频域光学相干断层扫描测量黄斑区视网膜神经节细胞层厚度

马小力，陈禹橦，刘贤洁，李丹丹，张宏伟，宁　宏

（中国医科大学附属第一医院眼科，沈阳110001）

频域光学相干断层扫描测量黄斑区视网膜神经节细胞层厚度

马小力，陈禹橦，刘贤洁，李丹丹，张宏伟，宁宏

（中国医科大学附属第一医院眼科，沈阳110001）

目的利用频域光学相干断层扫描（SD-OCT）测量正常人和青光眼患者黄斑区视网膜神经节细胞层（GCL）厚度，并对测量结果进行重复性检验。方法本研究纳入正常志愿者24例（正常对照组）、青光眼患者21例（青光眼组），随机选择受试者一侧眼进行测量。利用海德堡Spectralis SD-OCT后极部非对称性分析软件对黄斑区视网膜进行扫描，以早期糖尿病视网膜病变治疗研究标准对黄斑区进行分区，分析比较正常对照组和青光眼组黄斑各分区视网膜GCL厚度，并计算组内标准差（Sw）、变异系数（CV）和组内相关系数（ICC）。结果正常对照组黄斑中央区GCL厚度为（12.58±2.69）μm，内环平均GCL厚度为（48.87± 3.81）μm，外环平均GCL厚度为（37.28±1.75）μm，呈开口向颞侧的“马蹄形”分布；青光眼组黄斑中央区GCL厚度为（9.57±2.06）μm，内环平均GCL厚度为（34.70±9.67）μm，外环平均GCL厚度为（28.20±5.51）μm，各区视网膜GCL均较正常对照组明显变薄。正常对照组各分区GCL厚度的Sw为0.46～0.87 μm，CV为0.67%～3.71%，ICC为0.904～0.977；青光眼组Sw为0.53～1.65 μm，CV为1.18%～5.75%，ICC为0.833～0.993，2组均具有良好的重复性。结论利用Spectralis SD-OCT测量视网膜黄斑区GCL厚度在正常人和青光眼患者中均具有良好的可重复性，可用于临床青光眼的检查和长期随访。

视网膜神经节细胞层；频域光学相干断层扫描；青光眼

网络出版地址

视网膜神经节细胞层（ganglial cell layer，GCL）主要由视网膜神经节细胞的细胞体组成，此外还含有神经胶质细胞、Müller细胞以及视网膜血管分支，青光眼［1］、糖尿病视网膜病变和高度近视视网膜病变等众多眼科常见病、多发病均可损伤视网膜GCL。以往对视网膜GCL的组织结构研究仅能采用离体标本进行［2］，不能进行在体观察，更不能进行临床随访。近年来，随着医学影像技术和计算机技术的发展，光学相干断层扫描（optical coherence tomography，OCT）技术也得到了突破性发展，已经从时域OCT发展为频域OCT（spectral domain-OCT，SDOCT），可以实现眼组织的实时、无损伤、高分辨率的透射性组织成像，生成视盘、视网膜和脉络膜的横断面图像，分辨效果接近组织病理切片水平。2014年专家已达成共识，对OCT的高反射和低反射条带共14条进行了重新命名，此命名使OCT所示的各条带分别与包括GCL在内的各层视网膜组织结构相对应，为从组织细胞学水平对视网膜各层进行研究提供了理论依据。海德堡公司Spectralis OCT作为新近出现的第4代SD-OCT，它的后极部非对称性分析（posterior pole asymmetry analysis，PPAA）模式可对黄斑区视网膜进行扫描，并进行各层厚度及体积的定量分析，特别是可对GCL进行单独的测量和计算，为临床评价和检测GCL变化提供了有力的工具。但由于该PPAA扫描在临床上应用时间不长，目前尚未见到有关其测量GCL厚度准确性的报道。因此，本研究利用Spectralis SD-OCT软件PPAA模式对黄斑区视网膜进行扫描，比较正常人和青光眼患者黄斑各分区视网膜GCL厚度，并计算组内标准差（within-subject standard deviation，Sw）、变异系数（coefficient of variation，CV）和组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC），评价Spectralis SD-OCT对黄斑区GCL测量的准确性和可重复性。

1　材料与方法

1.1研究对象

收集2015年10月至2016年2月就诊于中国医科大学附属第一医院眼科门诊的正常志愿者24例（正常对照组），其中男11例，女13例，年龄（53.29± 11.49）岁；青光眼患者21例（青光眼组），包括原发性开角型青光眼6例（28.57%）、原发性闭角型青光眼15例（71.43%），其中男9例，女12例，年龄（51.19±9.76）岁。正常对照组入选标准：（1）年龄＞18周岁；（2）屈光度-3D＜等效球镜度数＜3D；（3）无眼科疾病（轻度白内障、玻璃体混浊及轻度屈光不正除外）；（4）眼压、眼底和视野检查正常。青光眼组入选标准：（1）年龄＞18周岁；（2）屈光度-3D＜等效球镜度数＜3D；（3）青光眼的诊断标准参见《我国原发性青光眼诊断和治疗专家共识（2014年）》［3］。研究剔除标准：（1）屈光间质混浊影响OCT测量和眼底检查；（2）患有视网膜疾病，有内眼手术或视网膜激光治疗史；（3）非青光眼疾病所致的视野缺损；（4）患有其他可引起视网膜病变的全身疾病（如糖尿病、肾病、高血压等）。2组研究对象均应用随机数字表方法随机选择一眼纳入研究。

1.2检查方法

1.2.1常规检查：所有研究对象均进行常规眼科检查，包括视力、裂隙灯、验光、眼压、房角镜、检眼镜、视野计等检查。

1.2.2OCT检查：测量采用SD-OCT（Spectralis HRA+OCT，德国Heidelberg Engineering）的PPAA扫描模式进行扫描和分析。检查时患者为坐位，下颌置于颌托上，采用内注视法，即被检眼注视镜头内的蓝色固视点。由同一熟练检查者在显示器上观察受检者的注视情况及被扫描的部位，移动操纵杆使镜头中心对准瞳孔，调节至视网膜图像清晰，且光照均匀充满整个屏幕，尽可能消除瞳孔缘遮挡的阴影，并且调整扫描中心线，使之通过黄斑中心小凹的中心。检查参数：操作软件版本为Heidelberg Eye Explorer 1.9.10.0，HRA/Spectralis Viewing Modle 6.0.9.0；光源波长870 nm，分辨率纵向5 μm，横向6 μm；扫描速度为40 000 A扫描/s，扫描范围以黄斑为中心30°×25°体积扫描，共进行61次B扫描，每次B扫描包括1 024 A扫描，图像分辨率768×496像素，开启自动实时降噪模式，确保每次扫描质量20 dB以上。先进行第1次扫描，然后将此次扫描设置为参考扫描，选择随访模式，仪器可根据参考扫描在同一位置再次进行扫描，每次扫描相隔30 s～1 min。由仪器自带的分析软件自动根据早期糖尿病视网膜病变治疗研究（Early Treatment of Diabetic Retinopathy Study，ETDRS）的定义，将黄斑区分为3个同心圆，分别为直径≤1 mm的中央区、＞1～3 mm的内环区和＞3～6 mm的外环区；其中内、外环区各有2条放射线将每个环区又分为上方（superior，S，45°～＜135°）、鼻侧（nasal，N，135°～＜225°）、下方（inferior，I，225°～＜315°）和颞侧（temporal，T，315°～＜45°）4个象限；共分为9个区（图1）：中央区（C）、上方内环区（S1）、上方外环区（S2）、鼻侧内环区（N1）、鼻侧外环区（N2）、下方内环区（I1）、下方外环区（I2）、颞侧内环区（T1）和颞侧外环区（T2）。在此分区的基础上进行各分区的GCL厚度计算。

1.3统计学方法

本研究应用SPSS 19.0和MedCalc 15.6进行统计分析。正常对照组和青光眼组黄斑区各分区GCL厚度组间比较采用方差分析，组内GCL厚度各分区间比较采用配对t检验。采用Sw、CV和ICC等指标进行一致性评价。统计学上，ICC＞0.80为良好，0.61～0.80为中等，0.41～0.60为一般，0.21～0.40为较低；≤0.20为无一致性；一般在临床应用中，ICC＞0.90可说明其具有良好的可信度和重复性［4］。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

正常对照组黄斑区视网膜GCL厚度形态如图2A和表1所示，黄斑中央区GCL厚度为（12.58± 2.69）μm，内环平均GCL厚度为（48.87±3.81）μm，外环平均GCL厚度为（37.28±1.75）μm，黄斑内环和外环视网膜GCL厚度均大于中央区（P＜0.001），并且内环区视网膜GCL厚度又大于外环区（P＜0.001），鼻侧两区厚度均大于颞侧（P＜0.001），呈开口向颞侧的“马蹄形”分布；图2C所示过中央区的黄斑横切面视网膜GCL厚度为双峰“M”形，黄斑中心小凹部位无神经节细胞。而青光眼组黄斑中央区GCL厚度为（9.57±2.06）μm，内环平均GCL厚度为（34.70± 9.67）μm，外环平均GCL厚度为（28.20±5.51）μm，黄斑各分区视网膜GCL均较正常对照组明显变薄（表1，P＜0.001），失去正常的“马蹄形”分布形态（图2B、2D）。

黄斑GCL厚度各分区测量重复性数据显示，正常对照组Sw为0.46（I2区）～0.87 μm（T2区），CV为0.67%（N2区）～3.71%（C区），ICC为0.904（T2区）～0.977（T1区）；青光眼组Sw为0.53（S2区）～1.65μm（T2区），CV为1.18%（N2区）～5.75%（T2区），ICC为0.833（C区）～0.993（S2区），2组均具有良好的重复性。

表1　SD-OCT测量黄斑区视网膜GCL厚度的可重复性Tab.1 SD-OCT GCL thickness reproducibility in normal subjects and glaucoma patients

3　讨论

青光眼的病理损害特征为视网膜神经节细胞及其轴突的丢失［5］。已有大量研究表明，视网膜神经节细胞损伤早于青光眼特征性视野改变［6-7］，视网膜神经节细胞的测量对青光眼的早期诊断和病情随访监测具有重要意义。黄斑区分布了约50%的视网膜神经节细胞［2］，为神经节细胞密度最高的部位，并且在正常人群中黄斑的解剖变异小，所以黄斑区是评估视网膜神经节细胞的理想部位，黄斑区神经节细胞的丢失可能是青光眼早期诊断的重要切入点。

近年随着SD-OCT技术的出现，活体眼底视网膜和视神经的组织细胞学水平高分辨率断层成像已经可以实现，但临床医生却不再满足于眼单一组织切面的形态学观察，而是要求能够实现组织的三维立体成像、分层成像以及对视网膜各层组织厚度和体积的量化检查，为满足这一要求视网膜层间算法也得到了飞速发展。黄斑视网膜神经节细胞复合体（ganglion cell complex，GCC）［8］算法是较早出现的黄斑区视网膜神经节细胞测量方法，目前仍被一些OCT设备所采用，它主要测量黄斑区视网膜神经纤维层、神经节细胞层和内丛状层3层组织的总体厚度和体积，多项研究发现GCC类似于视盘周围视网膜神经纤维层，具有较好的辅助诊断青光眼的能力。在此基础上出现了节细胞分析算法，测量黄斑神经节细胞—内丛状层（ganglion cell-inner plexiform layer，GCIPL）［9］2层组织厚度，目前包括蔡司公司Cirrus HD-OCT在内的多数OCT设备均采用此测算法。GCIPL与GCC相比，不包含视网膜神经纤维层，不仅在正常人群中变异更小，具有更好的可重复性，而且去除了视网膜神经纤维层的影响，能够更好地对GCL进行评估。但GCIPL仍包含神经节细胞和内丛状层2层组织，还不能实现单一视网膜组织的精确分层测量。海德堡公司的Spectralis OCT为新近出现的第4代SD-OCT，具有独特的共焦激光逐点扫描系统，它扫描速度快，可达40 000 A扫描/s；分辨率高，轴向分辨率达5 μm，并独有眼球追踪精准导航系统和自动实时降噪技术。在这些硬件条件的基础上，使单一视网膜层间算法能够得以实现。Spectralis OCT可分别进行视网膜神经纤维层、GCL、内丛状层、内核层、外丛状层、外核层以及视网膜色素上皮层的单层厚度精确测量和体积计算。

但是临床工作中，任何一项新的检查方法的应用首先都要进行可重复性评价，好的可重复性可以减少对操作者的依赖，防止测量误差，并可直接影响检查的准确性以及在实际临床工作中的应用。因此本研究利用Spectralis SD-OCT对黄斑区视网膜进行扫描，比较正常对照组和青光眼组黄斑各分区视网膜GCL形态以及厚度并评价测量结果的可重复性。

正常对照组各分区GCL厚度的Sw为0.46～0.87 μm，CV为0.67%～3.71%，ICC为0.904～0.977；青光眼组Sw为0.53～1.65μm，CV为1.18%～5.75%，ICC为0.833～0.993，除青光眼组的C区外，各组ICC＞0.9，达到临床应用标准，具有良好的重复性。

正常人黄斑区视网膜GCL厚度形态如图2A和表1所示，黄斑内环和外环视网膜GCL厚度均大于中央区（P＜0.001），并且内环区视网膜GCL厚度又大于外环区（P＜0.001），鼻侧两区厚度均大于颞侧（P＜0.001），呈开口向颞侧的“马蹄形”分布；SDOCT中央区的黄斑横切面视网膜GCL厚度为双峰“M”形，黄斑中心小凹部位无神经节细胞，该结果与Curcio等［2］的在体观察相一致。而青光眼患者黄斑各分区视网膜GCL均较正常对照组明显变薄（表1，P＜0.001），失去正常的“马蹄形”分布形态（图2B、2D）；该结果提示青光眼患者视网膜GCL受损，与疾病的诊断和病情相符。

本研究结果显示，利用Spectralis SD-OCT测量视网膜黄斑区GCL厚度在正常人和青光眼患者中均具有良好的可重复性，可用于临床青光眼的检查和长期随访。

［1］Sehi M，Zhang X，Greenfield DS，et al.Retinal nerve fiber layer atrophy is associated with visual field loss over time in glaucoma suspect and glaucomatous eyes［J］.Am J Ophthalmol，2013，155（1）：73-82.doi：10.1016/j.ajo.2012.07.005

［2］Curcio CA，Allen KA.Topography of ganglion cells in human retina［J］.J Comp Neurol，1990，300（1）：5-25.doi：10.1002/cne.903000 103

［3］中华医学会眼科学分会青光眼学组.我国原发性青光眼诊断和治疗专家共识（2014年）［J］.中华眼科杂志，2014，50（5）：382-383.

［4］McGraw K，Wong S.Forming inferences about some intraclass correlation coefficients［J］.Psychological Methods，1996，1（1）：30-46.

［5］Hood DC，Kardon RH.A framework for comparing structural and functional measures of glaucomatous damage［J］.Prog Retin Eye Res，2007，26（6）：688-710.doi：10.1016/j.preteyeres.2007.08.001

［6］Sommer A，Katz J，Quigley HA，et al.Clinically detectable nerve fiber atrophy precedes the onset of glaucomatous field loss［J］.Arch Ophthalmol，1991，109（1）：77-83.

［7］Tuulonen A，Lehtola J，Airaksinen PJ.Nerve fiber layer defects with normal visual fields.Do normal optic disc and normal visual field indicate absence of glaucomatous abnormality？［J］.Ophthalmology，1993，100（5）：587-597.

［8］Kim NR，Lee ES，Seong GJ，et al.Structure-function relationship and diagnostic value of macular ganglion cell complex measurement using Fourier-domain OCT in glaucoma［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2010，51（9）：4646-4651.doi：10.1167/iovs.09-5053

［9］Takayama K，Hangai M，Durbin M，et al.A novel method to detect local ganglion cell loss in early glaucoma using spectral-domain optical coherence tomography［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2012，53（11）：6904-6913.doi：10.1167/iovs.12-10210

（编辑陈姜）

Application of Spectral-domain Optical Coherence Tomography in the Measurement of Macular Ganglion Cell Layer

MA Xiaoli，CHEN Yutong，LIU Xianjie，LI Dandan，ZHANG Hongwei，NING Hong
（Department of Ophthalmology，The First Hospital，China Medical University，Shenyang 110001，China）

Objective To evaluate the reproducibility of macular ganglion cell layer（GCL）measurements with high-resolution spectral domainoptical coherence tomography（SD-OCT）in both normal people and glaucoma patients.Methods In this study，24 normal subjects and 21 glaucoma patients were prospectively included.Macular GCL thickness in 9 areas defined by Early Treatment Diabetic Retinopathy Study was measured with Spectralis SD-OCT applying posterior pole asymmetry analysis pattern.Within-subject standard deviation（Sw），coefficient of variation（CV）and intraclass correlation coefficient（ICC）in normal subjects and glaucoma patients were assessed.Results In normal subjects，the GCL thickness in macular central area was 12.58±2.69 μm，the average GCL thickness in inner ring area was 48.87±3.81 μm，the average GCL thickness in outer ring area was 37.28±1.75 μm，and the GCL thickness mapping in normal subjects was horseshoe-shaped with opening to temporal.In glaucoma patients，the GCL thickness in central area was 9.57±2.06 μm，the average GCL thickness in inner ring area was 34.70±9.67 μm，the average GCL thickness in outerring area was 28.20±5.51μm，and the GCL thickness in every maculararea in glaucoma eyes was thinner than that in normal eyes（P＜0.001）.For measurements of GCL thickness in normal subjects，Sw was 0.46 to 0.87μm，CVwas 0.67%to 3.71%，and ICC was 0.904 to 0.977.For measurements of GCL thickness in glaucoma patients，Sw was 0.53 to 1.65 μm，CV was 1.18%to 5.75%，and ICC was 0.833 to 0.993. Conclusion Spectralis SD-OCT had an excellent reproducibility for measurements of GCL thickness in both normal people and glaucoma patients，which is a reliable technique for evaluating longitudinal change and follow-up in glaucoma.

ganglion cell layer；spectral domain-optical coherence tomography；glaucoma

R775

A

0258-4646（2016）05-0389-05

10.12007/j.issn.0258-4646.2016.05.002

国家自然科学基金（81200656）；辽宁省博士启动基金（20111097）；辽宁省科学技术计划（2013225303）；辽宁省自然科学基金（2013021029）

马小力（1978-），女，副教授，博士.

宁宏，E-mail：hongning1978@sina.com

2016-01-07

网络出版时间：