cada GPS 0,1 maior foi associado com um aumento de 23% no risco de progressão (C-index de 0,69). Os resultados anormais nas classificações finais do GPS e da ARM foram associados a aumentos de 3 e 2 vezes no risco de progressão, respectivamente (C-indexes de 0,70 e 0,68, respectivamente). O parâmetro com o melhor C-index foi a área seccional tranversa da camada de fibras nervosas (0,72). Uma área 0,3 mm2 menor foi associada a um risco 62% maior de progressão. A comparação do valor preditivo entre os modelos com o GPS e com a avaliação subjetiva das estereofotografias foi similar (C-indexes de 0,69 e 0,68, respectivamente). Conclusão: Nesse estudo observamos que as análises objetivas do disco óptico e da região peripapilar obtidas com o HRT contribuíram na avaliação do risco de progressão em pacientes com suspeita de glaucoma. O GPS mostrou-se tão eficaz quanto os parâmetros morfométricos e a análise de regressão de Moorfields, e a comparação do desempenho dos modelos contendo a avaliação subjetiva das estereofotografias e aqueles contendo a avaliação objetiva pelo GPS não mostrou diferenças significativas / Purpose: To evaluate the ability of baseline confocal scanning laser ophthalmoscopy, using the Heidelberg Retina Tomograph (HRT), in predicting the development of progression in patients suspected of having glaucoma. In addition, the study also aimed to compare the predictive abilities of the glaucoma probability score (GPS) with those of the Moorfields regression analysis (MRA) and stereometric parameters, and to compare the performance of the HRT with that of subjective evaluation of optic disc stereophotographs. Methods: This longitudinal study included a cohort of 223 eyes suspected of having glaucoma, which were followed for an average of 64.9 ± 37.3 months. Included suspects had a suspicious appearance of the optic disc and/or elevated intraocular pressure, but normal visual fields. Progression was defined as the development of either repeatable abnormal visual fields or glaucomatous structural deterioration in the appearance of the optic disc during the study period. The association between baseline HRT parameters and progression was investigated by Cox regression models. The comparison between models with HRT parameters, individually or combined with other known risk factors (age, central corneal thickness, pattern standard deviation and intraocular pressure), performed by comparing their C-indexes. Results: Forty-six (21%) eyes converted during the study period. In multivariable models, the GPS, the MRA, and the stereometric parameters were all predictive of progression. A GPS 0.1 larger was associated with an increase of 23% in the risk of progression (C-index of 0.69). Abnormal final classifications for the GPS or the MRA were associated with a three-fold and two-fold increase in the risk of progression, respectively (with C-indexes of 0.70 and 0.68, respectively). The parameter with the best C-index was the nerve fiber layer cross-sectional area (0.72). An area 0.3 mm2 smaller was associated with a 62% higher risk of an individual progress. The comparison between models with the HRT parameters and those with the subjective stereophotograph evaluation had similar results (C-indexes of 0.69 and 0.68, respectively). Conclusion: In this study, we were able to show that the objective structural assessment of the optic disc and peripapillary area obtained with the HRT was significantly predictive for progression in suspected individuals. The GPS was as predictive as the other HRT parameters, and no significant differences were observed between models with the GPS and those with the subjective assessment of the stereophotographs.

O objetivo desse estudo foi comparar a habilidade da avaliação subjetiva do disco óptico e da camada de fibras nervosas (CFN) por oftalmologistas generalistas e por um glaucomatólogo com medidas objetivas pela tomografia de coerência óptica (Stratus OCT), oftalmoscopia confocal de varredura a laser (HRTIII), e a polarimetria de varredura a laser (GDxECC) para discriminar olhos glaucomatosos de olhos normais. 61 olhos glaucomatosos e 57 olhos normais de 118 indivíduos foram incluídos nesse estudo. Três oftalmologistas generalistas independentes e um glaucomatólogo avaliaram fotografias estereoscópicas do disco óptico. Curvas ROC (Receiver Operator Characteristic) foram construídas para cada técnica de imagem e a sensibilidade a uma especificidade fixa foi determinada. Comparações das áreas sob essas curvas (AROC) e a concordância (k) foram determinadas entre a graduação das fotografias estereoscópicas e o melhor parâmetro de cada exame de imagem computadorizado. O melhor parâmetro de cada técnica de imagem computadorizada (CFN temporal inferior do Stratus OCT = 0,92; área integrada vertical da topografia do disco óptico pelo Stratus OCT = 0,86; espessura macular do setor inferior externo fornecido pelo Stratus OCT = 0,82; NFI do GDxECC = 0,91; razão área E/D do HRT3 = 0,83) mostrou AROC maior do que a graduação das fotografias estereoscópicas por oftalmologistas generalistas (0,80) para separar olhos glaucomatosos de olhos normais. A graduação por glaucomatólogo forneceu AROC igual ou maior (0,92) do que o melhor parâmetro de exame computadorizado de imagem. A avaliação das fotografias estereoscópicas por glaucomatólogo mostrou melhor concordância com o melhor parâmetro de cada técnica de imagem quantitativa na classificação de olhos como glaucomatosos ou normais comparadas à avaliação de fotografias estereoscópicas por oftalmologistas generalistas. A combinação da avaliação subjetiva do disco óptico por oftalmologistas generalistas com parâmetros objetivos da CFN melhorou a identificação de olhos com glaucoma em uma proporção maior do que a combinação desses parâmetros objetivos com a avaliação do disco óptico por um glaucomatólogo (29,5% versus 19,7%, respectivamente). Os resultados sugerem que a habilidade diagnóstica de todos os exames de imagem computadorizados estudados mostrou melhor desempenho que a avaliação subjetiva do disco óptico por oftalmologistas generalistas, mas não por um glaucomatólogo. Medidas objetivas da CFN podem permitir um aperfeiçoamento na detecção de glaucoma quando combinados com a avaliação subjetiva do disco óptico por oftalmologistas generalistas ou por um glaucomatólogo. / The purpose of this study was to compare the ability of subjective assessment of optic nerve head and retinal nerve fiber layer by general ophthalmologists and by a glaucoma expert with objective measurements by optical coherence tomography (Stratus OCT, Carl Zeiss Meditec, Inc.), confocal scanning laser ophthalmoscope (HRT III; Heidelberg Engineering, Heidelberg, Germany), and scanning laser polarimetry (GDx ECC; Carl Zeiss Meditec, Inc., Dublin, CA) in discriminating glaucomatous and normal eyes. 61 glaucomatous and 57 normal eyes of 118 subjects were included in the study. Three independent general ophthalmologists and one glaucoma expert evaluated ONH stereophotographs. Receiver operating characteristic curves were constructed for each imaging technique and sensitivity at fixed specificity was estimated. Comparisons of areas under these curves (aROC) and agreement (k) were determined between stereophoto grading and best parameter from each technique. Best parameter from each technique showed larger aROC (StratusOCT RNFL = 0.92; StratusOCT ONH vertical integrated area = 0.86; StratusOCT macular thickness = 0.82; GDxECC = 0.91; HRT3 global cup-to-disc area ratio = 0.83) compared to stereophotograph grading by general ophthalmologists (0.80) in separating glaucomatous and normal eyes. Glaucoma expert stereophoto grading provided equal or larger aROC (0.92) than best parameter of each computerized imaging device. Stereophoto evaluated by a glaucoma expert showed better agreement with best parameter of each quantitative imaging technique in classifying eyes either as glaucomatous or normal compared to stereophoto grading by general ophthalmologists. The combination of subjective assessment of the optic disc by general ophthalmologists with RNFL objective parameters improved identification of glaucoma patients in a larger proportion than the combination of these objective parameters with subjective assessment of the optic disc by a glaucoma expert (29.5% versus 19.7%, respectively). The results suggests that the diagnostic ability of all imaging techniques showed better performance than subjective assessment of the ONH by general ophthalmologists, but not by a glaucoma expert. Objective RNFL measurements may provide improvement in glaucoma detection when combined with subjective assessment of the optic disc by general ophthalmologists or by a glaucoma expert.

Before year 1895, the doctors could only make a probable diagnosis based on what the patient could tell and it was hurt and there was no discernable change to the outside of the body. With X-ray, it was possible to see inside the patient without first cutting it, you can say that the X-ray was the starting point for diagnostic imaging.The further development of X-ray gave CT (Computed Tomography), where X-ray tubes and detectors rotate around the patient while the patient table moves. Besides CT also developed MRI (Magnetic Resonance Imaging), PET (Positron Emission Tomography) and Ultrasound. Common to these methods is that the produced 3D images.In 1990 a completely new approach for diagnostic imaging, OCT (optical coherence tomography), by measuring the phase shift and the intensity of reflected light, it provides real-time and non-destructive measurements (in vivo) a resolution of 1 to 15 microns, much higher than all other standard imaging techniques. You could say that OCT machine can be compared to ultrasound, which uses the reflection of sound waves to interpretation.The first OCT machines were of type TD (Time Domain), these had low resolution and low scanning speed. In 2005 came the SD-OCT, they had higher resolution and scanning speed, SD stands for spectral domain, SD-OCT is sometimes called FD-OCT as Fourier transformed signals and operating in the frequency domain.The development of OCT machines are only in their infancy, resolution, scanning speed and accuracy will increase all the time, this allows new uses and ways to diagnose developed. OCT can be used in such Oncology, MSD (Musculoskeletal disorders), cardiovascular medicine, teeth, nerves, but the largest field is the eye and then the back of the eye called the retina (retina).This thesis is limited to the eye, the purpose is to provide input to those who are likely to purchase an OCT-machine, but also show the measurement data OCT-machines are performing and how to use the OCT-machine more than to see age-related macular degeneration. Another aim is to increase understanding of the physics behind an OCT-machine for ease of understanding the output given.The manufacture/model that have selected for evaluation are Zeiss Cirrus 4000, Topcon 3D OCT-2000 and Heidelberg Spectralis, the reason is that there are only these three on the Swedish market and all are SD-OCT. The way to evaluate OCT-machines is to scan performance and what the various analysis programs can handle. Furthermore, each OCT-machine scans the macula and optic disk on a experimental person/ reference eye, in order to get the output of the precision, or if you want to call it repeatability, which is very important if one wants to follow a solitary disease course.The conclusion of this thesis is to OCT machines are quite similar. When it comes to ease of use when doing scans is the Cirrus is lightened by the use of the extra screen where you always look eye (iris camera), which makes it easy to adjust the sharpness and position of the mouse buttons. Topcon and Heidelberg is not difficult to use but requires more experience of the person making the OCT scans. Most measurement functions in the analysis program is Topcon and Heidelberg and best accuracy/repeatability is Heidelberg, both the macula and RFNL.OCT machine is a good tool to use on the anterior segment, but in the case the precision allows the precision used to monitor RNFL thickness changes in those with glaucoma. / <p>Validerat; 20131029 (global_studentproject_submitter)</p>