光学相干断层扫描血管成像术在糖尿病性视网膜病变中的应用
引言
随着经济的发展及生活方式的不断改变，糖尿病已经成为全世界普遍的流行病[1-2]。糖尿病病患者的寿命的增加、基数大、糖尿病的控制不佳及本身糖尿病所导致的血管损伤、代谢障碍、细胞因子与增殖因子的作用、神经凋亡等原因[3]。导致糖尿病性视网膜病变（Diabetic Retinopathy，DR）的发病率逐年增加，DR可导致视网膜发生新生血管、微血管瘤及视网膜血管闭塞等改变[4]，其已经成为了全世界致盲的重要原因，因此对于DR的诊断就显得愈发重要。光学相干断层扫描血管成像（Optical Coherence Tomography Angiography，OCT-A)是基于分频去相干血管成像（Split-Spectrum Amplitude Decorrelation Angiography，SSADA）的算法获得的血管成像[5]。
相比较于传统血管荧光素造影（Fundus Fluorescein Angiography，FFA）其具有无创、高速、精确的优点，并且OCT-A具有分析量化视网膜脉络膜血管面积及固定范围血流指数的特点，已经成为了诊断DR重要的检查方法，因此了解OCT-A的机制有利于DR的诊治，本文就OCT-A在DR中的临床应用进行综述。
1 OCT-A的技术原理
OCT-A是基于检测血流来构建视网膜血管网图像的一种快速成像方式[6]。该技术的原理是基于视网膜及脉络膜血管中存在流动的红细胞，对同一平面进行反复的相干光层析扫描；通过SSADA算法，获取视网膜上每个点的光学相干断层成像（Optical Coherence Tomography，OCT），由于不同时间由血流灌注红细胞在血管内运动和静态周围组织之间产生的图像对比来检测变化信号；并据此在同一位置重复采集OCT图像来获取和计算，进行血管结构的三维重建，通过en face的形式逐层显示眼底血管的图像。通过评估对数个OCT图像之间信号差异，可识别血液（血流）中红细胞流动在不同时间出现的较大变化所致图像像素改变。考虑到眼部灌注血管的生理流速，以及连续OCT图像之间几毫秒的时间间隔，很难在两个连续图像中观察到相同的血细胞。因此，灌注血管内部的OCT信号随时间随机变化，而这种变化远远大于由静态组织的测量噪音所引起的剩余变化。为了提供结构和血流信息的直接视觉关联，结构OCT断面图像和对应的血流信息可组合成融合图像。该融合图像将OCT-A信号叠加在结构OCT断面图像上，并显示各个信息的关系。OCT-A和OCT断面图像提供了视网膜微结构和灌注血管之间的详细和精确相关性。en face图像观察视网膜和对应视网膜层内的相关血管网（或血管丛）效果最佳，正如分层所定义。这些划定界限的边界决定了二维冠状面图像中表示的组织和对应的脉管系统[7]。海德堡SPECTRALIS OCTA算法计算指定像素遵循灌注脉管系统（血流）的OCT信号分布，而不是静态组织分布二者的概率。因此，SPECTRALIS OCTA图像具有二元性、高对比度。增加每个位置的重复扫描次数则会增加算法的确定性，从而增加灌注血管和静态组织之间的对比度。高质量的OCT-A图像可以通过4次重复扫描获取，而通过多达7次重复扫描可大幅提高对比度。
SPECTRALIS OCTA提供灵活的扫描模式可供选择，可根据病变需要选择多样的扫描密度和范围。30°×15°（8.8 mm×4.4 mm）的扫描模式提供相对较大的视网膜和脉络膜循环概览。正常人眼视网膜OCT-A分层，见图1。
图1 正常人眼视网膜OCT-A分层
注：a. 玻璃体；b. 神经纤维内血管网；c. 神经节细胞层内血管网；d. 浅层毛细血管网；e. 深层毛细血管网；f. Brunch膜；g. 脉络膜毛细血管；h. 脉络膜血管层。
非常适用于检测大范围血管异常，或者不在中央黄斑区的血管异常。这种高速扫描的横向分辨率为11 μm/像素，可以用于评估视网膜疾病（如糖尿病视网膜病变或视网膜血管闭塞）中的毛细血管缺失。10°×10°（～2.9 mm×2.9 mm）扫描模式，各向同性的横向分辨率为5.7 μm/像素（512 A-扫描×512 B-扫描），提供最小毛细管可视化需要的分辨率。
2 OCT-A的优势
OCT-A是基于血流成像的无创性检查手段，与FFA相比其不具有造影剂所致的过敏等不良反应[5-8]。同时也避免了由于造影剂渗漏导致的荧光遮蔽等，检查精确度较高。其成像速度较快，同时能够对视网膜脉络膜血管进行分层分析。OCT-A通过SSADAS算法将同一个截断面进行多次B扫描，将每次扫描有差异的像保留，并去除相同的像，达到去相干的目的；分频增幅是指先把原来图像去除了噪声并裂解为不同频谱，然后再将其合并，达到各层血管形态在横截面清晰成像的目的[9]。OCT-A可以将观察上升至微血管层面，并且能够对视网膜的表层和深层血管进行分层扫描。OCT-A还具有量化无灌注区面积[10]，及测量血流速度的特点[11-12]。
3 OCT-A在DR中的应用
近年来OCT-A在临床中越来越多的得到重视，发展成为了分析眼底病变的一种新型无创性手段。目前OCT-A可以观察DR患者的微血管瘤、无灌注区、新生血管、黄斑中心凹无血管区等方面。同时OCT-A作为一种无创检测手段，其可以通过观察微血管瘤、无灌注区、新生血管、FAZ面积等指标来诊断肉眼尚不能发现的DR[13-15]。
图2 OCT-A的应用观察
注：a. 仪器自带分层的正常分层结果；b. 各区域病理表现。
3.1 OCT-A应用于视网膜微血管瘤
DR中内皮细胞增殖和早期周细胞的丢失是产生微血管瘤的主要原因[11]。同时视网膜微血管瘤也是DR分期中的重要标准。Ishibazawa等[12]对25例DR患者黄斑中心凹区域进行3 mm×3 mm的enface研究，研究发现：结果显示微血管瘤在FAA中呈点状高反射，而在OCT-A中表现为囊状的、弯曲的形态，少数表现为成圈样的结构，enface OCT中表现为高反射椭圆状的结构，少数为环状改变。同时他们还发现一些在FFA表现为高荧光的点不能够在OCT-A中发现，OCT-A中表现为微血管瘤的囊状结构也不能在FFA中发现，也就是说OCT-A与FFA在观察微血管瘤中存在差异[16]。Matsunaga等[17]与Miwa等[18]的研究表明FFA在微血管瘤中的发现是优于OCT-A的，但OCT-A对微血管瘤的细节表现是优于FFA的。
3.2 OCT-A应用于视网膜无灌注区
在DR患者中视网膜无灌注区是主要表现之一，并且随着病程的增加，无灌注区面积不断扩大。上述Matsunaga等[17]的研究表明，OCT-A与FFA相比在无灌注区的表现更为清晰，同时OCT-A能够将内层毛细血管与外层毛细血管进行分层分析。Couturie等[19]提出一些可以在OCT-A中发现的血管无灌注区不能在FFA中表现，并且通过OCT-A可以观察到在浅层血管中毛细血管无灌注区域的稀疏毛细血管的存在，而只有35%的深层血管层的毛细血管无灌注区被观察到。他们得出结论：OCT-A能毛细血管无灌注区的评估更精确且可以更好地对早期DR进行临床分析。
3.3 OCT-A应用于新生血管
新生血管的生成与新生血管因子密切相关[20]。唐仕波等[20]和Savastano 等[21]的研究表明OCT-A能够较清晰的显示出视盘新生血管的面积、范围等。传统的FFA检查由于荧光剂渗漏等问题并不能够较好的显示视盘新生血管。还观察到DR患者接受抗新生血管药物治疗后视网膜新生血管血流的减少和再增加被量化：接受抗新生血管药物治疗2周后新生血管明显减少，虹膜红变和DME（黄斑囊样水肿）消失；4周后尽管扩张的、粗糙的毛细血管存在，但新生血管持续减少；8周后，不规则血管数量增多，新生血管数量再次增加。这都是通过OCT-A对DR的精确评价所得出的结论。2016年Carlo等[22] 通过OCT-A对增殖期视网膜病变进行观察发现：在后极部有前新生血管形成的13眼中，新生血管与视网膜毛细血管无灌注区毗邻的有11眼（92%）、与视网膜内微血管异常临近的有6眼（50%）。
3.4 OCT-A应用于黄斑中心凹无血管区
黄斑 中心凹及黄斑中心凹旁缺乏毛细血管，该区域称为中心凹无血管区（Foveal Avascular Zone，FAZ），OCT-A显示DR患者FAZ面积较健康者显著增大[23]。Takase等[24]通过OCT-A评估发现表层、深层毛细血管网FAZ面积在健康眼较糖尿病病人患眼显著减小。Freiberg等[25]的研究也得出了相同的结论。Mastropasqua等[26]通过OCT-A分析得出FAZ面积在糖尿病患者眼较健康眼显著增加，在中度或重度DR增加更明显。而中心凹旁表层血管密度在健康眼和糖尿病患者眼（不伴DR）无明显差异，在中度或重度非增殖期DR和DR患者中降低；深层血管密度在糖尿病患者眼（伴或不伴DR）较健康眼降低，且与DR严重程度呈反比。向湘等[27]发现糖尿病患者黄斑血流密度较正常眼降低，这可能与高血糖和低氧导致视网膜神经组织丧失和功能受损有关。这些研究表明，在出现可见的病理性改变前，OCT-A已经可以对DR进行病情严重程度的评估。
4 总结
在OCT-A出现之前，眼部血管类疾病主要基于注射造影剂的FFA和/或吲哚青绿血管造影（Indocyanine Green Angiography，ICGA）进行诊断。这些技术提供视网膜或脉络膜中脉管系统的二维视图。与OCTA相比，两种方法都通过视频图像或一系列静态图像，显示注射造影剂而显示出来的血流灌注动态。此外，在血管造影中可以看到诸如血管渗漏和继发着染的动态信息，但目前OCTA图像则无法看到。然而，FFA和ICGA都是侵入性诊断方法，需要注入造影剂，因此不能在每个患者和/或每次患者就诊时进行。相比之下，OCT-A是一种非侵入性诊断方法，可以作为频繁监测甚至筛查视网膜血管情况的有效工具。OCT-A提供了FA和ICGA图像所缺失的重要三维结构信息和血管信息。换句话说，FFA/ICGA成像和OCT-A图像二者在信息和诊断价值上相互补充。
尽管目前OCT-A在临床中已经得到了很广泛的应用，但OCT-A也存在着一些弊端。例如：①OCT-A与FFA都能作为微血管瘤的检测，但其分别得出的检查结果并不具一致性；②OCT-A的检测面积较小，仅能对后极部血管进行血流信号进行分析，无法对周边部网膜进行评估；③OCT-A对固视要求较高，对于一些视力较差或者眼球运动障碍患者难以形成清晰图像；④OCT-A会产生很多伪影，这需要我们细心去辨别。
随着OCT-A研究不断深入和技术的不断发展，我们有望解决这些不足，同时也要重视OCT-A在DR的诊疗中所起到的重要作用，使其能够更好的为临床活动进行服务。
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