光学相干断层扫描血管成像在DR中的诊疗进展

苏 筠，胡仔仲，袁冬青，袁松涛，刘庆淮

0引言

糖尿病所引起的并发症与机体内许多血管性疾病相关，阻碍了系统内的微循环功能[1]。其中糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)是眼部最严重的并发症。长期高血糖是导致DR的直接原因，其损害了视网膜毛细血管，引起毛细血管的渗漏和闭塞，最终形成晚期视网膜新生血管(retinal neovascularization，RNV)的眼底改变。DR引起的视力下降是中老年人群致盲的主要原因之一[2]。有研究表明，我国20岁以上人群中糖尿病患者已经超过9 200万人，是目前糖尿病患者人数较多的国家[3]。临床上主要依据检眼镜检查、眼底照相、光学相干断层扫描成像(OCT)、眼底荧光素血管造影(FFA)来评估糖尿病患者眼底血管特征的病情程度[4]。DR早期发生的主要部位多位于深层毛细血管层(deep capillary plexus，DCP)[5]，早期的发现可以预防或者延缓视力的恶化，避免失明。

近年来光学相干断层扫描血管成像(optical coherence tomography angiography，OCTA)在DR的研究中不断有新的研究成果。我们搜索了近5a内在Pubmed发表的文章，并以“optical coherence tomography angiography OR OCTA OR Angio-OCT OR OCT Angiography”AND “diabetic retinopathy OR diabetes OR DR OR diabetes mellitus”作为关键词，发现近5a来文章增长迅速(2014年1篇，2015年13篇，2016年28篇，2017年41篇，2018年50篇，图1)。因此我们以2018-11-06为时间节点，归纳总结了近5a内的相关研究，从微动脉瘤(microaneurysms，MAs)、视网膜缺血(retinal ischemia)和RNV等几个方面阐述OCTA在DR中的最新研究进展。

图1 DR于5a内在OCTA的相关发文数量。

1 Angio OCT原理

OCT技术是近年来在眼科影像学领域中发展最迅速的一项革命新技术，无需组织切片即可无创地观察到眼部组织结构的横断面。自1991年Huang等[6]发明了第一代OCT开始，不断地改进扫描速度、提高分辨率。OCTA是一种源于结构OCT基础上的血管成像技术，有更快的扫描速度和三维立体成像的优势。目前的商用OCTA算法主要分为全频谱带幅度法、分频幅去相关血管成像(SSADA)、OCT血流成像比率分析(OCTARA)以及光微血管成像(OMAG)，其中较为常见的ZEISS Angio P1ex及Nidek Angio Scan均采用OMAG算法，Optovue Angio vueTMOCTA采用SSADA算法，Topcon Triton SS OCT AngioTM采用OCTARA算法[7]。以Optovue Angio vueTMOCTA系统为例，它是基于分光谱幅度去相关血管造影(split-spectrum amplitude-decorrelation angiography，SSADA)算法，在同一横断面采集几个连续的B扫描，可视化地观察红细胞运动和检测眼底血管中的血流变化[8]，能够高分辨率地呈现出视网膜所有血管层的血流图像，提供重要的眼部结构信息。此外，OCTA中的en face模式可以将三维血流图像可视化地转换为视网膜各层的二维血流图像，经过软件自动分层后分为浅层毛细血管丛(superficial capillary plexus，SCP)、深层毛细血管丛(DCP)和脉络膜毛细血管丛(choroid capillary plexus)。还可以通过手动调节来矫正软件参考层面，从而获得特定深度的截面图。当观察界面调整至玻璃体层面之间时，可以清晰地观察到增殖性糖尿病视网膜病变(proliferative diabetic retinopathy，PDR)患者的RNV。OCTA是一种客观、定性、定量的检查技术，操作简单，有利于患者更快速地进行检查，便捷地追踪病情发展变化，提供客观的疾病评估。

2 OCTA检测微动脉瘤

DR早期的病理改变是周细胞的丧失和内皮细胞的增殖，导致血管壁变弱后形成MAs[9]。MAs的渗漏常引起黄斑水肿(DME)，在OCTA上能观察到囊状、梭形的血管扩张[10]，是造成与DR相关视力丧失的常见原因[11]。Ishibazawa等均比较了MAs分别在FFA与OCTA的特征，发现在OCTA上只能观察到FFA所能观察到的约一半的MAs，并且大部分位于DCP和视网膜无灌注区(retinal nonperfusion areas，RNPAs)，说明FFA在检测MAs方面比OCTA更敏感[10,12-14]。随后2017年Parravano等[15]对16例无DME的非增殖性糖尿病视网膜病变(non-proliferative diabetic retinopathy，NPDR)患者行OCTA和SD-OCT检查，结果发现OCTA在低反射率MAs中检出率较SD-OCT低下。OCTA上探及的MAs(56.3%)大多数是孤立的，主要位于DCP中，高反射率MAs更容易在DCP上被检测到[15]。基于以往的研究报道，SSADA算法很难检测到低于0.3mm/s的血液流速，对该结果的一种解释可能是在SD-OCT上出现低反射率的MAs可能低于OCTA中所能检测到最小血液流速的阈值[16]。另一种可能原因是，MAs只含有血浆而不含红细胞，导致在OCTA中不具有反射性。但是，OCTA相较于FFA具有无创性、重复性好的优势，在高反射率的MAs检出和临床应用中意义重大。2018年Parravano等[17]利用SD-OCT和OCTA对NPDR患者中的MAs进行1a的随访观察，研究发现127个MAs中有89个(70%)在SD-OCT上仍然可以观察到，其中18%的低反射率MAs与66%的高反射率MAs在1a内出现了视网膜外液积聚的表现。因此，高反射率MAs更容易引起DME的发生，数量越多，疾病进展的风险越高。利用OCTA在DR患者中观察到的MAs特征，可以更好地评估患者视力预后和疗效。

3 OCTA检测视网膜缺血

3.1黄斑中心凹无血管区健康眼中黄斑中心凹无血管区域(foveal avascular zone)称为FAZ。Shahlaee等[18]观察到在健康人群中，随着年龄增长，黄斑区血管密度逐渐下降。Di等[19]使用OCTA对糖尿病患者、无DR的糖尿病患者与DR患者进行FAZ的面积、垂直半径(vertical radius，VR)和水平半径(horizontal radius，HR)的分析。研究发现糖尿病患者在FAZ的面积、VR和HR相较于健康眼更大，并且随着DR病程加重，FAZ面积也逐渐扩大。另一方面，无DR的糖尿病患者FAZ面积大于健康眼，其余方面并无明显差异。临床工作中，我们可以应用OCTA来量化糖尿病患者在FAZ的异常变化，便于日后随访观察。Hwang等[20]和Samara等[21]使用OCTA量化DR患者的浅层和深层视网膜血管密度，与正常对照组相比均有明显的降低。此外，DR患者的FAZ面积均大于健康对照组。Samara等[21]还观察到无DME时，DR患者的FAZ面积以及黄斑部血管密度与视力有明显相关性，有助于我们早期发现糖尿病患者视网膜微血管改变。Goudot等[22]利用OCTA对22例无DR的糖尿病患者进行定量分析，测量FAZ面积、旁中心凹血管密度(parafoveal vessel density，PRVD)及SCP到DCP之间的FAZ面积，结果发现无DR的糖尿病患者与非糖尿病对照组相比在定性和定量方面无统计学意义。Mastropasqua 等[23]利用OCTA测量在DR不同时期的FAZ区域及PRVD，结果发现无论是浅层或深层毛细血管网，晚期NPDR和PDR与健康眼对比FAZ均明显增大， PRVD与健康眼相比差异有统计学意义[23]。随着病程进展，SCP和DCP的FAZ区域逐渐增加，PRVD逐渐减少，还证明了OCTA在测量FAZ区域和PRVD具有高重复性。La Mantia等[24]利用FFA与SS-OCTA同时测量DR患者的FAZ面积，测量结果为，FAZ在FFA与OCTA(3mm×3mm、4.5mm×4.5mm)的面积分别为0.695mm2与0.627mm2、0.701mm2，相关性分析后发现FFA与OCTA在检测FAZ上具有很高的一致性。综上，OCTA可以定量测量不同DR时期的视网膜各层的毛细血管密度和FAZ面积，为DR的病情进展提供一个很好的分级，相较于主观评估DR分期的眼底图像和有创的FFA检查，OCTA显得更加客观并且无创，其在定性和定量检测DR方面的重复性更好。

3.2糖尿病黄斑区缺血有研究认为糖尿病黄斑区缺血(diabetic macular ischemia，DMI)患者往往比具有正常视网膜灌注的糖尿病患者更早出现RNV等晚期并发症[25]。Bradley等[26]和Cennamo等[27]根据ETDRS标准评估视网膜毛细血管丛的图像，均发现FFA和OCTA在评估DMI分级结果上有较好的一致性，表明OCTA在量化DMI和观察DR疾病进展方面的适用性。然而，La Mantia等[24]应用SS-OCTA和FFA检查对21例41眼糖尿病患者进行检查，结果发现FFA在DMI分级比SS-OCTA更一致。可能的原因为，相较于FFA而言OCTA扫描波长更长，更适合用于SCP的检测。未来还需要更大的样本量来确定OCTA在评估DMI的可靠性及其与FFA之间的一致性。

3.3视网膜无灌注区视网膜毛细血管无灌注是DR增殖前期特征。Couturier等[14]利用OCTA与FFA检测DR患者在浅层与深层的无灌注区，在SCP中OCTA能观察到FFA上未检测到的RNPA，在DCP中只有35%(7/20)的眼睛可见RNPA。OCTA对评估浅层RNPA的准确性较FFA更好，可以进一步研究DR不同时期的眼底灌注情况，检测疾病进展。Agemy等[28]使用OCTA观察NPDR和PDR各期患者在SCP、DCP和脉络膜层的毛细血管灌注密度(CPD)，观察范围采用3mm×3mm及6mm×6mm，研究发现，与健康眼相比，无论是哪一时期的DR患者，OCTA上SCP、DCP及脉络膜层的CPD均降低[28]，CPD的指标与DR病情程度的相关性或许可以成为监测DR疾病进展指标之一。Dodo等[29]利用OCTA和OCT分析69例101眼DR患者，分析SCP和DCP的无灌注区域的横向长度，发现DCP无灌注区的横向长度与内核层(INL)或Henle纤维层的囊腔长度相关，说明OCTA对于评估SCP和DCP在RNPAs方面的可行性。未来我们还需要更多的研究来证实DR患者无灌注区域的参数在临床实践中的适用性。

3.4糖尿病视乳头灌注既往的研究报道在无DR的糖尿病患者中视网膜神经纤维层(RNFL)厚度相较于正常人降低[30]。Cao等[31]应用OCTA对60例无DR糖尿病患者进行视乳头(optic nerve head，ONH)血流灌注变化分析，发现无DR的糖尿病患者在视乳头及其周围的血流密度均低于正常人(P<0.05)，并且视乳头周围的鼻侧RNFL厚度也低于正常人。该作者认为视乳头的微循环改变可能更早于视乳头周围神经纤维层的改变。此外，Li等[32]利用OCTA对无DR的糖尿病患者44眼进行分析，发现视盘内的毛细血管密度相较于正常人有显著的下降(P=0.003)。该作者认为可以通过OCTA检测视乳头血管密度变化来分析早期无DR的糖尿病患者在视网膜微循环上的损害，这对于我们如何使用OCTA有所启发。

4 OCTA检测视网膜新生血管

PDR的临床表现为视网膜长期的缺血缺氧和血管内皮生长因子(VEGF)的异常激活，最终导致异常新生血管网发生。Choi等[33]利用SS-OCTA清晰地观察到RNV边缘，可以清楚地辨别新生血管形成区域在抗VEGF或视网膜激光光凝后范围缩小，有利于日后对新生血管缩小区域进行随访观察。Pan等[34]利用OCTA血管成像特点，将75眼患者的RNV图像分为三种类型：类型1来源于静脉，似树枝状(32眼，43%)；类型2来源于毛细血管，似章鱼状(30眼，40%)；类型3来源于无灌注区，似海扇状(13眼，17%)。OCTA可以很好地识别PDR时期新生血管形成的起源与形态。RNV形态的分类有助于更好地指导我们了解DR在病理生理方面的机制和治疗措施[34]。

视盘新生血管(neovascularization of the optic disc，NVD)通常位于视乳头上和视乳头周围，属于PDR增生早期(Ⅳ期)。Savastano等[35]通过FFA确诊了10眼NVD患者，进行FFA与OCTA比较后发现OCTA可以更清晰地观察到NVD的形态、发生位置、数量和大小，这是相比于FFA所没有的功能，能够更好地将NVD可视化。

5脉络膜毛细血管灌注

视网膜外层通过视网膜和脉络膜血管获得营养，睫状后短动脉在Haller层和Sattler层中的血管分叉处进入脉络膜毛细血管层，起到提供视网膜外层营养的作用。Farkas等[36]已经证实，在组织病理学切片上发现的糖尿病患者的脉络膜毛细血管中的无灌注区，该结果同样可以在OCTA上观察到。Cole等[37]采用OCTA、en face、OCT和眼底照相相结合的方法分析了8例DME患者的28处激光光凝后瘢痕。该作者对视网膜色素上皮(RPE)、脉络膜和绒毛膜毛细血管层的改变进行评分，并将OCTA上检测到脉络膜毛细血管层的改变归类为DCP，反之则归类为SCP，最终有13处为SCP，15处为DCP[37]。因此，OCTA能够具体地评估脉络膜毛细血管层的变化。Agemy等[28]和Conti等[38]均使用OCTA定量分析糖尿病患者的脉络膜CPD，结果发现与健康眼相比，NPDR和PDR的眼睛显示出脉络膜CPD减少，并且Conti等还发现无DR的糖尿病患者的DCP与健康眼相比未显示出显著的统计学差异。Wang等[39]使用SS-OCTA对DR患者的眼睛进行了脉络膜CPD和体积的测量，还计算了黄斑区域(6mm×6mm)脉络膜毛细血管所占百分比，研究发现脉络膜CPD和体积在DR的晚期明显降低。CPD可以反映脉络膜血管网的完整性，作为评估和监测糖尿病眼部疾病进展的指标。

6 OCTA的研究前景

OCTA作为一项新兴技术，仍然处于探索阶段，目前仍存在一些局限性：(1)扫描范围有限：随着OCTA软件的改良，在保证原有图像清晰度上扩大了扫描区域，但在目前的商业设备上，检查视野仍小于FFA[40-41]、超广角眼底荧光造影(UFFA)[42]和超广角眼底成像[43]技术；(2)软件自动分割视网膜结构分层仍存在缺陷：目前视网膜层间分割方法和定义并没有统一标准化，研究者只能依据研究内容来主观调整观察横断面，这可能是造成研究之间存在差异的原因；(3)血流投射的伪影导致一定深度血管结构判断误差：虽然商业OCTA设备能够进行运动校正和眼动追踪，运动伪影仍然可以显著影响数据的可用性和质量；(4)检测到的最低血流信号有限：部分血流信号过低的血管很难被OCTA探及，影响我们对于疾病治疗的判断。

OCTA提供了高分辨率、视网膜深层的血流信息，无创地将MAs、视网膜缺血、RNV等临床表现可视化，还可以很好地检测到无DR的糖尿病患者微循环的变化。OCTA无荧光染料渗漏的干扰，可以清晰地反映到PDR患者新生血管区域的结构和形态走向。尽管OCTA成像上还存在某些缺陷，但我们相信在未来仍然有很大的发展前景，可以给我们提供更多的诊疗信息。