多光譜眼底成像在糖尿病視網膜病變中的應用進展

甘潤 馬菲妍 白杰 冬雪川

據(jù)調查顯示,30%～60%的糖尿病患者會出現(xiàn)視網膜病變,15%～20%的患者可發(fā)展為嚴重增殖性視網膜病變［1］。糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy,DR)以漸進性的視物模糊為主要特征,一旦發(fā)生視網膜病變將對患者的生活和工作容易造成極大的不便,也是導致糖尿病患者生活質量下降的重要因素之一［2］。早期對該病多采用熒光素眼底血管造影(fundus fluorescein angiography,FFA)進行診斷,但隨著患病人群的逐年增加,FFA檢查的弊端逐漸現(xiàn)象,如熒光素泄露、難以分層成像、造影劑過敏反應等,使之在臨床推廣受到限制［3］。近年來隨著醫(yī)學技術的不斷發(fā)展與創(chuàng)新,多光譜眼底成像技術(multiple spectrum imagine,MSI)以其無創(chuàng)、快速、操作簡便、可反復使用等優(yōu)勢越來越廣泛應用于臨床上,為充分評估MSI對DR的診療價值,作者就近年來診斷DR中MSI的作用進行綜述,給臨床提供一定的指導價值,具體內容如下。

1 影像學成像的病理基礎

糖尿病逐漸成為世界范圍內危害人體健康重要疾病,據(jù)流行病學數(shù)據(jù)顯示,13年后糖尿病患病人數(shù)達到5.52億,DR為老年糖尿病患者中常見且嚴重微血管并發(fā)癥,眼底病變中其患病率排名第一,上述疾病往往會并發(fā)玻璃體積血、視網膜前增殖膜及牽拉性視網膜脫落,對患者視力造成危害,在DR中主要涉及兩方面的病理改變,分別為視路組織結構及病理組織發(fā)生變化與眼部相應血管發(fā)生變化［4］。

1.1 視覺通路的改變 因視路組織結構改變是視網膜病變的最主要因素,同時涉及到眶內段視神經、顱內段視覺通路及視中樞3個部分解剖結構的改變。以前者較為常見,包括部分缺血性視神經病變及糖尿病所導致的視盤水腫與視神經萎縮；視覺通路改變主要是由于長期血糖升高將會破壞視覺通路髓鞘結構及膠質細胞質中細胞器,干擾神經營養(yǎng)因子的正常運輸,導致視神經細胞的紊亂與死亡。在一項研究中提出,在視中樞外周神經損害后可出現(xiàn)大腦功能的可塑性重組,并伴有解剖形態(tài)的變化［5］。

1.2 眼部血管的改變 眼部血管的變化常涉及到視網膜中央動脈、睫狀動脈、視網膜毛細血管、眼動脈及其周圍的毛細血管與毛細血管前小動脈,上述動脈的改變大多為血管解剖結構的重塑與血液循環(huán)不暢。

1.3 視網膜神經細胞損害與眼部血管損害的關系 研究認為,在DR早期,多為視網膜微血管病變,并伴隨神經纖維層的病理改變,其主要是由于神經細胞突起腫脹導致周圍血管受到壓迫,進而導致血管的狹窄與閉鎖,同時也有可能導致視網膜神經元與神經膠質細胞代謝的異常,進而引起以視網膜神經節(jié)細胞減少為典型特征的視網膜神經組織退變,并且視網膜神經纖維層變薄也是導致視力改變的重要原因［6］。

2 MSI對DR的診斷價值

多光譜成像是在空間成像的基礎上發(fā)展而來,通過多個特定頻率范圍的光獲得成像數(shù)據(jù)的影像學方式,是利用多個單色發(fā)光二極管光源分別投射入眼底不同深度的組織,結合各個組織吸收光譜的差異,采集眼底不同深度的單色光反射圖像,作為診斷依據(jù)［7］。早期MSI多被應用于遙感領域,如軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測等,近年來被逐漸引進生物醫(yī)學領域。

MSI目前用于多種眼底疾病的檢查,如高血壓、DR、動脈硬化、外層滲出性視網膜病變(Coats病)、血管阻塞性疾病、葡萄膜滲漏綜合征、家族性滲出性玻璃體視網膜病變(FEVR)、視盤小凹、黃斑交界區(qū)疾病、自身免疫性視網膜病變、息肉狀脈絡膜血管病、視神經乳頭的水腫及視網膜營養(yǎng)障礙性疾病等的檢查,同時在青光眼的視神經變化中、對稱性緩慢進展的黃斑變性疾病(Stargardt病)等也見到相關研究［8］。龔健楊等［9］的研究中收集了95例2型糖尿病患者免散瞳眼底照相和多光譜視網膜成像照片資料,結果顯示,眼底造影檢查與免散瞳眼底照相檢查在DR 0～1期為98%,2～3期的一致率為100%,多光譜在DR視網膜特征顯示方面略優(yōu)于眼底照相,同時具有一定的篩查作用。仇長宇等［10］的研究結果顯示,MSI診斷微血管瘤的靈敏度84.0%,特異度為88.9%,陽性預測值達到了91.3%,陰性預測值為80.0%,認為MSI在篩查DR中有較好的可靠性及診斷價值。梁超群等［11］分析1例先天性視盤小凹的資料,經多光譜視網膜成像系統(tǒng)(retinal health assessment,RHA)波長在590、740、850 nm示,視盤顳側灰色小凹顏色逐漸變深,清晰度逐層遞增,黃斑區(qū)散在白色點狀病灶,黃斑區(qū)上下血管弓之間視網膜隆起,可有效輔助診斷先天性視盤小凹。洪博等［12］提出,經過多光譜眼底分層成像能夠系統(tǒng)客觀、清晰記錄眼底改變,當投射不同波長的光后,根據(jù)吸收程度的差異對視網膜及深層視網膜將會產生相對應的反射,并且不同層次的視網膜與脈絡膜、不同組織和細胞類型所含的色素成分及含量也各不相同,因此對于不同波長的單色LED光源投射至眼底組織,在各個深度上產生不同反射,被圖像采集系統(tǒng)記錄后形成各個層次的眼底圖像,適合應用于飛行員體檢和篩查中。相比較目前臨床同樣比較新興的光相干斷層掃描(optical coherence tomography,OCT)檢查,MSI一次能用10種光譜從冠狀位由表層到深層顯示玻璃體視網膜交界區(qū)及周圍相關組織的形態(tài)［13］,并且MSI還能模擬FFA與脈絡膜造影圖像,通過血氧定量法區(qū)分視網膜的低灌注及異常高灌注區(qū)域,從而協(xié)助診斷視網膜微血管病變,對于一些存在FFA相對禁忌證的患者而言,是最佳替代方式,MSI具備安全無創(chuàng)、有效、便捷等優(yōu)勢,為研究早期DR的血液流變學開拓了新天地［14］。

3 小結

視網膜病變作為糖尿病患者常見且并發(fā)癥率較高的疾病,往往對糖尿病患者的生活質量與身心健康造成嚴重影響,盡管MSI作為一種全新的診斷方式,在DR的診斷表現(xiàn)已得到臨床廣泛認可,并為該病的早期及無創(chuàng)診斷帶來曙光,但在臨床應用中仍有以下不足［15］：①MSI雖能顯示黃斑水腫、滲漏、無灌注區(qū),但無法顯示血管滲漏的動態(tài)過程；②無法全面反映眼底熒光造影所顯示的微循環(huán)異常；③MSI目前僅能作為FFA與OCT的補充,并不能完全替代FFA及OCT。下一步建議開展較大規(guī)模的前瞻性連續(xù)病例研究,進一步展示MSI的診斷能力。