胡建达 刘欣 李志林 曹雨杭 黄秀蓉 高娜

1 介绍

光学相干断层扫描血管造影(OCT-Angiography,OCT-A)提供了前所未有的可视化视网膜血管丛分层结构技术[1]。该项技术通过获取血流信号,快速、无创的成功获取视网膜血管丛结构并通过目前的商用设备[2]以EN-face形式展现出来。虽然目前的OCT-A尚无法检测眼底血管的充盈时间,也无法评价血-视网膜屏障的功能,但是它已经显示出与传统血管造影(FFA、ICGA)基本一致的眼底血管结构,甚至可以更好地观察视网膜深层毛细血管丛的形态,发现早期脉络膜新生血管(Choroidal neovascularization,CNV),从而指导临床诊治、随访。但是,这项新技术也存在一定的局限性如要求受试者屈光介质较清晰,固视良好等。

视网膜由十层结构组成,相应的血管也分布在视网膜结构中(图1[3]、图2[4])。作为视网膜的正常解剖结构,视网膜内五层在黄斑区中心凹逐渐变薄直至消失,相关的血管层也终止于此,留下无血管区域称为中心凹无血管区(Foveal Avascular Zone,FAZ)。应当注意的是,OCT-A是多层面血流的集合,而不是单一层面的血流,其层面的界定具有一定的解剖基础,但并不完全对应。同时,现有的商用设备其成像原理及内部计算软件的不同,对于视网膜血管丛的分割也有各自的特点(图3、图4)。Marion R.Munk等通过使用四种设备评估19位健康成人的19只眼的视网膜血管结构(表一),结果显示出对于血管密度来说,四种设备无明显差异。在整体排名中,蔡司模块更优越,比中位数好90%。[2]

图1 根据2014年统一共识,OCT层次命名OCT分层:1.Posterior cortical vitreous 后皮质玻璃体 2.Pre-retinal space 前视网膜间隙;3.Nerve fiber layer(NFL)神经纤维层 4.Ganglion cell layer(GCL)神经节细胞层;5.Inner plexiform layer(IPL)内丛状层 6.Inner nuclear layer(INL)内核层;7.Outer plexiform layer(OPL)外丛状层 8.1.Outer nuclear layer(ONL)外核层;8.2.Henle’s nerve fiber Henle 纤维层 9.External limiting membrane 外界膜;10.Myoid zone 肌样体区 11.Ellipsoid zone 椭圆体区 12.Outer segments of the photoreceptors 光感受器外节 13.Interdigitation Zone 交叉区 14.RPE/Bruch’s membrane 视网膜色素上皮/Bruch膜复合体 15.Choriocapillaris 脉络膜毛细血管;16.Sattler’s layer 脉络膜Sattler层 17.Haller’s layer 脉络膜Haller层 18.Choroid Sclera Junction 脉络膜巩膜连接

图2 该图片显示了视网膜浅层血管丛、深层血管丛与视网膜的关系左侧为EN-FACE扫描黄斑区视网膜结构示意图;A视网膜浅层血管丛对应视网膜神经纤维层和神经节细胞层;B视网膜深层血管丛对应视网膜内核层和外丛状层;C无血管区;右侧为视网膜及脉络膜生理解剖结构示意图。病理学研究幻灯片由医学博士Tatyana Milman提供

2 OCTA的工作原理

OCTA检查原理是基于眼球中运动的元素是血流--血细胞的运动。通过对同一位置的多次B-scan,经过计算机的特殊算法,从而形成运动的血细胞与周围静态组织的对比图像,最终呈现的三维图像(图5)[5]。

图3 Superficial capillary plexus(SCP)视网膜浅层血管丛图示具有代表性的EN-face成像,分别由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)等四种设备对比。拱环形态完整,拱环内为无血流信号暗区,即中心凹无血管区(foveal avascular zone,FAZ)

图4 Deep capillary plexus(DCP)视网膜深层血管丛图示视网膜深层血管形态较浅层细密,形态及走形规则,呈针织网状结构,环绕FAZ。FAZ为无血流信号区,较浅层范围大。拱环即使在健康受试者,仍可能不能形成清晰完整结构。此层厚度较为一致

图5 OCTA成像原理简单模拟图A每个位置的重复B扫描获得高分辨率光栅扫描模式,从而生成一组体积数据;B同一位置的多次B扫描以识别连续扫描的运动变化;C通过计算机内置软件的去相关分析数据从而获得D,最终扫描区域的OCTA图像

3 OCTA对比FFA与ICGA

FFA和ICGA都需要患者散瞳并静脉注射造影剂,且检查时间较长,在10～30分钟以上[6,7]。这二者可以动态观察视网膜、脉络膜血流信号,并将图像2D可视化且二者观察范围广泛。荧光素眼底血管造影术(FFA)因其能够很好的显像视网膜血管结构及其变化而被认为是观察视网膜血管病理变化的“金标准”,比如脉络膜新生血管(choroidal neovascularization,CNV)、视盘新生血管(neovascularization of the disc,NVD)以及其他地方新生血管(neovascularization elsewhere,NVE)[8,9]。但是该检查技术只能帮助我们观察视网膜浅层血管结构并不能观察深层血管,这可能是因为光线在视网膜的散射现象引起的[10]。因此,即使作为观察视网膜血管结构的“金标准”,该技术在观察几乎是半透明的视网膜时仍然不能提供很好的图像[1]。并且,由于造影剂在血液循环的速度较快,随着检查时间的延长,背景荧光增强后对毛细血管细节分辨更加困难。此外,FFA和ICGA也有其他一些缺点使其不能广泛的应用到眼科临床基础检查中去,如有创操作、价格高、耗时、病人基本身体素质要求高(血压控制情况、过敏史等),这些因素导致其并非理想的检查手段。对于那些门诊随访的病人来说,反复注射造影剂有可能造成肝肾功能的损伤。对比OCTA来说,该检查可以免于因为静脉注射造影剂所带来的潜在不良反应如恶心呕吐、过敏反应等[11]。

表1 19例健康眼(平均年龄35.3±8.2岁)使用表中4种设备各项数据的可靠性结果

注:深灰色填充表示K值高度相关(K值范围0.9～0.7);变灰色填充表示K值中等高度相关(K值范围0.5～0.7);数值斜体表示K值弱等高度相关(K值范围0.3～0.5);正常样式表示K值最低等高度相关(K值范围0.1～0.3)。数据显示出4种设备观察SCP和DCP的结果还是相对可靠的。Kappa=Fleiss kappa,SCP=superficial capillary plexus,DCP=deep capillary plexus,FAZ=foveal avascular zone,cont.=continuity,N=number

4 讨论

在观察糖尿病性视网膜病变、年龄相关性黄斑病变、中心性浆液性脉络膜视网膜病变、视网膜动静脉阻塞、青光眼(视盘新生血管)等眼底血管疾病的诊疗、随访中因其快速、安全等特点,OCTA的出现已经在临床上凸显优势。但是,目前它依然在两个方面无法替代传统的造影,一是无法计算眼底血管的动态充盈时间,二是无法评价血-视网膜屏障的功能,无法判断血管的通透性。此外,OCTA检查的局限先表现为:①移动性伪影问题,虽然OCTA成像原理是基于我们认为的血流信号,但是受试者固视较差或眼内液体的流动也会造成伪影的干扰;②扫描范围的局限性,目前已知的商用设备,共同的扫描范围集中在视网膜后极黄斑部,虽然可以改变受试者固视点来检查其他部位,但是会因延长扫描时间导致受试者视疲劳而产生过多的眼球运动伪影。

由于OCTA发展十分迅速,我们很难区分各种方法的优劣。根据报道的不同方法,对血管都有很好的造影效果。难以评价各种OCTA方法的原因主要在于:(1)OCT系统硬件上的差别,例如SS-OCT系统和SD-OCT系统,波长,相位稳定性,成像速度,探测灵敏度等;(2)样品的选择,例如病人,正常人,疾病的种类等;(3)图像的后期处理方法,例如分层的方法,滤波的方法,运动矫正的方法等;(4)图像预处理,例如对干涉图的运动补偿等。

综上,随着各商用设备及其技术的发展和完善,OCT-A会成为成为临床眼底血管疾病不可或缺的检查手段。