577 nm閾下微脈沖激光治療視網膜疾病的研究進展

龍 河,劉茂雄,胡慶華,李 鑫

0 引言

目前,玻璃體腔抗血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)藥物治療是多種視網膜疾病的一線治療方法,然而,對于抗VEGF反應不佳、存在抗VEGF禁忌證或者在連續注射導致治療負擔沉重的病例中,視網膜激光仍然是一種重要的治療方式。盡管傳統激光光凝是有效的,但它可能導致永久性視網膜損傷。激光技術的最新進展集中在最大程度地提高治療效果,同時最大程度地減少視網膜損傷。1990年代初,國外學者提出了采用微脈沖激光治療黃斑區疾病的概念,而810、577 nm閾下微脈沖激光(subthreshold micropulse laser, SML)是目前視網膜激光治療的研究熱點。本文就577 nm SML的相關特性及其在多種視網膜疾病治療中的應用進展進行綜述。

1 577 nm SML的概念

閾值下是指光凝所使用的能量處于損傷閾值即細胞蛋白質失活水平以下,其光凝溫度<20℃,使視網膜色素上皮(retinal pigment epithelial, RPE)細胞處于亞失活狀態。微脈沖激光是由一系列短促、高頻、可重復的脈沖波組成,在一個完整的激光曝光過程中包含了一系列微小可重復的“開關”脈沖,即激光作用時間“ON”和間歇時間“OFF”。在“ON”時,RPE細胞吸收激光,使激光光能轉化為熱能;在“OFF”時,激光暫停工作,RPE細胞將吸收的熱能向周圍組織擴散,使局部組織溫度降低,從而使局部組織溫度升高呈不連續性,不造成傳統光凝治療所產生的永久性視網膜損傷。577 nm SML是純黃激光,其波長在葉黃素光波吸收峰值(420-500 nm)之外,故黃斑內、外叢狀層的葉黃素對其幾乎不吸收,而主要被氧合血紅蛋白和黑色素吸收,主要作用于RPE層,其在治療時所需能量更低,最大程度減少組織損傷,更適合于黃斑區治療。810 nm SML是近紅外光,穿透性強,散射力差,對周圍組織的影響較小,RPE對其吸收率為8%-10%,對視細胞損傷小,大部分穿過RPE層被脈絡膜吸收,適用于脈絡膜疾病的治療。

2 577 nm SML的作用機制

577 nm SML主要作用于RPE層和脈絡膜毛細血管層,激光能量是其作用的決定因素,隨著激光能量的增加,損傷深度和損傷范圍都逐漸加重。雖然577 nm SML已廣泛用于治療多種視網膜和脈絡膜黃斑疾病,然而它的確切機制仍然存在爭議。其可能的作用機制為:(1)刺激RPE的代謝和再生。刺激RPE水平的代謝活性和基因表達,并隨后釋放生長因子、酶和細胞因子,如VEGF、色素上皮衍生因子(pigment epithelium derived factor, PEDF)、轉化生長因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)、基質細胞衍生因子1 (stromal cell derived factor, SDF-1)和基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)等,調節血管生成和血管滲漏[1-2]。此外誘導局部再生效應,改善RPE泵的功能,修復損傷的視網膜屏障[3-4]。(2)恢復視網膜神經膠質細胞的功能,促進視網膜水腫吸收[5]。視網膜神經膠質細胞在維持視網膜生理結構和功能方面起著至關重要的作用,神經膠質細胞在不同類型的應激源刺激和視網膜損傷情況下(包括氧化損傷和高血糖)進行活化和增殖,并釋放促炎物質和血管活性物質,導致局部炎癥和血管通透性增加[6]。(3)誘導RPE細胞中的熱休克蛋白70(heatshock-protein 70, HSP70)的表達和上調[7]。HSP70有助于修復受損的組織并產生“耐熱性”,從而增加了因熱、炎癥、氧化或缺氧損傷而發生細胞損傷和凋亡的閾值,防止細胞凋亡、阻斷炎癥途徑[8]。此外HSP70激活磷脂酶A2,然后提高AQP3的表達和視網膜下液的引流[9],而AQP3上調抑制視網膜水腫。因此Hsp70可能有助于RPE重塑并改善黃斑水腫。(4)通過去活化視網膜小膠質細胞,減少局部炎癥反應[10]。(5)減少視網膜細胞的氧化應激,并維持細胞凋亡與細胞自噬之間的平衡,有助于恢復視網膜的正常生理功能[11]。

3 577 nm SML的參數設置

由于577 nm SML治療光斑不可見,其最大挑戰之一是找到避免治療不足和治療過度的最佳激光參數。盡管許多臨床研究表明577 nm SML對視網膜疾病治療有效,但這些研究中使用的激光參數即激光功率、脈沖持續時間、光斑大小及負載系數并不一致。目前激光功率主要是通過滴定模式來確定。滴定是指在后極部血管弓以外的正常視網膜組織上進行閾值功率測定,以產生隱約可見視網膜變白的Ⅰ級光斑所需能量設定為閾值功率。可以在連續波模式下進行滴定閾值功率,也可以直接采用微脈沖模式滴定,在此閾值下,微脈沖模式下治療功率選擇范圍針對不同疾病、不同個體及術者有所不同。一般治療功率取滴定閾值功率的50%[12-13]。其他的參數設置:光斑直徑100-200 μm,曝光時間0.05-0.20 s,負載系數(占空比)5%-30%。有研究表明理想的占空比小于5%,可以最大限度地提高療效和安全性[14-15]。參數設置完成后在病變部位及其周圍進行覆蓋性光凝。未來,需要大量的臨床研究就標準化激光參數達成共識。

4 577 nm SML在視網膜疾病中的應用

4.1中心性漿液性脈絡膜視網膜病變中心性漿液性脈絡膜視網膜病變(central serous chorioretinopathy, CSC)是以漿液性視網膜脫離,伴或不伴視網膜神經上皮層脫離為特征的黃斑疾病,多見于41-51歲的中年男性。分為急性和慢性兩類,急性CSC具有一定的自限性,初發者在去除誘因后3-6 mo可自愈[16],約20%-30%的患者出現一次或多次急性CSC復發,約5%的患者發展為慢性CSC[17],RPE和光感受器進行性損傷,導致不可逆的視力損害。迄今為止,無論是急性CSC,還是慢性CSC的最佳治療方式尚無明確的共識。由于傳統視網膜激光、光動力療法(photodynamic therapy, PDT)治療可能存在視力下降、視野暗點、對比敏感度下降、RPE萎縮及脈絡膜新生血管等并發癥,而口服藥物治療療效不確切,故需尋找CSC新的治療方案,已有臨床研究[13,18-19]、Meta分析[20]報道577 nm SML治療慢性CSC的安全性及療效,相比于傳統激光、PDT及抗VEGF藥物治療,577 nm SML治療同樣能促進慢性CSC視網膜下液吸收及黃斑中心凹厚度降低,且577 nm SML幾乎未出現影像學可檢測的損傷,因此可作為慢性CSC替代治療的最佳選擇。但也有報道稱半劑量PDT是慢性CSC的一線治療選擇[21],優于810 nm SML治療[22],與PDT相比,微脈沖激光對減少脈絡膜厚度的作用有限。Altinel等[23]回顧性研究慢性CSC患者46例52眼,這些患者接受577 nm SML、標準劑量PDT(50 J/cm2)或低劑量PDT(維替泊芬6 mg/m2和光能25 J/cm2)治療。在他們的研究中,577 nm SML對最佳矯正視力(best corrected visual acuity, BCVA)改善和視網膜下液(sub-retinal fluid, SRF)降低均有效,但其療效觀察晚于PDT。低劑量PDT組在早期和晚期視網膜中央厚度(central retinal thickness, CRT)降低以及早期BCVA改善更好,但標準劑量PDT組SRF的吸收在第一個月優于其他組,均未在OCT上觀察到RPE損傷。雖然為了減少標準PDT治療相關的不良反應,許多研究者改變治療參數設置,減少維替泊芬劑量、能量、照射時間,甚至縮短維替泊芬注射與照射激光之間的時間。但PDT治療因RPE彌漫損害或治療劑量相對不足引起原滲漏點持續滲漏或視網膜下液持續存在,以及由于原滲漏點再次滲漏、出現新滲漏點或無明顯RPE滲漏但視網膜下液再次出現等造成CSC復發[24-25],需要進行重復治療,價格成本高,消耗大量的人力和物力。與PDT相比,577 nm SML優勢在于其可用性佳、侵入性更小、成本效益更高、不良反應更少,主要缺點是復治次數較多和反應較慢。

如前所述,并不是所有急性CSC患者均可自愈,只要視網膜下液存在,外核層和光感受器就可能受到損傷。Roisman等認為急性CSC的早期干預對于縮短患者病程、預防視功能損傷有重要意義[26]。越來越多的研究[27-29]證實,微脈沖激光療法可以用于急性CSC的治療,且效果顯著。盡早行SML治療可以改善視力預后,并降低疾病進入慢性化和反復發作的機會[29]。對SRF遲遲無法自行吸收的慢性CSC患者,早期行SML可以降低復發率并獲得更好的預后[28]。一項前瞻性、非隨機的對照研究比較了577 nm SML兩種不同閾值能量對急性CSC的療效[30],共納入54例54眼急性CSC患者,24眼接受25%閾值能量,30眼接受50%閾值能量的577 nm SML治療,結果發現50%閾值能量可加速SRF的吸收并改善急性CSC患者的視力,且不會引起明顯的視網膜損傷。因為缺少觀察組,無法確定是否25%閾值能量能促進SRF吸收,還是疾病的自愈所致。一項回顧性研究[31]報道與不治療組相比,577 nm SML治療急性CSC可縮短病程,提高視力,降低慢性轉化風險,且無不良事件發生,其不足為:(1)試驗的設計為非隨機的,樣本量相對較小;(2)隨訪時間短,這可能妨礙觀察復發。另外一項前瞻性隨機對照試驗[32]顯示577 nm SML、577 nm常規激光治療急性CSC均可以加速SRF的吸收、改善視覺功能,而577 nm SML無明顯可見的視網膜損傷。

4.2糖尿病性黃斑水腫目前抗VEGF治療是糖尿病性黃斑水腫(diabetic macular edema, DME)的一線治療方法,研究表明有部分DME患者對抗VEGF治療應答不完全或者初始應答良好,晚期應答不佳[33-34],23%-66%的DME患者經抗VEGF治療后仍存在黃斑水腫,視網膜解剖結構及視功能改善效果有限[35-36]。黃斑水腫的持續存在和反復發作是抗VEGF治療的主要問題。有研究認為微脈沖激光聯合抗VEGF治療比抗VEGF單一療法需要更少的玻璃體內注射,且具有同樣良好的功能和形態學結果[37],表明微脈沖激光有益于減少抗VEGF治療次數。

DME是視網膜水平局部慢性低水平炎癥的表現,伴隨視網膜神經膠質細胞的活化、不同細胞因子和趨化因子的釋放、神經元細胞死亡以及黃斑形態和功能改變[38]。微脈沖激光能使視網膜神經膠質細胞失活并減少細胞因子、趨化因子及VEGF的產生,恢復視網膜結構和血管形態的完整性[10,39]。一項隊列研究評價了577 nm SML治療DME后1 a內炎癥和黃斑區微血管參數的定量變化[39],結果發現577 nm SML能減少視網膜高反射信號、微動脈瘤的數量,無灌注區的面積,減緩視網膜內層結構紊亂的進展。而視網膜高反射信號是視網膜中活化的小膠質細胞的標志,577 nm SML可以改善小膠質細胞的代謝活性,從而起到抗視網膜炎癥的作用。對接受577 nm SML治療DME的患眼房水分析顯示房水中趨化因子、促炎細胞因子以及特異性Müller細胞相關蛋白(即GFAP和Kir 4.1)的濃度顯著降低[5,10]。Frizziero等[40]研究表明,577 nm SML是輕度DME(CRT小于或等于400 μm的輕度DME)的一種安全且可重復的治療方法,可使用固定參數和方案應用于臨床中。而在重度DME中的療效是有限的,可能是由于激光能量在整個靶組織中的分散分布[41-42]。因此,建議輕度DME患者接受577 nm SML治療,并在前一次治療后至少3 mo進行再治療[43-44]。有研究表明810 nm和577 nm SML治療DME的療效相當[43]。近年來,不斷有學者報道聯合治療效果優于單一治療,改善DME優勢明顯,亦可減少治療次數,降低整體費用。然而,聯合治療應用于臨床時間較短,其安全性和有效性有待于進一步觀察、證實。

4.3視網膜靜脈阻塞繼發黃斑水腫視網膜靜脈阻塞(retinal vein occlusion, RVO)是僅次于糖尿病視網膜病變,導致視力喪失的第二種常見的視網膜血管疾病,繼發黃斑水腫(macular edema, ME)是其導致視力喪失的主要原因。治療目的是通過減少黃斑水腫的持續時間來減少光感受器損傷,改善視功能。目前的主要治療措施有玻璃體腔內注射抗VEGF藥物或皮質類固醇激素及視網膜激光光凝。臨床上采用單一的治療,雖能在一定程度上緩解黃斑水腫,但存在一定的局限。因此RVO-ME的聯合治療成為臨床研究的熱點。已有多種聯合治療的臨床研究報道,如抗VEGF聯合地塞米松玻璃體內植入劑Ozurdex[45-46],由于兩種藥物治療RVO-ME作用機制不同,聯合用藥不僅降低玻璃體腔內VEGF的濃度,也抑制多種促炎細胞因子的產生,能夠全面針對導致ME的因素。另外抗VEGF聯合黃斑部激光治療也作為RVO-ME的聯合或補救治療方案,已有研究報道抗VEGF藥物聯合577 nm SML治療,即可減少抗VEGF藥物眼內注射的次數,也能保證達到最佳治療效果的同時,最大限度降低視網膜組織的損傷[47-49]。就微脈沖激光的波長而言,577 nm SML[47,49]與810 nm SML[50-52]均可以促進RVO黃斑水腫吸收及視力改善。在相同的占空比和功率設置下,577 nm SML似乎以比810 nm SML更快的速率降低ME[53];另外與810 nm SML相比,577 nm SML光斑大小、占空比和功率均更小[53]。

總的來說,已有的臨床研究顯示了聯合用藥的優越性,為臨床醫生治療RVO-ME提供了指導性意見。但目前的研究周期偏短,樣本量較少,不良反應尚不能完全明確,長期療效也未能確定,需要進一步研究來確定一種規范化的治療方案及隨訪標準。

4.4年齡相關性黃斑變性年齡相關性黃斑變性(age-related maculardegeneration, ARMD)是全球50歲以上人群不可逆視力喪失的主要原因。ARMD在臨床上分為萎縮型(干性)和滲出型(濕性)兩種類型,其中干性ARMD占85%-90%[54],其發病機制涉及多種因素。玻璃膜疣的類型、大小和范圍是ARMD進展的主要預測因素[55]。激光被認為是一種可能減緩早期疾病進展的治療方法,但激光治療的關鍵問題是解決激光帶來的熱損傷以及可能繼發的CNV及纖維化等不良反應。微脈沖激光對視網膜神經感覺層和脈絡膜的影響較小,不破壞Bruch膜及誘導CNV生成。目前對于577 nm SML治療玻璃膜疣的研究較少,現有研究主要表明577 nm SML能夠在一定程度上使玻璃膜疣消退[56-57]。一項研究評估了577 nm SML治療中度ARMD眼玻璃膜疣狀色素上皮脫離(drusenoid pigment epithelium detachment, D-PED)的長期解剖學和視覺效果[58]。D-PED是位于RPE層和Bruch膜之間脂質沉積物的蓄積,與進展為晚期ARMD的風險增加相關。中度ARMD定義為>125 μm的大玻璃疣或任何ARMD色素異常。在這項研究中,納入的所有患眼均接受了多次577 nm SML治療,結果表明,577 nm SML可以減輕中度ARMD伴有D-PED患者的視力損害,降低其進展為晚期ARMD的風險。他們認為,577 nm SML治療加速D-PED病灶消退及延緩進展,通過避免RPE與Bruch膜/脈絡膜毛細血管復合體的長時間分離,減輕RPE損傷,而沒有明顯的視力損傷。也有研究發現810 nm SML能降低干性ARMD患者CNV的發生率[59],延緩高危干性ARMD地圖狀萎縮的進展[60]。然而均為回顧性研究,需進一步前瞻性隨機對照試驗驗證。

4.5視網膜脫離修復術后SRF 視網膜脫離修復術后SRF存在的時間越長,視功能恢復的結果越差,持續SRF導致光感器受損,視物變形甚至視力喪失。SRF大多數情況下被認為能自行消退,然而,SRF的完全吸收需要幾個月甚至幾年的時間。Landa[61]報告了1例視網膜脫離修復術后持續SRF使用577 nm SML覆蓋SRF的整個區域,2 wk后開始改善,并且在治療后的4 mo內SRF完全消退,隨訪3 a,未發現SRF復發。Giulia等研究中11例孔源性視網膜脫離修復術后患者SRF持續12-18 mo,經577 nm SML治療后平均3.3±2.1 mo SRF消退,未觀察到與治療相關的不良反應[62]。RPE在促進SRF的吸收中起關鍵作用,微脈沖激光重新激活RPE并促進殘余中心凹下液的再吸收。有必要進一步研究以證實577 nm SML治療視網膜脫離修復后持續性SRF的有效性、安全性和一致性。

4.6視網膜色素變性視網膜色素變性(retinitis pigmentosa, RP)是一種光感受器進行性喪失的遺傳性疾病,目前大多數研究集中在藥物、基因和免疫治療,但還沒有普遍有效的治療方法。Luttrull[63]的回顧性研究觀察到全黃斑810 nm SML治療后,視網膜功能及視力均顯著改善。他們認為810 nm SML的主要作用是通過激活RPE/HSP,導致RPE和視網膜功能的正常化、RPE細胞因子表達、視網膜自動調節,從而減少慢性炎癥,刺激全身免疫調節。Lorach等[64]動物實驗發現577 nm SML治療RP使治療區視網膜細胞損傷延緩,ERG的b波振幅明顯增高。Arslan[65]研究發現577 nm SML消退繼發于RP的非炎癥性黃斑囊樣水腫,提高中心視覺質量,改善色覺、對比敏感度和視物變形。迄今,由于RP的發病機制仍然是一個醫學之謎,并且沒有找到有效的治療方法,因此需合理地利用所有可能的治療方法,微脈沖激光不失為一種潛在的治療方法。

4.7其他累及黃斑的疾病視盤小凹(optic disc pit, ODP)可發生漿液性黃斑脫離或視盤黃斑病變,導致顯著的視力惡化,盡管有自發性再附著的報道,但大多數病例的預后較差。ODP黃斑病變的潛在機制仍不清楚,特別是與視網膜下積液有關的機制。目前對其最佳治療方法尚未達成共識,有病例報告577 nm SML治療覆蓋整個黃斑區,黃斑中心凹厚度明顯改善,且不損傷光感受器[66]。應進一步研究微脈沖激光的適應證,以確定其在ODP黃斑病變治療中的地位。此外,577 nm SML可作為治療視網膜星形細胞錯構瘤的一種新的治療選擇。一項病例報告577 nm SML治療后患者在隨后3 mo的隨訪中無滲出復發,且視力得到改善[67]。

5 小結

視網膜激光治療視網膜疾病有著不可替代的作用,由于黑色素和血紅蛋白對577 nm SML的吸收較好,葉黃素對其不吸收,穿透性較強達到淺層脈絡膜血管,且光散射少,使得577 nm SML對治療病變位于黃斑中心凹或中心凹旁的疾病具有獨特優勢,目前尚未見報道稱577 nm SML會導致視網膜瘢痕、脈絡膜新生血管、視物變形或視物暗點等并發癥。對于單純577 nm SML治療有限的疾病,577 nm SML與其他治療方式聯合可能延長療效,加快疾病的恢復,減少治療次數及成本。雖然 577 nm SML與傳統激光相比具有很多優勢,但仍存在一定的局限性,如577 nm SML的具體機制尚不完全清楚,且臨床應用中不同患者、不同疾病及不同操作者對其參數設置各有不同,其治療需要確定有效的治療參數,避免治療不足或治療過度,因此未來還需進行多中心、大樣本、隨機對照的前瞻性臨床研究進一步探討其作用機制、標準化的治療參數,從而達到臨床治療最佳的療效和安全性。