光學相干斷層掃描血管成像在帕金森病中應用的研究進展

楊蘭青，徐敏，葉民

帕金森病(PD)是一種中老年常見的神經退行性疾病，主要表現為運動遲緩、靜止性震顫、肌強直和姿勢不平衡等運動癥狀，以及越來越受關注的嗅覺障礙、自主神經功能障礙、認知功能障礙和睡眠障礙等非運動癥狀[1-2]。隨著全球人口的老齡化，PD的患病率預計將急劇增加，在未來20年增加一倍[3]，為社會及其照料者帶來巨大負擔。而目前PD的診斷主要是依靠臨床癥狀，缺乏有效、可靠的客觀證據，即使是經驗非常豐富的臨床醫生也有誤診可能[4]。PD的病理特征主要是中腦黑質致密部多巴胺能神經元的進行性丟失和路易小體的形成[5-6]，而腦小血管病理改變可能是PD發生和發展的又一關鍵因素[7-8]。視網膜是大腦的延伸，兩者微血管系統具有共同的特征[9]。視網膜可以作為檢測大腦微血管系統的窗口，通過評估其微血管可以更好地了解PD的發病機制。光學相干斷層掃描血管成像(OCTA)是一種非侵入性血管成像技術，可以提供視網膜血流高分辨率圖像。目前該技術已經應用到神經退行性疾病(如多系統萎縮[10-11]、Alzheimer’s病[12])和其他系統疾病(如青光眼[13]、糖尿病視網膜病變[14])的檢測中。本文對應用OCTA技術評估PD患者視網膜微血管改變的研究進行綜述，分析視網膜血流改變在PD早期診斷和監測疾病嚴重程度中的作用，為臨床提供參考。

1 OCTA成像技術

OCTA可以對視網膜的血管層進行快速、無創、可重復性的高分辨血流成像[15]，其工作原理是通過檢測血液流動來實現視網膜血管的三維成像。OCTA在視網膜同一個位置執行反復B掃描，通過檢測信號變化，最終實現血流信號的可視化[9,15-16]。由于被檢者不必接受靜脈注射造影劑，基本上消除了傳統視網膜血管造影技術的不良反應，包括過敏反應、惡心、嘔吐、皮疹、尿和皮膚變色[17]。因此，與熒光素或吲哚菁綠血管造影相比，OCTA更安全、耐受性更好。另一方面，OCTA不需要注射造影劑，因此圖像質量優于其他血管造影獲得的圖像[17]。OCTA的這些優勢為疾病的描述和量化、發病機制的研究以及治療方法的研發提供了可能。

2 視網膜的解剖

視網膜的胚胎起源與大腦相同，被廣泛認為是CNS的重要組成部分[18]。結構上，視網膜自內向外可分為十層：內界膜、神經纖維層(RNFL)、神經節細胞層、內叢狀層、內核層、外叢狀層、外核層、外界膜、光感受器細胞層及色素上皮層[19-20]。神經節細胞層和內叢狀層因解剖上的密切關系，這兩層常被描述為神經節細胞內叢狀層(GCIPL)。視網膜內層主要由視網膜微血管提供營養，而視網膜血管結構是三維排列的，選擇不同的結構邊界在一定程度上可以分成許多不同的層次。目前視網膜血管可分為四個血管叢：淺表血管叢(SVP)由視網膜中央動脈供應，主要由神經節細胞層的大動脈、小動脈、毛細血管、小靜脈和靜脈血管組成，在內核層的上方和下方是中間毛細血管叢(ICP)和深層毛細血管叢(DCP)，而放射狀視乳頭周圍毛細血管叢(RPC)與深層的血管叢不同，其與RNFL的軸突平行分布[21]。目前OCTA將黃斑區血管以內叢狀層/內核層為界分為淺表毛細血管叢(SCP)和深層毛細血管叢(DCP)SCP位于視網膜RNFL、GCIPL，DCP位于內核層和外叢狀層[21]。

3 OCTA對PD視網膜微血管的相關研究

PD患者的非運動癥狀中視覺障礙極為常見，與視網膜相關的包括視覺減弱[22]、對比敏感度減弱[23]和視敏度下降[24-25]。這些癥狀常對PD患者的日常生活造成負面影響。研究[26]發現，PD患者在早期甚至前驅期就可以出現視覺癥狀，且隨著疾病進展而進行性加重。一項縱向研究[27]發現，視力較弱的人群較正常組的PD患病風險更高。因此，近年來越來越多的研究[28-29]著眼于分析視覺系統損害與PD之間的關系，視網膜微血管變化可能是PD患者出現視覺障礙的一個關鍵因素，故OCTA應用于PD患者的視網膜微血管檢測有重要的臨床價值。

3.1 PD患者視網膜微血管變化的可能機制 PD患者視網膜微血管改變的機制尚不清楚。有證據[30]表明，PD患者有較高的腦缺血性疾病患病率。另一項前瞻性研究[7]發現，基線期有腦小血管疾病的患者平均隨訪5.2年后的PD發生風險增加，血管退行性變可能是PD發生與進展的危險因素。Guan等[8]對PD患者的腦組織血管形態分析發現，包括黑質在內的多個腦區毛細血管分支減少，毛細血管破碎、縮短和變寬。鑒于視網膜與大腦微血管系統的同源性，PD伴隨的腦血管改變可能會延伸到視網膜，導致微血管網絡改變[31]。此外，先前關于PD動物模型視網膜活體成像的報告[32]顯示，α-突觸核蛋白(α-syn)沿血管壁存在，并且在動脈中更為明顯，而這些動脈主要位于視網膜淺層的微血管[33]。這可能有助于解釋為什么視網膜血管淺層相較深層血管的血管密度下降更明顯。

視網膜毛細血管叢變化和視網膜結構間的關系可能有助于進一步理解研究結果。既往研究表明，PD的視網膜神經退行性變可能是視網膜內多巴胺減少[34]和病理性α-syn沉積導致的，特別是視網膜神經節細胞內磷酸化的α-syn的存在[18]，最終導致PD患者視覺障礙。而視網膜SCP位于主要由神經節細胞構成的RNFL和GCIPL中，視網膜DCP主要位于由其他細胞構成的內核層和外叢狀層。視網膜厚度與微血管改變具有相關性，當視網膜微血管損傷時不能及時為視網膜提供足夠的營養導致其厚度變薄，厚度改變進一步惡化視網膜微循環。但有研究[35]分析發現，PD患者視網膜微血管改變可能在視網膜結構改變及視力障礙出現之前。作者認為，OCTA參數可能更有潛力作為PD診斷和分期的生物標志物。

3.2 PD患者視網膜微血管的變化 黃斑是視網膜的一個特殊分化區域，具有獨特的神經細胞、膠質細胞和血管分布，視敏感度高，其耗氧量明顯高于其他組織，且血供單一[36]，對缺血、缺氧更為敏感。Robbins等[37]通過OCTA對黃斑區進行6 mm×6 mm掃描(以中心凹為中心)，將黃斑區分為中央區(直徑1 mm)、內環(直徑1～3 mm)、外環(直徑3～6 mm)和整環，發現PD患者在6 mm×6 mm整環及內環區域SCP的血管密度(定義為測量區域單位面積內灌注血管的總長度)及血管灌注密度(定義為測量區域單位面積內灌注血管的面積)較低；但PD組與對照組相比，中心凹無血管區(FAZ)面積沒有差異。同樣，Zou等[38]以黃斑中心凹為中心，以1 mm、3 mm、6 mm為直徑，把黃斑區分為中央、內環、外環和整環，通過OCTA進行6 mm×6 mm掃描評估血管長度密度(定義為測量區域單位面積內灌注血管的總長度)和灌注密度發現，SCP在整環、內環和中央區的血管長度密度和所有區域的血管灌注密度均低于對照組；FAZ在面積和周長上無差異，而FAZ圓形指數降低，提示中央凹旁區毛細血管排列有損傷。然而，Murueta-Goyena等[39]發現，PD患者FAZ面積明顯小于對照組，且中央凹區血流灌注密度、血管骨架密度及毛細血管周圍腔隙增加。

Shi等[40]使用3 mm×3 mm的OCTA掃描黃斑區(以中心凹為圓心)，除去FAZ(直徑0.6 mm)后，評估直徑2.5 mm內的總環形區及其上、下、鼻、顳側四個象限的血管灌注密度和血管骨架密度發現，PD患者SCP血管灌注密度和骨架密度在全環區和各象限均明顯低于對照組；DCP的血管骨架密度僅在上、下、顳側象限有統計學意義的降低，血管灌注密度無變化。最近，Zhou等[41]研究也同樣發現在直徑3 mm的環形區域內，黃斑區SCP的血管密度明顯降低。Zhang等[35]對早期PD患者行OCTA檢測發現，視網膜SCP和DCP血流較對照組下降。Kwapong等[31]發現，早期PD患者視網膜血管密度明顯降低，SCP比DCP的血管密度降低更顯著。作者認為，PD視網膜毛細血管損傷可能在臨床運動障礙出現之前已經存在。然而，Rascunà等[42]發現，PD患者與對照組相比，SCP和DCP的血管密度均無顯著差異。研究結果不同可能是因為研究雖然都涉及早期PD患者，但Rascunà等[42]研究中受試者病程更短[(3.84±2.80)年vs.(2.28±1.19)年]，且不受藥物影響。

隨著OCTA技術的發展和應用，有研究開始使用OCTA技術檢測PD患者RPC的改變。最近，Robbins等[43]在一項前瞻性研究中以視乳頭為中心，通過4.5 mm×4.5 mm的OCTA掃描81例PD患者和266例對照組視盤旁的RPC發現，PD組的毛細血管灌注密度和毛細血管血流均顯著升高。

3.3 PD患者視網膜微血管變化與視網膜厚度、臨床特點的關系 Kwapong等[31]研究發現，SCP的血管密度與GCIPL厚度呈正相關，即SCP的血管密度越低，GCIPL越薄。這可能是因為視網膜微血管異常，特別是SCP微血管異常與神經退行性變有關。但該研究的PD患者行OCTA檢查時均使用左旋多巴治療，因此不能排除藥物對微血管的影響。Rascunà等[42]發現，早期PD患者RNFL、神經節細胞層和內叢狀層的厚度與中心凹血管密度呈正相關，該區域與視力和顏色辨別有關[44]。同時，還有研究[40]發現，PD患者視網膜SCP和DCP的毛細血管復雜性均降低，SCP復雜性與GCIPL厚度呈負相關；DCP復雜性(下象限最顯著)與最佳矯正視力和病程呈負相關。Zou等[38]研究發現，視網膜微血管改變時，黃斑總體積、黃斑視網膜厚度、顳側象限的RNFL和GCIPL的厚度也降低；內環區血管長度密度結合黃斑總體積和黃斑視網膜厚度的曲線下面積分別為0.843和0.849；內環區血管灌注密度結合黃斑總體積和黃斑視網膜厚度的曲線下面積分別為0.849和0.848。作者認為，與光學相干斷層掃描(OCT)或OCTA單獨檢測相比，OCT與OCTA聯合檢測更適合作為PD診斷和進展的生物標志物。但最近一項聯合OCT和OCTA的研究[37]并沒有發現視網膜微血管與厚度之間的相關聯系，這與Zhang等[35]的結果一致。然而，近期有研究[41]發現，PD患者視網膜微血管改變與視網膜厚度無關，與視力損害有關，視網膜微血管改變可能比視力下降和視網膜結構改變發生得更早，其有可能成為PD的早期診斷指標。另外Robbins等[43]發現，視盤旁的RPC的OCTA參數與Hoehn-Yahr分期、RNFL厚度無關。

3.4 研究的局限性 目前對PD的OCTA研究存在一些共同的局限性：(1)樣本量較少；(2)縱向隨訪較少，對不同嚴重程度的PD個體的橫斷面研究無法確定視網膜成像對PD的預后價值；(3)不同OCTA設備的不同算法可能導致異質性的結果；(4)與其他視網膜成像方式相比，OCTA成像容易產生運動偽影[37]，影響血流圖像的效果；(5)由于PD沒有標準的生物標志物，研究中納入的PD患者可能僅是臨床診斷的PD，實際上并不是真正的原發性PD。雖然使用OCTA測量PD患者視網膜血管存在一定的局限性，但其可能為探索PD有效的生物標志物提供一定幫助[31]。

4 總結與展望

OCTA可以對視網膜血管系統進行無創評估，直接量化不可見的視網膜血管層次，對PD的早期診斷和評估病情進展有重要作用，未來有可能作為檢測PD早期血管變化的生物標志物。而這些血管改變背后的病理機制仍需充分闡明，并需要進一步研究來確定微血管損傷與視網膜厚度之間的關系。