The relationship between retinal vessel diameter with retinal nerve fibre layer thickness and optic nerve head parameters : the Northern Finland Birth Cohort Eye study

Abstract

<div lang="en" class="abs"><p class="abs_header">Abstract</p><p>Retinal vessels are the only blood vessels in the human body that can be examined using non-invasive techniques. High-resolution images of retinal blood vessels and the optic nerve can be obtained, even without dilating the pupil. Retinal vessel diameters (RVD) can be analyzed using high-resolution images and RVD-measuring computer software, e.g., Integrative Vessel Analysis (IVAN). Many systemic diseases, such as diabetes, hypertension, coronary heart disease, and atherosclerosis; brain disorders like Alzheimer’s disease; and eye diseases like glaucoma have been found to have correlations with RVDs. This study evaluates the association between RVDs with retinal nerve fibre layer (RNFL) thickness and optic nerve head (ONH) parameters in middle-aged Caucasians using three different imaging devices.</p><p>Participants of the Northern Finland Birth Cohort (NFBC), totaling 10 321 cohort members living in Finland, were randomized in the NFBC Eye Study, and 3 070 subjects (60% of the eye screening group) attended the eye examination. In addition to RVD, RNFL thickness and other parameters were measured using different devices: the Heidelberg Retina Tomograph (HRT), Optical Coherence Tomography (OCT), and imaging device using scanning laser polarimetry (GDx).</p><p>Significant relationships were detected between RNFL thickness, ONH parameters, and RVDs using HRT and OCT for measuring the RNFL and ONH parameters. Similar correlations were found between RNFL and retinal venular diameters only using GDx. There was a discrepancy in the RNFL thickness measured with different devices since these three imaging devices evaluate different entities and use various techniques to measure the RNFL thicknesses.</p><p>Our study showed normal anatomical correlations between RNFL and RVDs, setting the normal values of those measures in middle-aged Caucasians. This finding may help in early detection of eye or systemic diseases with vascular or neuronal effects.</p></div>

<div lang="fi" class="abs"><p class="abs_header">Tiivistelmä</p><p>Verkkokalvon verisuonet ovat elimistön ainoat verisuonet, jotka voi nähdä ja tutkia ilman invasiivisia menetelmiä, sillä verkkokalvon verisuonista ja näköhermosta voidaan saada tarkkoja valokuvia jopa ilman pupillien laajentamista. Verkkokalvon verisuonien paksuuksien analyysi tehdään silmänpohjavalokuvista tietyllä mittausohjelmistolla, esim. IVAN (Integroiva verisuonen analyysi). Aiemmissa tutkimuksissa on todettu korrelaatioita systeemisten sairauksien, kuten diabetes, verenpainetauti, sepelvaltimotauti ja sydänsairaudet, ateroskleroosi, dementia ja Alzheimerin tauti sekä tiettyjen silmäsairauksien (kuten glaukooma) ja verkkokalvon verisuonipaksuuksien välillä. Tässä tutkimuksessa arvioitiin verkkokalvon verisuonipaksuuksien ja verkkokalvon hermosäiekerroksen paksuuksien sekä näköhermon pään parametrien välisiä korrelaatioita keski-ikäisillä pohjoissuomalaisilla. Hermosäiekerroksen mittaukset tehtiin käyttämällä kolmea erilaista kuvantamislaitetta.</p><p>Pohjois-Suomen syntymäkohortin (NFBC) silmätutkimusta varten kohortin Suomessa asuvat yhteensä 10 321 tutkimushenkilöä satunnaistettiin (heistä 50 % valittiin tutkimukseen) ja yhteensä 3 070 henkilöä kävi silmätutkimuksissa (60 % silmäseulontaryhmästä). Verkkokalvon verisuonipaksuuksien lisäksi verkkokalvon hermosäiepaksuus mitattiin sekä tehtiin muita mittauksia kolmella eri tutkimuslaitteella: HRT:lla (pyyhkäisylaseroftalmoskopia), OCT:lla (optinen koherenssitomografia) ja GDx:lla (pyyhkäisylaserpolarimetria).</p><p>HRT:n ja OCT:n tuloksien perusteella havaitsimme verkkokalvon hermosäiekerrospaksuuden, näköhermon pään parametrien ja verkkokalvon verisuonipaksuuksien välillä korrelaatioita. Kuitenkin GDx-laitteen tuloksissa vastaavia korrelaatioita oli havaittavissa vain hermosäiekerroksen ja verkkokalvon laskimoiden paksuuksien välillä. Kuvantamislaitteet antoivat erilaisia mittauksia verkkokalvon hermosäiekerroksen paksuudesta, koska ne käyttävät täysin erilaisia tekniikoita verkkokalvon hermosäiekerrospaksuuden mittauksessa.</p><p>Tutkimuksessamme havaitsimme anatomisia korrelaatioita verkkokalvon hermosäiekerrospaksuuden ja verkkokalvon verisuonipaksuuksien välillä, jotka antavat käsityksen keski-ikäisten kaukasialaisten normaaliarvoista. Nämä löydökset voivat auttaa todentamaan varhaisen vaiheen silmä- tai systeemisiä sairauksia, joilla on vaikutuksia verisuonistoon tai hermosäiekerrokseen.</p></div>

<div lang="en" class="abs"><p class="abs_header">Original papers</p><p>Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.</p><ol type="I"><li><p>Geneid, M., Kettunen, J., Nuuttila, I., Lintonen, T., Uusitalo, J.-J., Saarela, V., & Liinamaa, M. J. (2019). Relationship between retinal vessel diameter with both retinal nerve fibre layer thickness and optic nerve head parameters in middle‐aged Caucasians: The Northern Finland Birth Cohort Eye study. Acta Ophthalmologica, 97(5), 532–538. <a href="https://doi.org/10.1111/aos.13992">https://doi.org/10.1111/aos.13992</a></p><p><a href="https://urn.fi/urn:nbn:fi-fe202003057377">Self-archived version</a></p></li><li><p>Geneid, M. I., Uusitalo, J. J., Leiviskä, I. L., Saarela, V. O., & Liinamaa, M. J. (2020). Relation between retinal vessel diameter and posterior segment optical coherence tomography variables in middle-aged Caucasians: The Northern Finland Birth Cohort Eye Study. British Journal of Ophthalmology, 104(10), 1435–1442. <a href="https://doi.org/10.1136/bjophthalmol-2019-314803">https://doi.org/10.1136/bjophthalmol-2019-314803</a></p></li><li><p>Geneid, M., Leiviskä, I., Saarela, V., & Liinamaa, M. J. (2023). Scanning laser polarimetry and retinal vessel diameters in the Northern Finland Birth Cohort Eye Study. Manuscript submitted for publication.</p></li></ol></div>

<div lang="fi" class="abs"><p class="abs_header">Osajulkaisut</p><p>Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon.</p><ol type="I"><li><p>Geneid, M., Kettunen, J., Nuuttila, I., Lintonen, T., Uusitalo, J.-J., Saarela, V., & Liinamaa, M. J. (2019). Relationship between retinal vessel diameter with both retinal nerve fibre layer thickness and optic nerve head parameters in middle‐aged Caucasians: The Northern Finland Birth Cohort Eye study. Acta Ophthalmologica, 97(5), 532–538. <a href="https://doi.org/10.1111/aos.13992">https://doi.org/10.1111/aos.13992</a></p><p><a href="https://urn.fi/urn:nbn:fi-fe202003057377">Rinnakkaistallennettu versio</a></p></li><li><p>Geneid, M. I., Uusitalo, J. J., Leiviskä, I. L., Saarela, V. O., & Liinamaa, M. J. (2020). Relation between retinal vessel diameter and posterior segment optical coherence tomography variables in middle-aged Caucasians: The Northern Finland Birth Cohort Eye Study. British Journal of Ophthalmology, 104(10), 1435–1442. <a href="https://doi.org/10.1136/bjophthalmol-2019-314803">https://doi.org/10.1136/bjophthalmol-2019-314803</a></p></li><li><p>Geneid, M., Leiviskä, I., Saarela, V., & Liinamaa, M. J. (2023). Scanning laser polarimetry and retinal vessel diameters in the Northern Finland Birth Cohort Eye Study. Manuscript submitted for publication.</p></li></ol></div>