近视成像面临的挑战及未来发展

徐千惠 李秋玉 邵毅

近年来，随着各类电子产品出现以及社会科技发展的同时，我们发现近视的患病率在不断增加，其中在东亚地区最高，如新加坡和中国的年轻人近视比例高达70%～90%[1]。而高度近视会导致一系列病理变化，高度近视黄斑的病理改变即病理性近视（Pathological myopia，PM）的患病率预计也会增加，PM是低视力和失明的主要原因，在欧洲人群中占4.5%～7.8%，在东亚人群中占12.2%[2]，虽然老一代的高度近视可能是由于遗传因素，但年轻人的高度近视可能与环境因素相关性更高[3]。因此，近视已被认为是今后需要解决的重要公共卫生问题之一，早期准确诊断近视的发生有重要意义，近视影像学即近视成像是临床上常用的诊断方法，然而由于不同患者眼睛形状的特异性，眼内光学缺陷等导致近视成像在临床应用过程中具有一定挑战性。

1 近视眼成像的挑战

近视眼成像的主要挑战与以下因素有关：①由于眼内光学缺陷导致的难以直接观察，影响眼底照相和血管造影等方式；②眼睛异常的结构变化和延长阻碍了成像技术，如光学相干断层扫描成像（OCT）；③眼睛形状的不规则变化导致生物特征测量的困难或眼睛结构的不准确成像，例如超声波。由于眼睛的光学系统基本上由2个正透镜组成，即角膜和晶状体，眼睛内任何结构的图像都严重依赖于这些介质的光学特性。而这可能影响图像质量的因素包括瞳孔中光的衍射、光学像差和眼内散射。在高度近视的患者中，任何成像模式（包括眼底成像）都可能由于低阶和高阶像差之间的相互作用而导致成像质量下降。此外，在PM中，巩膜或角膜曲率的不规则性以及眼内结构性质的不成比例的改变（例如白内障导致晶状体失去透明度，或视网膜变薄导致异常的图像投射[4，5]）均有可能造成成像的结构出现问题。

鉴于这些问题，近视诊断中使用的成像模式包括摄影、基于染料的血管造影、超声（包括生物显微镜）和MRI。与其他眼科领域一样，OCT现已成为诊断近视引起的眼组织改变的常用工具[6]。增强型深度成像（Enhanced depth imaging，EDI）和扫描源OCT（Scan source OCT，SS-OCT）的开发实现了更高波长的利用，同时捕获速度和软件增强能够实现更宽的扫描范围。近年来，OCT血管成像（OCTA）的引入为眼内的血管系统成像增加了另一个维度，常用于对眼内脉管系统进行成像[7]。然而，OCTA仍存在许多局限性。一方面，一些情况下OCT涵盖的深度范围可能不足以捕捉从前到后眼部的范围，从而导致图像分割及成像不完整的问题。另一方面涉及OCT系统中的标准数据库，因为在理想情况下，参考队列应从与患者队列个体特征相同的人群中选择，以便以最佳方式反映疾病的发生发展[8]。通常情况下我们应对患者的一般临床信息，例如年龄、种族和屈光不正等需要分层。对于近视来说，屈光不正流行率的地区差异很大，因此这是一个挑战。OCT系统中的标准数据库不能完全适用于近视和PM高度流行地区（如东亚）的患者群体。

2 不同部位的近视成像

2.1 视网膜的近视成像

在现代成像技术出现之前，位于视网膜部位的近视诊断面临许多挑战。首先，视网膜组织和底层脉络膜之间缺乏对比度，使得根据临床检查或眼底照相诊断近视性萎缩等病症变得困难。其次，PM中的关键特征，如后期葡萄肿[9]，很难从二维（2D）眼底照片中辨别出来。最后，在传统的50°眼底照片上难以捕获周边视网膜病变，例如晶格退化和视网膜破裂。

OCT是由物理学家Carmen和医学家James于1982 年合作研发的激光技术，此技术应用在眼科疾病的诊疗[10]。OCT能够对视网膜层进行高分辨率活体检查，彻底改变了PM的视网膜并发症的诊断和管理。近视性牵引性黄斑病变的视网膜分层可以在视网膜的OCT横断面扫描上看到更详细的情况，这一点通过反向眼底成像得到了进一步的改善。这些特征包括视网膜内或外部裂开，中心凹脱离，板层或全层黄斑裂孔和（或）黄斑脱离。此外，OCT成像在PM的关键病变——后葡萄肿的诊断中非常有价值，并且对后葡萄肿相关的影像学改变给出了更为具体的解释，因为葡萄肿边缘的轮廓变化在非立体眼底照片上并不总是明显的，但可以很容易地用OCT扫描来可视化。Shinohara 等[11，12]比较了WF-OCT和三维（3D）MRI检测后期葡萄肿的效果，并发现所有技术对葡萄肿的可检测性没有差异，虽然葡萄肿的分类有很高的一致性，而超广域OCT（Ultrawide-field OCT，UWF-OCT）与葡萄肿的分类具有较高的符合率，同时具有能够成像表现视神经和黄斑二者空间关系的能力[13]。常规眼底成像通常可以对视网膜进行50°成像。相比之下，UWF-OCT可以对视网膜进行200°成像，因为晶格变性和视网膜裂孔等周边视网膜病变的发生率很高，该方式对于视网膜部位高度近视患者的诊断十分有效。此外，宽后部葡萄肿的边缘在UWF-OCT上很容易捕捉到，但在传统的眼底照相中往往被漏掉。UWF荧光素血管造影（Fluorescein angiography，FA）和吲哚青绿血管造影（ICGA）已经分别被应用于研究周边视网膜循环和脉络膜流出系统。

多模式成像对评估近视脉络膜新生血管形成（Myopic choroidal neovascularization，mCNV）至关重要，这是一种具有视力威胁性的视网膜疾病，如果仅基于临床检查难以诊断和监测。FA可以用于此类病症的诊断，宽视野眼底FA可以显示周边360°处的视网膜无血管区，这是PM的一个特征。OCTA已成为一种有用的无创识别新生血管膜的方法，用于鉴别高度近视患者视网膜下渗出的不同原因，如单纯性漆裂出血、炎性病变和mCNV。然而，与FA相比，OCTA具有较低的敏感性，并且不能取代前者作为诊断金标准。OCTA的另一个限制是缺乏有关疾病活动的信息，因为流量信号可能持续存在于非活动的mCNV中，因此，FA可用于监测疾病的发展活动。OCT有助于确定mCNV的分期，例如活动的迹象，即不明确的边缘和可变量的视网膜内或视网膜下液体破坏外部限制膜[14]。使用OCT的研究表明，mCNV后发生的黄斑萎缩可能是Bruch膜破裂的结果[15]。尽管如此，最近结合OCTA和SS-OCT的多模式成像提示mCNV可能不是由脉络膜血管系统造成的，而是直接来自睫状后短动脉。

2.2 脉络膜和巩膜的近视成像

目前可用于脉络膜成像的技术包括ICGA、超声波检查（Ultrasonograph，US）和OCT。但这些技术在脉络膜于巩膜和视网膜色素上皮（RPE）之间的解剖位置做到准确成像仍然是一个挑战。在PM中，脉络膜通常太薄而无法测量，影响了在近视眼中正确成像脉络膜的能力。血管造影术中使用的荧光素发射光谱会被黑色素阻挡，因此对脉络膜显影效果较差。此外，RPE色素和脉络膜血液会引起光吸收和散射。但ICGA在近红外范围内具有发射光谱，受RPE色素和脉络膜血液的影响较小。ICGA在评估各种脉络膜血管病变和炎性疾病方面具有潜在用途。但是，与OCT和自体荧光成像相比，ICGA在临床环境中实用性较差，OCTA也可用于评估脉络膜血管分布及结构[16，17]。

目前，作为光谱域OCT仪器功能的EDI能够特异性地显示脉络膜。但是，脉络膜的OCT成像仍然具有挑战性，因为其关键限制是成像达到更深层组织时，成像灵敏度更低。在脉络膜成像中，由于前方RPE的衰减系数较高，所获得的信号较弱。如果高度近视的脉络膜较薄且相对色素脱失，OCT成像仍然可以获得脉络膜的全厚度。然而，这些高度近视眼也往往存在葡萄肿和异常的眼壁轮廓，进一步扭曲了OCT成像。相比之下，SS-OCT这一方面问题较小。然而无论采用何种方法，OCT在对高度近视成像时都面临一定限制。

2.3 近视眼前段成像

眼前段特征和高度近视之间关系的研究结果各不同，然而在临床上，高度近视患者在计划各种手术时，角膜和眼前段的成像在临床评估中是很重要的。例如激光原位角膜磨镶术之类的角膜屈光手术[18]，或屈光性晶状体摘除之类的手术，其眼睛发生扩张症的风险更高，并且角膜切削量更大，因此对角膜成像的要求更高。在不适合激光屈光矫正的高度近视患者治疗中还需要精确的眼前段成像来计划安全的有晶状体眼晶状体植入。由于老年前期白内障与高度近视相关，需要精确的眼前段成像和角膜地形图来防止术后屈光欠矫或过矫。结合眼前段OCT技术和下一代公式的生物测量的最新进展改进了高度近视的人工晶状体计算和屈光预测[19]。

2.4 视神经的近视成像

在高度近视的眼睛中识别与青光眼相关的视盘变化是众所周知的一大困难。异常大或小的视盘混淆了这些眼睛中视盘边缘的成像，并且即使在年轻的高度近视的成年人中也是发生最早的已知变化之一，且可能先于PM的发展。眼近视性黄斑病变通过混淆视野造成额外挑战。高度近视眼睛的深部视神经结构的成像已经成为一种潜在的诊断手段。

高度近视眼中的视盘倾斜使椎板（Lamina cribrosa，LC）变形并且可能阻碍视神经乳头内的轴浆流，从而促进青光眼视神经损伤。对这些眼睛的LC完整性的成像可以获得关于青光眼风险的信息。Ishida等[20]使用增强深度OCT评估了患有伴或不伴开角型青光眼的近视眼的LC缺陷，发现这些缺陷与视盘倾斜角有关，并与青光眼视野有关。

圆形毛细血管视网膜神经纤维层（Circumpapillary retinal nerve fibre layer，cp-RNFL）厚度是非近视眼中青光眼的良好指标。黄斑神经节细胞复合体（Ganglion cell complex，GCC）厚度用于检测非近视患者的青光眼，并且可能是高度近视患者的潜在替代参数。黄斑GCC参数在诊断高度近视的青光眼方面具有更高的诊断能力。

3 近视影像学的未来

眼的病理性延长可能与巩膜重塑及生物力学特性的改变有关[21]。巩膜细胞外基质重塑的一个调节因素是脉络膜。因此，近视的成像重点需要针对这些组织及其生物力学特性。然而，用光学技术成像脉络膜和巩膜是困难的，因为RPE和脉络膜是高度散射的。这样，波长在1 060 nm左右的OCT系统可以成像脉络膜，但是分辨率不足以可视化微血管系统或细胞结构的细节。因此，目前很难对脉络膜层和脉络膜巩膜界面进行分类。此外，使用OCT通常看不到巩膜，并且不能与近视的脉络膜很好地结合研究。

上述基于OCT的脉络膜成像的局限性也适用于OCTA。还没有建立用于分段的标准化协议。此外，OCTA的结果参数还没有明确定义。一些研究者使用脉络膜毛细血管中的流空或信号空洞的分析来量化微血管覆盖的区域，但近视患者的数据有限[22]。未来的替代方案可能是光声成像，其能检测组织中吸收脉冲激光所产生的波[23]。与其他光学成像技术不同，对比度完全基于吸收。这项技术可能可以填补OCT在渗透深度方面的问题。事实上，光声成像系统已经被描述为在体外和动物模型中对眼睛后极进行成像，这也可以用于血管造影、血氧饱和度测量和色素成像[24]。光声成像的缺点包括中等深度分辨率、纯光学吸收传感、需要与超声传感器接触检测以及相对较长的采集时间。目前用于人体后极成像的光声成像尚未实现。

4 小结

总之，随着近视和PM在世界范围内的流行，对近视准确的成像和临床解释的需求将继续加强，准确的近视成像的结果对临床患者的诊断，评估以及治疗方案有着重要的作用。对于临床医师来说，了解目前近视眼成像的局限性和挑战是很重要的，这会影响临床解释。近视眼本身具有不规则的晶状体形状和后节层的解剖扭曲的病理特征，这一特征增加了成像结果准确性的难度。幸运的是，最近的研究进展，特别是在3D MRI和OCT领域，增强了深度并提供了宽视场成像，即使在PM中也极大地改善了后节和视神经的成像。这可能有助于更好地了解近视变性的发病机制及其危及视力的并发症，如mCNV和黄斑病变。近视眼影像学的改善能够促进进一步研究近视进展或发展的潜在生物标志物，例如广野成像检测早期周边视网膜变化以预测视网膜脱离，详细的OCT成像检测黄斑早期变化以预测黄斑裂孔脱离或近视性CNV，或早期近视视盘改变和乳头周围脉络膜萎缩，这可能可以预测近视发生病理变化的风险。更新的技术如OCTA，可以可视化脉络膜血管的结构，给出对疾病的新见解，而OCT弹性成像可以提高我们对角膜和巩膜生物力学的认真，这在近视进展和评估新的治疗方式（如巩膜交联）中发挥作用。同时，AI技术也已经在眼科医疗行业中进行推广应用，例如在高度近视中近视性黄斑病变是导致视觉损伤的主要原因之一，而人工智能（Arificial Intelligence，AI）具有早期发现、量化结果、辅助及时干预的特点。此外，将成果搭载至视网膜影像诊断与分析软件，实现了多模式图像分析与处理，故AI对诊断和指导治疗漆裂纹、mCNV等具有重要意义[25]。现如今AI技术的不断发展并且已经进入临床应用，而AI技术与近视成像的结合运用使得临床诊断更为准确和方便，医学AI诊断的准确性还需要临床试验进一步验证，对于诊断结果需要不断思考与交流。

利益冲突申明本研究无任何利益冲突

作者贡献声明徐千惠：参与选题、设计及资料的分析和解释；撰写论文；根据编辑部的修改意见进行修改。李秋玉：收集数据；参与选题、设计和修改论文的结果、结论。邵毅：提供数据；参与选题、设计和修改论文的结果、结论