EDITORIAL
Ocular Doppler Blood Flow Studies in Glaucoma

Colour Doppler imaging of orbital flow is a technique that combines B-scan ultrasonography for the visualization of retrobulbar tissues with Doppler technology for the measurement of blood flow velocities 1. Colour Doppler imaging (CDI) has been employed to study the flow of blood in the ophthalmic and central retinal arteries in various ophthalmic diseases including glaucoma, age related macular degeneration, diabetic retinopathy and central retinal vein occlusion 2. Available evidence shows that alterations in ocular blood flow was associated with the development and progression of these ophthalmic diseases 2. The altered ocular blood flow often precedes structural changes that can be detected clinically 2. The study of alteration of ocular blood flow could help us understand the pathophysiology of certain ocular diseases and predict disease progression.

Several studies of orbital vessels using color Doppler imaging have reported a reduction in the peak systolic velocity (PSV) and end diastolic velocity (EDV), and increased resistivity index (RI) in glaucoma compared to non-glaucomatous patients 4-6. Similar differences in these indices have been found in patients with glaucoma progression compared to those with stable disease 7. These indices have been employed in studying vascular flow in the central retinal artery, ophthalmic artery and the short posterior ciliary arteries. Whilst some studies have reported changes in flow dynamics in these orbital vessels other studies have not observed these differences ^8,9.

Although color Doppler imaging of orbital vessels is non-invasive, there is no consensus on the indices that should be used and the vessels which should be studied. Also, there are variations in the techniques used and wider variability in measurements between studies. It has been found that measurements obtained from the ophthalmic artery and central retinal artery are more reproducible compared to those obtained from the short posterior ciliary artery1. Furthermore there are variations in threshold value of these indices that differentiate normal from abnormal flow dynamics between studies.

In this issue of the Journal of the West African College of Surgeons, Eniola et al are reporting the ophthalmic artery and central retinal artery Doppler patterns in primary open angle glaucoma (POAG) patients at the Lagos University Teaching Hospital, Lagos, Nigeria. They observed a significant decrease in the peak systolic velocity and end diastolic velocity and a significant increase in the resistivity index in both the ophthalmic and central retinal arteries in POAG patients compared to non-glaucomatous patients. These differences in orbital flow dynamics observed by Eniola et al and Odunlami et al6 in a West African population are similar to findings in other populations^4,5. In conclusion, Doppler Ultrasonographic machines are readily available and color Doppler imaging of the orbital vessels is non-invasive and can generate quantitative measurements of orbital flow dynamics in a variety of ocular diseases including glaucoma. Although color Doppler imaging of the orbital vessels may have a potential role in the detection of pre-perimetric glaucoma, when the visual field is still normal, and also in early detection of glaucomatous progression, this technique is not currently used routinely in clinical practice. Further longitudinal studies are required to validate standards of CDI techniques in order to reduce the problems of inter-observer reliability and reproducibility inherent in present methods of evaluation of orbital blood flow velocities using various CDI devices.

References

1. 1. Stalmans I, Vandewalle E, Anderson DR, Costa VP, Frenkel RE, Garhofer G et al. Use of colour Doppler imaging in ocular blood flow research. Acta Ophthalmologica 2011;89:e609-e630. doi:10.1111/j.1755-3768.2011.02178.x
2. 2. Bittner M, Faes L, Boehni SC, Bachmann LM, Reinier O, 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;16:214. doi.org/10.1186/s12886-016-0384-0
3. 3. Flammer J, Org¨ul S, Costa VP, Orzalesi N, Krieglstein GK, Serra LM et al., The impact of ocular blood flow in glaucoma. Progress in Retinal and Eye Research. 2002;21:359-393.
4. 4. Stalmans I, Harris A, Fieuws S, Zeyen T, Vanbellinghen V, McCranor L et al. Color Doppler Imaging and Ocular Pulse Amplitude in Glaucomatous and Healthy Eyes. European J Ophthalmol. 2009;19:580–587.
5. 5. Sharma NC, Bangiya D. Comparative study of ocular blood flow parameters by Colour Doppler imaging in healthy and glaucomatous eye. Head and Neck. 2006;16:679-82
6. 6. Odunlami OA, Ayoola O, Onakpoya OH, Adetiloye VA, Arogundade R. Ocular blood flow velocity in primary open angle glaucoma - A tropical African population study. Middle East Afr J Ophthalmol 2013;20:174-178.
7. 7. Zeitz O, Galambos P, Wagenfeld L Wiermann A, Wlodarsch P, Praga R et al. Glaucoma progression is associated with decreased blood flow velocities in the short posterior ciliary artery. Br J Ophthalmol. 2006;90:1245-1248.
8. 8. Galassi F, Sodi A, Ucci C, Renieri G, Pieri B, Baccini M. Ocular hemodynamics and glaucoma prognosis: A Color Doppler Imaging Study. Arch Ophthalmol 2003;121:1711–1715.
9. 9. Calvo P, Ferreras A, Polo V, Güerri N, Seral P, Fuertes-Lazaro I et al. Predictive value of retrobulbar blood flow parameters in glaucoma suspects. Invest Ophth Vis Sci. 2012;53:3875–3884.

L’EDITORIA
GLAUCOME : ÉTUDES DU FLUX SANGUIN DOPPLER OCULAIRE

L'imagerie Doppler Couleur du flux orbital est une technique qui combine l’échographie B-scan pour la visualisation des tissus rétro-oculaires et la technologie Doppler pour la mesure des vitesses élevées du flux sanguin.1 L'imagerie Doppler couleur (CDI) a été utilisée pour étudier le flux sanguin dans l'artère ophtalmique et l'artère rétinienne centrale dans diverses maladies ophtalmiques notamment le glaucome, la dégénérescence maculaire liée à l’âge, la rétinopathie diabétique et l'occlusion de la veine rétinienne centrale.2 Les preuves actuelles montrent que des altérations du flux sanguin oculaire ont été associées au développement et à la progression de ces maladies ophtalmiques.2 L'altération du flux sanguin oculaire précède souvent les changements structurels qui peuvent être détectés cliniquement.2 L'étude de l'altération du flux sanguin oculaire pourrait nous aider à comprendre la physiopathologie de certaines maladies oculaires et à en prédire la progression.

Le glaucome primaire à angle ouvert est courant en Afrique de l'Ouest. L’augmentation de la pression intraoculaire (PIO) est un des principaux facteurs de risque du glaucome et l'abaissement de la PIO est la principale stratégie pour arrêter ou ralentir la progression du glaucome. Chez certains patients, la maladie continue à progresser malgré un abaissement de la pression intraoculaire.

D'autres facteurs non dépendants de la PIO peuvent donc jouer un rôle dans le développement et la progression du glaucome, notamment, le glaucome à tension normale. L’altération de la perfusion oculaire a été considérée comme l'un de ces facteurs non dépendants de la PIO qui joue un rôle dans la pathogénie du glaucome en raison de l’insuffisance autorégulatrice du flux sanguin oculaire.³

Plusieurs études sur les vaisseaux orbitaux utilisant l'imagerie Doppler couleur ont signalé une réduction de la vitesse systolique de pointe (PSV) et de la vitesse diastolique finale (EDV), ainsi qu'une augmentation de l'indice de résistivité (RI) chez les patients glaucomateux par rapport aux patients non-glaucomateux.4-6 Des différences similaires de ces indices ont été constatées chez les patients présentant une progression du glaucome par rapport à ceux dont la maladie est stable.⁷

Ces indices ont été utilisés pour étudier le flux vasculaire dans l'artère rétinienne centrale, l'artère ophtalmique et les artères ciliaires postérieures courtes. Bien que certaines études ont fait état des changements dans la dynamique du flux dans ces vaisseaux orbitaux, d'autres n'ont pas signalé ces différences.^8,9.

Bien que l'imagerie Doppler couleur des vaisseaux orbitaux soit non invasive, il n'y a pas de consensus sur les indices à utiliser et les vaisseaux à étudier. De plus, il existe des variations dans les techniques utilisées et une plus grande variabilité des mesures entre les études. Il a été constaté que les résultats obtenus à partir de l'artère ophtalmique et de l'artère rétinienne centrale sont plus reproductibles que ceux obtenus à partir de l'artère ciliaire postérieure courte.1 En outre, il existe des variations de la valeur maximale de ces indices qui différencient la dynamique de flux normal de la dynamique de flux anormal.

Dans ce numéro du Journal of the West African College of Surgeons, Eniola et al font état des modèles Doppler de l'artère ophtalmique et de l'artère rétinienne centrale chez des patients atteints de glaucome primaire à angle ouvert (POAG) à l'hôpital universitaire de Lagos, au Nigeria (Lagos University Teaching Hospital, Lagos, Nigeria). Ils ont observé une diminution significative de la vitesse systolique maximale et de la vitesse diastolique finale ainsi qu'une augmentation significative de l'indice de résistivité dans les artères ophtalmiques et l'artère rétinienne centrale chez les patients atteints de glaucome à angle ouvert par rapport aux patients non-glaucomateux. Ces différences dans la dynamique du flux orbital observées par Eniola et al et Odunlami et al dans une population d'Afrique de l'Ouest sont similaires aux conclusions dans d'autres populations.^4,5

En conclusion, les appareils d'échographie Doppler sont facilement disponibles et l'imagerie Doppler couleur des vaisseaux orbitaux est non invasive et peut générer des résultats quantitatives de la dynamique du flux orbital dans une variété de maladies oculaires, y compris le glaucome. Bien que l'imagerie Doppler couleur des vaisseaux orbitaux puisse jouer un rôle potentiel dans la détection du glaucome pré-périmétrique lorsque le champ visuel est encore normal, et également dans la détection précoce de la progression du glaucome, cette technique n'est pas actuellement utilisée de manière systématique en pratique clinique. D'autres études longitudinales sont nécessaires pour valider les normes des techniques CDI afin de réduire les problèmes de fiabilité et de reproductibilité entre les observateurs, inhérents aux méthodes actuelles d'évaluation des vitesses de flux sanguin orbital à l'aide de divers dispositifs CD^I.