重視光相干斷層掃描血流成像的臨床應用及其圖像的判讀

重視光相干斷層掃描血流成像的臨床應用及其圖像的判讀

魏文斌 曾司彥

100730 北京，首都醫科大學附屬北京同仁醫院 北京同仁眼科中心 北京市眼科研究所 北京市眼科學與視覺科學重點實驗室 眼內腫瘤診治研究北京市重點實驗室

通信作者：魏文斌

Email: tr_weiwenbin@163.com

DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2017.10.001

基金項目：國家自然科學基金項目（81570891）；北京市自然科學基金項目（7151003）；北京市衛生系統高層次衛生技術人才培養計劃項目（2014-2-003）；北京市醫院管理局「登峰」人才培養計劃項目（DFL20150201）；北京市醫院管理局臨床醫院發展專項經費資助項目（揚帆計劃）（ZYLX201307）；眼內腫瘤診治研究北京市重點實驗室2015年度科技創新基地培育與發展專項項目（Z151100001615052）

【摘要】光相干斷層掃描血流成像（OCTA）是在OCT的基礎上發展而來的眼病診斷新技術，也是目前眼科影像學檢查中發展最快速的檢查方法之一。目前，對眼底血管性疾病的主要檢查方法包括熒光素眼底血管造影（FFA）和吲哚青綠血管造影（ICGA），具有對血管異常動態的顯現的特點，能對異常血管形態和病變特徵提供有用的診斷信息，但其為有創的檢查方法，且無法對病變進行分層分析。與FFA和ICGA相比，OCTA除了具備無創、快速、高解析度的特點外，還具有無創性對血流顯影的能力，其不受血管滲漏和視網膜出血的影響，能夠提供三維測量的病變圖像，並能實現病變的定量檢測和分層檢測，目前已用於多種眼科疾病的診斷和病情監測。OCTA技術的臨床應用豐富了眼科影像學對疾病的診療信息及發病機制的探索結果。OCTA的檢測過程和正確判讀是基於對其原理和眼部待測組織解剖知識的理解和掌握，因此理解其原理及臨床應用是臨床眼科醫師的必修課程。

【關鍵詞】光相干斷層掃描；視網膜疾病/診斷；視網膜血管/病理；熒光素血管造影；光相干斷層掃描血流成像

光相干斷層掃描血流成像（optical coherence tomography angiography, OCTA）已成為眼科備受關注的影像學研究熱點之一，隨著臨床上對OCTA認識的加深，OCTA在眼科臨床疾病的診治，尤其是眼底疾病的檢查方面發揮著舉足輕重的作用。OCTA具有快速、高解析度的掃描特點，可實現如病理切片般分層顯示組織結構的三維視角，並且避免了有創的眼底血管造影因注射造影劑可能帶來的不良反應^[1-2]。OCTA的這些優點為未來眼科疾病診斷、隨訪和探索發病機制方面的研究提供了有用的工具。臨床眼科醫師有必要對其原理及臨床應用進行深入了解，以便更好地應用相關檢查方法。

1OCTA與眼底血管造影檢查的主要區別

儘管不同公司生產的OCTA成像演算法各異^[3-4]，但都建立在OCT去相干技術開發的基礎上，可保留引起變動的血流像素點，去除非變動的組織像素點，再將從二維平面中得到的血流像素點組合成三維空間中的圖像，觀察者可通過enface的視角觀察三維空間中的血流像素，從而由淺層至深層、由內界膜至脈絡膜方向逐層移動並分層檢測，以評估血流的形態結構。傳統的熒光素眼底血管造影（fundus fluorescein angiography，FFA）及吲哚青綠血管造影 (indocyanine green angiography, ICGA) 是在靜脈注射造影劑後觀察造影劑流經眼底血管的動態過程，以判斷血管的形態及功能。由此可知，OCTA與眼底血管造影成像原理不同，因此造成以下觀察側重點的差異：（1）二維與三維成像 雖然OCTA及眼底血管造影均呈現二維圖像，但OCTA圖像本質上是由像素點在三維空間所構建，可實現二維血管造影無法達到的逐層觀測技術，這也是OCTA區別於眼底血管造影的最大優勢所在。（2）形態和功能 由於成像原理的不同，OCTA只呈現血管的形態結構，而眼底血管造影除顯示血管形態及走行外，也可反映血管功能。OCTA不能顯示FFA中反映血管屏障功能異常的徵象，如滲漏、積存及著染等，但也正是因為沒有這些現象的干擾，OCTA才能夠比FFA更清晰地顯示血管形態。（3）病變的細節與範圍 OCTA解析度高，對黃斑區血流細節的呈現較FFA更清晰^[5]，在對大範圍病變顯示時雖然可通過小幅圖像的逐步拼接來擴大觀察範圍，但仍遠小於FFA，我們認為這是OCTA目前最主要的局限性，也是該技術亟待突破的瓶頸（圖1）。（4）病變的定性與定量評估 OCTA的成像是由血流的像素點所構成的，因此OCTA除了能夠觀察血流形態及結構和走行，還能實現血流的定量測量，以對黃斑區及視盤區血管的密度進行分區和分層測定。相較於FFA獲得的單純定性的形態學信息，OCTA血流的量化評估功能對於眼底血流的判斷、疾病血流的變化及臨床上疾病的隨診提供了客觀指標 ^[6-7]。

2OCTA掃描模式的選擇與側重

目前臨床上所使用的OCTA儀器大多會提供多種不同範圍的掃描模式，如Optovue公司的OCTA可提供黃斑區3 mm×3 mm、6 mm×6 mm及8 mm×8 mm範圍的掃描模式。不論是哪個廠家的儀器，使用者需注意的是，隨著掃描範圍的加大，對於血流圖像的解析度會逐漸減低，應用相同模式對較大區域掃描時血流圖像細節的呈現度不如小範圍掃描，即3 mm×3 mm範圍的掃描模式雖然視野範圍最小，但血流解析度最高，8 mm×8 mm範圍的掃描模式雖然視野範圍廣，但血流圖像的解析程度差，而6 mm×6 mm範圍的掃描模式介於兩者之間。不同的掃描模式其使用側重點也不同，使用者在選擇掃描模式時必須根據疾病的種類、病灶範圍大小及病灶位置有目的地選擇。對於黃斑區疾病，如年齡相關性黃斑變性、中心性漿液性脈絡膜視網膜病變（central serous chorioretinopathy, CSC）、各種原因造成的脈絡膜新生血管（choroidal neovascularization, CNV）、息肉樣脈絡膜血管病變（polypoidal choroidal vasculopathy, PCV）、黃斑毛細血管擴張症等範圍局限的病變^[8-18]，建議首選3 mm×3 mm範圍的掃描模式，之後再輔以6 mm×6 mm範圍的掃描模式，以確認是否有3 mm×3 mm範圍外遺漏的病灶，最後以自定義或手動方式用3 mm×3 mm模式對特定的病灶區域做補充掃描。對於如糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）或視網膜靜脈阻塞性疾病（retinal vein occlusions，RVOs）等較大範圍的病變^[19-22]，6 mm×6 mm或8 mm×8 mm掃描模式是首選，其目的是找出無灌注區及確定血管的受累範圍，必要時還可以加上視盤及黃斑部的血流拼圖。如需進一步研究，觀察者可人為選定研究部位, 再另行3 mm×3 mm掃描模式對局部血流做細微的觀測（圖1）。

3OCTA的判讀原則

相較於眼底血管造影隨時間而變化的動態顯影方式，OCTA的判讀被認為是一種靜態顯像。但所謂靜態並不代表OCTA在圖像上沒有變化，三維的OCTA最根本的變化體現在成像的位置及深度方面，故OCTA圖像判讀基於病變的位置及深度。以下我們以Optovue OCTA儀對視網膜3 mm×3 mm掃描模式的圖片為例對臨床上OCTA圖像判讀的注意事項進一步說明。

3.1了解基本組織分層結構

讀圖初期除了對眼別及掃描模式有清楚的認識外，對於視網膜或視盤的組織分層結構必須瞭然於胸。由於各廠家OCTA軟體對血流的分層界定可能有差異，因此使用者必須充分了解儀器自動分層對應的實際組織學位置。OCTA一般提供多模式圖像，即enface視角的血流模式、結構模式以及傳統OCT斷層掃描（B-scan）模式（圖2）。

3.2 了解各分層的血流特點

視網膜各層間血管走行及質地各不相同，如表層視網膜可見血管由中心外圍向中心無血管區（foveal avascular zone，FAZ）走行，在黃斑中心凹融合成清晰的拱環結構，其下方的深層視網膜可見圍繞FAZ呈扇形排列的視網膜血管，而外層視網膜組織由於無血流信號而呈現為暗區，一直到脈絡膜毛細血管層血流信號才又顯現，而脈絡膜毛細血管則表現為均勻分布的血流信號（圖2）。

鑒別異常血流信號是貫穿OCTA判讀過程的核心問題，簡而言之，正常血流信號的丟失或異常血流信號的出現都是檢查者必須重點關注的內容，在判讀時必須結合不同掃描部位（B-scan）隨時調整深度以進行三維圖像的比較，從而進行全面綜合的判斷。

4對偽影的認識

OCTA判讀過程中最大的影響因素莫過於偽影問題，干擾觀察目標真實圖像的一切影像均稱之為偽影，所有的偽影中又以投射偽影最為重要，其貫穿了整個OCTA的判讀過程，故在此重點闡述。其他偽影，如屈光間質混濁所造成下方信號的遮擋、採集過程中眼球運動及頭部移動造成的錯位或機器處理影像過程中產生的圖像拉伸變形等偽影則不在此討論範圍。

4.1 投射偽影的產生

當光波撞擊物體表面時會產生反射以及投射作用，同理當探測光線撞擊血管時，一部分的光線反射並被探頭所捕捉，一部分光線繼續向深層組織透射，從血管反射至探頭的光線因血細胞流動而具有隨時間變動的特點，因此被儀器判定為血流信號，這即是OCTA成像的基本原理。然而向深層透射的光線遇到反射能力更強的組織平面時同樣會反射回探頭，這些被深層組織平面所反射的光線同樣具備隨時間變化的特點，儀器在接收這些光線後會將其認定為產生自該組織平面的血流信號，最終產生了無中生有的投射偽影^[23]。

4.2偽影產生的平面

從上述的說明可知，投射偽影產生的條件必須有內層的血流及外層的反射平面。在視網膜各層中，視網膜色素上皮（retinal pigment epithelium, RPE）層是極強的反射平面，所有內層的血流信號在RPE層面都可能造成投射偽影，因此當觀察的參考平面在RPE層面時尤其要留心投射偽影對於真實圖像的干擾。雖然可藉助計算機運演算法將RPE層面的投射偽影大部分除去，但也可能同時去除真實的血流信號，建議將其與其上層面的血流圖像進行對比以明確血流信號的來源。

4.3偽影能提供的信息

雖然投射偽影會對觀察造成干擾，但其也有優點。由於內層的血流信號垂直投射在軸向的RPE上，方便了觀察者對病灶的定位，對於視網膜外層的病灶，觀察者可使用淺層血管的位置對其標定，如此能更精準地配合其他的眼底檢查，如彩色眼底照相、自發熒光、眼底血管造影等。除此之外，其對於特殊的病灶，如2型CNV的觀測也有特殊的使用方式。觀測者可將觀察的參考平面向CNV外層移動，由於病灶內的血流信號幾乎全部投射在外層，故病灶在外層的顯影會更加清晰，但需注意的是此觀測平面並非病灶所在的真實參考平面（圖3）。

5異常血流信號判讀及其臨床應用

在了解上述判讀基本原則及理解偽影產生的原理後，認識疾病中異常血流信號的特點是開啟OCTA應用於臨床及對探索疾病的關鍵，以下結合本研究團隊的臨床應用結果，將正常人群及在疾病中發現的異常血流信號與讀者分享。

5.1 正常人群的圖像特點

在視網膜3 mm×3 mm掃描模式下，正常人黃斑區的血流形態除具備各分層的特點外，經我們對正常受試者血流定量測定並使用多因素回歸分析發現，黃斑區血管的密度與年齡呈負相關，即年齡越大黃斑區內層及深層血管密度越低，並且不受眼軸及中心凹下脈絡膜厚度的影響^[24]，但視盤周邊的血管密度受眼軸的影響，與其他相關研究結果相符^[25]。因此研究者在對黃斑、脈絡膜疾病及青光眼、視神經疾病進行OCTA測定及判讀時，除了需考慮疾病本身的影響外，還必須對年齡、眼軸等其他變數進行校正。

5.2 DR及RVOs圖像特點

有研究者認為，糖尿病患者尚未發生DR前其FAZ面積即發生顯著擴大^[26]，因此OCTA有助於發現糖尿病早期微循環的損害。而已發生DR者除FAZ面積擴大外，拱環的結構可能也會不完整，可見其周圍交通血管的閉塞或微動脈瘤及小片狀無灌注區形成，如有新生血管，OCTA可更可清晰地呈現，較FFA其無造影劑滲漏對新生血管形態學觀察的干擾^[20]。值得注意的是，由於OCTA視角有限，單純使用OCTA指導治療或評估預後可能會遺漏周邊的病灶，目前眼底照相及FFA仍是指導DR治療的首選檢查方法。對於RVOs患者，使用大範圍，如8 mm×8 mm的掃描模式可以大致判斷缺血受累的範圍及無灌注區的位置，也可以使用3 mm×3 mm的掃描模式對黃斑區的微循環血流形態進行細節觀察，以檢查和發現血管走行迂曲或僵直、血管網間隔變大、微血管缺失及微動脈瘤形成等徵象。但與DR觀察相似，RVOs的OCTA觀察受檢查範圍的限制，對於周邊部受累區域的視網膜血管無法進行判斷，因此對於RVOs治療時機及位置的判斷，目前FFA仍為首選的參考方式。

5.3 CNV的圖像特點

OCTA對黃斑區異常血流的檢測能力是其最重要的功能之一，2型CNV的探測單純使用自動分層可以全部呈現，因黃斑的FAZ不存在內層血管投射偽影的影響，觀察者在OCTA外層參考平面發現血流信號時應首先懷疑CNV，再配合觀測平面的上下移動排除其他分層錯誤等因素後即可確診。關於CNV治療效果的觀查研究是目前OCTA研究熱點之一，我們發現CNV患者接受抗血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）眼內注射治療後24 h內即可觀察到CNV面積縮小或其血管密度減低^{[14, 27]}，至第2次眼內注葯前縮小的CNV早已又增大，而在2次注葯後CNV面積再次縮小，且縮小到一定大小後維持穩定狀態，與國內外相關研究結果相似。我們認為OCTA檢查對於選擇CNV治療的最佳時機具有指導作用，但仍需大規模的臨床對照研究結果加以驗證。基於OCTA快速及無創的特點，其對眼科病變的監測要比傳統有創的FFA檢查更適合且方便。

5.4 CSC的圖像特點

CSC觀察的側重點在於視網膜毛細血管層及其下的脈絡膜血管。我們的研究發現，與FFA及ICGA相比，OCTA圖像上脈絡膜毛細血管層面的血流信號為局部增強或團樣擴張，且與FFA及ICGA上滲漏及高灌注的區域相一致，定量測定發現患眼黃斑區脈絡膜毛細血管寬度較對側健眼及正常對照組顯著增寬，而黃斑中心凹下脈絡膜厚度較對側健眼及對照組也顯著增厚^[10]，這可解釋CSC患眼的脈絡膜高灌注狀態，並提示FFA顯示的滲漏性病灶可能來自團樣擴張的脈絡膜毛細血管。OCTA高信號的脈絡膜毛細血管層可用來判斷滲漏可能發生的部位，並且可顯現在CSC中發現的CNV^[28]。但對於慢性CSC中一些可疑的血流，當其形態及結構不典型時OCTA並不能明確區分其是異常血管、新生血管抑或是脈絡膜正常血管形態發生的變異，有待進一步研究。

5.5 PCV的圖像特點

PCV是目前OCTA研究的熱點之一，典型的PCV病灶在ICGA上顯示為脈絡膜異常分支血管網（branching vascular networks，BVNs）及其末端膨大的息肉樣病灶（polypoidal lesions，polyps）。我們的研究發現，OCTA對BVNs的檢出率更高，與其他相關文獻吻合^[29]。由此可見，OCTA發現黃斑區異常血管，不論是CNV還是BVNs，都有其獨到之處。另外我們的研究中也發現，BVNs所在的參考平面皆位於RPE與Bruch膜之間，即所謂的雙層征，這證實了之前OCT圖像上提示的BVNs所在的位置平面。相較於BVNs，OCTA對polyps並沒有如此高的檢出率，其原因可能與polyps內部的血流速度較低有關^[15-16]，但我們的研究顯示，其可能還與觀測的參考平面及其病灶的大小有關。在較大的polyps內部，OCTA觀察到如血管團樣或腎小球樣的血流結構，這與ICGA上觀察到polyps為BVNs末端擴張所形成的形態不同，而目前認為ICGA是診斷polyps的金標準。此外，OCTA是以三維的方式觀察病灶，我們發現polyps與BVNs之間，甚至是不同的polyps之間的空間位置也不盡相同，隨著觀測平面的移動，部分polyps內部的血流信號隨之顯現，而部分polyps的血流信號則可能消失（圖4）。

6結語

OCTA作為一種新的眼底血管性疾病的檢查手段，具有無創、快速、高解析度、定量及分層觀測的優勢，但由於掃描範圍較小，其在周邊視網膜血流觀察的臨床應用方面受到限制。由於OCTA成像原理的獨特性，故其三維成像方式不同於血管造影的靜態方式。因此觀察者對待測組織分層知識的掌握成為判讀OCTA前應學習的關鍵步驟。眼科醫師認識並掌握對偽影的分辨能力有助於對異常血流的鑒別。眼科醫師對於眼科血管性疾病中常見的異常血流必須做到瞭然於胸，才可做到有目的地對病灶特點進行觀察。此外，雖然OCTA技術取得了飛速發展，但與眼底血管造影等眼科檢查技術相比仍如襁褓中的嬰兒，其對許多疾病的診斷及其在臨床診療中的應用還需與眼底血管造影等檢查進行比對，但隨著該技術的不斷發展和進步，期望在不遠的將來，無創的OCTA可部分，甚至完全取代相關的眼科有創的檢查方法。

參考文獻：略

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