房水流出通路結(jié)構(gòu)及功能顯像的研究進(jìn)展

李雅頔，陳燕華，孫子雯，李楠鈺，胡竹林

0引言

房水(aqueous humor)作為重要的眼內(nèi)容物之一，具有維持眼內(nèi)壓，營養(yǎng)角膜、晶狀體及玻璃體以及清除上述組織代謝產(chǎn)物的作用，始終處于動(dòng)態(tài)循環(huán)中，此外，房水是角膜和晶狀體炎癥反應(yīng)的介質(zhì)[1]。經(jīng)典的房水流出通路(aqueous humor outflow, AHO)又稱為小梁網(wǎng)途徑可分為近端和遠(yuǎn)端部分[2]。近端部分從前房開始，房水是血漿從睫狀突超濾后由睫狀上皮分泌生成，房水從后房通過瞳孔進(jìn)入前房，然后由前房角經(jīng)過小梁網(wǎng)(trabecular meshwork, TM)進(jìn)入Schlemm管(Schlemm’s canal, SC)，最后進(jìn)入集液管(collector channels, CCs)。遠(yuǎn)端部分則從集液管開始，與房水靜脈共同匯入鞏膜表面的睫狀前靜脈，最后回到血液循環(huán)[3]。另外，有少部分房水經(jīng)由葡萄膜鞏膜途徑引流，這一途徑稱為“非經(jīng)典”房水流出途徑，還有極少量的房水可通過虹膜表面的隱窩吸收。因此，如果房水循環(huán)通路中的任一部位受阻，使房水無法正常流出，都將導(dǎo)致眼壓升高，眼壓升高的病理生理過程主要有三個(gè)方面：房水生成速率的增加，房水經(jīng)過小梁網(wǎng)途徑的流出阻力增加，以及表層鞏膜的靜脈壓增加，而在臨床中絕大部分青光眼是因房水外流阻力增加導(dǎo)致的高眼壓，最終造成視神經(jīng)的損害。針對(duì)房水外流阻力的來源不同，青光眼可分為開角型青光眼和閉角型青光眼。與閉角型青光眼不同的是，開角型青光眼的前房角是開放的，外觀也與正常人無異，其眼壓升高是小梁網(wǎng)途徑的AHO發(fā)生病變，房水流出阻力增加所致。主要學(xué)說有：(1)小梁網(wǎng)組織局部的病變；(2)小梁后阻滯，即房水流經(jīng)小梁網(wǎng)后的Schlemm管、集液管和房水靜脈部位發(fā)生病變；(3)血管-神經(jīng)-內(nèi)分泌或大腦中樞對(duì)眼壓調(diào)節(jié)失控所引起。目前，大多數(shù)的臨床和基礎(chǔ)研究表明小梁網(wǎng)，尤其近Schlemm管區(qū)的組織是主要病變所在，但目前發(fā)病機(jī)制尚未闡明，因此，能直觀、動(dòng)態(tài)觀察眼AHO是否通暢，評(píng)價(jià)房角濾過功能，探究導(dǎo)致房水流出阻力增加的原因，在開角型青光眼的診斷和治療上具有重要意義。本文將就AHO結(jié)構(gòu)及功能顯像的研究進(jìn)展做一綜述。

1經(jīng)典AHO的組成

經(jīng)典的AHO是由小梁網(wǎng)、鄰管結(jié)締組織、Schlemm管、集合管和房水靜脈組成。房水由睫狀突分泌產(chǎn)生，由后房通過瞳孔進(jìn)入前房，通過前房角分別經(jīng)過小梁網(wǎng)、Schlemm管最后進(jìn)入集合管，與房水靜脈一起匯入睫狀前靜脈，最后回到血液循環(huán)中。

1.1小梁網(wǎng)小梁網(wǎng)是由小梁細(xì)胞及其細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成無數(shù)的小梁相互交錯(cuò)形成的多層海綿狀組織。大量的研究表明，小梁網(wǎng)具有平滑肌樣的舒縮功能和吞噬功能。Tamm等[4]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，切除部分小梁網(wǎng)后，并沒有明顯減少房水外流阻力，可見該部分小梁網(wǎng)并不能產(chǎn)生明顯的外流阻力。Wiederholt等[5]發(fā)現(xiàn)小梁細(xì)胞具有平滑肌樣的舒縮功能，這一功能可輔助睫狀肌收縮和擴(kuò)張小梁網(wǎng)，影響房水的流通，并且在Zhang等[6]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中表明小梁細(xì)胞還有較強(qiáng)的吞噬功能，吞噬房水中的色素顆粒及蛋白分子等，吞噬房水中的代謝物質(zhì)后小梁細(xì)胞最后將進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。由此可得出小梁網(wǎng)具有清潔房水的作用，可有效地防止小梁網(wǎng)發(fā)生阻塞，導(dǎo)致AHO受阻。因此小梁網(wǎng)細(xì)胞數(shù)量、結(jié)構(gòu)及功能的改變，小梁細(xì)胞的失代償?shù)染赡苁菍?dǎo)致房水流出阻力增加，并形成青光眼的重要原因之一。

1.2鄰管結(jié)締組織鄰管結(jié)締組織位于小梁網(wǎng)與Schlemm管之間，相較于其他結(jié)締組織相比，鄰管結(jié)締組織更加疏松多孔且含有多種細(xì)胞外基質(zhì)，包括：Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型膠原，彈力蛋白，層黏連蛋白，纖維結(jié)合蛋白，葡糖胺聚糖，硫酸皮膚素，硫酸軟骨素和透明質(zhì)酸等[7]。細(xì)胞外基質(zhì)的減少或性質(zhì)的改變均可能會(huì)增加房水外流阻力引起青光眼[8-9]。Carreras等[9]研究發(fā)現(xiàn)房角及小梁網(wǎng)間隙中有大量葡糖胺聚糖，這類細(xì)胞外基質(zhì)是由睫狀體產(chǎn)生的，而并不是來源于小梁細(xì)胞，隨著房水的循環(huán)，部分葡糖胺聚糖沉積在房角內(nèi)，形成了房水流出的阻力。

1.3 Schlemm管Schlemm管是圍繞前房角形成的一個(gè)360度房水流出管道，內(nèi)壁連接小梁網(wǎng)，與小梁網(wǎng)之間僅有一層內(nèi)皮細(xì)胞，但僅有很少的一部分是面向集合管開口處，外壁則連接集合管開口處。房水沿著Schlemm管流經(jīng)一定長度后才可到達(dá)集合管，此處的壓力高于集合管開口處附近的壓力，因此此處的Schlemm管較容易發(fā)生塌陷，導(dǎo)致管腔狹窄。研究表明在青光眼患者中，眼壓升高后Schlemm管隨之變得狹窄而并非塌陷，因此可以推測(cè)Schlemm管管腔的狹窄可能會(huì)導(dǎo)致引起房水流出阻力的增加。而在非青光眼患者中發(fā)現(xiàn)當(dāng)眼壓升高時(shí)，Schlemm管管腔的狹窄程度較青光眼患者較低，所產(chǎn)生的外流阻力也更低，可見Schlemm管管腔的狹窄或者塌陷可增加房水外流阻力，加重青光眼的發(fā)生，而不是青光眼的病因[10]。

1.4 Schlemm管內(nèi)壁Schlemm管內(nèi)壁是由Schlemm管內(nèi)皮細(xì)胞及其基底膜組成，內(nèi)皮細(xì)胞之間相互緊密連接，而基底膜則是不連續(xù)的。位于內(nèi)皮細(xì)胞的內(nèi)皮細(xì)胞層可見許多大空泡，并且這些大空泡中有20%～30%在末端有開放的孔，這些孔可能與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，青光眼患者眼球中孔的密度為每平方毫米160孔，僅為正常人眼(每平方毫米835孔)的1/5左右?？梢娫谇喙庋刍颊咧羞@些孔密度的減小可能與房水流出阻力的產(chǎn)生有關(guān)[11]。

1.5集合管和房水靜脈房水從Schlemm管流出后，就流入集合管之中。集合管處于Schlemm管和房水靜脈之間，連接兩者，其管腔直徑與房水靜脈相似，并不會(huì)產(chǎn)生明顯的外流阻力[10]。

2 AHO結(jié)構(gòu)顯像的研究進(jìn)展

目前對(duì)于AHO結(jié)構(gòu)的研究主要集中在對(duì)其形態(tài)學(xué)的測(cè)量以及結(jié)構(gòu)的顯像。通過對(duì)形態(tài)學(xué)的測(cè)量，可觀察到在不同的青光眼患者及正常人中，Schlemm管的管腔面積，橫徑以及內(nèi)側(cè)壁的長度均存在一定的差異。而使用前段OCT對(duì)近端的AHO包括小梁網(wǎng)、Schlemm管及集液管進(jìn)行結(jié)構(gòu)顯像，均將有助于我們對(duì)開角型青光眼發(fā)病機(jī)制的闡明。

2.1前段OCT在Schlemm管形態(tài)學(xué)變化中的測(cè)量光學(xué)相干斷層掃描(optical coherence tomography, OCT)是一種新的光學(xué)斷層成像的診斷技術(shù)，可用于觀察活體眼顯微鏡結(jié)構(gòu)的一種非接觸式、非侵入性的檢查方式[12]。2010年Kagemann等[13]報(bào)道了使用前段OCT觀察Schlemm管的初步結(jié)果，在21名正常人和3例青光眼患者鼻側(cè)及顳側(cè)Schlemm管的前段OCT圖像中顯示，鼻側(cè)的面積均高于顳側(cè)，而青光眼患者與正常人相比較，Schlemm管的管腔面積明顯較小。史國華等[14]在2013年運(yùn)用OCT和成像系統(tǒng)(SSOCT)成功獲取了19名正常人與18例原發(fā)性開角型青光眼患者(primary open angle glaucoma,POAG)的Schlemm管圖像，在進(jìn)行的148次房角成像中，僅有6次未能識(shí)別Schlemm管，其成功率達(dá)到95.9%，試驗(yàn)結(jié)果顯示正常組的Schlemm管的周長、面積和長徑都明顯較大，尤其是管腔面積，正常組的平均值約高出POAG組的平均值接近一倍，這初步證實(shí)了1970年Nesterov[15]提出的推測(cè)，Schlemm管管腔隨著眼壓升高而緊縮，隨著眼壓降低而擴(kuò)張。而另一組研究中，同樣對(duì)比了正常人與POAG患者Schlemm管的差異，結(jié)果與原發(fā)性閉角型青光眼(primary angle-closure glaucoma,PACG)患者對(duì)比，POAG患者各個(gè)方位Schlemm管直徑與正常人相比均無顯著性差異，但其各個(gè)方位Schlemm管面積、橫徑、內(nèi)側(cè)壁長度均低于正常人。

2.2前段OCT對(duì)近端AHO的成像早期研究中關(guān)于AHO途徑的結(jié)構(gòu)解剖學(xué)并未反映其動(dòng)態(tài)性質(zhì)。有研究表明小梁網(wǎng)已由前段OCT成像，其內(nèi)側(cè)為前房，外側(cè)為弧形低密度陰影，上方為Schwalbe線[13]。與小梁網(wǎng)相比，前段OCT對(duì)Schlemm管顯像研究更成熟，其原因在于與血管不同，充滿液體的Schlemm管管腔可以提供清晰的OCT低反射信號(hào)，使得它更容易識(shí)別。2017年Huang等[16]使用前段OCT對(duì)活體個(gè)體的單眼進(jìn)行了圍繞角鞏膜緣360°的AHO的無創(chuàng)成像，并且開發(fā)了一種自動(dòng)檢測(cè)方法來識(shí)別Schlemm管、集液管。首先將角膜緣周圍360°的Schlemm管進(jìn)行了識(shí)別及成像，并進(jìn)行了三維重建，在不同的位置，三維重建的圖像顯示出不同的寬度，具有一定的節(jié)段性。同時(shí)在Schlemm管的正后方，前段OCT也進(jìn)行了集液管識(shí)別及成像[17]，但在前段OCT中的成像中，如何準(zhǔn)確的對(duì)Schlemm管、集液管進(jìn)行分隔及定義，仍待研究。

3 AHO功能顯像的研究進(jìn)展

房水作為重要的眼內(nèi)容物始終處于一種動(dòng)態(tài)的循環(huán)中，其產(chǎn)生和流出存在著動(dòng)態(tài)的平衡，維持著正常的眼內(nèi)壓。對(duì)AHO進(jìn)行功能顯像，可觀察和了解AHO是否通暢，同時(shí)可指導(dǎo)青光眼手術(shù)及術(shù)后的評(píng)價(jià)。

AHO造影[3]是一種侵入性的新型AHO的成像工具，是在生理性的眼壓下進(jìn)行的實(shí)時(shí)AHO成像技術(shù)，是一種類似于虹膜血管造影或鞏膜血管造影的前段造影術(shù)，但側(cè)重于房水的流出而不是血流[18]。血管造影技術(shù)最初在眼科的應(yīng)用大多數(shù)局限在眼底血管疾病方便，近年來也開始逐漸應(yīng)用于眼前段的疾病中，例如：新生血管性青光眼、葡萄膜炎等[19]。AHO造影作為一種技術(shù)，可以更好地了解眼睛中AHO的解剖學(xué)和生理學(xué)。2016年Saraswathy等[3]在離體豬眼及人眼上進(jìn)行了AHO造影，將離體眼固定后將前房維持器插入前房中，使用平衡鹽溶液(BSS)以10～30mmHg壓力下對(duì)離體眼進(jìn)行灌注，使用20%熒光素鈉在室溫下的BSS中稀釋至2.5%作為染色劑進(jìn)行造影成像及前段OCT檢查，結(jié)果顯示房水流出的模式呈節(jié)段性，并具有一定差異性，可觀察和獲取到清晰的AHO近端及遠(yuǎn)端的造影信號(hào)及圖像。2016年Huang等[20]在離體牛眼中分別使用2.5%熒光素鈉和0.4%吲哚菁綠進(jìn)行了AHO顯像，設(shè)計(jì)并使用了雙染色系統(tǒng)，先進(jìn)行吲哚菁綠AHO造影，然后在同一只眼中進(jìn)行熒光素鈉AHO造影，結(jié)果顯示運(yùn)用兩種不同的染色劑進(jìn)行造影顯示出了相同的房水流出模式。在離體人眼的房水流出造影中[21]，同樣使用2.5%熒光素鈉進(jìn)行造影染色，并在最初較為缺乏顯像信號(hào)的區(qū)域放置引導(dǎo)支架后再次進(jìn)行造影，結(jié)果顯示在放置支架后的區(qū)域與最初的圖像相比，最初缺乏造影信號(hào)的區(qū)域出現(xiàn)了更早更強(qiáng)的造影信號(hào)。而在對(duì)青光眼患者進(jìn)行的AHO造影的實(shí)驗(yàn)中[22]，對(duì)14例接受小梁微型旁路支架iStent植入術(shù)聯(lián)合白內(nèi)障摘除術(shù)的青光眼患者及1例接受白內(nèi)障摘除術(shù)的非青光眼患者進(jìn)行了AHO造影，結(jié)果顯示小梁微型旁路支架iStent植入術(shù)在不同程度上改善了術(shù)眼房水的流出。2017年Huang等[23]再次進(jìn)行了房水造影，這次實(shí)驗(yàn)是在活體非人類靈長類動(dòng)物(nonhuman primate,NHP)的眼睛中完成的，結(jié)果再次證實(shí)了房水節(jié)段性的造影模式，并且還可以觀察到盡管使用恒壓系統(tǒng)進(jìn)行示蹤劑輸送，但在某些情況下觀察到房水血管造影呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，并且頻率與公布的非人類靈長類動(dòng)物的平均心率相似。而在人類的活體實(shí)驗(yàn)中[24]，造影結(jié)果與非人類靈類動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分相似。2019年Gottschalk等[25]在使用前段OCT進(jìn)行AHO造影的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了造影劑的創(chuàng)新，運(yùn)用脂質(zhì)乳劑(LEs)作為候選OCT造影劑(包括牛奶和麻醉物質(zhì)丙泊酚)，并在離體豬眼上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示脂質(zhì)乳劑在OCT及OCTA中均顯示出了較強(qiáng)的造影信號(hào)，且所有的脂質(zhì)乳劑都顯示出比BSS明顯更高的最大反射率，這項(xiàng)研究表明脂質(zhì)乳劑所表現(xiàn)出特性，使它們成為可以用于OCT成像的造影劑。由于吲哚菁綠和熒光素鈉染色劑已經(jīng)體內(nèi)和體外血管造影中使用，而對(duì)于脂質(zhì)乳劑而言，是否可以應(yīng)用于人眼中，這一點(diǎn)還有待研究。

對(duì)于AHO功能成像，房水血管造影現(xiàn)在也代表了評(píng)估AHO的新工具，但該技術(shù)作為一種侵入性的檢查，仍然存在較大限制性：(1)造影劑直接注射入前房，是否會(huì)造成一定的損害；(2)作為有創(chuàng)的眼內(nèi)操作，該技術(shù)僅能在手術(shù)室進(jìn)行；(3)人為將造影劑注射入前房，并予以一定壓力對(duì)眼球進(jìn)行灌注，是否會(huì)破壞房水的正常生理循環(huán)。該技術(shù)目前仍處于實(shí)驗(yàn)階段。

4 AHO造影顯像在眼科中的應(yīng)用

4.1 Schlemm管術(shù)中造影術(shù)近年來，隨著恢復(fù)房水生理引流功能的青光眼微創(chuàng)手術(shù) (minimally invasive glaucoma surgeries, MIGS) 的蓬勃發(fā)展, 其應(yīng)用也越來越廣。為了更好地了解近端及遠(yuǎn)端的AHO的功能，探究出了術(shù)中Schlemm管內(nèi)熒光素鈉造影術(shù)[26]。術(shù)中Schlemm管內(nèi)熒光素鈉造影術(shù)目前主要應(yīng)用于術(shù)中評(píng)估遠(yuǎn)端房水流出的位置及范圍。使用生理鹽水將10%熒光素鈉注射液稀釋至濃度為0.15%，再使用10mL注射器抽取稀釋液8～10mL備用，作為術(shù)中使用的熒光素鈉造影劑，最后將該注射器連接至微導(dǎo)管末端，使其充滿整個(gè)微導(dǎo)管，再將微導(dǎo)管插入Schlemm管中3mm后，在鈷藍(lán)光下進(jìn)行圖像的采集確認(rèn), 當(dāng)熒光素鈉造影劑出現(xiàn)在前房后, 術(shù)者將微導(dǎo)管勻速送入Schlemm管內(nèi)直至對(duì)側(cè)Schlemm管斷端穿出, 過程中助手需以恒定的速度和力量推注造影劑。術(shù)后可根據(jù)圖像記錄有熒光素鈉充盈的遠(yuǎn)端AHO的位置及范圍。但該方法可通過術(shù)中但目前該方式僅適用于進(jìn)行Schlemm管成形術(shù)和微導(dǎo)管引導(dǎo)的360度小梁切開術(shù)的開角型青光眼患者，作為臨床中早期診斷青光眼，評(píng)估Schlemm管的形態(tài)學(xué)改變?nèi)源嬖谳^大的局限性。

4.2前段OCT在青光眼診斷中的應(yīng)用青光眼是一種進(jìn)行性視神經(jīng)病變，以視網(wǎng)膜節(jié)細(xì)胞(retinal ganglion cells, RGCs)調(diào)亡、視神經(jīng)萎縮以及視野缺損改變?yōu)橹饕卣鳎悄壳皟H次于白內(nèi)障的導(dǎo)致視力喪失的不可逆性視盲的主要原因。隨著OCT技術(shù)的發(fā)展成熟[27]，OCT能夠從橫斷面、前節(jié)、三維像上呈現(xiàn)視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)，可測(cè)量中央角膜厚度、前房深度(anterior chamber depth,ACD)、房角結(jié)構(gòu)、視網(wǎng)膜厚度、神經(jīng)纖維層厚度、視盤的多種參數(shù)。歐洲青光眼學(xué)會(huì)指南指出，青光眼診斷應(yīng)根據(jù)眼壓、房角、視野、視盤及視神經(jīng)纖維層及血流等檢查結(jié)果[28]。臨床中目前檢查房角開放情況的手段主要有房角鏡和超聲生物顯微鏡(ultrasound biomicroscopy, UBM)及前段OCT。在一項(xiàng)使用UBM及OCT對(duì)ACD及房角解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量的研究中，前段OCT與 UBM的測(cè)量值間存在差異，但差異較小[29]，對(duì)于房角明顯關(guān)閉及寬房角者而言，兩種檢查的結(jié)果是一致的；但對(duì)于房角未閉且房角角度<35°，兩種檢測(cè)結(jié)果存在差異，但差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[30]。由于OCT的掃描光波不能透過色素上皮這一特殊性質(zhì)，所以無法形成睫狀體完整的圖像，僅能通過鞏膜突成像推斷房角開放情況，不能從解剖上清晰辨別各房角結(jié)構(gòu)，也不能清楚地了解AHO通暢程度，因此在日常的臨床應(yīng)用中，可應(yīng)用前段OCT來進(jìn)行人群的房角情況的初測(cè)。

5小結(jié)

房水流出通暢是維持正常眼壓的關(guān)鍵所在，房水流出途徑中任一部位發(fā)生障礙，都可影響房水的生成與排出之間的平衡，主要表現(xiàn)為眼壓的高低變化，而造成青光眼視神經(jīng)損害主要因素就是高眼壓。目前，對(duì)于AHO功能及結(jié)構(gòu)的造影顯像尚不成熟，需進(jìn)一步對(duì)AHO結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行造影顯像的研究，探究可成像并適用于人眼的造影劑，均有助于更好地理解AHO以及有助于闡明房水流出阻力增加的原因及機(jī)制。因此，尋找出一種適宜于觀察AHO的影像學(xué)檢查尤為重要，這對(duì)于改良抗青光眼的術(shù)式、研發(fā)減少房水流出阻力的藥物、治療療效分析以及抗青光眼療效評(píng)價(jià)，都具有非常重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。