OCTA檢測糖尿病腎病患者黃斑區及視盤周圍的微循環和結構改變

李小豪，張 麗，李 慧，楊曉偉，趙文帥，韓牧園，張 薇

0引言

近年來，糖尿病已成為當今世界威脅人類健康的全球性公共問題。2017年國際糖尿病聯盟(International Diabetes Federation，IDF)發布的第8版全球糖尿病地圖數據顯示，中國成人糖尿病患者數量占全球成人糖尿病患者總數的1/4以上，位居世界第一，且仍在繼續增長，預計到2045年將增至1.2億[1]。糖尿病腎病(diabetic kidneydisease，DKD)是糖尿病常見而嚴重的微血管并發癥，也是引起終末期腎病的主要原因[2]。目前仍缺乏敏感、可靠的早期標志物預測DKD的發生、發展，腎活檢雖為“金標準”，但其有創且存在一定風險，難以大面積普查[3]。而腎臟和視網膜具有相似的解剖和發育以及生理和病理途徑，使視網膜成為探索微血管疾病的獨特和可接近的“窗口”。特別是近年來光學相干斷層掃描血管成像(optical coherence tomography angiography, OCTA)這一無創技術的發展，為視網膜微血管病變的量化提供了幫助。因此，本研究擬通過OCTA檢測DKD患者的黃斑區以及視盤周圍微循環和結構變化，探索預測DKD發生、發展的無創有效監測指標。

1對象和方法

1.1對象橫斷面研究。收集2020-01/2021-01期間就診于醫院眼科的2型糖尿病住院患者52例(合并DKD組23例和不合并DKD組29例)，平均年齡50±9.8歲，選取嚴重眼作為研究對象。20例健康志愿者納入健康組。納入標準：健康志愿者和糖尿病患者年齡18～70歲。排除標準：(1)屈光間質不清(嚴重玻璃體混濁或白內障)；(2)低質量的OCTA圖像；(3)高度近視(屈光度大于-6.00D)、眼軸(AL)小于20.0mm或大于26.0mm；(4)眼部外傷史；(5)其他視網膜疾病共存、青光眼或高眼壓；(6)有眼科干預手術史(如激光光凝、抗血管內皮生長因子玻璃體腔注射和玻璃體切除術)。本研究已通過醫院倫理委員會審查(批號：202061),患者已簽署知情同意書。

1.2方法

表1 2014年日本DKD聯合委員會關于DKD分期a

1.2.2DR的診斷及分期糖尿病視網膜病變(DR)均由我院眼科專業醫生進行眼底照相診斷和分期，根據國際臨床DR嚴重程度量表進行診斷和分期(表2)。當雙眼底出現病變嚴重程度不一致時，以較為嚴重的眼底病變的一側為準。

表2 DR分期

1.2.3常規眼部檢查所有參加本試驗的對象均自愿參加，并完成以下眼部檢查，包括視力檢查(國際標準視力表)、驗光、最佳矯正視力(BCVA)、眼壓、眼軸、裂隙燈檢查、散瞳后眼底彩照、光學相干斷層掃描(OCT)和OCTA檢查。

1.2.4記錄一般及臨床資料從住院系統中調取電子病歷，記錄所有糖尿病患者的臨床資料，包括性別、年齡、糖尿病病程、吸煙史、體質量指數、收縮壓、舒張壓、糖化血紅蛋白、尿微量白蛋白/尿肌酐、估算腎小球濾過率、總膽固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白-膽固醇、低密度脂蛋白-膽固醇。

1.2.5OCTA測量采用的是血流OCT(RTVue XR 100)對所有參與者進行OCTA檢查。所有的操作過程及分析過程都由同一名經驗豐富的檢查者在相同的條件下進行。OCTA掃描過程中受試者只需保持頭部靜止，注視指示燈即可，一般需要2～3min。存在一個或多個眨眼偽影、低信號強度指數(Q<6)、視網膜解剖結構的破壞和分割錯誤的圖像被排除在外。具體操作步驟：檢查儀器，調整儀器高度。參與者下頜放于下頜托，額頭向前緊貼額托，調整頜托高度，使外眥部與刻度線齊平，囑其注視鏡頭內的指示燈。掃描頭對準參與者瞳孔中心，開始逐漸推進，調節眼底圖像至最清晰。掃描模式采用HD AngioRetina 6×6掃描、HD AngioDisc 4.5×4.5掃描(圖1)。每只眼睛掃描一個以中心凹為中心的6mm×6mm掃描區和以視盤為中心的4.5mm×4.5mm掃描區。黃斑區成像為邊長6mm的正方形，中心凹成像于正方形中心，并以中心凹為中心的直徑1、3、6mm的同心圓，分別為中心凹區域、旁中心凹區域、中心凹周圍區域。運用系統內置分析軟件分析3組研究對象的淺層血流密度(SCP-VD)和深層血流密度(DCP-VD)、視網膜厚度、中心凹無血管區(FAZ)面積和周長、FAZ周圍300μm區域中心凹血管密度(FD300)、視盤旁血流密度(peripapillary-VD)、視網膜神經纖維層(RNFL)厚度、神經節細胞復合體(GCC)厚度。其中淺層毛細血管叢(SCP)層被定義為ILM(內界膜)～IPL(內叢狀層)上方9μm，而深層毛細血管叢(DCP)層被定義為IPL上方9μm～OPL(外叢狀層)下方9μm。

圖1 OCTA檢查 A：黃斑區HD AngioRetina 6×6掃描；B：視盤適用于HD AngioDisc 4.5×4.5掃描。

2結果

2.1糖尿病患者的一般資料及臨床指標糖尿病患者52例，其中非DKD組29例，DKD組23例。兩組在收縮壓、估算腎小球濾過率、尿微量白蛋白/尿肌酐差異均有統計學意義(P<0.05)，而性別、年齡、糖尿病病程、吸煙、舒張壓、體質量指數、糖化血紅蛋白、總膽固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白-膽固醇、低密度脂蛋白-膽固醇差異均無統計學意義(P>0.05)，見表3。

表3 糖尿病患者的一般資料及臨床指標

2.2各組OCTA指標差異在淺層毛細血管叢中，旁中心凹、中心凹周圍血流密度在健康組、非DKD組、DKD組呈逐漸減小趨勢(P<0.05)，中心凹血流密度在健康組、非DKD組、DKD組之間差異無明顯統計學意義(P>0.05)；在深層毛細血管叢中，旁中心凹、中心凹周圍血流密度在健康組、非DKD組、DKD組均呈逐漸減小趨勢(P<0.05)，而中心凹DCP-VD僅表現為DKD組的下降(P<0.05)，而非DKD組與健康組之間無明顯變化。視盤旁血流密度在健康組、非DKD組、DKD組均呈逐漸減小趨勢(P<0.05)；FAZ周圍300μm區域中心凹血管密度在健康組、非DKD組、DKD組均呈逐漸減小趨勢(P<0.05)。FAZ面積和神經節細胞復合體厚度在健康組、非DKD組、DKD組均呈逐漸增大趨勢(P<0.05)。三組FAZ周長、視網膜厚度、視網膜神經纖維層厚度差異均無統計學意義(P>0.05)，見表4，圖2。

表4 各組OCTA指標的差異性分析

圖2 健康組、非DKD組、DKD組的眼底彩照及OCTA特征差異。

2.3DKD組中DR、OCTA指標與DKD分期的相關性DKD患者共23例23眼，包括1期6眼(26%)、2期1眼(4%)、3期8眼(35%)、4期5眼(22%)、5期3眼(13%)。不同分期DKD患者的DR分期見表5。

表5 不同分期DKD患者的DR分期情況 眼

Spearman相關性分析顯示：DR分期與DKD分期呈正相關(rs=0.468，P<0.05)；旁中心凹SCP-VD、旁中心凹DCP-VD、中心凹周圍DCP-VD與DKD分期呈負相關(rs=-0.535，P=0.009；rs=-0.712，P<0.001；rs=-0.641，P=0.001)，其余指標與DKD分期均無相關性(P>0.05)，見表6。

表6 DR分期、OCTA指標與DKD分期的相關性分析

3討論

DKD起病隱匿，早期癥狀不易察覺。為了追蹤DKD的發展過程，腎內科醫生通常需要腎活檢，但其有創，不適合用于篩查和隨訪。考慮到腎臟和視網膜具有相似的解剖和發育以及生理和病理途徑，使視網膜成為探索微血管疾病的獨特和可接近的“窗口”。

OCTA，一個新型視網膜微血管定量評估工具，是在OCT的基礎上發展而來的一種革命性的眼底成像技術，通過對視網膜同一部位進行連續的B掃描，檢測血管中移動的血細胞，并將其與靜態組織區分，從而獲得特定掃描部位的視網膜血流循環圖像[4]。與傳統的眼底熒光血管造影相比，OCTA的優點在于：無創、重復性強、高分辨率、三維成像、所需時間短(最長掃描時間僅需2～3min)、分層成像、能夠定量病灶形態及面積、無造影劑過敏風險等。雖然它還不能完全取代熒光血管造影，但技術的進步已經開始解決早期的局限性，如開發新的算法消除偽影、成像掃描范圍更大等。OCTA能夠觀察不同區域、層次的視網膜及脈絡膜微循環及結構改變，現已被廣泛應用于視網膜血管性疾病、脈絡膜新生血管、神經眼科、炎癥性疾病以及其他全身性疾病的研究中。

本研究是國內率先使用OCTA對DKD患者黃斑區和視盤區進行定量分析的一項研究。我們的主要結果概括如下：(1)與非DKD組相比，DKD組患者具有更高的收縮壓、較低的估算腎小球濾過率、更高的尿微量白蛋白/尿肌酐；(2)旁中心凹、中心凹周圍(SCP-VD、DCP-VD)、視盤旁血流密度、FAZ周圍300μm區域中心凹血管密度在健康組、非DKD組、DKD組均呈逐漸減小趨勢，而中心凹DCP-VD僅表現為DKD組的下降，中心凹SCP-VD在三組之間差異并無統計學意義；(3)FAZ面積和GCC厚度在健康組、非DKD組、DKD組之間均呈逐漸增大趨勢；(4)DR分期與DKD分期呈正相關，而旁中心凹SCP-VD、旁中心凹DCP-VD、中心凹周圍DCP-VD與DKD分期呈負相關。這一發現證實了眼部微循環與腎功能障礙之間的密切聯系，支持了OCTA檢測DKD引起的早期微血管改變的潛力。

血流密度在DR的作用已被廣泛討論，但對DKD患者的相關研究甚少。Cankurtaran等[5]研究結果顯示，視網膜血管密度在健康對照組、正常白蛋白尿組和微量白蛋白尿組三組逐漸降低。最近一項關于DKD黃斑區血流密度的變化分析顯示，淺毛細血管叢、深毛細血管叢、脈絡膜毛細血管叢的黃斑區血流密度在對照組、非DKD組和DKD組呈逐漸減少趨勢[6]。而我們的研究結果進一步顯示：在SCP中，除了中心凹部位，旁中心凹、中心凹周圍的血流密

度在健康組、非DKD組、DKD組均呈逐漸減小，而在DCP中，旁中心凹、中心凹周圍的血流密度在健康組、非DKD組、DKD組均呈逐漸減小，而中心凹DCP-VD僅表現為DKD組的下降。提示黃斑區視網膜微循環損害最先開始于DCP外層，而SCP-VD的中心凹部位不受累或最后受累，即可能存在由外向內、由深及淺的趨勢。之前關于DR的多項研究也提出了“深層優勢”的假說[7-10]。此外，Alam等[11]發現黃斑區顳側最容易受到糖尿病影響，即黃斑區顳側是一個敏感部位。推測可能是由于顳側黃斑血管更靠近終末血管，這種解剖結構可能會增加該部位血管損傷的易感性。因此，我們假設DKD的進展在不同的易感區域中對SCP和DCP有不同的影響。在未來的研究中，我們將進一步對DKD患者顳側、鼻側、上方、下方進行亞組分析，以期通過長期隨訪來研究DKD疾病的進展特點。

眾所周知，糖尿病是神經血管性疾病，即微血管病變與神經元損傷共存。RNFL和/或GCC的變薄被認為是神經退行性變。視網膜神經節細胞(retinal ganglion cell，RGC)由神經節細胞體以及其樹突、軸突組成，樹突與雙級細胞的軸突構成了IPL，軸突構成了RNFL，RNFL從周邊視網膜向視乳頭集中構成視神經。GCC由RNFL、RGC和IPL這三層結構構成，GCC的厚度能夠反映視網膜神經節細胞受損情況。黃斑區涉及的血管及結構異常已被廣泛研究，但只有少數學者使用OCTA來研究糖尿病患者視盤的結構和微循環改變[12]。在與原發性開角型青光眼[13]，高血壓性視網膜病[14]和臨床前或早期DR[15-16]相關的研究中，已報告了視盤旁血流密度，RNFL厚度和GCC厚度顯著降低。而我們的研究與之不完全一致，即DKD組患者的視盤旁血流密度減少，而GCC厚度卻逐漸增大，且RNFL差異無統計學意義。我們考慮可能是由于黃斑水腫或視網膜出血導致GCC厚度測量值增大。至于視盤旁血流密度的降低是否是神經節細胞復合體厚度變薄和代謝需求減少的結果尚不清楚。Kim等[15]認為2型糖尿病患者微血管變化與黃斑區神經節細胞內叢狀層厚度(mGCIPL)變薄有關。Vujosevic等[17]認為糖尿病患者視盤周圍放射狀毛細血管叢(peripapillary radial capillary plexus,RPCP)血管形態和血流密度的異常改變與RNFL變薄有關。而Cao等[18]認為視盤的微血管改變可能早于乳頭周圍RNFL缺損。目前視盤微循環與結構改變的因果關系仍存在爭議，需要進一步隨訪深入研究。此外，還需要更多的研究來檢驗使用不同OCTA設備測量GCC和RNFL的一致性，以及我們需要認識到視網膜出血或水腫可能導致OCTA掃描分割和分析錯誤。

FAZ是位于黃斑中心的一個生理性無毛細血管區，是黃斑缺血的敏感指標。OCTA不受造影劑滲漏的影響，可通過血管形態和血流改變能更清晰顯示無血管區邊界。FAZ的改變主要是由于毛細血管脫落以及黃斑血管重塑，這導致了血管密度和灌注指數的降低。FD可以作為FAZ周圍300μm區域中心凹血管缺失的良好指標。本研究結果顯示：DKD患者的FAZ面積增大、FD300減小。這意味著DKD患者存在黃斑缺血(DMI)。一些研究已經證明與正常對照組相比，糖尿病患者在出現臨床DR之前就已經存在FAZ面積的擴大[19-20]。而Lee等[21]的研究卻未顯示FAZ面積擴大。這種現象可能是由于FAZ的個體差異性。盡管如此，仍有研究證明3mm×3mm和6mm×6mm兩種掃描尺寸在FAZ面積和周長的測量上沒有差異，可以推斷FAZ面積和周長的測量在不同掃描尺寸和人群中是一個高度可重復和可靠的標準[22]。因此FAZ區域的定量評估可作為黃斑缺血的潛在生物標記物，對視覺預后有重要價值。

DKD和DR是糖尿病最常見的兩種微血管并發癥，兩者的關系一直是目前研究的熱點，多項研究表明兩者之間存在相關性。本研究結果顯示DR分期與DKD分期呈正相關，即隨著DKD損害程度的加重，DR也逐漸加重。這可能歸因于：(1)腎臟與眼底在起源、發育和結構方面非常相似，二者均存在大量毛細血管網，毛細血管基底膜增厚是DKD與DR共同的早期病理特點，并且腎小球濾過屏障和血-視網膜屏障也有相似的通路[23]。(2)兩者之間存在共同的發病機制：糖基化終末產物的堆積、多元醇通路活化、氧化應激、蛋白激酶C、血流動力學改變、生長因子、炎癥介質、補體激活途徑等[24]。(3)遺傳因素、血流動力學改變、脂代謝紊亂等的共同影響[25]。近年來越來越多的學者認為DR在DKD中的臨床輔助診斷中具有重要價值。在本研究中，我們進一步發現了與DKD嚴重程度相關的敏感參數，包括旁中心凹DCP-VD(rs=-0.712，P<0.001)、中心凹周圍DCP-VD(rs=-0.641，P=0.001)、旁中心凹SCP-VD(rs=-0.535，P=0.009)。這提示我們視網膜毛細血管密度或許可作為監測DKD嚴重程度的一個無創指標，其中旁中心凹DCP-VD是最敏感、相關性最強的指標[26]。

總之，本研究表明黃斑區和視盤周圍VD降低、FAZ面積增大、GCC增厚可間接反映評估糖尿病引起的腎臟微循環損害。OCTA為糖尿病患者全身微血管病變的評估提供了一種獨特的、非侵入性的方法。本研究的局限性在于：(1)樣本量不足；(2)該研究屬于橫斷面研究，未能反映因果關系；(3)未對糖尿病分型進行亞組分析。在未來的研究中，我們將進一步采用大樣本、前瞻性隨訪研究來證實眼部微循環與腎功能障礙之間的密切聯系。作為眼科醫師，我們建議將OCTA納入糖尿病患者隨訪管理，結合估算腎小球濾過率、原微量白蛋白/尿肌酐等臨床指標建立完善的DKD預測模型，及時發現和治療DKD，減少終末期腎病的發生率及死亡率。

2童國玉, 朱大龍. 糖尿病腎病國內外臨床指南和專家共識解讀. 中國實用內科雜志 2017;37(3)：211-216

3田冬琴, 劉開翔, 占志朋, 等. 糖尿病腎病規范化診斷研究進展. 中華腎病研究電子雜志 2019;8(3)：132-137