Microstructural changes in the retina in children with retinopathy of prematurity according to optical coherence tomography. Literature review
- Authors: Khlopkova Y.S.1, Kogoleva L.V.2, Lebedev V.I.1
-
Affiliations:
- Altai State Medical University
- Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases
- Issue: Vol 19, No 2 (2024)
- Pages: 117-123
- Section: Reviews
- Published: 14.06.2024
- URL: https://ruspoj.com/1993-1859/article/view/625491
- DOI: https://doi.org/10.17816/rpoj625491
- ID: 625491
Cite item
Full Text
Abstract
Retinopathy of prematurity (ROP) is a crucial problem in modern ophthalmology. ROP is a vasoproliferative disease of the eyes in premature infants. Approximately 50,000 children worldwide have become blind because of ROP. The determining indicator in the development of visual acuity is the morphofunctional state of the macula, structural changes of which can lead to disturbances in its functions and, consequently, decreased vision.
The present review analyzed available OCT (optical coherence tomography) data on the morphometric and structural state of the retina in children with ROP. Morphometric features of the macular zone in children in the scar period of ROP can be presented by an increase in retinal thickness in the center of the fovea and changes in the profile of the macula by smoothness or absence of foveal depression. These are more pronounced in children after laser coagulation of the retina in the active phase of ROP and in very premature babies. In some cases with increased retinal thickness in the center of the fovea, the presence of internal layers and an increase in the thickness of the outer nuclear layer are noted. Structural features of the macula with favorable outcomes of RP can be expressed by traction displacement of the foveola, photoreceptor layer thinning and pigment epithelium unevenness, intra and epiretinal fibrosis, choriocapillaris layer atrophy, discontinuity of the connection of the outer and internal segments of the photoreceptors and the pigment epithelium–choriocapillaris complex, and central retinoschisis. Furthermore, this review presents mixed results from studies on the impact of structural changes in the macula in cicatricial ROP on visual function.
Full Text
Ретинопатия недоношенных (РН) продолжает оставаться одной из важных проблем современной офтальмологии. РН представляет собой вазопролиферативное заболевание глаз недоношенных детей. Слепота и слабовидение вследствие РН, несмотря на достижения науки и современной медицины, входят в число ведущих причин нарушения зрения у детей. Около 50 000 детей во всем мире стали слепыми в результате перенесенной РН [1].
Известно, что определяющим показателем в развитии остроты зрения является морфофункциональное состояние макулы, которая начинает формироваться с 22 недель беременности и завершается к 4–6 месяцам постнатального развития ребёнка [2–4]. У недоношенных детей возможны структурные изменения макулярной области — как первичные вследствие незавершённого эмбриогенеза сетчатки, так и вторичные, в результате перенесённой РН. Структурные изменения макулы могут приводить к нарушениям её функций, а, следовательно, и к снижению зрения [5–12].
Оптическая когерентная томография (ОКТ) является современным неинвазивным методом исследования, на основании данных которого можно не только выявить структурно-морфометрические изменения сетчатки, но и проанализировать состояние всех слоёв нейроэпителия, выявить уровень поражения сетчатой оболочки (сегментация ОКТ) и оценить параметры диска зрительного нерва (ДЗН) [13].
В отечественной и зарубежной литературе большое внимание уделено исследованию толщины центральной зоны сетчатки при рубцовой РН. Так, ряд исследователей выявили увеличение толщины сетчатки в центре фовеа, с обратной корреляцией с гестационным возрастом пациентов [6, 14–18]. Как показали исследования Л.В. Коголевой с соавт., в отдалённый период при всех степенях РН толщина сетчатки в центре выше именно у глубоконедоношенных детей и увеличивается по мере возрастания степени РН, чего не было обнаружено у более «зрелых» пациентов (p <0,05) [19–20].
По данным многих авторов, наряду с увеличением толщины сетчатки в центре отмечается изменение профиля макулярной области в виде сглаженности или отсутствия фовеальной депрессии [16–18, 21, 22].
Однако Fulton A. с соавт. предположили возможное наличие особого механизма перераспределения ретинальных клеток в макуле в процессе развития сетчатки уже после рождения ребёнка [23, 24]. В ряде источников указано, что в центральной ямке сетчатки у некоторых пациентов с РН присутствовали внутренние слои, что можно объяснить нарушением процессов дифференцировки макулы из-за неспособности внутренних слоёв сетчатки к миграции при преждевременном рождении ребёнка [9, 15, 16, 18, 22]. Результаты других работ, напротив, продемонстрировали увеличение толщины наружного ядерного слоя в центре фовеа и его корреляцию с гестационным возрастом у недоношенных детей в сравнении с доношенными при отсутствии разницы в показателях толщины других слоёв (p <0,001) [16, 17].
Выявлены структурные особенности макулы при обследовании у детей с благоприятными исходами РН в виде следующих изменений: тракционного смещения фовеолы, истончения слоя фоторецепторов и неравномерности пигментного эпителия, интра- и эпиретинального фиброза, атрофии хориокапиллярного слоя [21, 25, 26]. При рубцовой РН 1-4 степени некоторыми исследователями была обнаружена прерывистость соединения наружных и внутренних сегментов фоторецепторов и комплекса «пигментный эпителий и хориокапилляры» [22]. При рубцовой РН 3-й степени в 28,5% случаев был выявлен эпиретинальный фиброз в перифовеальной зоне, а также центральный ретиношизис [27].
Лазерная коагуляция сетчатки на сегодняшний день является одним из способов лечения активной РН и, как следствие, профилактики развития тяжёлых форм заболевания с необратимым снижением зрительных функций [28–35]. Так, у детей с индуцированным лазерной коагуляцией регрессом РН толщина сетчатки в центре больше, у них чаще встречается отсутствие фовеальной депрессии, чем у детей с самопроизвольным регрессом РН или у недоношенных детей без РН [18, 21, 26, 36–38]. По мнению авторов, эти изменения свидетельствуют не только о тяжести РН, но и о влиянии лазерной коагуляции аваскулярных зон сетчатки на процесс формирования макулы [18, 21, 25].
По данным J. Wang с соавт., у недоношенных детей обнаружено уменьшение толщины комплекса ганглиозных клеток сетчатки, фактором риска которого, по мнению исследователей, является коагуляция сетчатки при РН (p <0,001) [15].
Неоднозначные результаты получены при изучении взаимосвязи между структурными изменениями макулы при РН и зрительными функциями. Так, по данным F.M. Recchia с соавт., увеличенная толщина сетчатки в фовеа является лишь маркером недоношенности и не имеет функционального значения [39]. В работе V.M. Villegas с соавт. при обследовании детей в рубцовом периоде РН, большинству из которых была проведена лазеркоагуляция сетчатки (82%), выявлено отсутствие фовеальной депрессии в 91% случаев, что сочеталось с наличием у 59% детей внутреннего ядерного слоя в фовеа и удлинением наружного сегмента фоторецептора у 95% обследованных, что согласуется с данными исследования S. Krumova с соавт. [37, 40]. При этом несмотря на наличие вышеперечисленных морфометрических особенностей, 64% обследованных детей имели остроту зрения 0,5 и выше. По мнению V.M. Villegas с соавт., отсутствие фовеальной депрессии и сохранение внутренних слоёв сетчатки в фовеа не препятствует созреванию фоторецепторов и, как следствие, формированию высокой остроты зрения [40].
Однако некоторые авторы считают, что наличие минимальных изменений на сканах ОКТ макулы препятствует формированию высокой остроты зрения у недоношенных детей [22].
При обследовании детей с рубцовой РН I-II, у которых отмечались сглаженность фовеальной депрессии в совокупности с сохранением слоёв нейроэпителия, острота зрения была 0,3 и выше. При наличии более выраженных структурных изменений макулы в виде кистовидного отёка и тракционной деформации нейроэпителия при рубцовой ретинопатии недоношенных 1и 3 степени наблюдалось снижение остроты зрения ниже 0,3 [19, 20].
Авторами данной работы было изучено влияние аномалий рефракции на структурное состояние макулярной зоны при РН. У детей раннего возраста с благоприятными исходами РН обнаружено отрицательное воздействие миопии высокой степени на дифференцировку макулярной зоны в виде частого отсутствия фовеальной депрессии и уменьшения толщины сетчатки [21, 26]. При этом обнаружено положительное влияние контактной коррекции на морфологическую структуру макулы и остроту зрения при аномалиях рефракции у детей раннего возраста (от 4 месяцев до 2 лет) с РН. Так, на фоне ношения мягких контактных линз формирование нормального анатомического контура макулярной зоны наблюдалось в 31% случаев по сравнению с 18% детей сопоставимого возраста с РН, которым были назначены линзы, но они их не носили [25].
В литературе также имеются данные по исследованию перипапиллярного слоя верхних нервных волокон сетчатки (СВНС) у недоношенных детей с РН и без неё.
По данным ряда авторов, у недоношенных детей с ретинопатией и без неё при сканировании ДЗН толщина слоя нервных волокон сетчатки (СНВС) в верхнем и носовом сегментах меньше, а в височном сегменте больше, чем у доношенных детей [17, 41, 43]. При этом многофакторный анализ показал, что стадия РН обратно коррелировала с толщиной СНВС в носовом сегменте (р=0,010) [43].
Увеличение толщины СНВС в височном сегменте было связано с сохранением внутренних слоёв сетчатки в фовеа и, как следствие, коррелировало с толщиной сетчатки в центральной ямке (р=0,008) [17, 42]. Это, по мнению авторов, позволяет предположить связь перипапиллярного СНВС с аномалиями развития макулы из-за преждевременных родов. Кроме того, толщина перипапиллярного СНВС в височном сегменте у недоношенных детей коррелировала со сроком гестации (p <0,009) и остротой зрения (p=0,026). Как считают исследователи, выявление характерных изменений перипапиллярного СНВС по данным ОКТ у недоношенных детей позволит отличить аномалии сетчатой оболочки вследствие недоношенности от другой офтальмопатологии [42].
Таким образом, анализируя данные отечественной и зарубежной литературы, применение оптической когерентной томографии при ретинопатии новорождённых для детального изучения микроструктурных особенностей сетчатки имеет важное диагностическое значение и представляет несомненный интерес, так как состояние сетчатой оболочки определяет зрительные функции.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: Ю.С. Хлопкова, Л.В. Коголева, В.Н. Лебедев — разработка концепции и дизайн исследования; Ю.С. Хлопкова — дизайн исследования, сбор и обработка материала, подготовка текста; сбор и анализ литературных источников, написание текста и редактирование статьи.
ADDITIONAL INFO
Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.
Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.
Author contribution. Аll authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. The largest contribution is distributed as follows: Yuliya S. Khlopkova, Lyudmila V. Kogoleva, Vladimir I. Lebedev — development of the concept, final approval of the manuscript for publication; Yuliya S. Khlopkova — collection and analysis of literary sources, writing and editing of the article; data interpretation, article editing.
About the authors
Yuliya S. Khlopkova
Altai State Medical University
Author for correspondence.
Email: yulyahlopkova95@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7615-2057
SPIN-code: 6919-0545
MD, researcher
Russian Federation, 40, avenue Lenina., 656038 BarnaulLyudmila V. Kogoleva
Helmholtz National Medical Research Center of Eye Diseases
Email: kogoleva@mail.ru
MD, Dr. Sci. (Med.)
Russian Federation, MoscowVladimir I. Lebedev
Altai State Medical University
Email: sibvil@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-4840-3135
MD, Cand. Sci. (Med.)
Russian Federation, 40, avenue Lenina., 656038 BarnaulReferences
- Blencowe H, Lawn JE, Vazquez T, et al. Preterm-associated visual impairment and estimates of retinopathy of prematurity at regional and global levels for 2010. Pediatr Res. 2013;74(1):35–49. doi: 10.1038/pr.2013.205
- Isenberg SJ. Macular development in the premature infant. Am J Ophthalmol. 1986; 101(1):74–80. doi: 10.1016/0002-9394(86)90467-8
- Soong GP, Shapiro M, Seiple W, Szlyk JP. Macular structure and vision of patients with macular heterotopia secondary to retinopathy of prematurity. Retina. 2008;28(8):1111–1116. doi: 10.1097/IAE.0b013e3181744136
- van Driel D, Provis JM, Billson FA. Early differentiation of ganglion, amacrine, bipolar, and Muller cells in the developing fovea of human retina. J Comp Neurol. 1990;291(2):203–219. doi: 10.1002/cne.902910205
- Penfold PL, Provis JM, Madigan MC, et al. Angiogenesis in normal human retinal development: the involvement of astrocytes and macrophages. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 1990;228(3):255–263. doi: 10.1007/BF00920031
- Mintz-Hittner HA, Knight-Nanan DM, Satriano DR, Kretzer FL. A small foveal avascular zone may be an historic mark of prematurity. Ophthalmology. 1999;106(7):1409–1413. doi: 10.1016/S0161-6420(99)00732-0
- Katargina LA, Kogoleva LV. Pathogenesis of visual impairment in children with ROP. In: Avetisov SJe, Kashhenko TP, Shamshinova AM, editors. Visual functions and their correction in children: a guide for doctors. Moscow: Medicina; 2005. P. 459–475. (In Russ.)
- Katargina LA, Kogoleva LV. Selected lectures on pediatric ophthalmology. Neroeva VV, editor. Moscow: GeOTAR-Media; 2009. P. 27–61. (In Russ.) EDN: QLTALH
- Hammer DX, Iftimia NV, Ferguson RD, et al. Foveal fine structure in retinopathy of prematurity: an adaptive optics Fourier domain optical coherence tomography study. Inves tOphthalmol VisSci. 2008;49(5):2061–2070. doi: 10.1167/iovs.07-1228
- Rudnik AYu, Somov EE. Macular changes in the late period after surgical treatment in children with early stages of the active period of retinopathy of prematurity. Russian pediatric ophthalmology. 2009;3:22–24. (In Russ.)
- Matta N, Young D, Boulton R. Mactier H. Survival of extremely preterm infants. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2010;95(2):F151–F152. doi: 10.1136/adc.2009.174417
- Sull AC, Vuong LN, Price LL, et al. Comparison of spectral/ Fourier domain optical coherence tomography instruments for assessment of normal macular thickness. Retina. 2010;30(2):235–245. doi: 10.1097/IAE.0b013e3181bd2c3b
- Lambrozo B, Rispoli M. Retinal OCT. Method of analysis and interpretation. Neroeva VV, Zajcevoj OV, editors. Moscow: Aprel; 2012. 83 p. (In Russ.)
- Akerblom H, Larsson E, Eriksson U, Holmström G. Central macular thickness is correlated with gestational age at birth in prematurely born children. Br J Ophthalmol. 2011;95(6):799–803. doi: 10.1136/bjo.2010.184747
- Wang J, Spencer R, Leffler JN, Birch EE. Critical period for foveal fine structure in children with regressed retinopathy of prematurity. Retina. 2012;32(2):330–339. doi: 10.1097/IAE.0b013e318219e685
- Yanni SE, Wang J, Chan M, et al. Foveal avascular zone and foveal pit formation after preterm birth. Br J Ophthalmol. 2012;96(7):961–966. doi: 10.1136/bjophthalmol-2012-301612
- Park KA, Oh SY. Analysis of spectral-domain optical coherence tomography in preterm children: retinal layer thickness and choroidal thickness profiles. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012;53(11):7201–7207. doi: 10.1167/iovs.12-10599
- Wu WC, Lin RI, Shih CP, et al. Visual acuity, optical components, and macular abnormalities in patients with a history of retinopathy of prematurity. Ophthalmology. 2012;119(9):1907–1916. doi: 10.1016/j.ophtha.2012.02.040
- Kogoleva LV. Clinical and functional state of the eyes in very premature children in the long term. Russian pediatric ophthalmology. 2014;9(3):14–19. (In Russ.) EDN: SNWTGL
- Kogoleva LV, Katargina LA, Sudovskaja TV, et al. Results of long-term follow-up of extremely preterm infants with retinopathy. Bulletin of Ophthalmology. 2020;136(5):39–45. (In Russ.) doi: 10.17116/oftalma202013605139
- Katargina LA, Rudnickaja JaL, Kogoleva LV, Rjabcev DI. Macular formation in children with retinopathy of prematurity according to optical coherence tomography. Russian ophthalmological journal. 2011;4(4):30–33. (In Russ.) EDN: QCLLCH
- Gerasimenko EV. The cicatricial period of retinopathy of prematurity: the state of the macular zone according to optical coherence tomography. Russian pediatric ophthalmology.2016;1:9–14. (In Russ.) EDN: VXEJGL
- Fulton AB, Hansen RM. Electroretinogram responses and refractive errors in patients with a history of retinopathy prematurity. Doc Ophthalmol. 1996;91(2):87–100. doi: 10.1007/BF01203688
- Fulton AB, Hansen RM, Petersen RA, Vanderveen DK. The rod photoreceptors in retinopathy of prematurity: an electroretinographic study. Arch Ophthalmol. 2001;119(4):499–505. doi: 10.1001/archopht.119.4.499
- Katargina LA, Rudnickaja JaL, Kogoleva LV. Influence of correction of refractive errors in the sensitive period on the morphofunctional development of the macula in children with retinopathy of prematurity. Russian ophthalmological journal. 2013;6(1):8–13. (In Russ.) EDN: QCLNPH
- Kogoleva LV, Katargina LA, Rudnitskaya YaL. Structural and functional state of the macula in retinopathy of prematurity. Bulletin of Ophthalmology. 2011;127(6):25–29. (In Russ.) EDN: ONOZRB
- Tereshhenkova MS, Erohina EV. Features of the central and peripheral parts of the retina in patients with cicatricial stages of retinopathy of prematurity according to spectral optical coherence tomography. Modern technologies in ophthalmology. 2020;4(35):229–230. (In Russ.) doi: 10.25276/2312-4911-2020-4-229-230
- Astasheva IB, Sidorenko EI, Aksenova II. Laser coagulation in the treatment of various forms of retinopathy of prematurity. Bulletin of Ophthalmology.2005;(2):31–34. (In Russ.) EDN: UGYXDX
- Katargina LA, Kogoleva LV. Recommendations for the organization of early detection and preventive treatment of active ROP. Russian ophthalmological journal. 2008;(3):43–48. (In Russ.)
- Katargina LA, Kogoleva LV, Denisova EV. Current trends in the treatment of active ROP. ARS MEDICA. 2009;(9):158–161. (In Russ.)
- Tereshcheko AV, Trifanenkova IG, Sidorova YuA, Panamareva SV. Pattern laser coagulation of the retina in the treatment of posterior aggressive retinopathy of prematurity. Bulletin of Ophthalmology. 2010;(6):38–43. EDN: NCEGXL
- Katargina LA. Retinopathy of prematurity, the current state of the problem and the tasks of organizing ophthalmological care for premature babies in the Russian Federation. Russian pediatric ophthalmology. 2012;(1);5–7. (In Russ.) EDN: PUJLAT
- Lebedev VI, Shamanskaja NN, Miller JuV. Organization of laser ophthalmic care for premature infants with retinopathy of prematurity in the neonatal department. Russian pediatric ophthalmology. 2014;9(4):31. (In Russ.) EDN: IHTTOF
- Sajdasheva JeI. Laser treatment of retinopathy of prematurity. Russian pediatric ophthalmology. 2014;9(4):47. (In Russ.)
- Shevernaja OA, Pasternak AJu, Nabokov AJu. The results of various methods of retinal coagulation in severe forms of retinopathy of prematurity. Russian pediatric ophthalmology. 2014;9(4):61. (In Russ.)
- Chen YH, Lien R, Chiang MF, et al. Outer retinal structural alternation and segmentation errors in optical coherence tomography imaging in patients with a history of retinopathy of prematurity. Am J Ophthalmol. 2016;166:169–180. doi: 10.1016/j.ajo.2016.03.030
- Krumova S, Voynikova D, Koleva-Georgieva D, et al. Macular Morphology in patients with retinopathy of prematurity. Open J Ophthalmol. 2020;10(1):59–68. doi: 10.4236/ojoph.2020.101008
- Pshenichnov MV, Kolenko OV, Mazurina OV. Morphological features of the structure of the macular area in children after laser coagulation of the retina for threshold stages of retinopathy of prematurity. Modern technologies in ophthalmology. 2018;2:128–130. (In Russ.) EDN: XSEPWX
- Recchia FM, Recchia CC. Foveal dysplasia evident by optical coherence tomography in patients with a history of retinopathy of prematurity. Retina. 2007;27(9):1221–1226. doi: 10.1097/IAE.0b013e318068de2e
- Villegas VM, Capó H, Cavuoto K, et al. Foveal structure–function correlation in children with history of retinopathy of prematurity. Am J Ophthalmol. 2014; 158(3):508–512. doi: 10.1016/j.ajo.2014.05.017
- Pueyo V, González I, Altemir I, et al. Microstructural Changes in the Retina Related to Prematurity. Am J Ophthalmol. 2015;159(4):797–802. doi: 10.1016/j.ajo.2014.12.015
- Wang J, Spencer R, Leffler JN, Birch EE. Characteristics of peripapillary retinal nerve fiber layer in preterm children. Am J Ophthalmol. 2012;153(5):850–855. doi: 10.1016/j.ajo.2011.10.028
- Park KA, Oh SY. Retinal nerve fiber layer thickness in prematurity is correlated with stage of retinopathy of prematurity. Eye. 2015;29(12):1594–602. doi: 10.1038/eye.2015.166
Supplementary files

