Retinal vascular reactivity study using optical coherence tomography angiography

A retina, o tecido que mais oxigénio consome por unidade de área, possui um complexo sistema de autorregulação vascular. Este mecanismo permite manter o adequado fornecimento de oxigénio e nutrientes à retina em condições de hipóxia ou alterações da pressão arterial, por exemplo. Na maior parte dos estudos existentes, as respostas vasculares da retina foram avaliadas com recurso a técnicas de imagem que se limitam à avaliação dos vasos de maior calibre. A possibilidade de analisar em maior detalhe estes mecanismos poderá ajudar a compreender melhor os processos envolvidos na autorregulação microvascular da retina, tanto em condições fisiológicas como de doença. A angiografia por tomografia de coerência ótica (OCTA) é um exame rápido, seguro, não-invasivo, tridimensional e de alta resolução da microvasculatura retiniana. O objetivo principal desta tese foi estudar a reatividade vascular da retina usando OCTA, em indivíduos saudáveis e com diabetes tipo 1 (DM1), e discutir potenciais aplicações clínicas. Nesse sentido, desenvolvemos uma série de trabalhos experimentais multidisciplinares. A primeira publicação constitui a prova de conceito sobre a capacidade daOCTA detetar uma resposta vascular retiniana. No segundo artigo, utilizou-se OCTA para estudar alterações microvasculares estruturais da retina em pacientes com DM1 sem retinopatia. O terceiro manuscrito consiste num protocolo metodológico em que a OCTA é utilizado para estudar respostas vasculares retinianas a estímulos vasodilatadores e vasoconstritores, utilizando dois testes padronizados - hipóxia e exercício isométrico, respetivamente. Na última publicação, aplicou-se este protocolo a doentes com DM1 sem evidência de retinopatia, e verificou-se que estes apresentam alterações nas respostas autorregulatórias da retina. Os estudos realizados no âmbito desta tese destacam o potencial de otimização da tecnologia OCTA no sentido de combinar uma análise funcional ao angiograma estrutural atualmente isponível. A metodologia desenvolvida nesta tese para o estudo da microcirculação retiniana constitui um ponto de partida para futuras aplicações clínicas da OCTA, não só em Oftalmologia mas também em outras áreas, como a Medicina Cardiovascular e Neurociências.As the highest oxygen-consuming tissue of the human body, the retina has evolved to have an intricate vascular autoregulatory system. This mechanism ensures adequate supply of oxygen and nutrients to retinal tissues in conditions such as high blood pressure or hypoxia. Most studies on retinal vascular responses used imaging techniques that were limited to the assessment of the larger vessels. Novel and more detailed ways of analysing retinal vascular responses could provide insights on retinal autoregulation in both health and disease. Optical coherence tomography angiography (OCTA) allows a fast, safe, non-invasive and three-dimensional angiographic scan of the retinal microvasculature with unprecedented high-resolution. The main goal of this thesis was to dynamically study retinal vascular reactivity in healthy subjects and in a cohort of patients with type 1 diabetes (T1D) using OCTA, and to explore potential applications in ophthalmology and other medical fields. With this purpose, we developed a series of experimental multidisciplinary works. The first publication constitutes the proof of concept on the capacity of OCTA to detect a retinal vascular response. In the second, OCTA was used to study early structural retinal microvascular changes in patients with T1D before clinically evident retinopathy. The third paper consists of a methodological protocol on the use of OCTA to study retinal vascular responses of both vasodilation and vasoconstriction, using two standardized stress tests – hypoxia and isometric exercise. The last publication applied these methods to the disease setting (i.e. T1D patients with no evidence of retinopathy), and significant changes in retinal autoregulatory responses were found. The studies developed within this thesis highlight the potential of optimizing OCTA technology in order to combine a functional analysis to the currently available single structural angiogram. It provides a basis for future applications of this concept in ophthalmology and many other fields, such as neurological and cardiovascular research.Bolsa de Doutoramento da Universidade de Lisboa14ª Bolsa Investigação Fundação AstraZeneca/FMU