光學(xué)相干斷層掃描血管造影(OCTA)觀察正常人視網(wǎng)膜淺層血管叢和深層血管叢

胡建達(dá) 劉欣 李志林 曹雨杭 黃秀蓉 高娜

1 介紹

光學(xué)相干斷層掃描血管造影(OCT-Angiography,OCT-A)提供了前所未有的可視化視網(wǎng)膜血管叢分層結(jié)構(gòu)技術(shù)[1]。該項(xiàng)技術(shù)通過獲取血流信號(hào),快速、無創(chuàng)的成功獲取視網(wǎng)膜血管叢結(jié)構(gòu)并通過目前的商用設(shè)備[2]以EN-face形式展現(xiàn)出來。雖然目前的OCT-A尚無法檢測眼底血管的充盈時(shí)間,也無法評(píng)價(jià)血-視網(wǎng)膜屏障的功能,但是它已經(jīng)顯示出與傳統(tǒng)血管造影(FFA、ICGA)基本一致的眼底血管結(jié)構(gòu),甚至可以更好地觀察視網(wǎng)膜深層毛細(xì)血管叢的形態(tài),發(fā)現(xiàn)早期脈絡(luò)膜新生血管(Choroidal neovascularization,CNV),從而指導(dǎo)臨床診治、隨訪。但是,這項(xiàng)新技術(shù)也存在一定的局限性如要求受試者屈光介質(zhì)較清晰,固視良好等。

視網(wǎng)膜由十層結(jié)構(gòu)組成,相應(yīng)的血管也分布在視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)中(圖1[3]、圖2[4])。作為視網(wǎng)膜的正常解剖結(jié)構(gòu),視網(wǎng)膜內(nèi)五層在黃斑區(qū)中心凹逐漸變薄直至消失,相關(guān)的血管層也終止于此,留下無血管區(qū)域稱為中心凹無血管區(qū)(Foveal Avascular Zone,FAZ)。應(yīng)當(dāng)注意的是,OCT-A是多層面血流的集合,而不是單一層面的血流,其層面的界定具有一定的解剖基礎(chǔ),但并不完全對(duì)應(yīng)。同時(shí),現(xiàn)有的商用設(shè)備其成像原理及內(nèi)部計(jì)算軟件的不同,對(duì)于視網(wǎng)膜血管叢的分割也有各自的特點(diǎn)(圖3、圖4)。Marion R.Munk等通過使用四種設(shè)備評(píng)估19位健康成人的19只眼的視網(wǎng)膜血管結(jié)構(gòu)(表一),結(jié)果顯示出對(duì)于血管密度來說,四種設(shè)備無明顯差異。在整體排名中,蔡司模塊更優(yōu)越,比中位數(shù)好90%。[2]

圖1 根據(jù)2014年統(tǒng)一共識(shí),OCT層次命名OCT分層:1.Posterior cortical vitreous 后皮質(zhì)玻璃體 2.Pre-retinal space 前視網(wǎng)膜間隙;3.Nerve fiber layer(NFL)神經(jīng)纖維層 4.Ganglion cell layer(GCL)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層;5.Inner plexiform layer(IPL)內(nèi)叢狀層 6.Inner nuclear layer(INL)內(nèi)核層;7.Outer plexiform layer(OPL)外叢狀層 8.1.Outer nuclear layer(ONL)外核層;8.2.Henle’s nerve fiber Henle 纖維層 9.External limiting membrane 外界膜;10.Myoid zone 肌樣體區(qū) 11.Ellipsoid zone 橢圓體區(qū) 12.Outer segments of the photoreceptors 光感受器外節(jié) 13.Interdigitation Zone 交叉區(qū) 14.RPE/Bruch’s membrane 視網(wǎng)膜色素上皮/Bruch膜復(fù)合體 15.Choriocapillaris 脈絡(luò)膜毛細(xì)血管;16.Sattler’s layer 脈絡(luò)膜Sattler層 17.Haller’s layer 脈絡(luò)膜Haller層 18.Choroid Sclera Junction 脈絡(luò)膜鞏膜連接

圖2 該圖片顯示了視網(wǎng)膜淺層血管叢、深層血管叢與視網(wǎng)膜的關(guān)系左側(cè)為EN-FACE掃描黃斑區(qū)視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)示意圖;A視網(wǎng)膜淺層血管叢對(duì)應(yīng)視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層;B視網(wǎng)膜深層血管叢對(duì)應(yīng)視網(wǎng)膜內(nèi)核層和外叢狀層;C無血管區(qū);右側(cè)為視網(wǎng)膜及脈絡(luò)膜生理解剖結(jié)構(gòu)示意圖。病理學(xué)研究幻燈片由醫(yī)學(xué)博士Tatyana Milman提供

2 OCTA的工作原理

OCTA檢查原理是基于眼球中運(yùn)動(dòng)的元素是血流--血細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)同一位置的多次B-scan,經(jīng)過計(jì)算機(jī)的特殊算法,從而形成運(yùn)動(dòng)的血細(xì)胞與周圍靜態(tài)組織的對(duì)比圖像,最終呈現(xiàn)的三維圖像(圖5)[5]。

圖3 Superficial capillary plexus(SCP)視網(wǎng)膜淺層血管叢圖示具有代表性的EN-face成像,分別由Zeiss Cirrus 5000 HD-OCT(Zeiss Meditec.Inc,Germany)、Angiovue,RTVue XR Avanti(Optovue,Angiovue,RTVue XR Avanti(Optovue,Inc)、Topcon DRI OCT Triton Swept source OCT、Spectralis OCT2(Heidelberg Engineering,Germany)等四種設(shè)備對(duì)比。拱環(huán)形態(tài)完整,拱環(huán)內(nèi)為無血流信號(hào)暗區(qū),即中心凹無血管區(qū)(foveal avascular zone,FAZ)

圖4 Deep capillary plexus(DCP)視網(wǎng)膜深層血管叢圖示視網(wǎng)膜深層血管形態(tài)較淺層細(xì)密,形態(tài)及走形規(guī)則,呈針織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),環(huán)繞FAZ。FAZ為無血流信號(hào)區(qū),較淺層范圍大。拱環(huán)即使在健康受試者,仍可能不能形成清晰完整結(jié)構(gòu)。此層厚度較為一致

圖5 OCTA成像原理簡單模擬圖A每個(gè)位置的重復(fù)B掃描獲得高分辨率光柵掃描模式,從而生成一組體積數(shù)據(jù);B同一位置的多次B掃描以識(shí)別連續(xù)掃描的運(yùn)動(dòng)變化;C通過計(jì)算機(jī)內(nèi)置軟件的去相關(guān)分析數(shù)據(jù)從而獲得D,最終掃描區(qū)域的OCTA圖像

3 OCTA對(duì)比FFA與ICGA

FFA和ICGA都需要患者散瞳并靜脈注射造影劑,且檢查時(shí)間較長,在10～30分鐘以上[6,7]。這二者可以動(dòng)態(tài)觀察視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜血流信號(hào),并將圖像2D可視化且二者觀察范圍廣泛。熒光素眼底血管造影術(shù)(FFA)因其能夠很好的顯像視網(wǎng)膜血管結(jié)構(gòu)及其變化而被認(rèn)為是觀察視網(wǎng)膜血管病理變化的“金標(biāo)準(zhǔn)”,比如脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascularization,CNV)、視盤新生血管(neovascularization of the disc,NVD)以及其他地方新生血管(neovascularization elsewhere,NVE)[8,9]。但是該檢查技術(shù)只能幫助我們觀察視網(wǎng)膜淺層血管結(jié)構(gòu)并不能觀察深層血管,這可能是因?yàn)楣饩€在視網(wǎng)膜的散射現(xiàn)象引起的[10]。因此,即使作為觀察視網(wǎng)膜血管結(jié)構(gòu)的“金標(biāo)準(zhǔn)”,該技術(shù)在觀察幾乎是半透明的視網(wǎng)膜時(shí)仍然不能提供很好的圖像[1]。并且,由于造影劑在血液循環(huán)的速度較快,隨著檢查時(shí)間的延長,背景熒光增強(qiáng)后對(duì)毛細(xì)血管細(xì)節(jié)分辨更加困難。此外,FFA和ICGA也有其他一些缺點(diǎn)使其不能廣泛的應(yīng)用到眼科臨床基礎(chǔ)檢查中去,如有創(chuàng)操作、價(jià)格高、耗時(shí)、病人基本身體素質(zhì)要求高(血壓控制情況、過敏史等),這些因素導(dǎo)致其并非理想的檢查手段。對(duì)于那些門診隨訪的病人來說,反復(fù)注射造影劑有可能造成肝腎功能的損傷。對(duì)比OCTA來說,該檢查可以免于因?yàn)殪o脈注射造影劑所帶來的潛在不良反應(yīng)如惡心嘔吐、過敏反應(yīng)等[11]。

表1 19例健康眼(平均年齡35.3±8.2歲)使用表中4種設(shè)備各項(xiàng)數(shù)據(jù)的可靠性結(jié)果

注:深灰色填充表示K值高度相關(guān)(K值范圍0.9～0.7);變灰色填充表示K值中等高度相關(guān)(K值范圍0.5～0.7);數(shù)值斜體表示K值弱等高度相關(guān)(K值范圍0.3～0.5);正常樣式表示K值最低等高度相關(guān)(K值范圍0.1～0.3)。數(shù)據(jù)顯示出4種設(shè)備觀察SCP和DCP的結(jié)果還是相對(duì)可靠的。Kappa=Fleiss kappa,SCP=superficial capillary plexus,DCP=deep capillary plexus,FAZ=foveal avascular zone,cont.=continuity,N=number

4 討論

在觀察糖尿病性視網(wǎng)膜病變、年齡相關(guān)性黃斑病變、中心性漿液性脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜病變、視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈阻塞、青光眼(視盤新生血管)等眼底血管疾病的診療、隨訪中因其快速、安全等特點(diǎn),OCTA的出現(xiàn)已經(jīng)在臨床上凸顯優(yōu)勢(shì)。但是,目前它依然在兩個(gè)方面無法替代傳統(tǒng)的造影,一是無法計(jì)算眼底血管的動(dòng)態(tài)充盈時(shí)間,二是無法評(píng)價(jià)血-視網(wǎng)膜屏障的功能,無法判斷血管的通透性。此外,OCTA檢查的局限先表現(xiàn)為:①移動(dòng)性偽影問題,雖然OCTA成像原理是基于我們認(rèn)為的血流信號(hào),但是受試者固視較差或眼內(nèi)液體的流動(dòng)也會(huì)造成偽影的干擾;②掃描范圍的局限性,目前已知的商用設(shè)備,共同的掃描范圍集中在視網(wǎng)膜后極黃斑部,雖然可以改變受試者固視點(diǎn)來檢查其他部位,但是會(huì)因延長掃描時(shí)間導(dǎo)致受試者視疲勞而產(chǎn)生過多的眼球運(yùn)動(dòng)偽影。

由于OCTA發(fā)展十分迅速,我們很難區(qū)分各種方法的優(yōu)劣。根據(jù)報(bào)道的不同方法,對(duì)血管都有很好的造影效果。難以評(píng)價(jià)各種OCTA方法的原因主要在于:(1)OCT系統(tǒng)硬件上的差別,例如SS-OCT系統(tǒng)和SD-OCT系統(tǒng),波長,相位穩(wěn)定性,成像速度,探測靈敏度等;(2)樣品的選擇,例如病人,正常人,疾病的種類等;(3)圖像的后期處理方法,例如分層的方法,濾波的方法,運(yùn)動(dòng)矯正的方法等;(4)圖像預(yù)處理,例如對(duì)干涉圖的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)取?/p>

綜上,隨著各商用設(shè)備及其技術(shù)的發(fā)展和完善,OCT-A會(huì)成為成為臨床眼底血管疾病不可或缺的檢查手段。