光學相干斷層掃描血管成像在眼科的應用

健康 05-25

光學相干斷層掃描血管成像在眼科的應用

楊沫綜述魏世輝徐全剛審校

(100853 北京，解放軍總醫院眼科)

通信作者：魏世輝，Email: weishihui706@hotmail.com

DOI：10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2017.05.017

【摘要】 光學相干斷層掃描血管成像（OCTA）是一種新近出現的具有高解析度的血管成像技術，可以三維立體成像、分層成像，並同時提供視網膜結構和功能信息等，已經廣泛應用於視網膜、青光眼、視神經疾病的臨床診斷及治療中。但是OCTA技術處於其發展初期階段，仍然具有廣闊的發展空間。本文複習了大量國內外有關OCTA的臨床研究，就其對視網膜和視神經解剖結構的新探索、對臨床疾病診療價值及其局限性進行綜述，以加深眼科醫師對該技術的理解並指導臨床應用。
【關鍵詞】 光學相干斷層掃描血管成像，黃斑，視盤

基金項目：國家高技術研究發展計劃（863計劃）項目（2015AA020511）

OCT於1991年由Huang等[1]首先報道，是一項無創的活體視網膜組織斷層掃描技術，但是早期由於技術限制，獲得的圖像清晰度欠佳。隨著科技發展，傅里葉OCT（Fourier-domain OCT）問世，該項技術主要包括頻域OCT（spectral-domain OCT，SD-OCT）和掃頻光源OCT（swept-source OCT，SS-OCT），它擁有更快的掃描速度和眼球追蹤系統，可以獲得解析度更高的視網膜斷層圖像[2-3]。這種以傅里葉計算公式為基礎的OCT不但可以獲取視網膜結構圖像，還可以獲取視網膜血流圖像。光學相干斷層掃描血管成像（OCT angiography，OCTA）技術極大地拓展了SD-OCT對視網膜血管的觀察能力，它通過在視網膜同一位置重複快速掃描探測運動粒子（如血細胞）等的運動，從而獲取視網膜血管圖像[4]。OCTA的掃描速度更快，可以獲得分層視網膜血管圖像及脈絡膜血管圖像，能夠更加準確地定位組織血管的位置及深度[5]，在臨床上廣泛應用於青光眼、視網膜和視神經疾病的診治及病情監測中，但是OCTA仍然有其局限性。本文將OCTA在眼科的應用及局限性綜述如下。

1正常人OCTA圖像

1.1正常人黃斑OCTA圖像

視網膜血管於視盤上，朝向所供應的視網膜方向走行，並沿途分支，顳側上支和下支視網膜動脈在黃斑的上方和下方呈對稱的弧形走行，並向黃斑發出小分支，供應黃斑的小動脈在黃斑中心凹外圍形成毛細血管網，靠近中心的毛細血管連接成環稱為拱環，其中心圍繞的為無血管區，正常人黃斑區無血管區直徑約為0.5 mm。Matsunaga等[6]用OCTA觀察到了黃斑區視網膜更詳細的微血管結構：黃斑區血管在中心凹無灌注區周圍形成拱環，在中心凹內層和中層血管密度均低於旁中心凹血管密度，內層視網膜黃斑附近可見9～10支三級血管分支供應黃斑，在二級分支和三級分支旁可見小片狀無血管區；中層視網膜小血管不連續，形成網格樣外觀，並且與內層視網膜血管之間有交通支存在。

Yu等[7]用OCTA測量了76眼正常眼黃斑中心凹無灌注區大小，為（0.474±0.172）mm2，與傳統認識大致相同，但較熒光素眼底血管造影（fundus fluorescein angiography，FFA）方法測量面積（0.35～0.41 mm2）大[8]，Shahlaee等[9]測量了34眼正常眼淺層及深層黃斑中心凹無灌注區面積，淺層為（0.270±0.101）mm2，深層為（0.340±0.116）mm2，與Tan等[10]和Takase等[11]測量結果一致，較FFA方法測量面積更小。結果的不同可能與性別、年齡、屈光度數、黃斑中心凹視網膜和脈絡膜厚度及不同時期毛細血管的開放程度等影響因素有關[12]，需要進一步行大樣本分層研究取得更準確的結果。

黃斑區血液供應對視功能的維持至關重要。Yu等[7]測量了黃斑區的供血參數—血流指數和血管密度，並評估了視網膜厚度與供血參數之間的關係，認為黃斑區血管密度與內層視網膜（內界膜至內核層）厚度呈正相關，認為由於視網膜血管系統為視網膜內層供血，內層視網膜越厚，代謝越旺盛，血供越豐富。

1.2正常人視盤OCTA圖像

供給視盤的血管以視盤為中心，呈放射狀分布。在視盤神經纖維表層由視網膜中央動脈系統供血，篩板及篩板前區由睫狀後動脈系統供血，睫狀後動脈進入眼球後，在視盤周圍形成Zinn-Haller環。Jia等[4]首次用OCTA觀察到了正常人的視盤微血管結構，視盤表層血管網終止於視盤邊緣，而睫狀後短動脈供給全部視盤及其周圍的深層組織。

Ishida等[13]用OCTA掃描253例高度近視患者視盤，在10例患者視盤周圍發現小血管結構Zinn-Haller環，認為OCTA檢測Zinn-Haller環可能成為未來臨床視神經疾病及青光眼的研究方向。Spaide等[5]對比了12眼正常眼視盤及視盤周圍血管FFA與OCTA的成像特點，結果顯示僅有部分眼的FFA圖像可以觀察到上方及下方盤沿的放射狀毛細血管網，但是細節均無法分辨，OCTA卻可以清晰顯示視盤及視盤周圍放射狀毛細血管網。Matsunaga等[6]觀察了正常眼視盤周圍微血管特點，可見內層視網膜血管以視盤為中心呈連續性放射狀分布，血管走行大致平行於神經纖維走行，而中層視網膜血管則不連續，形成網格樣外觀。

Yu等[14]觀察了健康志願者64人121眼視盤周圍血管密度與神經纖維層厚度，二者呈明顯正相關，即隨著視盤周圍神經纖維層厚度的增加，血管密度增大，由此認為視網膜神經纖維層越厚，對氧氣和能量需求越高，血供越豐富。

2OCTA在眼科疾病中的應用

2.1 OCTA在視網膜疾病中的應用

視網膜是人體內代謝最旺盛、耗氧量最高的組織之一，其代謝和視功能的維持依賴於正常的視網膜和脈絡膜血管系統[15]。FFA和吲哚青綠血管造影（indocyanine green angiography，ICGA）是視網膜和脈絡膜血管疾病影像檢查診斷的經典方法[16]，目前仍然是糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）、年齡相關性黃斑變性（age-related macular degeneration，AMD）、中心性漿液性脈絡膜視網膜病變（central serous chorioretinopathy，CSC）、特發性黃斑中心凹旁毛細血管擴張症（macular telangiectasia type 2，MacTel2）等視網膜和脈絡膜血管性疾病診斷的金標準[17]。但是造影技術是一種有創檢查，有發生過敏反應的風險，所得的圖像是二維圖像，不能立體呈現視網膜和脈絡膜各層次的血管。文獻報道，在FFA中大約有2/3的視網膜毛細血管網不能顯影，幾乎所有的深層視網膜毛細血管網均不能顯影[5]。OCTA顯示視網膜淺層、深層血管及脈絡膜血管，有利於我們了解視網膜缺血性疾病不同時期視網膜血管受損情況，也便於我們發現視網膜新生血管性疾病的起源及微血管的解剖結構[16]。由於OCTA的信號來源於血流，其獲取的圖像也有利於我們了解組織的血液供應狀態和血管形態的改變[16]。

2.1.1 DR糖尿病是一種可以造成視網膜微血管損傷的全身疾病，其經典的視網膜血管改變包括微血管瘤、無灌注區、新生血管、黃斑中心凹無血管區擴大等。Ishibazawa等[18]在一項前瞻性研究中對比觀察了25例47眼不同分期DR患眼的視網膜血管病變，結果顯示OCTA可以顯示視網膜微血管瘤、無灌注區、視網膜內微血管異常（intraretinal microvascular abnormalities，IRMA）及視盤新生血管等病變，其中FFA與OCTA中微血管瘤並非一一對應，說明OCTA與FFA對微血管瘤的觀察能力存在差異；與FFA相比，OCTA觀察的視網膜無灌注區的邊界及IRMA形態更清晰，並且可以清晰地觀察到新生血管形態。有研究觀察了眼底檢查正常的糖尿病患者39例61眼，發現糖尿病患者雖然尚未出現臨床可見的DR，但是卻可以出現黃斑拱環破壞、黃斑區無血管區擴大等OCTA表現[19]。Takase等[11]也觀察到了相同現象，說明糖尿病患者微血管改變出現在臨床DR出現之前，因此OCTA可以用於評估糖尿病患者是否即將發生DR，也可以通過觀察視網膜改變協助診斷糖尿病。對DR患者的研究中也顯示黃斑拱環的破壞和黃斑區無灌注區擴大[11, 20-21]，因此OCTA可以用來觀察早期DR。

2.1.2 MacTel2 MacTel2是一種好發於老年人的雙眼不對稱性受累的黃斑區毛細血管缺血性疾病。缺血性改變源於黃斑區深層毛細血管網，逐漸向淺層擴展，視網膜血管向深層移位，形成無灌注區、新生血管及視網膜血管異常吻合支，黃斑區薄變、瘢痕形成，從而嚴重影響視功能。既往FFA是診斷該疾病的主要手段。Thorell等[22]對比了22例不同分期MacTel2患者共41眼，結果顯示OCTA對黃斑區病變的檢測能力與FFA相當，但其對病變的顯示較FFA更清晰。Spaide等[23]詳細觀察了 MacTel2患者黃斑區的OCTA圖像，發現患者視網膜內層毛細血管密度降低，多數血管向深層移位，OCTA可以分層顯示視網膜血管，從而更好地顯示視網膜血管向深層移位及直角血管等特徵性改變，吉宇瑩等[24]對2例MacTel2患者共4眼行OCTA檢查，發現患眼中心凹無血管區擴大，黃斑中心凹淺層和深層毛細血管叢擴張、牽拉、扭曲。由此可見OCTA對該病發病機制的研究及臨床診斷具有重要意義。

2.1.3 AMD濕性AMD（wet-AMD，wAMD）是AMD中致盲率最高的亞型，常見的眼底表現為脈絡膜新生血管（choroidal neovascularization，CNV）和脈絡膜息肉樣變（idiopathic polypoidal choroidal vasculopathy，PCV）。CNV根據病灶存在的位置，可以分為3種類型：Ⅰ型[CNV位於視網膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）層和Bruch膜之間]、Ⅱ型（CNV突破RPE層）和Ⅲ型（CNV位於視網膜內）。由於FFA只能在2D平面顯示病灶，且病變造成的出血、滲出、RPE 的遮擋及熒光素的滲漏導致FFA 往往不能觀察到CNV及其細節，OCTA彌補了上述不足，可以清晰地顯示CNV的細節、範圍、深度及其周圍脈絡膜血供情況，有助於CNV分型的判定、病情嚴重程度的評估、療效的判斷及病情的監測[25-29]。ICGA所見的脈絡膜異常分支血管網（branching vascular networks，BVN）和PCV是臨床診斷PCV的金標準，PCV在OCTA檢查中主要表現為強信號亮點，但由於病灶血流速度差異及濃厚出血的遮擋，OCTA並不能顯示所有的PCV[30]。

2.2 OCTA在青光眼及視神經疾病中的應用

血管機制可能在青光眼及視神經疾病中起到重要作用。多項流行病學調查研究顯示青光眼病理改變與血管機能障礙有關[31-32]，由此認為視盤局部缺血可能是青光眼的發病機制之一[33]。大多數視神經疾病表現為視盤水腫或者萎縮[34]，視盤水腫往往伴隨視盤表面血管迂曲、擴張，視盤萎縮往往出現相應區域血管萎縮。既往研究證實，非動脈炎性前部缺血性視神經病變（nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy，NAION）、各種類型視神經炎、遺傳性視神經病變等均會出現視盤供血及視盤表面血管形態的改變[35-38]。FFA只能顯影視盤周圍淺層血管網，而不能顯示深層血管網[39]。Wang等[40]用多普勒OCT測量視盤周圍視網膜血供，但是也只能檢測到視盤周圍大血管血流，而視盤周圍微血管由於血流速度過於緩慢而不能檢測到。激光多普勒血流儀、激光散斑血流成像等檢測方法由於變異大、檢測要求苛刻等原因未廣泛應用於臨床。OCTA可以直觀地看到視盤及視盤周圍淺層和深層大血管及微小血管形態，有利於我們進一步探求視神經疾病的發病機制，從而改進治療措施。

2.2.1 青光眼 視盤低灌注是開角型青光眼的重要危險因素[32]。Jia等[41]使用 OCTA對比了青光眼患者和正常人視盤血流參數，結果顯示青光眼患者視盤血流指數降低35%，血管密度降低34%，其敏感性和特異性均達到100%；隨後的多項研究也證實青光眼患者與正常人比較OCTA檢測視盤血流指數和血管密度均有所降低[42-45]，證實血流機制在青光眼中起到重要作用。Jia等[41]和Akagi等[46]進一步研究認為青光眼患者視盤及視盤周圍視網膜微血管損害的嚴重程度及位置與視野損害的嚴重程度及位置密切相關，證明青光眼視盤血流參數的降低與青光眼的嚴重程度密切相關，提出OCTA檢測視盤血流參數可能成為監測青光眼進展與否的觀察指標。

2.2.2 視神經疾病NAION是供應視盤的睫狀後短動脈低灌注或者無灌注造成視盤節段性缺血性改變。胡立影等[47]用OCTA觀察了NAION患者40例40眼，結果顯示與正常對照組相比，NAION急性期視盤血流面積、外層血流密度及視盤血流指數均下降，恢復期視盤各參數均有所恢復。Ghasemi等[34]的研究結果顯示，視盤周圍毛細血管擴張變形，血管密度降低，在缺血象限血管密度降低更明顯，神經纖維層厚度變薄。2項研究結果不同，需要大樣本進一步研究。視神經炎是一種視神經纖維的脫髓鞘性疾病，血管因素可能參與其病理改變，Wang 等[48]觀察了38例多發性硬化（不伴視神經炎）患者和14例多發性硬化相關視神經炎患者視盤及黃斑血流參數，可見多發性硬化（不伴視神經炎）患者視盤血流指數較正常對照組及多發性硬化相關視神經炎組明顯降低，約有21%多發性硬化（不伴視神經炎）患者視盤血流指數降低，從而認為OCTA可以作為監測視神經炎及多發性硬化是否造成視神經損傷的檢查手段。對於其他視神經病變的OCTA研究甚少，Ghasemi等[34]通過OCTA觀察到Leber遺傳性視神經病變患者視盤水腫期視盤表面血管擴張迂曲，萎縮期相應位置血管密度降低，而對於各種原因導致視神經萎縮的患者，視盤周圍視網膜血流參數均有所減少。

3OCTA目前存在的問題及展望

OCTA是一種無創的具有高解析度的血管成像技術，具有三維立體成像、分層成像、可以同時提供視網膜結構和功能信息等優勢[17]，但是也有其局限性。OCTA應用的局限性包括：（1）成像範圍較小[22,26,34]。目前商業化OCT成像範圍包括3 mm×3 mm、4.5 mm×4.5 mm和6 mm×6 mm 3種，雖然通過掃描不同部位組合圖片可以增加觀察範圍，但是對於周邊部視網膜血管異常仍無法呈現[17]。（2）不能展現滲漏及血管屏障功能[22]，但是OCTA可以同步顯示視網膜水腫、滲出及出血等改變，可以提示視網膜血管是否存在屏障功能破壞。（3）雖然每次採集圖像只需要3 s，但是由於該技術對患者固視功能要求較高，故採集較好的圖像比較費時[23]。（4）血流信號較強的視網膜大血管及脈絡膜毛細血管會在其下方層面產生投影[26]，影響對深層血管的觀察。（5）血流過快或者血流過慢的血管均不能顯影，Jia等[26]預估目前OCTA 技術僅可以顯影的血管血流速度為0.4～3.0 mm/s。（6）目前的OCTA技術還無法提供血流速率的參數[34]，而血流速率對於部分低灌注性視網膜病變診斷具有重要意義。

OCTA技術尚未發展成熟，但是隨著科技的進步，OCTA掃描速度更快、範圍更廣、解析度更高、眼球追蹤系統更加完善，將成為觀察視網膜脈絡膜微血管異常，探索視網膜、脈絡膜、視神經血管性疾病的重要檢查手段。

參考文獻略

來源：選自醫學空間戰略合作夥伴《中華實驗眼科雜誌》, 2017, 35(5):469-473，轉載請標明出處！

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