多光譜視網(wǎng)膜成像在糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查中的價(jià)值

龔健楊，夏衛(wèi)東，高 健，劉 倫，李壽玲

糖尿病(diabetic mellitus，DM)已經(jīng)成為我國以及全球的高發(fā)病，在我國約有1億人口患有該病，而其發(fā)病率還在進(jìn)一步提高[1]。糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病的眼部并發(fā)癥之一，早期沒有任何臨床癥狀，晚期可造成視功能不可逆性喪失，甚至牽拉性視網(wǎng)膜脫離、新生血管性青光眼等更嚴(yán)重的并發(fā)癥。DR致盲患者多在青壯年時(shí)期發(fā)生，但是屬于可預(yù)防性眼盲，早期診斷、及時(shí)干預(yù)可以有效地預(yù)防社會性眼盲的結(jié)局。DR的發(fā)病早期無癥狀，只能通過主動的眼底檢查進(jìn)行診斷，但是由于DM在我國患病基礎(chǔ)量巨大，DR的早期診斷并需通過篩查的形式進(jìn)行已為共識，但以何種方式進(jìn)行篩查在國內(nèi)尚無標(biāo)準(zhǔn)，目前多推薦以免散瞳眼底照相技術(shù)進(jìn)行DR的初期篩查。多光譜視網(wǎng)膜成像(spectrum spectrum imaging，MSI)是一種對被拍照對象的影像以分光譜形式記錄的研究方法，近年被引入眼科的用于脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜病變的診斷的新方法，目前MSI在糖尿病視網(wǎng)膜病變眼底改變方面研究少見報(bào)道。該研究對MSI在糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查中的結(jié)果和同期進(jìn)行的免散瞳眼底照相和眼底熒光造影(fundus fluorescein angiograph，F(xiàn)FA)結(jié)果進(jìn)行對比研究，以期判斷MSI技術(shù)在DR篩查中的臨床價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1病例資料收集2015年11月～2016年2月在安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科確診的2型糖尿病患者，行MSI檢查患者95例進(jìn)行回顧性研究。實(shí)驗(yàn)組資料納入標(biāo)準(zhǔn)：① 2型糖尿病確診；② 同期眼底免散瞳照相圖像清晰；③ 未進(jìn)行眼部干預(yù)性治療；④ DR診斷以免散瞳眼底照相結(jié)果判斷，根據(jù)國際分期標(biāo)準(zhǔn)[2]分為DR 0～5期，DR 0期為有糖尿病未發(fā)生視網(wǎng)膜病變，DR 1～3期為非增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變，DR 5期為增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變。分組閾值以臨床實(shí)際需求為標(biāo)準(zhǔn)，即DR有無發(fā)生的0～1期和臨床干預(yù)標(biāo)準(zhǔn)2～3期，劃分為DR 0、1、2和3期以上4個(gè)組。研究共納入病例95例，其中DR 0期組 42例，男18例，女24例，年齡14～82(52.90±14.95)歲；DR 1期組41例，男23例，女16例，年齡34～75(56.03±8.82)歲；DR 2期組2例，男性1例，59歲；女性1例，27歲；DR 3期及以上組10例，男8例，女2例，年齡27～76(50.20±14.80)歲。

1.2儀器和檢查方法

1.2.1MSI 采用加拿大ANNIDIS HEALTH SYSTEMS CORPORATION生產(chǎn)的多光譜眼底分層成像系統(tǒng)RHA2020。多光譜眼底分層成像檢查由專業(yè)人員進(jìn)行操作，暗室環(huán)境下免散瞳完成眼底的圖像采集?；颊叩怯浾{(diào)查表，安排編號。

1.2.2免散瞳眼底照相 日本canon公司生產(chǎn)的canon CR-1免散瞳眼底照相機(jī)，暗室環(huán)境下免散瞳完成眼底的圖像采集。根據(jù)調(diào)查表，統(tǒng)一編號，結(jié)果存留。

1.2.3FFA 德國高視遠(yuǎn)望公司生產(chǎn)的海德堡共焦激光同步血管造影系統(tǒng)，患者常規(guī)散瞳后行眼底造影檢查，結(jié)果留存。

1.3結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn)① 免散瞳眼底照相和MSI在DR 0～1期(無病變期組和早期病變組)以及DR 2～3期(臨床觀察期和臨床開始干預(yù)期)的一致性：兩組病例以眼底照相或者多光譜照片的形式隨機(jī)分配由兩個(gè)高年資眼底病醫(yī)師在不知道患者臨床診斷的情況下分別判讀，歸納匯總，如兩人診斷一致記錄為一致性結(jié)果，如不一致則匯總MSI和眼底彩照后，給出最后診斷，記錄為不一致，兩次診斷不同的方法記錄為假陽性/陰性；② 兩種技術(shù)在DR的特征性體征：硬性滲出、微動脈瘤、棉絨斑、出血、新生血管纖維化后形成的增殖膜(晚期)的辨識度的一致性和辨識度。一致性研究分別記錄兩種檢查方法中上述體征的數(shù)量并對比，如兩組均能識別差異性為0，如某一處陽性體征僅在一種檢查方法中可識別，另一種檢查方法中無法識別，則給陽性方法記1分(圖1)，最終匯總積分，做統(tǒng)計(jì)學(xué)分析；辨識度以圖像的某種體征在兩組間有無差異性判斷，由研究人員對某一體征在兩種結(jié)果中分別給出分?jǐn)?shù)：0分，無法辨別；1分，可以辨別；2分，容易分辨；-1分，無此體征。該項(xiàng)目主觀成分較多，結(jié)果僅參考，不納入統(tǒng)計(jì)。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 12.0軟件中評價(jià)診斷試驗(yàn)的方法，以免散瞳眼底照相的診斷結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，評價(jià)MSI的篩查結(jié)果，計(jì)算靈敏度、特異度，并進(jìn)行Kappa 檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

通過圖像對比和MSI的理論推導(dǎo)，研究顯示綠色和黃色光譜(550 nm和580 nm波長)對顯示視網(wǎng)膜淺層結(jié)構(gòu)較為清晰，對比度強(qiáng)烈。DR的特征性影像：硬性滲出、微動脈瘤、視網(wǎng)膜出血、機(jī)化膜也都在此層面。本研究主要以550 nm和580 nm波長圖譜對照眼底彩照進(jìn)行研究。

2.1免散瞳眼底照相和MSI在DR0～1期為閾值和DR2～3期為閾值的一致性DR 0～1期為閾值眼底彩照診斷42例陽性，MSI確診44例，兩種檢查一致率為98%，Kappa值為0.95，P=0.5，靈敏度為0.96，特異度為1.00。DR 2～3期為閾值DR 0～1期為閾值眼底彩照診斷81例低于3期，10例在3期以上，MSI結(jié)果與之一致，兩種檢查一致率為100%。

2.2免散瞳眼底照相和MSI的對DR特征的識別度差異研究兩種技術(shù)在DR的特征性體征一致性差別的觀察中，眼底照相技術(shù)在觀察硬性滲出方面較好，主觀評分相差5分。MSI對識別微動脈瘤或微出血較眼底照相更為敏感，主觀評分高于眼底照相40分，可以發(fā)現(xiàn)一些眼底彩照上無法識別出來的微動脈瘤(圖1)。因?yàn)槭侵饔^評分，結(jié)果未進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖1 DR的特征性體征識別度示意圖及記分方法說明

A：免散瞳眼底照相，可以分辨出多個(gè)出血和動脈瘤；B、C：分別為Green(550 nm)及Yellow(580 nm)灰度MSI照片，同樣區(qū)域可見輪廓清晰的微動脈瘤，較眼底照相多識別出3個(gè)病灶(白、黑箭頭)，因此多光譜方法較眼底照相記3分；D：高對比圖，顯示視網(wǎng)膜含氧程度，亦可見數(shù)個(gè)高亮點(diǎn)狀影，可能提示此處為有血管供應(yīng)的微動脈瘤改變，但右下的這種表現(xiàn)為非特異性，是否確定還有待進(jìn)一步證實(shí)

2.3FFA在病變程度診斷中的價(jià)值FFA為DR診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，選取部分病例進(jìn)行了FFA檢查，結(jié)果顯示雖然免散瞳眼底照相和MSI可以發(fā)現(xiàn)早期的硬性滲出、動脈瘤等改變，但是FFA則能完全地反應(yīng)視網(wǎng)膜血流情況，包括所有的動脈瘤，滲出和微出血的識別，以及血管通透性改變。DR早期的病例，眼底彩照所顯示45度后極部范圍僅僅有少量出血和微動脈瘤，這些改變在MSI的550 nm和580 nm灰度圖像上可以更清晰地顯示出來，但是FFA所顯示的視網(wǎng)膜實(shí)際微循環(huán)狀態(tài)提示同樣范圍已經(jīng)有大量的微動脈瘤產(chǎn)生，可識別的異常遠(yuǎn)不止前兩項(xiàng)檢查所表現(xiàn)的程度，因此，眼底彩照和MSI可能會出現(xiàn)假陰性結(jié)果(圖2)。

圖2 陽性對照組的免散瞳眼底照相、MSI和FFA結(jié)果比較

A：眼底照相；B、C：分別為Green(550 nm)及Yellow(580 nm)灰度MSI照片；D：FFA早中期后極部圖像，可識別出大量的微動脈瘤，遠(yuǎn)多于眼底彩照和MSI所能識別的數(shù)量

3 討論

傳統(tǒng)的DR診斷方法有眼底鏡檢查和FFA，這兩項(xiàng)檢查必須擴(kuò)大瞳孔后由專業(yè)的眼底醫(yī)師完成，過程須時(shí)較長，雖然FFA為DR診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但屬于有創(chuàng)操作，并可能會出現(xiàn)一些不良反應(yīng)，甚至危及生命，因此這兩項(xiàng)檢查均不具備篩查所要求的快速、簡便的特點(diǎn)。

近年免散瞳眼底數(shù)碼照相技術(shù)迅速發(fā)展普及，該技術(shù)操作簡易直觀，可由技師完成，所需成本低，在視網(wǎng)膜疾病的篩查中越來越得到重視。蔣升 等[3]以FFA為基準(zhǔn)，研究了免散瞳眼底照相和直接眼底鏡檢查對DR的篩查結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)免散瞳眼底照相對DR的靈敏度為86.8%，特異度為92.3%，Kappa值為0.81。李彬彬 等[4]對93例糖尿病患者同樣檢查，發(fā)現(xiàn)單視野免散瞳眼底照相對DR的靈敏度和特異度在閾值為DR 0期時(shí)分別為80.4%和94.7%，Kappa值為0.59；當(dāng)把篩查閾值定于DR 1期時(shí)，靈敏度和特異度分別提高至88.9%和98.4%，Kappa值為0.89。徐鼎 等[5]、馮旭[6]等對照眼底彩照和FFA也提示瞳眼底照相技術(shù)對于DR篩查具有比較良好的可靠性。

MSI的基本原理為利用不同波長光譜對組織的穿透能力不同及組織對不同光譜的吸收能力不同，利用多個(gè)單色LED光源分別獲得多視網(wǎng)膜單色圖像，在理論上可以更好地顯示出不同層間和不同組織構(gòu)成的清晰的圖像。如550 nm綠光主要顯示視網(wǎng)膜淺層結(jié)構(gòu)，580 nm黃光到740 nm紅光譜系主要顯示視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮層的中層和深層，以及視網(wǎng)膜色素上皮層(RPE)異常，更長的波長由于更強(qiáng)的穿透力可以顯示深層視網(wǎng)膜、RPE和脈絡(luò)膜的異常。 視網(wǎng)膜血管中含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白在580 nm和590 nm波長有吸收峰值，脈絡(luò)膜血管中的上述兩種血紅蛋白分別在760 nm和810 nm波長有顯示優(yōu)勢。因此理論上，MSI不但可以較為清晰地將視網(wǎng)膜的組織分層顯示在不同照片上，而且可以特別顯示視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜的血管結(jié)構(gòu)，可以無創(chuàng)地獲得近似FFA的眼底圖像。所以，MSI理論上對于DR篩查具有和FFA相似的臨床價(jià)值，但國內(nèi)外相關(guān)研究報(bào)道很少，僅仇長宇 等[7]對13例DM患者進(jìn)行MSI和FFA對照研究，MSI診斷微血管瘤的靈敏度及特異度分別為84.0%及88.9%，約登指數(shù)為72.9%，陽性似然比及陰性似然比分別為7.57、0.18。陽性預(yù)測值及陰性預(yù)測值分別為91.3%、80.0%。以此認(rèn)為MSI為一種有效的DR篩查方法。但是此項(xiàng)研究樣本量較小，同時(shí)受到疾病嚴(yán)重程度的影響，在研究中僅微動脈瘤的檢出率較高可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，其他DR指標(biāo)因?yàn)闄z出率低而沒有研究。

本研究依據(jù)以往研究對眼底照相在DR篩查中的價(jià)值評判良好[8-9]，以此為標(biāo)準(zhǔn)對MSI在DR篩查中進(jìn)行評價(jià)，在以DR 0～1期為閾值的比較中，兩種檢查方法的一致率為98%，Kappa值為0.95，P=0.5，以眼底照相為標(biāo)準(zhǔn)，MSI對DR篩查的靈敏度為0.96，特異度為1.00。DR 0～1期為閾值的臨床意義在于篩查DM患者是否已經(jīng)發(fā)生了糖尿病視網(wǎng)膜病變，是內(nèi)分泌臨床觀察和治療臨界線，也是眼科是否建立隨訪的標(biāo)準(zhǔn)。MSI顯示出部分眼底彩照中無法識別的病變，提示MSI作為篩查手段略優(yōu)于眼底彩照。DR 2～3期為閾值的分組是眼科臨床上是否開始激光或其他干預(yù)介入的指標(biāo)，對于DR患者的視功能保護(hù)具有指導(dǎo)意義，本研究兩種檢查一致率為100%，Kappa值為1.0，P<0.05，以眼底照相為標(biāo)準(zhǔn)，MSI的靈敏度為1.00，特異度為1.00，顯示兩種檢查方法基本上沒有差別，具有良好的一致性，說明在眼科干預(yù)介入指導(dǎo)方面，兩種方法差別不大。

相對FFA，MSI雖然較清晰地顯示視網(wǎng)膜血管，但是依然無法全面反應(yīng)FFA所顯示的微循環(huán)異常，僅僅略優(yōu)于眼底照相技術(shù)，所以理論上可以替代FFA的說法在DR篩查方面尚未能得到證實(shí)。

本研究為回顧性研究，所用數(shù)據(jù)和影像學(xué)資料樣本量和背景數(shù)據(jù)的全面性均受到一定的限制，因此統(tǒng)計(jì)上未將病例做進(jìn)一步分層分析，F(xiàn)FA的對照也因?yàn)楂@得的資料有限未能納入統(tǒng)計(jì)，關(guān)于MSI在DR診斷中的作用還需要大樣本前瞻性研究進(jìn)行證實(shí)。作為一種新引進(jìn)眼科領(lǐng)域的無創(chuàng)性的視網(wǎng)膜檢查方法，MSI技術(shù)為觀察和研究視網(wǎng)膜疾病提供了新的視角和思路，其臨床價(jià)值還有待于進(jìn)一步的研究和開發(fā)。