SS-OCTA评估增殖性糖尿病视网膜病变玻璃体切除术后黄斑微血管的变化

纪风涛,王 慧,魏 科,李永蓉,戴 维,王志敏,廖荣丰

0 引言

糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病常见的微血管并发症,也是工作年龄人群视觉损害的主要原因[1]。最近研究表明DR全球患病率为22.27%,其中威胁视力的DR为6.17%[2],早期糖尿病视网膜病变研究(Early Treatment Diabetic Retinopathy Study,ETDRS)数据表明约45%的重度非增殖性糖尿病视网膜病变(non-proliferative diabetic retinopathy,NPDR)患者在1a内发展为增殖性糖尿病视网膜病变(proliferative diabetic retinopathy,PDR)[3],近50%的PDR患者经历严重的视力丧失[4]。经扁平部玻璃体切除术(pars plana vitrectomy,PPV)是治疗严重PDR的有效方法,术中通过切除病理性玻璃体、视网膜增殖膜,清除血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和炎症因子达到治疗目的[5]。

扫频源光学相干断层扫描血管造影(swept-source optical coherence tomography angiography,SS-OCTA)作为一种非侵入性和高分辨成像技术,具有扫描速度快、信号强度高、穿透深度深等优点[6],可快速显示后极部视网膜及脉络膜微血管,量化血管密度(vessel density,VD)、灌注面积(flow area,FA)[7]。此外,SS-OCTA波长1050nm,能够清晰显示脉络膜图像,自动检测和分析脉络膜厚度(choroidal thickness,CT)、脉络膜血管指数(choroidal vascularity index,CVI)和脉络膜容积[8-9]。有研究使用SS-OCTA观察发现,随着DR病变进展,视网膜、脉络膜血流灌注降低,脉络膜功能下降[10-11]。然而对于严重PDR患者由于玻璃体出血、视网膜增殖牵拉及屈光间质混浊等原因,无法了解视网膜、脉络膜微血管的变化,因此本研究通过PPV手术去除混浊玻璃体及增殖膜复位视网膜,屈光间质清晰后采用SS-OCTA定量分析视网膜和脉络膜血流变化,并与对侧眼进行比较,探讨严重PDR术后患眼黄斑区视网膜脉络膜参数的变化情况。

1 对象和方法

1.1 对象横断面研究。选取2020-09/2022-07在合肥市第二人民医院眼科诊断为PDR并接受23G PPV手术治疗的患者35例35眼,其中男16例,女19例;平均年龄59.00±9.04岁;平均体质量指数(body mass index,BMI)24.77±2.95kg/m2;1型糖尿病患者1例,2型糖尿病患者34例,糖尿病病程14.43±7.6a;术前糖化血红蛋白水平8.59%±1.57%;单纯PPV手术者8例8眼,PPV联合白内障手术者27例27眼,术前接受抗VEGF治疗者14例14眼,术中均行全视网膜激光光凝(panretinal photocoagulation,PRP)治疗,术中使用硅油填充2眼,空气填充32眼,生理盐水填充1眼。对侧眼DR分期中度NPDR 3眼,重度NPDR 28眼,PDR 4眼,接受抗VEGF治疗者7眼,行PRP治疗者13眼。纳入患者PPV术眼眼轴长度(22.94±0.53mm)与对侧眼(22.96±0.61mm)差异无统计学意义(t=-0.109,P>0.05);术后末次随访时PPV术眼最佳矫正视力(best-corrected visual acuity,BCVA)(0.65±0.31LogMAR)与对侧眼(0.61±0.32LogMAR)相比无明显下降(t=0.249,P>0.05)。纳入标准:(1)年龄大于18岁;(2)临床诊断为PDR且单眼行PPV手术治疗的患者。排除标准:(1)双眼接受PPV手术的患者;(2)术后视功能差,无法配合完成SS-OCTA检查;(3)SS-OCTA成像质量差,无法进行后续分析;(4)合并葡萄膜炎、青光眼、高度近视(眼轴长度大于26mm)、双眼屈光度差值大于2D;(5)既往有内眼手术史或患有其他可能干扰视觉功能的眼部病变。本研究遵循《赫尔辛基宣言》,并得到合肥市第二人民医院伦理审查委员会批准。所有患者均对治疗方案知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 手术方法所有患者均由同一位经验丰富的医生使用玻切超乳一体机进行23G经扁平部PPV术。根据晶状体情况决定是否联合白内障摘除术,所有患者均注射曲安奈德染色玻璃体,如果存在视网膜前增殖膜与视盘或视网膜连接紧密,则进行钝性分离以解除牵拉复位视网膜。对于增殖膜剥除后新生血管残端反复出血则使用23G眼内电凝进行止血,所有患者未进行内界膜(internal limiting membrane,ILM)剥除,气液交换或重水注入视网膜复位后,532nm绿激光进行PRP治疗,根据视网膜情况玻璃体腔选择生理盐水、无菌空气或硅油填充。

1.2.2 随访观察术后随访1～22(平均9.72±6.67)mo,进行BCVA、裂隙灯、超广角扫描激光眼底检查和SS-OCTA等眼科检查,分析末次随访时PPV术眼SS-OCTA黄斑微血管参数与对侧眼的差异及其与BCVA的相关性。SS-OCTA波长1 050nm,扫描速率每秒 200 000次A扫描,轴向分辨率、横向分辨率和扫描深度分别为 5μm、13μm、3mm,利用集成共焦扫描激光检眼镜的眼动追踪技术消除眼动伪影,经过512次B扫描获得中心凹3mm×3mm范围OCTA图像,并通过软件自动分层,获得视网膜浅层毛细血管层(superficial capillary plexus,SCP)、中层毛细血管层(intermediate capillary plexus,ICP)、深层毛细血管层(deep capillary plexus,DCP),脉络膜毛细血管层(choriocapillaris,CC)和脉络膜中大血管层的图像。每一幅图像均由经验丰富的技术人员检查分割的准确性,发现分割错误时进行手动调整。依据ETDRS 3mm×3mm网格将黄斑区分为直径1mm(central fovea,C1)和3mm(parafovea,C3)的圆,旁中心凹区进一步分为上方(superior,S1-3)、下方(inferior,I1-3)、颞侧(temporal,T1-3)、鼻侧(nasal,N1-3)区域(图1)。使用仪器内置软件分别测量以中心凹为中心3mm×3mm范围视网膜内层平均VD、中心凹无血管区(foveal avascular zone,FAZ)面积和周长,近圆指数(circularity index,CI),视网膜浅、中、深层毛细血管层VD和FA,CT、脉络膜毛细血管灌注面积(CCFA)和CVI。

图1 SS-OCTA检查示意图 A:ETDRS网格的非红外图像,其中C1表示中心凹1mm范围(内层粉红色圆),C3表示中心凹3mm范围(外层粉红色圆),S1-3表示上方旁中心凹区域,I1-3表示下方旁中心凹区域,T1-3表示颞侧旁中心凹区域,N1-3表示鼻侧旁中心凹区域;B:脉络膜管腔的提取图,由机器内置软件自动确定脉络膜(蓝线)和脉络膜血管腔(橙色区域)的上边界和下边界。

2 结果

2.1 视网膜相关参数纳入患者PPV术眼中心凹FAZ面积和周长较对侧眼略有增加,黄斑区视网膜内层平均VD和CI较对侧眼略有减少,但差异均无统计学意义(P>0.05),见表1。纳入患者PPV术眼视网膜浅、中、深层毛细血管层VD与对侧眼差异均无统计学意义(P>0.05),但PPV术眼鼻侧旁中心凹区域ICP-FA(0.31±0.06mm2)较对侧眼(0.38±0.05mm2)明显减少,颞侧旁中心凹区域DCP-FA(0.19±0.08mm2)较对侧眼(0.27±0.07mm2)明显减少,差异均有统计学意义(P<0.05),见表2。

表1 纳入患者双眼黄斑区参数比较

表2 纳入患者双眼视网膜血流参数比较

2.2 脉络膜相关参数纳入患者PPV术眼下方旁中心凹区域CCFA较对侧眼略有增加,但差异无统计学意义(t=2.250,P=0.051);PPV术眼各区域CT与对侧眼相比差异均无统计学意义(P>0.05);PPV术眼中心凹3mm区域,上方、下方和鼻侧旁中心凹区域CVI均较对侧眼显著降低,差异均有统计学意义(P<0.05),见表3。

表3 纳入患者双眼脉络膜相关参数比较

2.3PPV术后视力与视网膜脉络膜血流参数的相关性采用Spearman相关分析法分析纳入患者PPV术眼术后末次随访时BCVA与视网膜脉络膜血流参数的相关性,结果显示,PPV术眼术后BCVA与下方、鼻侧旁中心凹区域ICP-VD呈正相关(rs=0.652,P=0.041;rs=0.709,P=0.022),与下方、鼻侧旁中心凹区域及中心凹3mm范围DCP-VD呈正相关(rs=0.866,P=0.001;rs=0.715,P=0.020;rs=0.872,P=0.001);PPV术眼术后BCVA与中心凹1mm范围ICP-FA呈正相关(rs=0.634,P=0.049),与中心凹及旁中心凹各区域DCP-FA均呈正相关(P<0.05);PPV术眼术后BCVA与脉络膜血流参数均无明显相关性,见表4、5。

表4 PPV术后视力与脉络膜血流参数的相关性

表5 PPV术后视力与视网膜血流参数的相关性

3 讨论

黄斑区血流变化对视网膜脉络膜血管性疾病的诊断和随访至关重要,既往对于严重PDR接受PPV手术后黄斑区视网膜及脉络膜血流变化的研究较少,本研究利用SS-OCTA评估严重PDR行PPV手术后黄斑区视网膜及脉络膜血流变化,并与对侧眼进行比较,结果发现患眼PPV术后中心凹及旁中心凹区域浅、中、深层毛细血管层血管密度与对侧眼均无明显差异,这与孔源性视网膜脱离[12-13]、黄斑裂孔[14]患者行PPV术后黄斑区浅、深层毛细血管层血管密度的变化类似,提示PPV手术本身可能不会引起黄斑区视网膜各层血管密度的改变[15]。Liu等[11]采用SS-OCTA评估不同分期DR患者视网膜、脉络膜血流变化,发现PDR与NPDR患者ICP、DCP血管密度存在差异,PDR患者深层血管密度明显下降。同时,Nesper等[16]发现旁中心凹区域DCP血管密度降低与DR严重程度相关,是区分NPDR和PDR的敏感指标。这与本研究结果不一致,其可能的原因在于研究方法及入组患者存在差异。

本研究对黄斑区视网膜各层灌注面积的研究发现,PPV术眼术后SCP灌注面积与对侧眼接近,ICP鼻侧旁中心凹区域、DCP颞侧旁中心凹区域灌注面积较对侧眼减少,提示严重PDR旁中心凹中、深层毛细血管层血流减少。Uchitomi等[17]使用超广角-OCTA研究DR患者黄斑区视网膜各层的无灌注面积,发现与鼻侧象限相比,DCP颞侧无灌注面积更高,分析其原因在于鼻侧象限血管具有较高灌注压,而黄斑颞侧毛细血管灌注压较低[18],从而导致颞侧视网膜无灌注面积增加。本研究观察到PPV术眼术后鼻侧中层和颞侧深层血管灌注面积减少,表明严重PDR中、深层血流灌注在不同象限存在差异,需要进一步研究。

视网膜FAZ形态通常采用面积、周长、半径及圆形指数表示,反映糖尿病微血管变化。正常人群中FAZ大小、面积存在显著个体差异[19-20],并与眼轴长度相关[21]。本研究中PPV术眼与对侧眼眼轴近似,研究对象为同一个体,因此可以更好地控制系统性混杂因素。结果发现,PPV术眼术后FAZ各项指标与对侧眼无差异,这与Liu等[11]研究结果一致,该研究发现NPDR和PDR患者FAZ各项指标无显著差异,FAZ的变化可能仅与DR发生有关,与DR程度无明显关联。脉络膜毛细血管灌注与DR之间的关联尚不明确。最近一项研究显示,CC血流减少与DR严重程度独立相关[22]。Gendelman等[23]对90例DR患者进行回顾性分析发现,DR严重程度与黄斑区CC血流缺失密切相关。然而,Dai等[24]发现NPDR和PDR患者CC血管密度无显著差异。上述研究结论存在差别,分析可能与种族不同及影响CC的混杂因素没有完全矫正有关。本研究去除了大部分混杂因素,结果发现,PPV术眼术后CC灌注面积相比对侧眼有增加趋势,其可能原因是PPV术后玻璃体腔炎性介质及VEGF含量下降,术中PRP导致中周部视网膜耗氧量减少,CC血流可能从中周部转移到代谢需氧较高的后极部黄斑区域[25-26],从而引起黄斑区脉络膜毛细血管代偿扩张,但具体机制有待于进一步研究。

CVI是反映脉络膜血流状态的指标,与CT相比不受眼球生物学参数影响[27];然而CVI与年龄相关,随年龄增加而下降[28]。虽然SS-OCTA检测CVI的算法仍需完善,但SS-OCTA具有扫描范围广、速度快、重复性好的特点[29],更重要的是,与SD-OCTA相比,扫描深度更深,即使存在视网膜水肿等病变的情况下,仍然可以清晰显示脉络膜整体状态,提供详细、准确的脉络膜血流信息[30]。本研究利用SS-OCTA测量反映脉络膜血流的指标,结果显示PPV术眼术后与对侧眼各区域CT均无差异,然而在中心凹3mm范围及上、下、鼻侧旁中心凹区域PPV术眼术后CVI均较对侧眼明显降低,提示严重PDR脉络膜中大血管存在损伤。既往对DR患者CT的研究结果不一致,多数研究认为严重DR往往伴随脉络膜变薄[31-32],也有学者认为在非增殖期,CT随着病变进展逐渐下降,进入增殖期增加[33];基于人群的北京眼科研究发现,糖尿病与较厚的CT独立相关,而DR与CT无关[34]。以上研究结果差异可能与不同OCT测量设备及纳入人群种族不同有关。CVI在DR进展中的变化,既往文献似乎得到了一致的结果,即随着DR进展,CVI逐渐下降[10,35-36]。本研究结果也显示,严重PDR患者PPV术后术眼CVI较对侧眼降低,表明CVI比CT更加稳定,可作为评估DR进展和严重程度的指标。

关于视网膜脉络膜血流与视觉功能的关系,本研究结果显示,PPV术眼术后BCVA与黄斑区中、深层毛细血管层血管密度和灌注面积均有一定的相关性,但未发现与脉络膜血流相关。Kuonen等[37]发现NPDR患者视力丧失可能与SCP无灌注面积增加相关;对于糖尿病性黄斑水肿患者,黄斑区DCP血管密度与视力相关[38]。Abdelshafy等[39]研究发现黄斑区DCP-VD是PDR患者BCVA的最佳预测因素,提示PDR与DCP-VD关联密切,这与本研究结果一致。最近一项对DR患者脉络膜参数与视力相关性的研究观察到在接受治疗且病情稳定的DR患者中,脉络膜生物标志物与BCVA相关[40]。本研究未发现PPV术眼术后BCVA与任何脉络膜参数有关联,出现这一差异的原因可能归因于入组患者不同,本研究选择的是严重PDR患者。

本研究存在的局限性:(1)样本量相对较小,另外由于严重PDR患者屈光间质不清,在PDR手术前无法测量 视网膜脉络膜血流参数;(2)本研究为横断面研究,未来纵向研究可观察PDR术后视网膜脉络膜血流的动态变化;(3)OCTA图像可能受机器本身及测量的影响,本研究采用SS-OCTA内置眼动实时跟踪系统,可降低由于眼球转动引起的伪影。尽管存在一定的局限性,但本研究的优势在于采用扫描速度更快的SS-OCTA,可以获得清晰的视网膜脉络膜血流图像,保证测量数据的准确性。此外,本研究分析同一个体双眼之间的差异,避免了系统性混杂因素,结果更为可靠。

综上所述,SS-OCTA可以无创观察DR患者视网膜脉络膜血流变化,严重PDR患者患眼PPV术后较对侧眼可能更易出现旁中心凹视网膜深层及脉络膜血流灌注的减少,提示旁中心凹视网膜深层及脉络膜血流改变在PDR发展中具有重要作用。