超高分辨率眼前節(jié)OCT在結(jié)膜增生性疾病中的應(yīng)用

柳孟云 酈惠燕 王穎君 杜持新

結(jié)膜增生性疾病包括結(jié)膜變性疾病和結(jié)膜腫瘤兩大類，是常見的眼表疾病。結(jié)膜變性疾病主要指翼狀胬肉和瞼裂斑，結(jié)膜腫瘤包括眼表鱗狀細(xì)胞瘤（ocular surface squamous neoplasia，OSSN）、無色素型黑色素瘤、淋巴瘤等。惡性腫瘤的正確診斷對于患者的預(yù)后尤為重要。臨床上常用的檢查和診斷方法有裂隙燈顯微鏡、共聚焦顯微鏡、角膜地形圖、超聲生物顯微鏡、組織病理學(xué)、細(xì)胞學(xué)檢查和光學(xué)相干斷層成像技術(shù)（optical coherence tomography，OCT）等[1-3]。裂隙燈顯微鏡檢查最常用，可觀察到病灶表面整體情況，但其放大倍數(shù)有限，且無法觀察組織深部結(jié)構(gòu)，往往難以對許多疾病鑒別診斷。共聚焦顯微鏡雖能在細(xì)胞水平成像，但視野局限，無法獲取“大”圖像，并且掃描深度有限。組織病理學(xué)檢查作為OSSN等疾病的金標(biāo)準(zhǔn)則要求手術(shù)切除，患者不易接受。細(xì)胞學(xué)檢查雖無需行手術(shù)，但只能檢查淺表部分的細(xì)胞，且陽性率低[1]。超聲生物顯微鏡在掃描面積及穿透力方面較有優(yōu)勢，但分辨率只有50μm，且為接觸性檢查，檢查的舒適性和患者的耐受性欠佳[2]。角膜地形圖雖然是無創(chuàng)、非接觸式檢查，但只能顯示模擬的高度圖而無法進(jìn)行組織的成像。OCT是一種無創(chuàng)、非接觸式的檢查，其掃描時(shí)間短，可重復(fù)性高，能提供隨訪模式[4-5]，分辨率高，能準(zhǔn)確測量角膜、結(jié)膜上皮等結(jié)構(gòu)[6]。隨著傅里葉技術(shù)的發(fā)展，超高分辨率OCT（ultrahigh resolution，UHR-OCT）應(yīng)運(yùn)而生，其具有1～4μm的超高分辨率，可對眼前節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行清晰成像和精確測量，可用于眼表增生性疾病的診斷、鑒別診斷、治療及預(yù)后評估[4，7-8]。本文從UHR-OCT的原理入手，闡述UHR-OCT下結(jié)膜增生性疾病的光學(xué)影像特征，以及在診斷和治療中的應(yīng)用。

1 UHR-OCT的發(fā)展史和特點(diǎn)

1.1 OCT原理及發(fā)展史 OCT為低相干光源發(fā)出的近紅外光，經(jīng)分束器后到達(dá)參考臂和樣品臂，由于近紅外光在眼不同組織中的單次后向散射性不同，經(jīng)樣品臂返回的光線中攜帶了大量樣品內(nèi)部信息，經(jīng)過和參考臂返回的光線發(fā)生干涉而放大形成干涉光，最后的光信息由CCD或其他光電探測器探測記錄，并計(jì)算光回波的延遲時(shí)間和強(qiáng)度，分析出不同組織的結(jié)構(gòu)及其距離，由計(jì)算機(jī)處理成像，顯示出組織的斷層結(jié)構(gòu)。自從1991年時(shí)域OCT第一次被Huang等[9]報(bào)道用于視網(wǎng)膜的光學(xué)斷層成像，開辟了新的醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)。Izatt等[10]在1994年首次報(bào)道時(shí)域OCT眼前節(jié)成像，用于觀察前房、前房角、晶狀體等結(jié)構(gòu)。時(shí)域OCT通過移動參考鏡前后位置改變參考臂的光程，使樣品中只有等光程深度位置的反射光參與干涉，由于需要前后移動參考鏡從而影響了它的成像速度，其掃描速度是2 000A/s[11]。

隨著軟件的不斷更新和硬件設(shè)備的進(jìn)一步提高，OCT從一開始的時(shí)域OCT發(fā)展到基于傅里葉變換的光斷層成像干涉法，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是參考臂中的反射鏡是固定的，并利用分光光譜儀對樣品內(nèi)部所有深度位置反射光干涉信號進(jìn)行一次性測量，得到干涉信號的頻率譜，再通過傅里葉變化的算法，將頻率域信號轉(zhuǎn)化為空間域信號，因此成像速度和靈敏度明顯提高。它分為掃頻OCT和譜域OCT，目前掃頻OCT多采用波長為1 310nm的掃頻光源，掃描深度達(dá)10mm，掃描寬度達(dá)16mm，但是其軸向分辨率僅為10μm，常用于前房角、睫狀肌、晶狀體的測量。譜域OCT多采用波長為850nm左右的光源，掃描深度達(dá)5～6mm，軸向分辨率可高達(dá)5μm，已廣泛用于視網(wǎng)膜、淚膜和角膜等的成像和厚度測量。在此基礎(chǔ)上，高分辨率OCT和UHR-OCT應(yīng)運(yùn)而生[4]。

1.2 UHR-OCT的特點(diǎn) 目前UHR-OCT大多采用中心波長830～850nm，帶寬100nm的超輻射發(fā)光二極管光源以及由高速線陣CCD或CMOS相機(jī)記錄，掃描的速度可達(dá)70 000A/s，光學(xué)軸向分辨率達(dá)1～4μm，同時(shí)掃描寬度為5～12mm，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高清晰刻畫從結(jié)膜、淚膜、角膜上皮至內(nèi)皮的分層結(jié)構(gòu)[4，12-14]。

2 UHR-OCT在診斷、鑒別診斷及治療中的應(yīng)用

2.1 正常的角膜和結(jié)膜 在UHR-OCT成像下，正常角膜上皮覆蓋一層高反射的淚膜（圖1a），其測量厚度約為4.4μm[15]。角膜上皮較薄，呈現(xiàn)規(guī)則的線性結(jié)構(gòu)，反射信號較暗（圖1b）；角鞏緣上皮和結(jié)膜上皮也較薄，但表現(xiàn)為輕度的高反射信號（圖1c），結(jié)膜上皮欠規(guī)則，尤其是結(jié)膜起始部分，角膜基質(zhì)結(jié)構(gòu)均勻（圖1d）[16]?？梢娫赨HR-OCT下，角膜各結(jié)構(gòu)成像清晰，因此利用UHR-OCT可測量角膜各結(jié)構(gòu)。Feng等[17]利用OCT測量中央角膜、角膜緣和結(jié)膜上皮的厚度分別為 （54.7±1.9）、（79.6±7.4）和（44.9±3.4）μm。

圖1 正常角膜結(jié)構(gòu)（a:角膜表面較高反射信號的淚膜；b：角膜上皮?。籧：結(jié)膜上皮；d：規(guī)則的基質(zhì)層）（此圖來源于浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第四醫(yī)院眼科）

2.2 翼狀胬肉和瞼裂斑 翼狀胬肉是眼表的一種翼狀的增生性疾病，多認(rèn)為與紫外線的慢性暴露有關(guān)，常向心性侵入透明角膜[18-19]。翼狀胬肉在UHR-OCT下表現(xiàn)為上皮厚度正常或輕度增厚（圖2a），同時(shí)上皮呈中等程度的高反射，上皮下可見病灶呈高的高反射信號，且位于角膜上皮和前彈力層之間（圖2b）[12，15]。假性翼狀胬肉的臨床表現(xiàn)與翼狀胬肉十分相似，但在UHR-OCT下，假性翼狀胬肉向外生長并沒有真正接觸到角膜[18]，可有效做出鑒別診斷，為手術(shù)方案的設(shè)計(jì)提供參考。

瞼裂斑表現(xiàn)與翼狀胬肉相似。Soliman等[20]應(yīng)用OCT發(fā)現(xiàn)瞼裂斑與翼狀胬肉的差別在于其生長止于角鞏膜緣，而正常角膜上皮未見隆起，其與前彈力層之間無高反射信號，并且與鞏膜之間有明顯的分界線（圖2cd）。有學(xué)者認(rèn)為角鞏膜緣存在一個(gè)潛在的屏障阻擋瞼裂斑，當(dāng)瞼裂斑的生長突破角膜緣的屏障時(shí)就發(fā)展為翼狀胬肉[21-23]。因此UHR-OCT下超微結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)能真實(shí)反映瞼裂斑至胬肉的發(fā)病過程，協(xié)助臨床做出精確的診斷。

翼狀胬肉首選的治療方式是手術(shù)切除聯(lián)合自體結(jié)膜移植，部分患者需佩戴角膜繃帶鏡減少術(shù)后異物感和促進(jìn)角膜上皮愈合。Chen等[8]利用UHR-OCT實(shí)時(shí)監(jiān)測繃帶鏡下上皮愈合的情況，指導(dǎo)摘鏡時(shí)間。Kheirkhah等[24]通過UHR-OCT觀察到自體結(jié)膜移植術(shù)后，結(jié)膜上皮厚度在3個(gè)月內(nèi)逐漸下降后趨于穩(wěn)定。Pujol等[25]研究發(fā)現(xiàn)在UHR-OCT下一個(gè)正常的角膜緣結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，可以作為翼狀胬肉治愈的依據(jù)，監(jiān)測角鞏膜緣的超微結(jié)構(gòu)可以預(yù)測胬肉的復(fù)發(fā)。

圖2 翼狀胬肉和瞼裂斑[a：裂隙燈下翼狀胬肉的表現(xiàn)（黑色箭頭）；b：翼狀胬肉在UHR-OCT下上皮反射信號增高，而厚度不增厚（箭頭1），病灶侵入到角膜上皮與前彈力層之間（箭頭2）；c：瞼裂斑在裂隙燈下的表現(xiàn)（白色箭頭）；d：瞼裂斑在UHR-OCT下與翼狀胬肉的區(qū)別在于：瞼裂斑生長終止于角膜緣（箭頭1），角膜上皮未見隆起（箭頭2），病灶與鞏膜有明顯分界（箭頭3）]（此圖來源于浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第四醫(yī)院眼科）

2.3 OSSN OSSN是來源于角膜、結(jié)膜鱗狀上皮的新生物，按病理可分為良性、交界性和惡性病變，良性病變包括括鱗狀細(xì)胞良性增生、乳頭狀瘤，交界性病變包括輕度不典型增生，惡性病變包括原位癌、鱗狀細(xì)胞癌等[26-27]。近年來，結(jié)膜上皮內(nèi)瘤變被提出并運(yùn)用于眼表的腫瘤診斷，包括結(jié)膜上皮異型增生和原位癌[28]。OSSN常常需要與翼狀胬肉、瞼裂斑、無色素型黑色素瘤等鑒別。Segev等[29]認(rèn)為經(jīng)過角膜專家診斷和切除后的翼狀胬肉行常規(guī)病理活檢的收益較小。臨床上不典型的OSSN與翼狀胬肉表現(xiàn)很接近，容易誤診漏診（圖3a）。Shousha等[5]首先將UHR-OCT運(yùn)用在OSSN的診斷上，經(jīng)過數(shù)年的研究總結(jié)出UHR-OCT下，OSSN的圖像特征為：（1）具有增厚的高折射上皮；（2）正常上皮到非正常上皮的突然轉(zhuǎn)變；（3）病灶和深部組織間的上皮內(nèi)瘤變（圖3b）。Kieval等[12]發(fā)現(xiàn)以142μm作為角膜上皮厚度的截?cái)嘀?，在鑒別OSSN和翼狀胬肉時(shí)的靈敏度和特異度分別是94%和100%。在OSSN伴隨有紅斑痤瘡、瞼裂斑、Salzmann’s結(jié)節(jié)狀變性和角膜緣干細(xì)胞缺失的情況下，利用上述3點(diǎn)UHR-OCT下的OSSN特征，仍然能夠?qū)SSN診斷出來，并與病理活檢結(jié)果一致[30]。因此UHROCT的應(yīng)用可降低非OSSN活檢的概率，并且提高診斷的準(zhǔn)確性和有效性。

圖3 OSSN[a：裂隙燈下OSSN的表現(xiàn)與翼狀胬肉相近（黑色箭頭）；b：UHR-OCT下OSSN的成像，病灶上皮有高的高反射信號且增厚（星號），正常上皮與OSSN上皮有明顯的突然轉(zhuǎn)變區(qū)（箭頭1），病灶與其下組織存在上皮內(nèi)瘤變（箭頭2）]（此圖來源于Bascom Palmer Eye Institute，University of Miami Miller School of Medicine，由本文作者杜持新采集）

2.4 無色素性黑色素瘤 無色素性黑色素瘤是惡性程度較高的腫瘤，來源于黑色素細(xì)胞，在臨床上常常表現(xiàn)為結(jié)膜面不規(guī)則的結(jié)節(jié)狀隆起，易復(fù)發(fā)，常發(fā)生耳前、頜下淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[31]，若不及時(shí)正確處理往往造成嚴(yán)重后果，裂隙燈常表現(xiàn)為無色素的腫塊，與OSSN相近，容易被誤診為OSSN（圖4a），甚至有無色素性黑色素瘤形態(tài)類似于霰粒腫的報(bào)道[32]。因此，在腫塊處理前有必要行UHR-OCT等無創(chuàng)檢查以幫助診斷，為選擇切開活組織檢查或切除活組織檢查提供依據(jù)[13]。在UHR-OCT下，無色素型黑色素瘤上皮組織不增厚，可以明確地與OSSN區(qū)別開來，上皮組織和基底膜反射均增強(qiáng)，上皮產(chǎn)生部分?jǐn)嗔?，同時(shí)病灶下產(chǎn)生大片的陰影部分（圖4b）[13，16]。因此利用OCT能清晰了解瘤體的部位、大小、深度和邊界，并能引導(dǎo)檢查者設(shè)計(jì)手術(shù)徑路，避免切開活組織檢查造成的腫瘤細(xì)胞脫落轉(zhuǎn)移[1，12，33-34]。

圖4 無色素性黑色素瘤[a：裂隙燈下無色素性黑色素瘤表現(xiàn)與OSSN接近；b：UHR-OCT下對病灶的成像（箭頭1代表圖a中黑色箭頭表示的病灶），角膜上皮厚度正常（箭頭2），病灶下有大片陰影（箭頭3），出現(xiàn)部分?jǐn)嗔眩^4）]（此圖來源于Shousha等[5]）

2.5 色素痣 眼表良性腫瘤中以色素痣為常見。裂隙燈檢查見其顏色可由黃褐色到深棕色（圖5a），根據(jù)病變位置不同又可分為上皮內(nèi)痣、復(fù)合痣和上皮下痣[35-36]。常規(guī)用超聲生物顯微鏡檢查時(shí)能夠探及到病灶的后緣，但對前緣的成像分辨率較低[2]。在UHR-OCT下，色素痣上皮厚度正常，擁有輕度的高反射信號，常可見強(qiáng)信號的基底膜，固有質(zhì)下存在陰影部分，常可見小囊泡[16]，由于黑色素的存在，OCT的光學(xué)信號容易被阻擋而產(chǎn)生陰影（圖5b）[13]。使用1 300nm波長的OCT穿透深度更深，可嘗試探查色素痣的深部信息。UHR-OCT可以作為超聲生物顯微鏡的一種補(bǔ)充檢查隨訪的工具。

圖5 色素痣 [a：黑色箭頭表示裂隙燈下色素痣的表現(xiàn)；b：在UHR-OCT下，色素痣向外隆起（箭頭1），其中存在大量固有質(zhì)（箭頭2），病灶下存在大量陰影（箭頭3），可見小囊泡（箭頭4）]（此圖來源于Shousha等[5]）

2.6 結(jié)膜原發(fā)性獲得性黑色素沉著?。╟onjunctival primary acquired melanosis，PAM） PAM是一種獲得性的色素沉著病，常在中年發(fā)病，表現(xiàn)為結(jié)膜上局限性的、補(bǔ)丁狀的、扁平的、多病灶的或彌散性色素沉著的病灶（圖6a）[37]。對PAM最初的處理多為觀察和冷凍療法，無異型性和輕度異型性的PAM不會轉(zhuǎn)變成黑色素瘤，而伴有高度異型性的PAM有13%會最終轉(zhuǎn)變成黑色素瘤[38]。因此PAM的隨訪比較重要。但由于超聲生物顯微鏡和共聚焦顯微鏡的隨訪性較差，UHR-OCT可作為比較重要、便捷的隨訪工具。在UHR-OCT下，其特點(diǎn)為上皮細(xì)胞層厚度正常，伴有中等程度的高反射信號，基底膜出現(xiàn)強(qiáng)的高反射信號，并且它們的信號均勻一致，同時(shí)未突破基底膜侵入上皮下組織。但值得注意的是，即使在UHR-OCT下，仍然無法辨別出細(xì)胞的異型性（圖6b）[13]，需要結(jié)合共聚焦顯微鏡或活檢做出明確診斷。

2.7 結(jié)膜淋巴瘤 眼附屬器官淋巴瘤為結(jié)外淋巴瘤，其中約80%屬于黏膜相關(guān)淋巴瘤[39]，其中35%～40%發(fā)生在結(jié)膜[40]。結(jié)膜淋巴瘤在裂隙燈下表現(xiàn)為一個(gè)肉色的結(jié)膜腫塊（圖7a），而在UHR-OCT下，其上皮的厚度及反射信號均正常，上皮下的病灶反射信號較低且均勻一致，在病灶周圍包繞著未侵入腫塊實(shí)質(zhì)的高反射信號（圖7b）。利用UHR-OCT可準(zhǔn)確診斷結(jié)膜淋巴瘤，結(jié)果與病理組織活檢一致，同時(shí)可利用UHR-OCT對結(jié)膜淋巴瘤接受治療后進(jìn)行評估與隨訪[12，15]。

圖6 PAM[a：黑色素沉著病在裂隙燈下的表現(xiàn)；b：在UHR-OCT下，上皮層中等程度高反射，無明顯增厚（箭頭1），基底膜反射信號較高（箭頭2），無法判斷異型性]（此圖來源于Shousha等[5]）

圖7 結(jié)膜淋巴瘤[a：裂隙燈下淋巴瘤呈肉色的腫塊；b：角膜上皮輕度高折射信號、厚度正常（箭頭1），腫塊基質(zhì)信號較低且均勻一致（箭頭2），其外包繞高反射的上皮下組織（箭頭3）]（此圖來源于Nanji等[16]）

3 總結(jié)及展望

UHR-OCT具有高清斷層掃描成像、高分辨率、快速、非接觸性和無損傷性的特點(diǎn)，是臨床上非常易被患者所接受的檢查和治療隨訪工具，能夠清晰地將眼表的細(xì)微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出來。UHR-OCT在眼表增生性疾病的應(yīng)用中，雖然在色素痣、黑色素沉著病和無色素型黑色素瘤等疾病中信號容易被色素細(xì)胞遮擋而產(chǎn)生深部組織成像不清或產(chǎn)生陰影，但得益于其超高分辨率和較大的掃描寬度，可以獲得相當(dāng)清晰組織的“光學(xué)病理切片”，能有效利用各層的清晰結(jié)構(gòu)測量出不同層次的精確厚度，從而準(zhǔn)確地對OSSN、翼狀胬肉、無色素型黑色素瘤、結(jié)膜淋巴瘤等進(jìn)行診斷和鑒別診斷，其準(zhǔn)確性甚至可以和組織活檢相媲美。隨著OCT的普及、技術(shù)性能的進(jìn)一步提高，功能OCT例如光學(xué)相干斷層掃描血管成像技術(shù)的應(yīng)用，將會使我們對各類眼表增生性疾病的認(rèn)識越來越深刻，這將有助于此類疾病的發(fā)病機(jī)制的研究。目前還需要更大樣本量進(jìn)一步臨床觀察，以建立各種眼前節(jié)增生性疾病的較為精確的光學(xué)影像診斷標(biāo)準(zhǔn)。在未來，OCT有著廣闊的應(yīng)用前景，甚至有可能很大程度地替代常規(guī)的眼表腫瘤的組織學(xué)活檢。