第一作者:叶鳞泓(ORCID:0000-0001-5924-4016),Email:1351363173@qq.com
光学相干断层扫描血管造影(OCTA)是一种全新的、非侵入性的成像系统,可产生视网膜、脉络膜层的结构数据,显示结构和血液流动信息。分频幅去相关血管成像(SSADA)算法(OCTA的一个重要组成部分)有助于降低信噪比,通过运动对比使视网膜血管成像更清晰,从而为治疗提供更加有意义的图像及数据,是眼科检测方法的一个重大突破。目前对于青光眼缺乏有效的早期诊断方法。OCTA的出现使得血流动力学可以作为评价青光眼的指标。现将对这项新的无创性检查方法在闭角型青光眼、开角型青光眼、正常眼压性青光眼这三种类型的青光眼临床上的应用进行综述。
Optical coherence tomography angiography (OCTA) is a new, non-invasive imaging system, can produce the structure data of retina and choroid, shows the structure and blood flow information. Split-spectrum amplitude-decorrelation angiography (SSADA) algorithman (an important part of OCTA) can help reduce the signal-to-noise ratio, enhancing visualization of retinal vasculature using motion contrast. OCTA can provide more meaningful image data for the treatment which is a major breakthrough in the eye detection method. Currently there is lack of effective early diagnosis methods for glaucoma. OCTA as a parameter, can evaluate the structural parameters of glaucoma. This article will review the application of this new non-invasive method in the clinical application of three types of glaucoma: Angle-closure glaucoma, open angle glaucoma and normal tension glaucoma.
青光眼是全球第二位致盲性眼病, 虽然眼内压升高是其发病的主要原因[1], 但是超过50%的青光眼患者初期都在正常范围内。越来越多的证据表明青光眼发病机制与血管功能障碍有关。最近, 前瞻性试验表明:视盘出血和视盘旁血管萎缩都与青光眼加速发展有关。至少在一些青光眼患者中, 视盘局部缺血可以作为其诱发因素[2]。然而测量工具的缺乏阻碍了视盘灌注检测的发展。
光学相干断层扫描(OCT)在临床上, 常用于青光眼诊断与监测, 其中多普勒OCT通过多普勒频移的向后散射光对总视网膜血流量精确测量, 然而该检查只适用于视盘旁的大血管, 对于低流速的小血管不能准确测量[3]。
最近, 我们发现了一种使用高速OCT定量局部血流循环的血管造影术。使用分频幅去相关血管成像(Split-spectrum amplitude-decorrelation angiography, SSADA)的OCT血管成像, 称为OCT血管造影(OCT angiography, OCTA), 可以提供血流信息[4]。与传统的OCT相比, OCTA系统最突出的优势在于应用了SSADA算法[5]与分层扫描(En-face)。SSADA算法在一定程度上减少了伪影及噪声, 提高了信噪比, 使得对毛细血管网的检测更具连贯性。应用En-face可以获得三维数据图像, 显示视网膜各个层面的信息, 如视网膜神经纤维层(Retinal nerve fiber layer, RNFL)、视网膜色素上皮(RPE)层、脉络膜等。此外, OCTA不受时间影响, 是一种无需注射任何造影剂的无创性血管检查方法[5]。相关研究描述了OCTA评价普通眼科疾病如糖尿病视网膜病变、年龄相关性黄斑变性(AMD)、视网膜血管闭塞、镰状细胞病的疗效, OCTA提供的视网膜血管的详细视图, 可准确描述糖尿病视网膜微血管异常和血管闭塞。它有助于量化血管的损害, 评估糖尿病视网膜病变的严重程度。OCTA也可检测湿性AMD患者的脉络膜新生血管(Choroidal neovascularization, CNV)[6]。
OCTA技术通过探测血流运动, 能够三维可视化组织内部血流灌注的时空分布。通过对同一截面的多次扫描, 将保留在多幅图像中有差异的像素点(血流), 无差异的像素(组织)被去除, 即完成所说的去相干步骤。该造影技术无需外源性的标记, 且图像清晰不会被荧光遮蔽, 具有分辨率高、成像速度快等显著优势。可应用于显示血管结构, 以及基础科学研究和临床疾病诊断、辅助治疗等领域[7]。OCTA使我们能够通过在疾病的早期检测和干预, 降低发病率。
原发性闭角型青光眼(PACG)分为急性和慢性闭角型青光眼, 是一种常见的青光眼类型。是由于眼球前房角关闭导致房水排出受阻造成眼压升高的一类青光眼。其中慢性闭角型青光眼(Chronic angle-closure glaucoma, CACG)缺乏眼压升高的相应症状, 无明显充血、眼胀、眼痛, 很难在早期诊断出来, 因此会失去宝贵的治疗时机。
青光眼患者会出现视神经血流灌注异常, 监测视乳头灌注的变化对青光眼的病情进展及治疗的评估均有重要的意义, 彭清华等[8]采用彩色超声多普勒成像对PACG患者的眼进行了血流动力学检测, 发现患者眼压高时, 睫状后动脉(Postciliary artery, PCA)和视网膜中央动脉(Central retinal artery, CRA)的阻力指数(Resistive index, RI)增大; 行小梁切除术后, PCA和CRA的RI降低。PACG患者的眼内血管血流阻力增加, 血流速度下降, 眼局部出现血液循环障碍。
使用OCTA检查, Jia等[9]发现与正常眼相比, 青光眼患者眼部视盘旁血流量减少25%。视盘血流指数是可重复、可再现的, 与视野平均偏差相关, 控制年龄、杯盘比、RNFL厚度和边缘区等因素后仍是如此。后来这些观点在同一组12例青光眼患者和12例同龄健康者比较后进一步得到证实。具体来说, 青光眼患者视盘旁血管网全部或局部减少。与正常人相比, 青光眼患者视盘旁血流指数、视盘旁血管密度较低。这2个参数极大程度上与视野模式标准偏差相关, 有着很好的诊断价值。目前, 这些参数仍在研究中, 希望通过进一步细化技术, 可以促进其应用到临床[10]。
原发性开角型青光眼(POAG)在早期几乎没有明显症状, 其特征表现是视神经纤维萎缩和对应视神经损伤的视野缺损。
Zhang等[11]曾运用经颅多普勒技术对POAG患者的大脑中动脉和大脑后动脉进行血流动力学的研究观察, 发现POAG患者的大脑后动脉出现血流动力学改变, 这可能与继发于青光眼的中枢神经元损伤有关, 可作为青光眼中枢神经元损伤的标志, 应用于临床上青光眼的相关治疗。
越来越多的研究表明血管因素在青光眼中起一定作用[12, 13], 使用彩色多普勒超声成像(CDI)可测量血流速度, 但不能定量, 且重复性低, 传统的荧光素血管造影虽然可以使视网膜血管可视化, 但也仅仅是对浅层视网膜血管可视而深层的毛细血管则不能显像, 且造影剂可能会诱发部分患者的过敏反应[14], OCT可使视网膜神经纤维层、黄斑、视神经乳头成像, 但不能提供视网膜血流信息, 而OCTA作为一种新型无创检测视网膜血流信息的技术, 现已广泛用于临床上, OCTA可以观测并定量视网膜浅层和深层血流, 且重复性高, 无创, 应用OCTA检测POAG患者, 可观察其视盘及视盘旁视网膜区域的毛细血管网形态, 并且定量测量视盘区域的血液灌注。
Wang等[15]对正常人及POAG患者视网膜区域进行视盘眼底照相及OCTA图像检查, 结果显示正常人眼视网膜区的血流密度比青光眼患者高, 并且青光眼患者视盘毛细血管网稀疏, 血流密度的降低、毛细血管网稀疏的程度显示与青光眼的严重性相关, 血流密度的改变与RNFL的厚度有关[15]。
Liu等[10]进行了关于OCTA对视盘旁视网膜的测量, 主要观察视盘旁视网膜区域的毛细血管形态及测量该区域的血管密度, 对该区域毛细血管网观察后, 发现明显存在局部灌注的缺损。POAG患者中血管密度明显降低。Jia等[9]采用无创OCTA对青光眼患者的视神经乳头内血管进行立体检查; 该技术半自动定量视盘的灌注量, 显示青光眼视盘血流指数显著下降, 在之后的研究中, 他们还发现OCTA能显示作为局部缺陷的毛细血管周围视网膜的血液灌注量的减少, 或将其量化为毛细血管周围血流指数或血管密度。许多研究也表明青光眼患者的OCTA结果、血管密度和盘周毛细血管血流之间存在相关性[16, 17, 18, 19]。Lee等[20]发现POAG患者盘周毛细血管密度降低, 且缺失的血管与RNFL的缺损存在地形相关性, 有研究发现青光眼患者的视盘神经纤维层内放射状盘周毛细血管层(Radial peripapillary capillaries, RPC)易发生病理改变, 当评估与青光眼性视神经病变相关的功能变化时, RPC的消失角度可以是有用的形态学变化[21], 而过去对于视盘RPC的研究受到检测条件的限制, 现在由于OCTA的发展使得对RPC的研究成为可能, 有研究显示RPC密度与RNFL厚度或视野指数之间呈强相关性[22], 故而血管参数可能成为诊断青光眼的有效辅助手段。
正常眼压性青光眼(Normal tension glaucoma, NTG)是指眼压在正常范围内, 但具有与其他青光眼相似的视盘损害及相应的视野损害。因发病隐匿, 常会出现不可逆性损害。视神经乳头(Optic nerve head, ONH)血管功能障碍已成为青光眼发生发展的因素, 特别是NTG患者。与POAG患者相比, NTG主要表现为视神经盘出血频率增加, 偏头痛, 雷诺现象等血管失调综合征。但到目前为止, 如静脉注射荧光素血管造影(FAA)、平均眼部灌注压力(MOPP)、夜间血压值、C反应蛋白值等可以直接或间接计算体内血液流动, 但是结果显示不一致。
许多研究证明血流阻力增加, 则血流速度下降。眼部血液循环对青光眼性视神经病变的发病机制至关重要。彩色多普勒成像(Color doppler imaging, CDI)可以用来评估视网膜中央动脉、睫状后动脉等眼动脉中红细胞的流速。CDI可提供最后舒张速度、收缩期峰值速度、平均速度, 但该方法的灵敏度较低[23]。视网膜动静脉通过时间 (Arteriovenous passage times, AVPT)、视网膜和脉络膜微血管床的灌注可以通过OCTA定量评估。先前的研究发现AVPT在NTG患者中大大延长, 显示有视网膜血液动力学异常[24]。
此外, 视网膜AVPT与NTG患者眼部血液灌注压力和体循环血压有关。OCTA显示在NTG患者中脉络膜充盈时间也延长[25]。
由于青光眼被认为是一种缺血性退行性视神经病变, 血流动力学参数也即将被添加到各种现有的检查参数中。激光多普勒血流仪和激光散斑血流成像技术已经证明青光眼患者ONH和视盘血流量减少。需要注意的是, 除了临床研究结果外新增加的参数可能会影响临床医师的信息整合并增加诊断困难。规避这个问题的一个方法是开发会自动将所有参数结合起来的算法, 在不丢失由个别参数传递的信息的情况下将他们的数量减少到最低限度[26]。
OCTA有很多可以应用于临床评估的属性。第一, 它是一种非侵入性技术, 不需要注入任何外源性染色或造影剂。第二, 它提供从视盘表面到筛板的ONH血管三维可视化。第三, 它自动量化视盘灌注附近血流量, 可用于诊断评估病情[27]。
OCTA有几个局限性。首先, 不像多普勒OCT可以提供每分钟的绝对体积流量, OCTA在任意单位只产生一个流量指数。与双循环多普勒超声扫描相比, OCTA测量视网膜总血流量的成像效果更好, 内访重复率达10.5%。其次, 伪影由流动的血细胞的运动阴影所形成。从浅表血管到更深的组织血流投射的伪影, 阻碍我们分别测量浅深ONH的血流。第三, 视盘血流指数的测量包括局部视盘血流以及视网膜大血管的血流。因此这是视盘和视网膜血流的混合测量, 并不能对单一的血管床进行测量[28]。
总之, 高质量的OCTA可以观测正常和青光眼患者视盘旁血液流量, 使青光眼患者视盘旁视网膜灌注减少可视化, 量化视盘旁血流指数, 高重复、再现视盘旁血管密度。未来OCTA在青光眼的诊断、分期、监控方面都将提供价值。
利益冲突申明 本研究无任何利益冲突
作者贡献声明 叶鳞泓、袁晴:阅读文献; 撰写论文。邵毅:修改论文中关键性内容
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