视网膜静脉阻塞的光学相干断层扫描血管成像应用

孙佳 综述 杨冬妮 审校

1承德医学院,承德 067000;2秦皇岛市第一医院眼科,秦皇岛 066000

视网膜静脉阻塞(retinal vein occlusion,RVO)是一种常见的视网膜血管性疾病,表现为视网膜静脉迂曲怒张、火焰状出血、黄斑水肿、硬性渗出等。荧光素眼底血管造影(fluorescein fundus angiography,FFA)是目前诊断RVO的金标准,在检测RVO分型、视网膜灌注及血管渗漏等方面具有不可替代的重要作用。但FFA为有创检查,可重复性差,不具备分辨和描绘深层毛细血管的能力,且部分患者在注射造影剂后可能发生恶心、呕吐、荨麻疹等症状[1],甚至可能发生严重的过敏反应,导致FFA的临床应用受到了一定的限制。而光学相干断层扫描血管成像(optical coherence tomography angiography,OCTA)操作简便、可重复性强,无需注射任何染料便可观察评估各层微血管的形态结构及灌注状态,成为目前RVO诊断及疗效评价的有力工具。深入分析RVO患者不同类型、不同部位、不同阶段的OCTA图像特征,可为患者预后视力预测、抗血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)治疗效果及黄斑水肿复发情况探究发挥重要作用。随着与人工智能的紧密结合,OCTA的应用范围越来越广泛,为临床中RVO疾病诊断及治疗效果评估带来方便。本文就RVO患者的OCTA图像特征进行综述。

1 RVO眼黄斑区的OCTA图像特征

1.1 浅层毛细血管

RVO患者血管壁通透性增强,FFA检查中易发生造影剂渗漏,导致荧光遮蔽,无法观察浅层毛细血管的形态及血流特征。而OCTA无需造影剂,并具有较高分辨率,可以更加清晰、准确地识别浅层毛细血管。Coscas等[2]对视网膜分支静脉阻塞(branch retinal vein occlusion,BRVO)54眼均行OCTA和FFA检查,结果显示OCTA对黄斑囊样水肿的检出率为76%(40/54),而FFA的检出率仅为68%(34/54);OCTA对中心凹毛细血管拱环断裂的检出率为92%(48/54),而FFA的检出率仅为72%(39/54)。这说明OCTA在检测黄斑囊样水肿和中心凹毛细血管拱环断裂方面较FFA更具优势。Werner等[3]对47例RVO患者进行OCTA和FFA检查发现,OCTA与FFA在测定浅层中心凹无血管区(foveal avascular zone,FAZ)面积方面具有很好的一致性。许多研究者将RVO患者OCTA和FFA图像进行对比,发现两者在检测微动脉瘤和毛细血管扩张方面能力相当,但OCTA可以检测出更多的毛细血管迂曲扩张、无灌注区及侧支血管等,在评估视网膜缺血方面较FFA更胜一筹[2,4-5]。因此,OCTA能够定性定量评估RVO患者浅层毛细血管,可替代FFA实现在无创条件下观察黄斑区浅层毛细血管。

1.2 深层毛细血管

FFA图像的本质是患者注射造影剂之后的眼底照片,只能观察到黄斑区各层微血管叠加在一起的灌注状态,而OCTA可以通过不同层面相干光的不同反射强度获取各层面的微血管图像,详细反映视网膜深层及脉络膜层灌注状态的变化。OCTA可量化评估RVO患者深层毛细血管的变化,为判断RVO患者预后提供了依据。Costanzo等[6]通过量化分析RVO患眼和对侧健眼黄斑区视网膜浅层、深层及脉络膜层毛细血管密度发现,患眼各层毛细血管密度均较对侧健眼低,其中以深层毛细血管密度降低最为明显。另有研究发现,RVO患眼深层毛细血管发生FAZ扩大、无灌注区增大、毛细血管迂曲扩张和破裂的情况均较浅层毛细血管更为多见[2,7]。Kim等[8]得出BRVO患者深层毛细血管受缺血影响的程度是浅层的1.77～1.84倍。Coscas等[2]提出一种假设,即浅层毛细血管与视网膜小动脉相连,可获得较高灌注压和较好氧供,而深层毛细血管与横向小静脉相连,易受缺血缺氧影响。由以上结论得出,当发生RVO时,深层毛细血管静水压会更快地升高,引起较为严重的缺血缺氧,血管灌注显著减少。

1.3 侧支血管

因OCTA具有无创、可重复性强的特点,可用于观察侧支血管逐渐形成过程,有利于对侧支血管的形成条件及机制的进行更深入的研究,为黄斑水肿的形成机制、治疗方法提供新的思路。Wada等[9]采用OCTA纵向观察激光诱导的RVO动物模型,发现侧支血管是由小静脉逐渐扩张形成,而非由新生血管形成。侧支血管可将阻塞区静脉血引流到非阻塞区,有利于消退黄斑水肿,降低黄斑中心凹厚度[10]。Freund等[11]研究了101例RVO患者侧支血管的OCTA图像,发现除黄斑中心凹附近外,几乎所有侧支血管均由深层毛细血管复合体引流。

2 RVO眼视盘区的OCTA图像特征

除了黄斑区具有研究价值外,视盘区也是评估RVO疾病进展和治疗效果的重要部位。OCTA有助于量化了解视盘周围放射状毛细血管,探讨其与预后视力之间的相关性,从而全方面了解疾病的发病机制及疾病转归。Kang等[12]发现BRVO患眼的视盘周围脉络膜厚度显著降低,提示可能与视盘周围脉络膜缺氧有关。Chen等[13]研究以视盘为中心的4.5×4.5 mm OCTA扫描图像发现,BRVO患者视盘周围和视盘内毛细血管密度均降低。Nagasato等[14]发现,视网膜中央静脉阻塞患者治疗前OCTA检测的视盘区血流速度可作为评估预后视力及视网膜敏感度的潜在可靠参数。

3 单眼RVO患者对侧健眼的OCTA图像特征

OCTA显示单眼RVO患者对侧健眼黄斑区也出现了脉络膜薄变、FAZ扩大及毛细血管密度降低[12-13]。Shin等[15]的研究表明,单眼RVO患者对侧健眼的平均神经纤维层厚度和神经节细胞内丛状层厚度变薄,黄斑内环、外环及全区的视盘周围毛细血管密度和灌注密度显著降低。Maltsev等[16]观察单眼RVO患者双眼OCTA图像发现,对侧健眼内核层变薄伴外丛状层抬高的发生率明显高于正常人。从目前研究结果来看,当发生单眼RVO时,对侧健眼的微血管也会发生缺血性改变,虽然视力还未受到损伤,但这可能是发生RVO的诱因或前期状态。目前的研究均缺乏长期OCTA随诊观察对侧健眼这种缺血性改变对微血管形态结构、灌注状态及视力的影响。

4 OCTA评估预后视力情况

4.1 黄斑水肿

黄斑水肿是导致RVO患者视力下降、视物变形的主要原因,以黄斑区积液为特征。Shi等[17]比较RVO合并黄斑水肿患者OCTA参数,发现最佳矫正视力(best corrected visual acuity,BCVA)与中心凹视网膜高度、视网膜下液面积之间呈正相关性,而与囊样水肿面积、高反射病灶数之间无相关性。Mejía等[18]报道了RVO患者抗VEGF治疗后的最终视力与基线时中心凹视网膜高度密切相关,这与Shi等[17]的结论一致。因此,RVO患者黄斑中心凹水肿情况对于视觉预后效果至关重要,而OCTA可精确检测黄斑水肿形态学特征变化,加强对黄斑水肿的认识。

4.2 视网膜结构完整性

视网膜结构的完整性是视觉信号突触传递的解剖学基础,RVO患者合并严重的黄斑水肿可使感光细胞丢失,破坏外界膜的完整性,导致光感受器功能障碍,视力下降[19]。OCTA需扫描512张B-scan图像,可详细分析图像之间视网膜层间结构的细微变化,对于观察RVO疾病具有极大的优势。Babiuch等[20]和Balaratnasingam等[21]研究发现,视网膜内层组织紊乱的RVO患者ETDRS评分显著降低,由此推测基线时的视网膜内层组织紊乱程度可作为一种评估预后视力的生物学标志。Ogasawara等[22]通过对比分析BRVO眼与对侧健眼的OCTA图像,发现患眼外界膜、椭圆体带和嵌合体带的平均厚度均明显小于对侧健眼,其中外界膜和椭圆体带的完整性与BCVA存在显著相关性。Kogo等[23]回顾分析了BRVO患者黄斑水肿消退后的OCTA图像和微视野检查情况,发现中心凹椭圆体带缺损长度会对视觉功能中心的固定产生影响,而功能中心的固定与BCVA息息相关。Kogo等[23]还发现BRVO眼的功能中心多向上移位至光感受器未受损且灌注良好的视网膜区域。

4.3 视网膜灌注状态

黄斑区灌注为视网膜神经节细胞及其轴突提供血供,OCTA图像能提供精确的黄斑区灌注状态信息,对判断RVO患者预后视力具有重要价值[24]。Rachima等[25]通过OCTA检测视网膜血流灌注密度发现,轻中度血流灌注密度降低引起的视网膜出血水肿患者经抗VEGF治疗后视网膜敏感度有所提高,而重度血流灌注密度降低易导致神经节细胞死亡,使得抗VEGF治疗后患者视网膜敏感度不提高。Kang等[26]发现OCTA检测RVO患者黄斑中心凹浅层及深层毛细血管密度越高、FAZ面积越小,则预后BCVA就越好,尤其是深层毛细血管密度。究其原因,一方面,深层毛细血管对传递视觉信号的突触连接起到营养支持作用,其低灌注可能导致突触连接营养供应不足,影响突触传递,造成视力下降[27];另一方面,深层毛细血管密度降低会加重黄斑水肿,造成光感受器的不可逆损伤[28]。综合以上多项研究结果,OCTA测定的视网膜灌注密度可用于预测RVO患者的预后视功能。

5 OCTA评估抗VEGF治疗效果

这些年来,使用OCTA评价RVO患者抗VEGF治疗效果成为许多研究者们关注的焦点。Sellam等[29]通过OCTA随访观察28例抗VEGF治疗前后RVO患者,发现治疗后的黄斑囊样水肿程度明显减轻,中心凹毛细血管拱环断裂明显恢复。Suzuki等[30]对比分析抗VEGF治疗前后6个月RVO患者OCTA图像发现,治疗后6个月视网膜深层毛细血管密度增加,侧支血管形成,无灌注区减少,视网膜灌注得到部分改善。而Costanzo等[6]却发现RVO患者经抗VEGF治疗后视网膜和脉络膜的血管密度没有发生明显改变,但黄斑中心凹视网膜厚度和脉络膜厚度显著降低,推测RVO患者中心凹下脉络膜增厚可能是由脉络膜血管渗出导致,而不是因为血管扩张或密度增加。以上研究结果表明抗VEGF药物消退黄斑水肿的效果明显,但其是否增加毛细血管密度,改善灌注状态还有待商榷。

6 OCTA评估黄斑水肿复发

RVO合并黄斑水肿容易复发,需要多次反复进行玻璃体腔注射药物,许多研究者应用OCTA观察黄斑水肿复发的影响因素。Choi等[31]发现OCTA检测RVO患者中心凹和凹旁的无灌注区与黄斑水肿复发密切相关。Yeung等[32]提出了一个新的OCTA生物学标志物“深浅层血流比”,用来反映深、浅层毛细血管的相对损伤程度,并发现缺血或闭塞引起的深层毛细血管复合体损伤破裂,影响了视网膜流体动力学,从而导致黄斑水肿复发。Hasegawa等[33]则发现黄斑水肿复发患者毛细血管密度降低程度低于消退组,即毛细血管损伤越小,水肿复发的几率越大。由此推测首次注射抗VEGF药物1个月后的黄斑区毛细血管密度降低程度可能与注射频率呈负相关。目前,应用OCTA探究RVO患者黄斑水肿复发机制和预测因素的研究有限,需要进一步深入研究。

7 OCTA的局限性

OCTA作为一种新型无创性眼科检查方法,大大提高了我们对视网膜和脉络膜疾病的认识,但OCTA在使用中也存在一些问题,例如,检测过程中患者眼球固定不充分可引起图像拉伸变形[34];成像易受各层视网膜血管投影伪影及屈光介质混浊的影响[24];合并黄斑水肿会引起视网膜结构紊乱,影响分析软件准确区分各层微血管,可能造成分层错误[2];检测流速过快或过慢的血管时,灵敏度降低;检查范围局限,明显小于FFA,等等。这些问题均可导致图像处理和数据提取的误差,影响医生在临床及科研领域的诊断与治疗,有待进一步改善。

8 OCTA的发展前景

广角OCTA可以大致判断RVO患者缺血受累的范围和无灌注区的位置,同时可使用3×3扫描模式对黄斑区的微循环血流形态进行细节观察[35]。Shiraki等[36]发现12×12 mm广角OCTA扫描可以识别周边部位的无灌注区,有助于更深入地了解周边视网膜的灌注状态。Nagasato等[37]建立深度学习和支持向量模型对BRVO眼OCTA图像进行分析,发现其对无灌注区的检测在准确性、敏感性、特异性及所需时间等方面均优于人工测量。Díaz等[38]研究发现,通过人工智能可自动提取并量化OCTA图像中FAZ区域和血管密度,并能准确评估患者视力损失程度。OCTA联合人工智或将成为一个新的探索领域。

在未来的发展中,OCTA在RVO中的应用范围必将越来越广泛,与人工智能的结合也将越来越紧密,关注点可能集中于更快的扫描速度减少检查时长;更大的扫描面积关注周边视网膜情况;更清晰的图像质量、更连续的血流检测、更精确的图像处理算法、更合理的定性测量方法尽可能准确反映疾病特征,从而更有效的指导RVO治疗和预测预后。

9 总结

综上所述,OCTA可敏锐识别视网膜各层结构的变化,精确测量视网膜各层毛细血管密度,清晰观察脉络膜异常血管,因此已经广泛应用于视网膜血管性疾病的诊断、治疗以及预后评估。使用OCTA观察RVO患者典型的病理性改变,可以清晰地检测到黄斑区各层毛细血管均发生不同程度的结构破坏、血流灌注降低,视盘周围放射状毛细血管损伤,而且发现对侧健眼视盘及视网膜、脉络膜血流也会受到缺血性改变的影响。另外OCTA还可用于观察评估RVO患者影响视力预后的相关因素,评价抗VEGF治疗效果、探讨黄斑水肿复发机制等方面,对于全面评估患者眼部综合情况具有十分重要的作用。目前,关于RVO患者OCTA图像的精确判读、量化分析还不是特别的准确和全面,还缺乏对视盘区及对侧健眼血流以及眼部组织结构变化的研究。相信随着OCTA技术的不断发展,我们对视盘、视网膜以及脉络膜微血管解剖及功能的了解必将更加深入,可以进一步加深对RVO等视网膜血管性疾病的认知,使患者获得较好的预后视力。

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