光學(xué)相干斷層掃描血管成像技術(shù)在糖尿病視網(wǎng)膜病變中的應(yīng)用

劉　青，艾　明

作者單位：(430060)中國湖北省武漢市，武漢大學(xué)人民醫(yī)院眼科中心

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·文獻(xiàn)綜述·

光學(xué)相干斷層掃描血管成像技術(shù)在糖尿病視網(wǎng)膜病變中的應(yīng)用

劉青，艾明

作者單位：(430060)中國湖北省武漢市，武漢大學(xué)人民醫(yī)院眼科中心

Application of optical coherence tomography angiography for diabetic retinopathy

Qing Liu, Ming Ai

Eye Center, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, Hubei Province, China

Correspondence to:Ming Ai. Eye Center, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, Hubei Province, China. queena0508@163.com

Received：2015-11-25Accepted：2016-03-09

Abstract

?Optical coherence tomography angiography(OCTA) is a new emerging technology of the optical coherence tomography(OCT) in recent years. It’s a noninvasive and fast retinal vascular imaging technology with high resolution, and has been gradually applied to make diagnosis, gives treatment and follow-up for various types of retinal vascular diseases, such as diabetic retinopathy, choroid neovascularization, etc. OCTA has the unique advantages of layered observing the structure and shape of the chorioretinal vascular at different levels, and quantifying the blood flow index of designated scope and the flow area of lesions. However, OCTA requires high solid vision and good cooperation of patients, even has the limitations to observe the retinal scope and retinal vascular barrier function. With overcoming these limitations, it’s helpful for us to improve the understanding of retinal vascular diseases, consummate the diagnosis and treatment and observation of retinal vascular diseases.

KEYWORDS:?optical coherence tomography angiography;diabetic retinopathy;capillary of retina

Citation:Liu Q, Ai M. Application of optical coherence tomography angiography for diabetic retinopathy.GuojiYankeZazhi(IntEyeSci) 2016;16(4):678-680

摘要

光學(xué)相干斷層掃描血管成像技術(shù)(optical coherence tomography angiography，OCTA)是近年來光學(xué)相干斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)的新興技術(shù)，是一種無創(chuàng)、快速、高分辨率的眼底血管成像技術(shù)，現(xiàn)已被逐漸應(yīng)用于各類眼底血管疾病的診治及隨訪，如糖尿病視網(wǎng)膜病變、脈絡(luò)膜新生血管等。OCTA擁有能分層觀察不同層面的視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜血管結(jié)構(gòu)及形態(tài)和量化一定范圍內(nèi)的血流指數(shù)及病灶血流面積的獨(dú)特優(yōu)勢。但OCTA存在觀察視網(wǎng)膜范圍有限、觀察視網(wǎng)膜血管屏障功能有限、要求高固視力高配合度等不足，如果克服這些局限，將有助于我們提升對視網(wǎng)膜血管疾病的認(rèn)識，完善對視網(wǎng)膜血管疾病的診治和觀察。

關(guān)鍵詞：光學(xué)相干斷層掃描血管成像;糖尿病視網(wǎng)膜病變;視網(wǎng)膜毛細(xì)血管

引用：劉青，艾明.光學(xué)相干斷層掃描血管成像技術(shù)在糖尿病視網(wǎng)膜病變中的應(yīng)用.國際眼科雜志2016;16(4):678-680

0引言

糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy, DR)是糖尿病導(dǎo)致的視網(wǎng)膜微血管損害所引起的一系列典型病變，是一種影響視力甚至致盲的慢性進(jìn)行性疾病。DR主要引起眼底血管的病理改變，因此觀察眼底血管對DR的診斷和治療都至關(guān)重要。光學(xué)相干斷層掃描血管成像技術(shù)(optical coherence tomography angiography，OCTA)對視網(wǎng)膜血管的觀察和傳統(tǒng)血管造影相比，無論是在血管成像分辨率還是在血管深度以及血管形態(tài)方面，都有新的突破，為DR的診治提供了更有利的工具[1-2]。充分了解OCTA，有助于我們開拓DR的診治新領(lǐng)域。本文對目前OCTA在DR的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 DR的傳統(tǒng)影像學(xué)檢查

DR主要的傳統(tǒng)影像學(xué)檢查是眼底彩色照相和眼底熒光素血管造影(fundus fluorescein angiography，F(xiàn)FA)。眼底彩色照相和FFA在對DR分期方面有較好的一致性，但FFA檢測能更早、更準(zhǔn)確地判斷DR病程[3]。FFA最大的優(yōu)勢是能動(dòng)態(tài)觀察染色劑的循環(huán)和滲漏，已成為視網(wǎng)膜血管成像的黃金標(biāo)準(zhǔn)；FFA能清楚地顯示微血管瘤、毛細(xì)血管無灌注區(qū)、眼底新生血管及毛細(xì)血管滲漏等DR的臨床病理過程[4]，是評價(jià)DR臨床眼底特征極其重要的診斷工具，并且對DR分期、指導(dǎo)治療、判斷預(yù)后有重要的指導(dǎo)意義。然而，傳統(tǒng)血管造影技術(shù)存在不能采集整個(gè)視網(wǎng)膜毛細(xì)血管系統(tǒng)和直接觀察新生血管的主要限制，使得工作者須根據(jù)其他特征如滲漏、水腫等來推斷新生血管的存在。另外，對具有嚴(yán)重糖尿病、嚴(yán)重心血管疾病、腎功能疾病等患者，甚至是健康個(gè)體，注射造影劑都可能出現(xiàn)惡心嘔吐、過敏等不良反應(yīng)[5]。此外，因表層和深層毛細(xì)血管叢在FFA的二維圖像中相互疊加，使FFA不能分層成像視網(wǎng)膜內(nèi)主要的毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2 OCTA主要工作原理及特點(diǎn)

OCTA主要利用了分頻增幅去相干血管成像技術(shù)(split-spectrum amplitude decorrelation angiography algorithm)，因此也被稱為SSADA-OCT。傳統(tǒng)OCT高度縱向分辨率容易受到縱向運(yùn)動(dòng)噪聲的干擾，為了突破這一局限，SSADA-OCT改善了血流測量的信噪比和微血管脈網(wǎng)的連貫性，通過對同一個(gè)截?cái)嗝孢M(jìn)行多次B掃描，并將多幅圖像中無差異的像素去除，保留有差異的像素，達(dá)到去相干的目的；而分頻增幅是指先把原來圖像去除了噪聲并裂解為不同頻譜，然后再將其合并，達(dá)到視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜各分層血管形態(tài)在橫截面清晰成像的目的[6-7]。OCTA作為最新發(fā)展的血管造影技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)為：(1)無創(chuàng)、快速，無需造影劑即可通過快速掃描獲得眼底血管成像。(2)OCTA突破以往眼底影像學(xué)觀察局限，對眼底血管成像上升至毛細(xì)血管網(wǎng)層面，尤其對黃斑區(qū)及視盤微循環(huán)清晰成像[7]。(3)對視網(wǎng)膜血管分層進(jìn)行成像，準(zhǔn)確定位血管位置和深度。(4)量化視網(wǎng)膜血管叢血流速度[8]和病灶的面積[1]，能更加直觀地對視網(wǎng)膜血管進(jìn)行病理形態(tài)學(xué)觀察。

3 OCTA在DR中的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展

OCTA自問世以來，臨床對于眼底血管的觀察就翻開了嶄新的篇章。而對于DR的眼底血管觀察目前主要是在視網(wǎng)膜微血管瘤、視網(wǎng)膜無灌注區(qū)、新生血管及其他視網(wǎng)膜內(nèi)微血管異常等方面。

3.1視網(wǎng)膜微血管瘤2015年Ishibazawa等[9]通過OCTA對25例DR患者的47眼進(jìn)行了前瞻性研究。對黃斑中心凹進(jìn)行3mm×3mm區(qū)域的“變臉(en face)”O(jiān)CTA掃描發(fā)現(xiàn)：微血管瘤起源于表層和/或深層毛細(xì)血管叢；黃斑附近被FFA觀察到的微動(dòng)脈血管瘤，在OCTA的表層和/或深層分層圖像以局部擴(kuò)張囊狀或梭狀毛細(xì)血管顯示出來；一些在FFA中的高熒光斑點(diǎn)不能在任何OCTA的表層和深層血管叢觀察到；相反地，在OCTA圖像中，外表上和其他微血管瘤十分相似的一些界限清楚和類圓點(diǎn)狀的毛細(xì)血管，在FFA中并沒有找到；OCTA也沒有在外層視網(wǎng)膜層觀察到微動(dòng)脈瘤。也就是說，OCTA和FFA對視網(wǎng)膜微血管瘤的觀察能力存在差異。類似地，2015年還有Couturier等[10]應(yīng)用OCTA和FFA對DR患者14例20眼進(jìn)行了前瞻性研究，得到更具體的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：FFA觀察到的微動(dòng)脈瘤中僅有62%被OCTA檢測到，即OCTA檢測微動(dòng)脈瘤的能力低于FFA。

3.2視網(wǎng)膜無灌注區(qū)在上述Ishibazawa等[9]的前瞻性研究中，通過OCTA測量DR患者7眼黃斑附近的視網(wǎng)膜無灌注區(qū)面積發(fā)現(xiàn)：無灌注區(qū)域的程度在表層和深度血管叢存在差異，淺層血管叢顯著大于深層血管叢；FFA中的無灌注區(qū)對應(yīng)在OCTA成像為沒有或是稀疏毛細(xì)血管病變。對1例60歲視力下降多年的男性DR患者雙眼觀察發(fā)現(xiàn)：視盤附近優(yōu)勢大血管之間無灌注區(qū)域邊緣的視網(wǎng)膜內(nèi)不規(guī)則毛細(xì)血管在FFA中模糊地顯影，而在OCTA清晰顯示為擴(kuò)張的、成圈的、粗糙的毛細(xì)血管，并且OCTA能觀察到他們在表層視網(wǎng)膜大血管的分支點(diǎn)。對DR視網(wǎng)膜無灌注區(qū)進(jìn)行觀察的還有Couturier 等[10]，他們發(fā)現(xiàn)有些無灌注區(qū)不能被FFA檢測到卻能被OCTA很好地劃定界限，并且OCTA在所有眼中的淺層血管觀察到了毛細(xì)血管無灌注區(qū)域的稀疏毛細(xì)血管，而深層血管層的毛細(xì)血管無灌注區(qū)只在35%眼中觀察到。最終他們認(rèn)為：OCTA對評估毛細(xì)血管無灌注的精準(zhǔn)度要比FFA更高且可以更好地對DR的進(jìn)展及預(yù)后進(jìn)行臨床評分。

3.3新生血管對DR患者眼底新生血管的觀察，在Ishibazawa 等[9]的前瞻性研究中進(jìn)行了詳細(xì)闡述。他們觀察到DR患者4眼的視盤區(qū)新生血管結(jié)構(gòu)在OCTA中清晰成像。還觀察到DR患者1眼接受抗VEGF藥物治療后視網(wǎng)膜新生血管血流的減少和再增加被量化：接受抗VEGF藥物治療2wk后新生血管明顯減少，虹膜潮紅和黃斑水腫消失；4wk后盡管擴(kuò)張的、成圈的、粗糙的毛細(xì)血管還存在，但新生血管仍在減少；然而8wk后，異常血管直徑擴(kuò)大、不規(guī)則血管數(shù)量增多；相似地，新生血管的血流在注藥后隨著時(shí)間推移逐漸減少，但8wk后卻開始增加。他們應(yīng)用OCTA獲得新生血管的量化信息，使OCTA在臨床應(yīng)用于評價(jià)DR的治療效果成為可能。此外，2016年de Carlo等[11]通過OCTA對PDR眼進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)：在后極部有前新生血管形成的13眼中，新生血管與視網(wǎng)膜毛細(xì)血管無灌注區(qū)毗鄰的有11眼(92%)、與視網(wǎng)膜內(nèi)微血管異常臨近的有6眼(50%)。OCTA追蹤觀察DR新生血管的形成，為今后研究DR病因?qū)W提供新的途徑。

3.4其他視網(wǎng)膜內(nèi)微血管異常對于還未出現(xiàn)臨床視網(wǎng)膜病變的糖尿病早期微血管改變的研究，2015年de Carlo等[12]在他們的前瞻性觀察研究中報(bào)道，通過對比觀察糖尿病患者39例61眼和年齡相仿排除其他疾病健康人22名28眼這兩組的視網(wǎng)膜中央凹無血管區(qū)域的大小和異常、血管出血和迂曲、毛細(xì)血管無灌注和微動(dòng)脈瘤發(fā)現(xiàn)：OCTA能觀察到糖尿病傳統(tǒng)臨床眼底檢查所檢測不出的視網(wǎng)膜中央凹微血管異常；視網(wǎng)膜中央凹無血管區(qū)域和毛細(xì)血管無灌注的改變在糖尿病眼底中更為普遍，而血管迂曲在兩組中并無明顯差異。進(jìn)一步地量化研究，2016年Hwang 等[13]應(yīng)用OCTA對比觀察12例DR患者和12名健康個(gè)體的黃斑旁中心凹和中心凹周圍的血管密度、無血管區(qū)總面積、中心凹無血管區(qū)，并應(yīng)用自動(dòng)化算法進(jìn)行分析：DR患者組的黃斑旁中心凹和中心凹周圍的血管密度相比健康個(gè)體組分別減少12.6%和10.4%，DR患者組的無血管區(qū)總面積和中心凹無血管區(qū)相比健康個(gè)體組依次擴(kuò)大0.82mm2和0.16mm2。對此他們認(rèn)為，OCTA可能將會(huì)成為檢測糖尿病發(fā)展為糖尿病視網(wǎng)膜病變潛在風(fēng)險(xiǎn)、并在系統(tǒng)診斷前迅速無創(chuàng)篩查糖尿病視網(wǎng)膜病變的有效手段。

此外，2015年應(yīng)用OCTA對DR人群和健康人群視網(wǎng)膜進(jìn)行對比觀察的還有Agemy 等[14]。他們通過應(yīng)用SSADA-OCT獲得淺層視網(wǎng)膜毛細(xì)血管、深層視網(wǎng)膜毛細(xì)血管、脈絡(luò)膜層毛細(xì)血管的OCT圖像，應(yīng)用Skeletonized-OCTA創(chuàng)建彩色灌注地圖和毛細(xì)血管灌注密度值，前瞻性對比觀察DR人群和年齡相仿健康人群的視網(wǎng)膜病變，來比較基于臨床特征和基于中心凹周灌流密度兩種糖尿病視網(wǎng)膜病變的分期方法。根據(jù)臨床階段對糖尿病眼進(jìn)行分組，對所有組的每層微血管層的毛細(xì)血管灌注密度值進(jìn)行比較觀察發(fā)現(xiàn)：毛細(xì)血管灌注密度值在DR人群幾乎所有分組的所有血管層都顯著低于健康對照人群，趨勢分析顯示糖尿病視網(wǎng)膜病變進(jìn)展期的大多數(shù)血管層的毛細(xì)血管灌注密度值明顯降低。因此，視網(wǎng)膜血管灌注密度和基于臨床特征的DR分期具有明顯相關(guān)性，使之有可能為DR疾病進(jìn)展提供一個(gè)客觀的檢測方法。

也有其它應(yīng)用OCTA對DR的臨床研究表明，糖尿病的黃斑區(qū)視網(wǎng)膜微循環(huán)障礙甚至可能早于視網(wǎng)膜病變進(jìn)展[15]。OCTA能檢測到擴(kuò)大變形的黃斑中心凹無血管區(qū)(FAZ)、視網(wǎng)膜毛細(xì)血管凋亡和修剪的小動(dòng)脈分支。糖尿病患者的FAZ比健康人群更大，在深層視網(wǎng)膜中這種現(xiàn)象表現(xiàn)得更加明顯；且糖尿病越嚴(yán)重，F(xiàn)AZ直徑越大[16-17]。此外，在表層視網(wǎng)膜，健康眼的最大FAZ直徑在角度為0°±15° 或 90°±15° 約有72.0%，而DR眼僅有6.9%[17]。同時(shí)，OCTA不存在滲漏問題，且能更好地描繪DR視網(wǎng)膜毛細(xì)血管凋亡和檢測早期視網(wǎng)膜新生血管等特點(diǎn)[18]。

4總結(jié)與展望

根據(jù)目前流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國DR在糖尿病患者中的患病率為24.7%～37.5%，而且這一比例仍有上升趨勢[19]。目前臨床上廣泛用于DR眼底血管的檢查主要是眼底照相和FFA。而新興的OCTA在很大程度上和FFA一致，能夠觀察到大多數(shù)與DR相關(guān)的血管變化，包括微動(dòng)脈瘤、受損的血管灌注、視網(wǎng)膜內(nèi)液體、血管袢、視網(wǎng)膜內(nèi)微血管異常、新生血管和棉絮斑[20]。此外，OCTA無需造影劑，給存在造影劑禁忌證的患者帶來福音；能夠快速對眼底血管進(jìn)行掃描成像，分層高分辨率觀察視網(wǎng)膜血管層，并對病灶及血流進(jìn)行一定量化，為我們觀察DR提供一個(gè)全新平臺。OCTA突破傳統(tǒng)血管成像技術(shù)，更精細(xì)地觀察到應(yīng)用抗VEGF藥物治療DR的療效；更準(zhǔn)確地檢測到DR視網(wǎng)膜淺層和深層的毛細(xì)血管異常；更敏銳地發(fā)現(xiàn)糖尿病和DR的眼底改變；更精準(zhǔn)地量化DR的眼底視網(wǎng)膜血管差異。OCTA無疑對DR的診斷和治療以及預(yù)后提供了新的檢測手段，同時(shí)對傳統(tǒng)眼底血管成像技術(shù)也有很好地補(bǔ)充和完善作用。

OCTA雖為新興技術(shù)，但仍有許多方面有待完善，例如OCTA進(jìn)行一次掃描的面積有限，常規(guī)有3mm×3mm、6mm×6mm、8mm×8mm、12mm×12mm等規(guī)格，不能對視網(wǎng)膜進(jìn)行大面積掃描成像，且掃描范圍越大，成像效果變差。另外，OCTA對檢查者的配合度及視敏度有要求：不能很好地配合檢查或者視力較差如嚴(yán)重白內(nèi)障、黃斑裂孔性視網(wǎng)膜脫離等，都不能很好地成像。此外，OCTA因?yàn)闆]有造影劑滲漏，降低了其對視網(wǎng)膜血管屏障功能的觀察能力。雖然OCTA還不能完全替代FFA，但未來無創(chuàng)快速的眼底檢查方法是發(fā)展的必然趨勢?？朔F(xiàn)有的局限，OCTA有望對DR的診治和隨訪，甚至病因的起源以及新的治療方法帶來新的里程碑。

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DOI:10.3980/j.issn.1672-5123.2016.4.22

收稿日期：2015-11-25 修回日期： 2016-03-09

通訊作者：艾明，博士，主任醫(yī)師，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，副主任，研究方向：玻璃體視網(wǎng)膜疾病.queena0508@163.com

作者簡介：劉青，在讀碩士研究生，研究方向：玻璃體視網(wǎng)膜疾病。