2019年美國眼科臨床指南(PPP)解讀
——光學相干層析血管成像在糖尿病視網(wǎng)膜病變診治中的應用及相關(guān)研究△

王克巖 王敏 徐格致

(復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼科 上海 200031)

隨著患病率不斷增加，糖尿病(diabetic mellitus, DM)已成為世界各國日益嚴峻的公共衛(wèi)生問題。據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟(The International Diabetes Federation, IDF)的數(shù)據(jù)：2019年，全球范圍20～79歲的DM患者已增至4.63億人[1]。2014年我國就已成為全球糖尿病第一大國，患者約為1.14億；據(jù)預測，到2030年全國僅糖尿病的醫(yī)療開支每年將高達3 600億元人民幣[2]。

糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy, DR)是糖尿病最常見的并發(fā)癥之一，可分為非增生性DR(non-proliferative DR, NPDR)和增生性DR(proliferative DR, PDR)。PDR已成為發(fā)達國家成年人致盲的首要原因[3-4]。

2019年美國眼科學會發(fā)布了最新版的DR臨床指南(Preferred Practice Pattern, PPP)。值得注意的是，光學相干層析血管成像(optical coherence tomography angiography, OCTA)首次被列入推薦的DR輔助檢查之一。OCTA是近年來眼科影像領(lǐng)域最具革新性的技術(shù)之一?，F(xiàn)就OCTA在DR診治中的應用及相關(guān)研究做一簡要解讀。

1 OCTA相對于傳統(tǒng)視網(wǎng)膜熒光血管造影的優(yōu)勢

OCTA是基于OCT信號的血管成像技術(shù)[5-6]，與傳統(tǒng)視網(wǎng)膜熒光血管造影(fluorescence angiography, FA)相比，具有獨特的優(yōu)勢[7]。首先，OCTA檢查便捷、無創(chuàng)，不用向體內(nèi)注射造影劑，也避免了造影劑過敏、心腦血管意外的風險；其次，OCTA不受造影劑滲漏的影響，在病變情況下能清晰地顯示血管像；第三，OCTA可分層觀測血流信號，尤其是傳統(tǒng)造影所不能清晰顯影的視網(wǎng)膜深層毛細血管甚至脈絡膜的血流；第四，OCTA以斷層和en face的模式呈現(xiàn)視網(wǎng)膜的血流圖像，從而實現(xiàn)了多維度血流信號的精準觀察；最后，OCTA具備定量檢測某些視網(wǎng)膜血流、血管參數(shù)的功能。正是憑借這些特點，OCTA為改進DR的診治以及探討病理機制帶來新契機。

2 OCTA具備DR早期篩查的潛力

黃斑中心凹無血管區(qū)(foveal avascular zone, FAZ) 是視敏度的關(guān)鍵部位，也是DR研究的焦點之一。過去對FAZ的研究采用了組織學[8]、視覺心理物理學[9]以及各種影像學的方法[10-11]。FA是其中最常用于FAZ形態(tài)觀察和定量檢測的方法[10,12-13]。有研究[13-15]表明DM患者的FAZ比健康對照組擴大，并且FAZ面積擴大與DR病情的加重呈正相關(guān)。但由于可能引發(fā)患者的一系列不適和系統(tǒng)性風險，F(xiàn)A不適用于DR的廣泛篩查[16-17]。OCTA憑借便捷、無創(chuàng)的優(yōu)勢，可廣泛用于DM患者。對DR患者的OCTA研究印證了既往FA關(guān)于FAZ的觀察結(jié)果[18-21]。采用OCTA對FAZ面積的檢測數(shù)據(jù)與通過FA圖像進行測算的結(jié)果具有良好的相關(guān)性[22]。不僅如此， 多項OCTA的定量研究[18-21,23-31]表明，在DM患者視力良好、檢眼鏡(眼底鏡)檢查也未見明顯異常時，其FAZ的面積即可較健康對照組擴大。不僅是成年DM患者，DM兒童患者早期的OCTA研究[32]也有相似的發(fā)現(xiàn)。DM患者FAZ面積擴大提示毛細血管低灌注或無灌注的發(fā)生和發(fā)展[23-24,30-32]。

應當注意的是，由于健康人FAZ面積存在較大的個體差異，對DR的早期診斷需要將FAZ的定量檢測與對黃斑區(qū)毛細血管的形態(tài)觀察相結(jié)合。不同研究測算出的健康人平均FAZ面積從0.152 mm2到0.405 mm2不等，有的甚至超過2 mm2[11-13,15,33]。健康人和DM患者群體的FAZ面積分布可以有相當部分的重疊，因此不能僅根據(jù)一次FAZ的面積檢測來判定DM患者是否發(fā)生了視網(wǎng)膜病變。DR早期治療研究組(early treatment diabetic retinopathy study research group，ETDRS)根據(jù)黃斑區(qū)視網(wǎng)膜毛細血管網(wǎng)輪廓的完整程度制訂了FAZ的分級標準[34]。Conrath等[15]的研究顯示ETDRS的這一分級標準與DR病情的嚴重程度、DR患眼FAZ定量指標之間都具有良好的相關(guān)性[15]。對于DM患者FAZ毛細血管形態(tài)的觀察應作為定量指標的補充。有研究[23-24,28,31]表明，OCTA能夠先于檢眼鏡觀察到DM患者視網(wǎng)膜微血管的異常形態(tài)改變，例如黃斑區(qū)毛細血管迂曲、血管襻、無灌注區(qū)、FAZ邊緣毛細血管網(wǎng)不規(guī)則等。與FA相比，OCTA圖像不受造影劑滲漏的影響，在顯示FAZ邊緣輪廓和黃斑區(qū)毛細血管異常形態(tài)的清晰度方面更勝一籌，OCTA甚至能觀察到一些FA所不能發(fā)現(xiàn)的微血管改變[21,35]。

病理學研究顯示：視網(wǎng)膜深層的血管叢在DR的早期即已受累及[36]；DM患者的脈絡膜也發(fā)生著與視網(wǎng)膜相同的微血管病變[37-38]。由于視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)對造影劑散射、反射和遮擋的影響，傳統(tǒng)血管造影技術(shù)不能很好捕捉視網(wǎng)膜深層和脈絡膜的微血管改變[39-40]。OCTA卻能將視網(wǎng)膜不同層次的毛細血管叢以及脈絡膜毛細血管層獨立呈現(xiàn)出來，分層觀察更有利于辨識DR早期的微血管病變[21,28,40-41]。經(jīng)OCTA檢測發(fā)現(xiàn)，成年DM患者視網(wǎng)膜淺層和深層血管叢的FAZ都較健康對照組擴大[24]。其中，DR患眼視網(wǎng)膜深層毛細血管的破壞似乎更明顯[42]。Niestrata-Ortiz等[32]的研究顯示，DM兒童尚未出現(xiàn)檢眼鏡可見的DR表現(xiàn)之前視網(wǎng)膜淺層和深層血管叢的FAZ面積都已比健康兒童對照組擴大，其中視網(wǎng)膜深層血管叢的FAZ面積差異具有統(tǒng)計學意義。

除FAZ面積之外，還有一些由OCTA檢測所衍生的量化指標也可能具有DR篩查的應用價值，例如黃斑區(qū)無灌注面積百分比(percent area of nonperfusion, PAN)和校正血流指數(shù)(adjusted flow index, AFI)等 。研究[29]發(fā)現(xiàn)，檢眼鏡檢查尚未發(fā)現(xiàn)明顯眼底病變時，DM患者視網(wǎng)膜淺層的PAN、AFI與健康對照組相比已有顯著增加。

3 OCTA用于監(jiān)測DR病情變化

通過OCTA可觀察到所有FA顯示的DR相關(guān)視網(wǎng)膜微血管形態(tài)改變，例如：微動脈瘤、靜脈串珠樣改變、視網(wǎng)膜內(nèi)微血管異常、無灌注區(qū)、新生血管(neovascularization, NV)等，因此OCTA具備用于DR分期的潛在價值[23-24,28,43-45]。

視網(wǎng)膜內(nèi)節(jié)段性擴張的毛細血管、新形成的側(cè)枝血管和視網(wǎng)膜內(nèi)的NV都被納入“視網(wǎng)膜內(nèi)微血管異?！?intraretinal microvascular abnormalities,IRMAs)的范疇[46-47]。過去對IRMA的診斷依靠眼底彩照和FA的平面圖像?，F(xiàn)在，借助OCTA的視網(wǎng)膜斷層掃描和en face圖像能對IRMA進行多維度觀察，OCTA診斷IRMA的敏感度比ETDRS研究中采用眼底彩照方法的敏感度提高了50%[43,45,48]。視網(wǎng)膜全層的en face OCTA圖像在分辨IRMA和NV時可能會遇到困難，這使視網(wǎng)膜全層的en face OCTA圖像診斷視網(wǎng)膜NV的敏感度與FA相同但特異度略低[49]。但若把視網(wǎng)膜斷層掃描圖像與玻璃體視網(wǎng)膜交界面的en face圖像結(jié)合起來，多維度的OCTA觀察將有助于區(qū)分IRMA和視網(wǎng)膜NV[49]。

借助OCTA對視網(wǎng)膜微血管病變的形態(tài)觀察還能對DR的發(fā)展趨勢進行預判。例如，Pan等[45]觀察發(fā)現(xiàn)在OCTA圖像中呈“海扇”狀的IRMA更傾向于進展為新生血管并侵入視網(wǎng)膜表面或玻璃體腔內(nèi)。

Russell等[50]回顧了651例PDR患眼超廣角FA檢查結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，99.4%的視網(wǎng)膜NV都位于超廣角OCTA的掃描范圍內(nèi)。Sawada等[49]通過將DR患者5個注視方位的廣角OCTA圖像進行拼接使廣角OCTA的掃描范圍增大為原來的2.4倍。以廣角FA圖像為標準，在Sawada等[49]所觀察的全部PDR患眼都能夠在拼接的廣角OCTA圖像范圍內(nèi)找到視網(wǎng)膜NV。Russell等[50]和Sawada等[49]的研究都提示，盡管廣角OCTA的檢查范圍小于超廣角FA，但廣角OCTA已可獨立用于大多數(shù)PDR患眼的臨床診斷和隨訪。

黃斑缺血與DR病變進展相關(guān)，是視功能預后的獨立危險因素[22]。除上文所提到的FAZ面積之外，其他由OCTA直接檢測或衍生的參數(shù)也被用作黃斑區(qū)視網(wǎng)膜血流的量化分析，例如：黃斑區(qū)毛細血管密度(vessel density, VD)、毛細血管灌注密度(capillary perfusion density, CPD)、血流指數(shù)(flow index, FI)、血管骨架密度(skeleton density, SD)、毛細血管密度指數(shù)(capillary density index, CDI)、血管分形維數(shù)(fractal dimension，F(xiàn)D)等。黃斑區(qū)VD以特定區(qū)域內(nèi)血管影所占面積的百分比來表示。OCTA的定量研究提示，與健康對照組相比，DR患眼黃斑區(qū)毛細血管VD降低[26,28-29,51-52]。并且DR患眼視網(wǎng)膜不同層次的毛細血管VD變化不完全同步。多項回顧性研究都提示，視網(wǎng)膜深層血管叢的VD變化與DR病情加重具有更顯著的相關(guān)性[18,20,29,53]。Sun等[54]為期2年的前瞻性臨床研究更進一步證實，視網(wǎng)膜深層血管叢VD降低的患眼具有較高DR病變加劇的風險。VD的改變不僅發(fā)生在視網(wǎng)膜血管中，脈絡膜毛細血管層VD也發(fā)生了相似的改變[28,30]。Choi等[28]的研究顯示，無論是在視網(wǎng)膜還是脈絡膜，VD下降均早于檢眼鏡檢查發(fā)現(xiàn)異常。FD是用血管分支的復雜程度來反映DR病情嚴重程度的指標，不受血管管徑的影響[27，55]。DR患眼視網(wǎng)膜淺層和深層血管叢的FD值都比健康對照組降低[26-27]。Chen等[27]的研究提示，2型DM患者視網(wǎng)膜深層血管叢的FD是自DR早期即發(fā)生改變的指標之一。Sun等[54]的前瞻性臨床研究提示，和VD一樣，深層毛細血管叢FD下降的患眼具有更高的DR病變進展風險。

4 OCTA指導DR治療和療效評價

將OCTA運用于DR患眼，可為制訂治療方案、評價療效提供信息。

由于不受造影劑滲漏的影響，通過OCTA可以清晰地觀察視盤、視網(wǎng)膜內(nèi)以及突破內(nèi)界膜的NV[28,43,56-57]。Ishibazawa等[56]首先嘗試利用OCTA檢測NV面積，對病灶進行動態(tài)、定量評價。后續(xù)研究也顯示，PDR患眼在接受有效的全視網(wǎng)膜光凝(pan-retinal photocoagulation, PRP)或眼內(nèi)注射抗血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)治療后，借助OCTA可以看到NV病灶縮小、病灶內(nèi)血管分支密度下降；反之則提示病變加重[57-58]。

糖尿病黃斑水腫(DM macular edema, DME)是導致DM患者嚴重視力損害的重要原因。Lee等[59]的研究發(fā)現(xiàn)，OCTA圖像中黃斑區(qū)視網(wǎng)膜深層血管叢的微動脈瘤(microaneurysms, MA)密度增加、VD下降、FAZ區(qū)擴大提示患眼黃斑缺血，抗VEGF藥物眼內(nèi)注射對此類DME的療效不佳。Parravano等[60]的研究進一步提示，頻域OCT斷層圖像中的MA若呈現(xiàn)高反射信號，并且可被OCTA檢測到，提示MA瘤體內(nèi)血液流速高；這類MA可能引起較大程度炎癥因素參與血-視網(wǎng)膜屏障損害，視網(wǎng)膜水腫增厚的發(fā)生率較高；抗VEGF或糖皮質(zhì)激素眼內(nèi)注射對因這類MA導致的DME常有明顯的療效。若頻域OCT斷層圖像中有較多低反射信號，并且OCTA不能檢測到MA，提示血流低灌注甚至無灌注，此類視網(wǎng)膜水腫的療效不佳。

黃斑區(qū)視網(wǎng)膜深層的MA數(shù)量和密度增加與DME(尤其是黃斑囊樣水腫)的發(fā)病有關(guān)[61]。若用OCTA定位MA，采用抗VEGF藥物與針對滲漏的MA局灶激光的聯(lián)合治療不僅可取得與單純抗VEGF藥物治療相近的療效，還可能明顯減少注藥次數(shù)。將OCTA與頻域OCT聯(lián)合用于觀察激光光凝所引起視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮層、色素上皮層以及脈絡膜毛細血管層的改變，有助于調(diào)整激光治療所需的能量，減少激光損傷[62]。

有研究[45]根據(jù)OCTA所觀察到的視網(wǎng)膜NV起源、分布、走行特征將早期PDR的NV分為3型。1型最常見，分布于后極部；起源于視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞層和神經(jīng)纖維層內(nèi)無灌注區(qū)邊緣的視網(wǎng)膜主干靜脈側(cè)，通過一分支穿過內(nèi)界膜后附著于玻璃體后皮質(zhì)，再沿著后皮質(zhì)的界面發(fā)出若干小分支。2型和3型NV主要分布于周邊部視網(wǎng)膜。2型NV由視網(wǎng)膜內(nèi)核層的無灌注區(qū)內(nèi)長出，3型則起自于周邊視網(wǎng)膜無灌注區(qū)內(nèi)形似海扇狀的IRMA。這2型NV在視網(wǎng)膜內(nèi)就已經(jīng)分為若干側(cè)支，分散多處穿破內(nèi)界膜，與視網(wǎng)膜黏附緊密。3種類型NV增殖所形成的纖維血管膜與玻璃體后皮質(zhì)黏附特點不同：由1型NV形成的纖維血管膜與玻璃體后皮質(zhì)之間常存在空隙，而2、3型NV發(fā)展形成的纖維血管膜往往與玻璃體后皮質(zhì)緊密黏附成片。針對不同黏附特點的纖維血管膜，在玻璃體切除手術(shù)中分別采用常規(guī)玻切頭切削(1型)或雙手剝膜(2、3型)的方式清除，有助于減少術(shù)中醫(yī)源性視網(wǎng)膜裂孔的產(chǎn)生[45]。

5 OCTA為DR的病理機制探討提供注解

MA是臨床診斷DR的早期重要體征。MA的發(fā)生、發(fā)展與DR病情之間的密切關(guān)聯(lián)是眾多研究的焦點。病理學研究為認識MA貢獻了重要證據(jù)。例如，Moore等[36]采用共聚焦顯微鏡對DM患者尸體眼視網(wǎng)膜的觀察發(fā)現(xiàn)，MA可見于從視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層到視網(wǎng)膜外核層和外叢狀層交界處的視網(wǎng)膜，但MA主要起源于視網(wǎng)膜內(nèi)核層(inner nuclear layer, INL)。病理學觀察還提示，血管內(nèi)皮細胞、周細胞、基底膜、平滑肌細胞的病變參與了MA的形成[63]。既往臨床研究提供了MA與DME發(fā)病關(guān)聯(lián)的線索。Haritoglou等[64]采用OCT的研究提示，MA是臨床有意義的黃斑水腫的重要預測因素。Murakami等[65]通過FA和OCT的對照觀察提出，黃斑囊樣水腫的患眼黃斑中心凹周圍毛細血管網(wǎng)的MA數(shù)量明顯多于其他類型的DME患眼。Wang等[66]借助與FA同步的OCT觀察到滲漏的MA在OCT圖像里間接表現(xiàn)為MA對應處視網(wǎng)膜厚度增加和視網(wǎng)膜層間高反射信號[66]。然而，Blair等[67]觀察發(fā)現(xiàn)并非所有的MA都表現(xiàn)為高滲透性，即便在FA中滲漏熒光的MA附近視網(wǎng)膜也不一定發(fā)生水腫和增厚。

多項運用OCTA的臨床研究針對DR患眼MA的定位觀察和定量檢測都符合已有的研究發(fā)現(xiàn)。MA在OCTA圖像中主要分布于視網(wǎng)膜的深層血管叢(位于內(nèi)叢狀層的外邊界至外叢狀層的外邊界，包括INL)[44,56,61,68]。Hasegawa等[61]的OCTA研究證實，DME區(qū)域視網(wǎng)膜深層血管叢內(nèi)的MA數(shù)量和密度明顯高于非水腫區(qū)；囊樣型的DME患眼水腫區(qū)內(nèi)、外MA數(shù)量的比值顯著高于其他類型的DME患眼。運用OCTA的臨床觀察再次表明，位于視網(wǎng)膜深層血管叢的MA參與了DME的發(fā)病，尤其是黃斑囊樣型水腫的患眼。

Parravano等[68]將頻域OCT和 OCTA聯(lián)合用于MA的臨床觀察。通過將同一MA在頻域OCT斷層圖像和 OCTA的en face圖像中的特征進行比對發(fā)現(xiàn)，在頻域OCT斷層圖像里呈現(xiàn)低、中、高反射信號的MA多數(shù)分布于視網(wǎng)膜深層血管叢；中、高反射的MA在OCTA圖像中被顯影的比例明顯高于低反射信號的MA[68]。頻域OCT的反射信號強弱、OCTA顯影與否都與血管內(nèi)血細胞的流速有關(guān)，在頻域OCT中呈高反射信號的MA瘤體內(nèi)血細胞流速可能較快[69-70]。Parravano等[68]對MA的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，66%分布于視網(wǎng)膜深層血管叢內(nèi)呈高反射信號的MA在為期1年的隨訪中引起周圍視網(wǎng)膜水腫增厚，而僅18%的低反射信號MA周圍視網(wǎng)膜出現(xiàn)水腫增厚；頻域OCT掃描呈現(xiàn)高反射信號、在OCTA圖像中顯現(xiàn)、瘤體內(nèi)有血流信號是MA導致視網(wǎng)膜水腫增厚的高危因素[60]。以上2項研究提示，MA瘤體內(nèi)快速的血流可能直接或間接損害血-視網(wǎng)膜屏障功能從而造成附近視網(wǎng)膜的水腫增厚；位于視網(wǎng)膜深層血管叢內(nèi)的MA是DME發(fā)病的重要原因。實際上，既往的病理學研究也提示，MA的發(fā)生與DM患者視網(wǎng)膜微血管內(nèi)血液流變學改變、毛細血管局部靜水壓增高有關(guān)；在MA內(nèi)發(fā)現(xiàn)的大量炎癥細胞也參與了致病[63]。OCTA的應用不僅是臨床研究手段的拓展，也為病理學研究提供注解，拉近了病理學研究和臨床實踐之間的距離。

6 OCTA的局限

作為一項新興的檢查手段，OCTA尚不能完全取代傳統(tǒng)的FFA。一方面，OCTA不能呈現(xiàn)FA中所觀察到的熒光劑血管充盈、熒光劑積存、血管壁著染和熒光劑滲漏的影像，故不能借此了解視網(wǎng)膜血管壁結(jié)構(gòu)和屏障功能的改變。另一方面，OCTA的成像依靠檢測血管內(nèi)紅細胞的相對運動。血細胞移動的速度、方向都會影響OCTA對血流的探測和對血管像的顯影。例如，當MA被血栓堵塞或其內(nèi)的紅細胞流速過低(流速<0.3 mm/s[65])，呈渦流狀態(tài)，OCTA就不能清晰顯示甚至遺漏MA[7,21]。在圖像判讀時，因視網(wǎng)膜毛細血管的末梢以及走向與掃描截面垂直的毛細血管在OCTA圖像上與MA形似而容易產(chǎn)生混淆[11,21,35,40,56]。由于視網(wǎng)膜毛細血管最小管徑僅約3～6 μm，而目前商用OCTA設(shè)備在橫斷面上最小分辨率約為20 μm，因此OCTA檢測還受到其自身分辨率的限制[7,71]。作為一種光學檢測技術(shù)，OCTA的圖像還受到屈光間質(zhì)混濁、運動偽影、投射偽影等的干擾，視網(wǎng)膜水腫、滲出也會影響OCTA自動分層的準確性[7,72]。以上都可能成為FA和OCTA在檢測MA時敏感度和特異度存在差異的原因[56,73]。一些研究[43-44]認為，在檢測MA的敏感度方面，傳統(tǒng)的FA要優(yōu)于OCTA[43-44]。目前OCTA的掃描范圍也還有待擴展。以上這些OCTA的局限有望通過影像和計算機等技術(shù)的提高得以改善或解決。

盡管利用OCTA的定量研究眾多，但對照各研究可以發(fā)現(xiàn)，相同指標的具體數(shù)據(jù)存在差異。因所采用的OCTA設(shè)備、研究對象入組標準、研究方法等諸多差異，在解讀時不能將各研究的數(shù)據(jù)進行直接比較。由于缺乏前瞻性、隨機、大樣本的研究數(shù)據(jù)，目前眾多的OCTA定量指標尚不能用于臨床實踐中。

7 結(jié)語

OCTA是近年來眼科影像領(lǐng)域最具革新性的技術(shù)之一。自問世以來，OCTA就很快被應用到了DR的篩查、治療、監(jiān)測或病理機制探討等多個方面。可以預見，隨著OCTA軟硬件的持續(xù)改進，未來OCTA在DR中的應用還將繼續(xù)拓展，不斷深入。