Artificial intelligence-based extraction of quantitative ultra-widefield fluorescein angiography parameters in retinal vein occlusion

Abstract

Objective

To examine the association between quantitative vascular parameters extracted from intravenous fluorescein angiography (IVFA) and baseline clinical characteristics of patients with retinal vein occlusion (RVO).

Methods

Our prospective single-centre study in Toronto, Canada, recruited patients with a diagnosis of macular edema secondary to RVO presenting with a central macular thickness (CMT) ≥310 μm from 2017 to 2023. IVFA images were captured using an ultra-widefield scanning laser ophthalmoscope and processed using the artificial intelligence-based RETICAD system to extract quantitative measurements of blood flow, perfusion, and blood–retinal barrier (BRB) permeability. Univariable and multivariable regression models were used to investigate associations between quantitative IVFA parameters and baseline best-corrected visual acuity (BCVA), CMT, and macular volume.

Results

The study included 41 eyes from 41 RVO patients. In the multivariable analysis, BRB permeability was significantly associated with both CMT (p < 0.001) and macular volume (p = 0.005). Subgroup analyses revealed that in central RVO patients, central BRB permeability remained significantly associated with CMT (p = 0.022) and macular volume (p = 0.010); however, there was no association with BCVA (p = 0.921). In branch RVO patients, central BRB permeability was significantly associated with BCVA (p = 0.006) and CMT (p = 0.009), but not with macular volume (p = 0.723). Additionally, both central and peripheral BRB permeability were significantly higher in patients with RVO compared to healthy controls (p < 0.001).

Conclusions

Our investigation reveals novel associations between baseline clinical characteristics and quantitative IVFA parameters in RVO patients, which may serve as clinically relevant biomarkers. Future studies should explore these associations in diverse RVO patient populations with extended follow-up.

Objectif

Examiner le lien entre les paramètres vasculaires quantitatifs obtenus lors de l’angiographie à la fluorescéine par voie intraveineuse (IVFA, pour intravenous fluorescein angiography) et les caractéristiques cliniques initiales des patients présentant une occlusion veineuse rétinienne (OVR).

Méthodes

Dans le cadre de notre étude prospective réalisée dans un seul centre à Toronto, au Canada, nous avons recruté des patients qui avaient fait l’objet d’un diagnostic d’œdème maculaire secondaire à une OVR avec une épaisseur maculaire centrale (EMC) ≥ 310 μm entre 2017 et 2023. Les images d’IVFA ont été obtenues au moyen d’un ophtalmoscope laser à balayage ultra grand champ et traitées par le logiciel RetiCad fondé sur l’intelligence artificielle en vue de recueillir les mesures quantitatives suivantes : débit sanguin, perfusion et perméabilité de la barrière hémato-rétinienne (BHR). Des modèles de régression univariée et multivariée ont permis d’examiner les associations entre les paramètres quantitatifs de l’IVFA et la meilleure acuité visuelle corrigée (MAVC), l’EMC et le volume maculaire mesurés au départ.

Résultats

Notre étude regroupait 41 yeux de 41 patients présentant une OVR. L’analyse multivariée a fait ressortir un lien significatif entre la perméabilité de la BHR et l’EMC (p < 0,001), d’une part, et le volume maculaire (p = 0,005), d’autre part. Selon les analyses de sous-groupes, la perméabilité de la BHR centrale demeurait fortement corrélée avec l’EMC (p = 0,022) et le volume maculaire (p = 0,010) en présence d’OVR centrale; cependant, on n’a pas noté de lien avec la MAVC (p = 0,921). Dans le cas de l’occlusion d’une branche veineuse rétinienne (OBVR), la perméabilité de la BHR centrale était étroitement liée à la MAVC (p = 0,006) et à l’EMC (p = 0,009), mais pas au volume maculaire (p = 0,723). Enfin, la perméabilité de la BHR centrale et périphérique était significativement plus élevée chez les patients atteints d’OVR que chez les témoins en bonne santé (p < 0,001).

Conclusions

Notre étude a permis de mettre au jour de nouveaux liens entre les caractéristiques cliniques initiales et les paramètres quantitatifs de l’IVFA en présence d’OVR, liens qui pourraient servir de biomarqueurs pertinents sur le plan clinique. De futures études devront examiner ces associations au sein de populations diversifiées de patients présentant une OVR faisant l’objet d’un suivi prolongé.