近視成像面臨的挑戰(zhàn)及未來發(fā)展

徐千惠 李秋玉 邵毅

近年來，隨著各類電子產(chǎn)品出現(xiàn)以及社會科技發(fā)展的同時，我們發(fā)現(xiàn)近視的患病率在不斷增加，其中在東亞地區(qū)最高，如新加坡和中國的年輕人近視比例高達70%～90%[1]。而高度近視會導(dǎo)致一系列病理變化，高度近視黃斑的病理改變即病理性近視（Pathological myopia，PM）的患病率預(yù)計也會增加，PM是低視力和失明的主要原因，在歐洲人群中占4.5%～7.8%，在東亞人群中占12.2%[2]，雖然老一代的高度近視可能是由于遺傳因素，但年輕人的高度近視可能與環(huán)境因素相關(guān)性更高[3]。因此，近視已被認為是今后需要解決的重要公共衛(wèi)生問題之一，早期準確診斷近視的發(fā)生有重要意義，近視影像學(xué)即近視成像是臨床上常用的診斷方法，然而由于不同患者眼睛形狀的特異性，眼內(nèi)光學(xué)缺陷等導(dǎo)致近視成像在臨床應(yīng)用過程中具有一定挑戰(zhàn)性。

1 近視眼成像的挑戰(zhàn)

近視眼成像的主要挑戰(zhàn)與以下因素有關(guān)：①由于眼內(nèi)光學(xué)缺陷導(dǎo)致的難以直接觀察，影響眼底照相和血管造影等方式；②眼睛異常的結(jié)構(gòu)變化和延長阻礙了成像技術(shù)，如光學(xué)相干斷層掃描成像（OCT）；③眼睛形狀的不規(guī)則變化導(dǎo)致生物特征測量的困難或眼睛結(jié)構(gòu)的不準確成像，例如超聲波。由于眼睛的光學(xué)系統(tǒng)基本上由2個正透鏡組成，即角膜和晶狀體，眼睛內(nèi)任何結(jié)構(gòu)的圖像都嚴重依賴于這些介質(zhì)的光學(xué)特性。而這可能影響圖像質(zhì)量的因素包括瞳孔中光的衍射、光學(xué)像差和眼內(nèi)散射。在高度近視的患者中，任何成像模式（包括眼底成像）都可能由于低階和高階像差之間的相互作用而導(dǎo)致成像質(zhì)量下降。此外，在PM中，鞏膜或角膜曲率的不規(guī)則性以及眼內(nèi)結(jié)構(gòu)性質(zhì)的不成比例的改變（例如白內(nèi)障導(dǎo)致晶狀體失去透明度，或視網(wǎng)膜變薄導(dǎo)致異常的圖像投射[4，5]）均有可能造成成像的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題。

鑒于這些問題，近視診斷中使用的成像模式包括攝影、基于染料的血管造影、超聲（包括生物顯微鏡）和MRI。與其他眼科領(lǐng)域一樣，OCT現(xiàn)已成為診斷近視引起的眼組織改變的常用工具[6]。增強型深度成像（Enhanced depth imaging，EDI）和掃描源OCT（Scan source OCT，SS-OCT）的開發(fā)實現(xiàn)了更高波長的利用，同時捕獲速度和軟件增強能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的掃描范圍。近年來，OCT血管成像（OCTA）的引入為眼內(nèi)的血管系統(tǒng)成像增加了另一個維度，常用于對眼內(nèi)脈管系統(tǒng)進行成像[7]。然而，OCTA仍存在許多局限性。一方面，一些情況下OCT涵蓋的深度范圍可能不足以捕捉從前到后眼部的范圍，從而導(dǎo)致圖像分割及成像不完整的問題。另一方面涉及OCT系統(tǒng)中的標準數(shù)據(jù)庫，因為在理想情況下，參考隊列應(yīng)從與患者隊列個體特征相同的人群中選擇，以便以最佳方式反映疾病的發(fā)生發(fā)展[8]。通常情況下我們應(yīng)對患者的一般臨床信息，例如年齡、種族和屈光不正等需要分層。對于近視來說，屈光不正流行率的地區(qū)差異很大，因此這是一個挑戰(zhàn)。OCT系統(tǒng)中的標準數(shù)據(jù)庫不能完全適用于近視和PM高度流行地區(qū)（如東亞）的患者群體。

2 不同部位的近視成像

2.1 視網(wǎng)膜的近視成像

在現(xiàn)代成像技術(shù)出現(xiàn)之前，位于視網(wǎng)膜部位的近視診斷面臨許多挑戰(zhàn)。首先，視網(wǎng)膜組織和底層脈絡(luò)膜之間缺乏對比度，使得根據(jù)臨床檢查或眼底照相診斷近視性萎縮等病癥變得困難。其次，PM中的關(guān)鍵特征，如后期葡萄腫[9]，很難從二維（2D）眼底照片中辨別出來。最后，在傳統(tǒng)的50°眼底照片上難以捕獲周邊視網(wǎng)膜病變，例如晶格退化和視網(wǎng)膜破裂。

OCT是由物理學(xué)家Carmen和醫(yī)學(xué)家James于1982 年合作研發(fā)的激光技術(shù)，此技術(shù)應(yīng)用在眼科疾病的診療[10]。OCT能夠?qū)σ暰W(wǎng)膜層進行高分辨率活體檢查，徹底改變了PM的視網(wǎng)膜并發(fā)癥的診斷和管理。近視性牽引性黃斑病變的視網(wǎng)膜分層可以在視網(wǎng)膜的OCT橫斷面掃描上看到更詳細的情況，這一點通過反向眼底成像得到了進一步的改善。這些特征包括視網(wǎng)膜內(nèi)或外部裂開，中心凹脫離，板層或全層黃斑裂孔和（或）黃斑脫離。此外，OCT成像在PM的關(guān)鍵病變——后葡萄腫的診斷中非常有價值，并且對后葡萄腫相關(guān)的影像學(xué)改變給出了更為具體的解釋，因為葡萄腫邊緣的輪廓變化在非立體眼底照片上并不總是明顯的，但可以很容易地用OCT掃描來可視化。Shinohara 等[11，12]比較了WF-OCT和三維（3D）MRI檢測后期葡萄腫的效果，并發(fā)現(xiàn)所有技術(shù)對葡萄腫的可檢測性沒有差異，雖然葡萄腫的分類有很高的一致性，而超廣域OCT（Ultrawide-field OCT，UWF-OCT）與葡萄腫的分類具有較高的符合率，同時具有能夠成像表現(xiàn)視神經(jīng)和黃斑二者空間關(guān)系的能力[13]。常規(guī)眼底成像通常可以對視網(wǎng)膜進行50°成像。相比之下，UWF-OCT可以對視網(wǎng)膜進行200°成像，因為晶格變性和視網(wǎng)膜裂孔等周邊視網(wǎng)膜病變的發(fā)生率很高，該方式對于視網(wǎng)膜部位高度近視患者的診斷十分有效。此外，寬后部葡萄腫的邊緣在UWF-OCT上很容易捕捉到，但在傳統(tǒng)的眼底照相中往往被漏掉。UWF熒光素血管造影（Fluorescein angiography，F(xiàn)A）和吲哚青綠血管造影（ICGA）已經(jīng)分別被應(yīng)用于研究周邊視網(wǎng)膜循環(huán)和脈絡(luò)膜流出系統(tǒng)。

多模式成像對評估近視脈絡(luò)膜新生血管形成（Myopic choroidal neovascularization，mCNV）至關(guān)重要，這是一種具有視力威脅性的視網(wǎng)膜疾病，如果僅基于臨床檢查難以診斷和監(jiān)測。FA可以用于此類病癥的診斷，寬視野眼底FA可以顯示周邊360°處的視網(wǎng)膜無血管區(qū)，這是PM的一個特征。OCTA已成為一種有用的無創(chuàng)識別新生血管膜的方法，用于鑒別高度近視患者視網(wǎng)膜下滲出的不同原因，如單純性漆裂出血、炎性病變和mCNV。然而，與FA相比，OCTA具有較低的敏感性，并且不能取代前者作為診斷金標準。OCTA的另一個限制是缺乏有關(guān)疾病活動的信息，因為流量信號可能持續(xù)存在于非活動的mCNV中，因此，F(xiàn)A可用于監(jiān)測疾病的發(fā)展活動。OCT有助于確定mCNV的分期，例如活動的跡象，即不明確的邊緣和可變量的視網(wǎng)膜內(nèi)或視網(wǎng)膜下液體破壞外部限制膜[14]。使用OCT的研究表明，mCNV后發(fā)生的黃斑萎縮可能是Bruch膜破裂的結(jié)果[15]。盡管如此，最近結(jié)合OCTA和SS-OCT的多模式成像提示mCNV可能不是由脈絡(luò)膜血管系統(tǒng)造成的，而是直接來自睫狀后短動脈。

2.2 脈絡(luò)膜和鞏膜的近視成像

目前可用于脈絡(luò)膜成像的技術(shù)包括ICGA、超聲波檢查（Ultrasonograph，US）和OCT。但這些技術(shù)在脈絡(luò)膜于鞏膜和視網(wǎng)膜色素上皮（RPE）之間的解剖位置做到準確成像仍然是一個挑戰(zhàn)。在PM中，脈絡(luò)膜通常太薄而無法測量，影響了在近視眼中正確成像脈絡(luò)膜的能力。血管造影術(shù)中使用的熒光素發(fā)射光譜會被黑色素阻擋，因此對脈絡(luò)膜顯影效果較差。此外，RPE色素和脈絡(luò)膜血液會引起光吸收和散射。但ICGA在近紅外范圍內(nèi)具有發(fā)射光譜，受RPE色素和脈絡(luò)膜血液的影響較小。ICGA在評估各種脈絡(luò)膜血管病變和炎性疾病方面具有潛在用途。但是，與OCT和自體熒光成像相比，ICGA在臨床環(huán)境中實用性較差，OCTA也可用于評估脈絡(luò)膜血管分布及結(jié)構(gòu)[16，17]。

目前，作為光譜域OCT儀器功能的EDI能夠特異性地顯示脈絡(luò)膜。但是，脈絡(luò)膜的OCT成像仍然具有挑戰(zhàn)性，因為其關(guān)鍵限制是成像達到更深層組織時，成像靈敏度更低。在脈絡(luò)膜成像中，由于前方RPE的衰減系數(shù)較高，所獲得的信號較弱。如果高度近視的脈絡(luò)膜較薄且相對色素脫失，OCT成像仍然可以獲得脈絡(luò)膜的全厚度。然而，這些高度近視眼也往往存在葡萄腫和異常的眼壁輪廓，進一步扭曲了OCT成像。相比之下，SS-OCT這一方面問題較小。然而無論采用何種方法，OCT在對高度近視成像時都面臨一定限制。

2.3 近視眼前段成像

眼前段特征和高度近視之間關(guān)系的研究結(jié)果各不同，然而在臨床上，高度近視患者在計劃各種手術(shù)時，角膜和眼前段的成像在臨床評估中是很重要的。例如激光原位角膜磨鑲術(shù)之類的角膜屈光手術(shù)[18]，或屈光性晶狀體摘除之類的手術(shù)，其眼睛發(fā)生擴張癥的風(fēng)險更高，并且角膜切削量更大，因此對角膜成像的要求更高。在不適合激光屈光矯正的高度近視患者治療中還需要精確的眼前段成像來計劃安全的有晶狀體眼晶狀體植入。由于老年前期白內(nèi)障與高度近視相關(guān)，需要精確的眼前段成像和角膜地形圖來防止術(shù)后屈光欠矯或過矯。結(jié)合眼前段OCT技術(shù)和下一代公式的生物測量的最新進展改進了高度近視的人工晶狀體計算和屈光預(yù)測[19]。

2.4 視神經(jīng)的近視成像

在高度近視的眼睛中識別與青光眼相關(guān)的視盤變化是眾所周知的一大困難。異常大或小的視盤混淆了這些眼睛中視盤邊緣的成像，并且即使在年輕的高度近視的成年人中也是發(fā)生最早的已知變化之一，且可能先于PM的發(fā)展。眼近視性黃斑病變通過混淆視野造成額外挑戰(zhàn)。高度近視眼睛的深部視神經(jīng)結(jié)構(gòu)的成像已經(jīng)成為一種潛在的診斷手段。

高度近視眼中的視盤傾斜使椎板（Lamina cribrosa，LC）變形并且可能阻礙視神經(jīng)乳頭內(nèi)的軸漿流，從而促進青光眼視神經(jīng)損傷。對這些眼睛的LC完整性的成像可以獲得關(guān)于青光眼風(fēng)險的信息。Ishida等[20]使用增強深度OCT評估了患有伴或不伴開角型青光眼的近視眼的LC缺陷，發(fā)現(xiàn)這些缺陷與視盤傾斜角有關(guān)，并與青光眼視野有關(guān)。

圓形毛細血管視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層（Circumpapillary retinal nerve fibre layer，cp-RNFL）厚度是非近視眼中青光眼的良好指標。黃斑神經(jīng)節(jié)細胞復(fù)合體（Ganglion cell complex，GCC）厚度用于檢測非近視患者的青光眼，并且可能是高度近視患者的潛在替代參數(shù)。黃斑GCC參數(shù)在診斷高度近視的青光眼方面具有更高的診斷能力。

3 近視影像學(xué)的未來

眼的病理性延長可能與鞏膜重塑及生物力學(xué)特性的改變有關(guān)[21]。鞏膜細胞外基質(zhì)重塑的一個調(diào)節(jié)因素是脈絡(luò)膜。因此，近視的成像重點需要針對這些組織及其生物力學(xué)特性。然而，用光學(xué)技術(shù)成像脈絡(luò)膜和鞏膜是困難的，因為RPE和脈絡(luò)膜是高度散射的。這樣，波長在1 060 nm左右的OCT系統(tǒng)可以成像脈絡(luò)膜，但是分辨率不足以可視化微血管系統(tǒng)或細胞結(jié)構(gòu)的細節(jié)。因此，目前很難對脈絡(luò)膜層和脈絡(luò)膜鞏膜界面進行分類。此外，使用OCT通?？床坏届柲?，并且不能與近視的脈絡(luò)膜很好地結(jié)合研究。

上述基于OCT的脈絡(luò)膜成像的局限性也適用于OCTA。還沒有建立用于分段的標準化協(xié)議。此外，OCTA的結(jié)果參數(shù)還沒有明確定義。一些研究者使用脈絡(luò)膜毛細血管中的流空或信號空洞的分析來量化微血管覆蓋的區(qū)域，但近視患者的數(shù)據(jù)有限[22]。未來的替代方案可能是光聲成像，其能檢測組織中吸收脈沖激光所產(chǎn)生的波[23]。與其他光學(xué)成像技術(shù)不同，對比度完全基于吸收。這項技術(shù)可能可以填補OCT在滲透深度方面的問題。事實上，光聲成像系統(tǒng)已經(jīng)被描述為在體外和動物模型中對眼睛后極進行成像，這也可以用于血管造影、血氧飽和度測量和色素成像[24]。光聲成像的缺點包括中等深度分辨率、純光學(xué)吸收傳感、需要與超聲傳感器接觸檢測以及相對較長的采集時間。目前用于人體后極成像的光聲成像尚未實現(xiàn)。

4 小結(jié)

總之，隨著近視和PM在世界范圍內(nèi)的流行，對近視準確的成像和臨床解釋的需求將繼續(xù)加強，準確的近視成像的結(jié)果對臨床患者的診斷，評估以及治療方案有著重要的作用。對于臨床醫(yī)師來說，了解目前近視眼成像的局限性和挑戰(zhàn)是很重要的，這會影響臨床解釋。近視眼本身具有不規(guī)則的晶狀體形狀和后節(jié)層的解剖扭曲的病理特征，這一特征增加了成像結(jié)果準確性的難度。幸運的是，最近的研究進展，特別是在3D MRI和OCT領(lǐng)域，增強了深度并提供了寬視場成像，即使在PM中也極大地改善了后節(jié)和視神經(jīng)的成像。這可能有助于更好地了解近視變性的發(fā)病機制及其危及視力的并發(fā)癥，如mCNV和黃斑病變。近視眼影像學(xué)的改善能夠促進進一步研究近視進展或發(fā)展的潛在生物標志物，例如廣野成像檢測早期周邊視網(wǎng)膜變化以預(yù)測視網(wǎng)膜脫離，詳細的OCT成像檢測黃斑早期變化以預(yù)測黃斑裂孔脫離或近視性CNV，或早期近視視盤改變和乳頭周圍脈絡(luò)膜萎縮，這可能可以預(yù)測近視發(fā)生病理變化的風(fēng)險。更新的技術(shù)如OCTA，可以可視化脈絡(luò)膜血管的結(jié)構(gòu)，給出對疾病的新見解，而OCT彈性成像可以提高我們對角膜和鞏膜生物力學(xué)的認真，這在近視進展和評估新的治療方式（如鞏膜交聯(lián)）中發(fā)揮作用。同時，AI技術(shù)也已經(jīng)在眼科醫(yī)療行業(yè)中進行推廣應(yīng)用，例如在高度近視中近視性黃斑病變是導(dǎo)致視覺損傷的主要原因之一，而人工智能（Arificial Intelligence，AI）具有早期發(fā)現(xiàn)、量化結(jié)果、輔助及時干預(yù)的特點。此外，將成果搭載至視網(wǎng)膜影像診斷與分析軟件，實現(xiàn)了多模式圖像分析與處理，故AI對診斷和指導(dǎo)治療漆裂紋、mCNV等具有重要意義[25]?，F(xiàn)如今AI技術(shù)的不斷發(fā)展并且已經(jīng)進入臨床應(yīng)用，而AI技術(shù)與近視成像的結(jié)合運用使得臨床診斷更為準確和方便，醫(yī)學(xué)AI診斷的準確性還需要臨床試驗進一步驗證，對于診斷結(jié)果需要不斷思考與交流。

利益沖突申明本研究無任何利益沖突

作者貢獻聲明徐千惠：參與選題、設(shè)計及資料的分析和解釋；撰寫論文；根據(jù)編輯部的修改意見進行修改。李秋玉：收集數(shù)據(jù)；參與選題、設(shè)計和修改論文的結(jié)果、結(jié)論。邵毅：提供數(shù)據(jù)；參與選題、設(shè)計和修改論文的結(jié)果、結(jié)論