脈絡膜血管指數(shù)的臨床運用研究進展△

劉然 晏穎 陳曉

脈絡膜是一個富含血管的組織，包括血管、黑色素細胞、成纖維細胞、免疫細胞、膠原纖維及彈性結締組織。脈絡膜的組織學研究表明，由外向內(nèi)主要包括脈絡膜上組織(構成脈絡膜上腔)、血管層(包括3個主要血管層：脈絡膜毛細血管、Sattler層和Haller層)以及玻璃膜(Bruch膜)[1]。視網(wǎng)膜外層及黃斑區(qū)的血供也來源于脈絡膜。結構和功能正常的脈絡膜脈管系統(tǒng)對視網(wǎng)膜的功能至關重要。脈絡膜的異常可能導致血容量、血流量受損或兩者兼具，進而使光感受器細胞發(fā)生功能障礙和死亡[2-4]。光學相干斷層掃描(optical coherence tomography,OCT)作為一個無創(chuàng)的檢查被廣泛應用于眼科疾病的診斷，隨著OCT的發(fā)展，目前增強深度成像光學相干斷層掃描(enhanced-depth imaging optical coherence tomography,EDI-OCT)可觀察到脈絡膜層，并對脈絡膜厚度(choroidal thickness,CT)進行量化，但是CT的測量還受多因素的影響，如年齡、性別、屈光參差、晝夜節(jié)律、眼壓、眼軸及其他混雜因素等[5-9]。因此，單純觀察CT不能客觀反映視網(wǎng)膜脈絡膜疾病的病理發(fā)生發(fā)展過程。對已獲取的EDI-OCT圖像進行二值化處理可便捷獲取更加穩(wěn)定的指標：脈絡膜總面積(total choroid area,TCA)、管腔面積(luminal area,LA)、基質區(qū)面積(stromal area,SA)、脈絡膜血管指數(shù)(choroidal vascularity index,CVI)、LA/SA，其評價脈絡膜的結構和灌注狀態(tài)從某種程度上更加可靠。現(xiàn)就目前運用二值化處理OCT的方法及其運用進行綜述。

1 CVI的發(fā)展

Branchini等[10]最早提出通過OCT檢查并通過軟件測量脈絡膜區(qū)域白色像素與黑色像素面積比(0.271)來評估脈絡膜血管結構的變化。由于缺乏標準的測量方法，所以測量方法不一[11-12]。但目前常用的方法是Sonoda等[13]運用軟件Image J采取Niblack法對OCT圖像進行二值化處理，并將其應用于眼部疾病的研究。采用Image J軟件將所得OCT灰度圖進行二值化處理后，應用軟件ROI功能確定CVI測量區(qū)域，然后將圖像轉換為8bit，并通過Niblack本地自動閾值進行調整。自動閾值化處理具有更快的速度和更高的準確性[14]。CVI測量區(qū)域寬度為以黃斑中心凹為中心，鼻、顳側各750 μm，總寬度1500 μm。脈絡膜界限為視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)層下邊界至脈絡膜鞏膜分界線。測量TCA、LA、SA、LA/SA 及CVI，其中CVI的定義是脈絡膜的管腔面積占脈絡膜總面積的比值，即LA/TCA×100%。計算CVI的變化能夠準確提供脈絡膜中血管管腔所占比例，可以作為反映疾病活動和脈絡膜灌注狀態(tài)的標志物。[15]在此基礎上提出CVI這一新指標評估脈絡膜結構并使其被廣泛接受。計算CVI的變化能夠準確提供脈絡膜中管腔所占比例，其可以作為反映疾病活動和脈絡膜灌注狀態(tài)的影像標志物。多數(shù)學者研究結果顯示[15-17],CVI不容易受性別、年齡、眼壓、糖化血紅蛋白、空腹血糖、收縮壓等因素的影響。Agrawal等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在健康人群中，CVI在黃斑下脈絡膜、中央黃斑下脈絡膜和全黃斑下脈絡膜中的分布也高度一致，所以單次中心凹掃描脈絡膜血管可代表全部黃斑部脈絡膜血管。

2 CVI的臨床應用

2.1 年齡相關性黃斑變性年齡相關性黃斑變性(age-related macular degeneration,AMD)患者的CVI多顯示，呈下降趨勢[19]。Sonoda等[13]關于AMD的研究顯示，AMD患者在經(jīng)光動力(photodynamic therapy,PDT)治療6個月后，患眼的TCA、LA、SA均減小，CVI也較治療前降低。一項涉及345名受試者的大型研究CVI的規(guī)范數(shù)據(jù)庫估計健康眼的平均CVI為65.61%[20]，經(jīng)PDT治療后的CVI也相較健康眼較小，他們推測CVI減小主要是LA減小導致的。Ting等[21]在對典型AMD和息肉狀脈絡膜血管病變(polypoidal choroidal vasculopathy，PCV)前瞻性研究中觀察到治療12個月后，在2種疾病基線CVI高的眼中CVI均下降，而在平均基線CVI至低基線CVI的眼中CVI均增加。Ng等[22]關于滲出性黃斑病變的研究中也有類似結果，于是提出滲出性黃斑病變可根據(jù)脈絡膜血管形態(tài)的不同進行分類，脈絡膜血流動力學可能與典型AMD和PCV的不同自然病程和治療反應有關。Invernizzi等[23]描述了非活動性AMD患眼后來發(fā)展到活躍期，nAMD患者的CT和CVI隨病情活動而明顯增加，CVI的變化可以預測脈絡膜新生血管 (choroidal neovascularization,CNV)的發(fā)展或復發(fā)。在另一項關于繼發(fā)于AMD(非滲出)的地圖樣萎縮(geographic atrophy,GA)的研究中也有類似的結果[24]。玻璃疣和網(wǎng)狀假性玻璃疣(reticular pseudodrusen,RPD)患者隨訪2 a后，TCA、LA、SA均較正常對照組減小。而RPD的患眼CVI較正常對照組、玻璃疣組均減小，而RPD患者的SA更大，提示脈絡膜血管耗竭和纖維化替代可能在RPD的發(fā)病和疾病進展中起重要作用[25]。然而在印度人群的研究中顯示，干性AMD伴厚玻璃膜疣患病率較西方人群低，CVI也升高，這可能與人種有一定關系[26]。對PCV按伴或不伴血管的高滲透性(choroidal vascular hyperpermeability,CVH)分組研究結果顯示，與正常對照組相比，PCV患者CVI均減小，但是伴CVH者CVI高于不伴CVH者，CVI在脈絡膜血管分布上的顯著差異可能會拓寬人們對PCV發(fā)病機制的認識，并有助于治療上的顯著改進[27]。盡管隨著年齡的增長，脈絡膜血管發(fā)育發(fā)生了生理變化，但脈絡膜形態(tài)與PCV、新生血管性AMD和健康眼不同，這與疾病的發(fā)病機制有一定關系[28]。

2.2 糖尿病視網(wǎng)膜病變Tan等[15]對糖尿病(diabetes mellitus,DM)患者及健康人CVI進行比較分析，結果顯示DM患者CVI降低,DM合并糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy,DR)患者的CVI也比患糖尿病無DR的患者低。DM無DR患者的CVI值也顯著低于正常組，增殖性DR組CVI值也明顯低于正常組、無DR組和輕/中度非增殖性DR組。在多元回歸分析中，黃斑中心凹下脈絡膜厚度(subfoveal choroidal thickness,SFCT)增厚和中央視網(wǎng)膜變薄與CVI值顯著相關[29]。另有研究中發(fā)現(xiàn)，CVI與DR嚴重程度呈負相關，也提示了脈絡膜血管的功能性循環(huán)障礙在DR出現(xiàn)之前就已經(jīng)發(fā)生了[30]。Kim等[31]關于DM的研究結果顯示，動脈硬化程度：心-踝指數(shù)>9的DM伴或不伴DR，其SFCT減小、CVI減小，動脈硬化程度與CVI呈負相關，并建議DM患者如果伴有全身血管的動脈硬化要及時到眼科就診隨訪。這些發(fā)現(xiàn)提示，即使在沒有DR的情況下，脈絡膜血管的改變也可能是DM的微血管事件。DR合并糖尿病黃斑水腫(diabetic macular edema,DME)組的CVI值明顯低于對照組，CVI隨DR加重而顯著降低。 Okamoto等[32]關于DME的研究中，CVI在治療后比治療前降低，進行了全視網(wǎng)膜激光光凝(panretinal photocoagulation,PRP)治療者較未進行PRP者降低。因此，CVI可能是DM和DME所見微血管病變(血管狹窄和毛細血管丟失)的代表，而SFCT可能是由于缺氧和隨后VEGF增加而可能出現(xiàn)的水腫和滲漏的繼發(fā)性變化的代表。CVI可能更能反映潛在疾病或糖尿病微血管病變的嚴重程度，并且可能不受VEGF釋放引起的繼發(fā)性變化的影響[33]。

2.3 視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良與年齡和性別匹配的健康對照組相比，具有遺傳決定的視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良[視網(wǎng)膜色素變性(retinitis pigmentosa,RP)、Stargardt病、視錐-棒營養(yǎng)不良、卵黃樣營養(yǎng)不良]的患眼脈絡膜血管減少，表現(xiàn)為CVI降低[34-35]。Stargardt病組與對照組相比CVI減小，且CVI與視力呈負相關，可能是由于兩組SFCT無顯著差異，LA減少，但SA代償性增加，則CVI減少，SFCT不變[11]。Adhi等[36]研究結果也發(fā)現(xiàn)，Stargardt病的脈絡膜大血管層減少，這可能是CVI減少的原因，但不是SFCT減少的原因。這些結果支持脈絡膜缺血在視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良的病因和疾病進展中的作用。

2.4 葡萄膜炎Agrawal等[37]發(fā)現(xiàn)，小柳原田綜合征(Vogt-Koyanagi-Harada,VKH)在急性期管腔面積的增加可能是因為血流減慢而使管腔擴張，治療后CVI明顯降低。Liu等[38]在VKH的研究中發(fā)現(xiàn)，前葡萄膜炎發(fā)作時CVI降低，SA比LA下降更多，他們推測CVI的降低是由于脈絡膜基質水腫和炎癥細胞間質浸潤所致。全葡萄膜炎與對照組相比CT和CVI均無明顯差異，但是在隨訪過程中，基線和治療后3個月相比CT無顯著差異，但CVI卻明顯減少[12]。在關于青少年系統(tǒng)性紅斑狼瘡(juvenile systemic lupus erythematosus，JSLE)的研究中發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，CT、TCA、SA、LA均增加，由于LA、SA的增加，CT也變得更厚，但是CVI與對照組比較無明顯差異，并認為可能是因為SLE為自身免疫性疾病，白細胞、炎癥介質和抗體的增多可能導致SA的增加，由于血栓形成或第二次炎癥反應引起的脈絡膜血管擴張可導致LA的增加[39]。急性HLA-B27相關性前葡萄膜炎眼表現(xiàn)為CT增厚和CVI值明顯增加，提示急性期脈絡膜血管充血而不是間質擴張[16,40]。 Agarwal等[41]關于結核性多灶性漿液性脈絡膜炎(tubercular multifocal serpiginoid choroiditis,TBMSC)的脈絡膜血管變化的研究發(fā)現(xiàn)，TBMSC在疾病活動期間，CVI降低，提示脈絡膜的血管相對減少。隨著病變的愈合，脈絡膜毛細血管萎縮伴脈絡膜重塑。

2.5 中心性漿液性脈絡膜視網(wǎng)膜病變急性中心性漿液性脈絡膜視網(wǎng)膜病變(central serous chorioretinopathy,CSC)患者的CVI較眼睛和年齡相匹配的健康受試者的CVI增加[15,20]。Agrawal等[42]的研究發(fā)現(xiàn)，CSC患眼與年齡匹配的健康受試者相比，CSC急性期其CVI增加，且高于經(jīng)治療后恢復者，提示CSC急性期血管成分明顯增加。CVI可作為早期診斷CSC和評估激光光凝或PTD后療效的有用指標。Rasheed等[43]在研究激光對急性CSC脈絡膜血管影響的前瞻性研究中發(fā)現(xiàn)，早期激光光凝確實會導致脈絡膜形態(tài)的改變，但實際觀察中發(fā)現(xiàn)SFCT和CVI并無明顯變化，所以急性CSC早期激光光凝并沒有額外的益處。

2.6 高度近視尤冉等[44]在高度近視的研究中發(fā)現(xiàn)，與對照眼組相比，患眼組測量區(qū)域的TCA、SA、LA均明顯下降，CVI也明顯降低，高度近視患者CT早于視網(wǎng)膜厚度出現(xiàn)下降，且脈絡膜形態(tài)和結構發(fā)生明顯異常，與其他研究結果一致[45]。Ng等[46]發(fā)現(xiàn)，高度近視性脈絡膜新生血管患者在使用抗-VEGF治療1 a后，SFCT變薄而CVI無改變，這種現(xiàn)象可能是因為Bruch膜兩側的連接組織受到離心力的作用，從而導致脈絡膜的機械拉伸，進而導致間質成分和血管成分的變薄。

2.7 其他疾病Park等[47]關于開角性青光眼的研究發(fā)現(xiàn)，伴有視盤周圍區(qū)域毛細血管丟失組的CVI較小，他們推測青光眼的發(fā)展與脈絡膜血管的丟失有一定關系。黃斑前膜剝除術后患眼CVI較對側健眼降低，提示脈絡膜血管層結構發(fā)生改變，可能是機械牽拉引起的繼發(fā)性炎癥通過影響脈絡膜的血管而導致CVI降低[48]。Egawa等[49]在原發(fā)性眼內(nèi)淋巴瘤(primary intraocular lymphoma,PIOL)研究中發(fā)現(xiàn)，在治療前，CVI較正常對照組降低，經(jīng)氨甲喋呤玻璃體內(nèi)注射治療后CVI則增加。在整個疾病發(fā)展的過程中LA無明顯變化，主要改變的是SA。王惠等[50]的研究發(fā)現(xiàn)，頸內(nèi)動脈重度狹窄患者SFCT、TCA、LA、CVI均降低，并推測此類患者脈絡膜微血管管腔變窄，流量降低，造成TCA、LA下降，同時CVI也相應下降；頸內(nèi)動脈重度狹窄引起眼部血管低灌注，使得脈絡膜局部血流量長期處于不足狀態(tài)，最終影響脈絡膜結構。所以引起眼部血流灌注不足的疾病其CVI降低。

3 問題和展望

目前對OCT圖像二值化處理軟件仍存在局限。首先，圖像處理算法選擇有待進一步證實，黑白像素邊緣界定準確性欠缺，測量范圍選擇缺乏標準化規(guī)定，測量的重復性、一致性及再現(xiàn)性研究不足等。其次，CVI的測量是基于OCT圖像中黑色像素代表LA、白色像素代表SA這一假設進行的數(shù)據(jù)處理，但尚無組織病理學研究證實此種假設。除此之外，CVI只是某個橫斷面的結果，對于疾病的整體觀表現(xiàn)有所欠缺。目前的研究只能評估整個橫斷面的脈絡膜血管，而不能具體分析脈絡膜的大中小血管層。盡管如此，對OCT圖像進行二值化處理所獲取的指標CVI作為一個無創(chuàng)、高效的工具來作為疾病隨訪和解釋不同視網(wǎng)膜脈絡膜疾病的CT變化，在眼底疾病診斷、治療及預后隨訪等方面的研究日益受到重視，成為研究的熱點。未來有可能改變眼底疾病認知干預水平現(xiàn)狀，推動眼底疾病臨床及科研水平的提高。