OCT和OCTA在視神經(jīng)炎診斷中的應用△

劉 亮 黃雄高

視神經(jīng)炎是指累及視神經(jīng)的各種炎性病變,是青中年人群中常見的致盲性視神經(jīng)疾病。目前視神經(jīng)炎尚無統(tǒng)一的分類方法。過去常根據(jù)癥狀典型與否分為典型視神經(jīng)炎和非典型視神經(jīng)炎[1]；按炎癥發(fā)生位置分為視神經(jīng)視網(wǎng)膜炎、視神經(jīng)視盤炎、球后視神經(jīng)炎。視神經(jīng)炎常由多發(fā)性硬化癥、視神經(jīng)脊髓炎或其他自身免疫性疾病引起[2]。人們曾經(jīng)認為視神經(jīng)脊髓炎是多發(fā)性硬化癥的一種亞型，現(xiàn)在認為其獨立于多發(fā)性硬化癥。視神經(jīng)脊髓炎與抗髓鞘少突膠質(zhì)細胞糖蛋白抗體(MOG-ab)和水通道蛋白4抗體(AQP4-ab)相關(guān)。視神經(jīng)脊髓炎患者的視力損傷程度較多發(fā)性硬化癥患者更嚴重[3]。本文就光學相干斷層掃描(OCT)和光學相干斷層掃描血流成像(OCTA)在視神經(jīng)炎診斷中的應用進行綜述。

1 OCT和OCTA

OCT是繼眼科超聲、眼底血管造影、放射技術(shù)后又一項革命性的影像診斷技術(shù),是一種無接觸、無損傷的新型光學成像技術(shù)。它將光與計算機圖像處理技術(shù)相結(jié)合,提供微米級分辨率和毫米級穿透深度的活體組織斷層圖像,并以偽彩的形式顯示[4]。1991年Huang等[5]首次提出OCT這一概念,并敘述了OCT的原理。OCT與超聲成像技術(shù)極其相似,區(qū)別在于前者是利用光波的反射,而后者利用超聲波的反射,光波相比超聲波的傳播速度更快,光波在不同層面延遲時間短,且光波的波長短,所以O(shè)CT擁有更高的分辨率和更清晰的圖像。OCTA是基于OCT發(fā)展起來的無創(chuàng)血流檢測技術(shù),能將檢測到的視網(wǎng)膜血管內(nèi)紅細胞的前后運動差異,通過計算機算法計算后獲取清晰的眼底圖像，清楚顯示不同層次和位置的病灶。

2 OCT和OCTA的工作原理

OCT設(shè)備利用光源、干涉儀和算法,根據(jù)反射光的振幅和延遲產(chǎn)生圖像，其原理是通過發(fā)射近紅外光線,對視網(wǎng)膜進行橫斷面掃描。OCT把近紅外光線分為兩束,一束探測光發(fā)射至眼內(nèi)組織,光反射強度會因組織不同而存在差異；另一束探測光發(fā)射至參照反光鏡,這兩束光合并產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,利用低相干性光干涉測量儀對這兩束反射光束回收,對參照光波與反射光波進行對比、處理后獲得不同對比度的信號,分析反射光波的強度、先后時間順序,這些數(shù)據(jù)經(jīng)計算機處理后就能得到一個斷面的、可視化的彩色或灰色圖像,將多個斷面圖像信號疊加就能得到一個三維圖像[6]。OCTA利用移動的血液作為其內(nèi)在的造影劑,對同一處視網(wǎng)膜位置進行重復的掃描,將掃描信號進行對比分析，并檢測血流信號中的差異，從而獲取視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜的血流形態(tài)圖像。

3 OCT的分類

目前OCT分為兩大類：時域OCT和頻域OCT。根據(jù)不同的光源和探測方式,頻域OCT又可細分為譜域OCT和掃頻OCT兩種,后一種探測技術(shù)相對更快。譜域OCT使用固定頻率的低相干光光源,而掃頻OCT利用頻率可變的掃頻光源，從而使掃頻OCT圖像精度提高[7]。

OCT不僅應用于眼、口腔、耳、皮膚、消化道、心血管等器官的檢查，還應用于病理診斷及腦部介入手術(shù)中。目前,通過將OCT與其他技術(shù)相結(jié)合,已有偏振OCT、多普勒OCT、分子成像OCT和內(nèi)窺鏡OCT等功能OCT相繼問世[8]。

4 OCT和OCTA在視神經(jīng)炎診斷中的應用

4.1 視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層(RNFL)由神經(jīng)節(jié)細胞發(fā)出的無髓鞘神經(jīng)纖維組成,視神經(jīng)炎主要病理改變是軸突損傷,且軸突損傷可長期存在。軸突損傷是導致多發(fā)性硬化癥和視神經(jīng)脊髓炎等神經(jīng)系統(tǒng)疾病視功能障礙的主要原因，而OCT中的RNFL厚度參數(shù)是反映軸突病變的重要指標[9]。

視神經(jīng)炎不同階段的RNFL厚度變化有所不同，在視神經(jīng)炎急性期,炎癥可致軸突腫脹、視網(wǎng)膜下積液、視盤水腫，進而引起RNFL厚度增加。雖然RNFL厚度增加，但水腫可能掩蓋早期軸突損傷癥狀。Gabilondo等[10]研究視神經(jīng)炎對視盤周圍視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層(pRNFL)的影響發(fā)現(xiàn)，在視神經(jīng)炎患者發(fā)病后1～2個月,患者出現(xiàn)pRNFL變薄，直到3個月pRNFL變薄更加明顯。另一項對視神經(jīng)炎患者進行5年的隨訪研究也發(fā)現(xiàn)患者pRNFL明顯變薄[11]。Abel等[1]探討視神經(jīng)炎對黃斑視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層(mRNFL)的影響發(fā)現(xiàn)，視神經(jīng)炎發(fā)作后1個月，健康組受試眼和視神經(jīng)炎組發(fā)作眼基線mRNFL厚度無顯著差異，而6個月后視神經(jīng)炎組發(fā)作眼mRNFL厚度表現(xiàn)出漸進性變薄。研究發(fā)現(xiàn)，視神經(jīng)炎患者上側(cè)、下側(cè)和顳側(cè)象限的pRNFL厚度平均值及總體平均值均較正常人群顯著降低[12]。但視神經(jīng)炎患者各象限之間的pRNFL厚度變化無明顯差異[13]。

不同類型視神經(jīng)炎患者pRNFL厚度變化有所差異。Ashtari等[13]研究發(fā)現(xiàn)，多發(fā)性硬化癥組和視神經(jīng)脊髓炎組患者所有象限的pRNFL厚度均較健康對照組受試者明顯降低。Spain等[14]研究發(fā)現(xiàn)，多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎患者的pRNFL厚度下降程度大于多發(fā)性硬化癥不伴視神經(jīng)炎的患者，pRNFL厚度在多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎患者的ROC曲線下面積為0.795，這提示pRNFL厚度對視神經(jīng)炎具有一定的診斷價值。此外,另有研究發(fā)現(xiàn)，視神經(jīng)脊髓炎伴視神經(jīng)炎組患者相比于多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎組患者pRNFL厚度下降更明顯，且前一組患者視力較后一組下降也更明顯[15-20]。在兩類視神經(jīng)脊髓炎亞型的對比中，MOG-ab陽性患者和AQP4-ab陽性患者的pRNFL厚度下降的嚴重程度相似，但AQP4-ab陽性患者的視力損害更嚴重[15]。有趣的是，有研究顯示，與正常人相比，AQP4-ab陽性患者的平均pRNFL厚度減少 33 μm，MOG-ab陽性患者減少19 μm， AQP4-ab陽性患者的平均pRNFL厚度較MOG-ab陽性患者下降更明顯，這可能與樣本大小和研究群體不一致有關(guān)[18]。在視神經(jīng)脊髓炎患者中，初始視力低的患者pRNFL厚度下降更為明顯，視神經(jīng)脊髓炎更容易比其他脫髓鞘疾病導致永久性視力損害[2]。

研究發(fā)現(xiàn)，單側(cè)視神經(jīng)炎患者雙眼間的pRNFL 厚度差異具有一定的診斷價值。在視神經(jīng)脊髓炎患者中，AQP4-ab陽性組患者pRNFL厚度較特發(fā)性視神經(jīng)炎患者明顯變薄，同時第一次單側(cè)視神經(jīng)炎發(fā)作后，患者雙眼間的 pRNFL厚度差異超過15 μm應考慮視神經(jīng)脊髓炎，且第一次視神經(jīng)脊髓炎導致的視神經(jīng)炎和復發(fā)性視神經(jīng)炎相比患者未出現(xiàn)顯著的pRNFL厚度差異[21]。這表明視神經(jīng)脊髓炎首次發(fā)作就破壞了患者大部分RNFL。在一項對1530例多發(fā)性硬化癥患者的多中心研究中，5 μm的雙眼間pRNFL差異是識別急性單側(cè)視神經(jīng)病變的可靠閾值；多發(fā)性硬化癥患者的pRNFL厚度為 (87.2±15.3)μm，眼間差異為 5 μm，眼間差異百分比為 5.7%，且雙眼間視力差異與雙眼間pRNFL厚度差異呈正比[22]。類似地，其他研究結(jié)果也顯示，5% 的雙眼間pRNFL 厚度差異對多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎患者具有診斷價值[23]。pRNFL厚度還具有一些預測功能，有研究認為pRNFL厚度的減少與多發(fā)性硬化癥患者的身體殘疾和認知功能有關(guān),監(jiān)測pRNFL厚度還可預測多發(fā)性硬化癥患者的殘疾風險[24-25]。pRNFL厚度與視覺功能密切相關(guān)，pRNFL厚度可以用來評估軸突丟失和視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞丟失的嚴重程度[2，18,26]。pRNFL厚度還具有區(qū)分視神經(jīng)相關(guān)疾病的作用，如非動脈炎性缺血性視神經(jīng)病變患者的 pRNFL厚度明顯小于視神經(jīng)炎患者[27]。對于pRNFL損傷的具體機制仍有待于進一步的研究,pRNFL厚度已成為人們評價視網(wǎng)膜損傷和治療效果的有用指標。

pRNFL厚度與多項影響因素有關(guān)。多項研究發(fā)現(xiàn)，較低的 pRNFL 厚度、較大的年齡、較長的病程、首次發(fā)病表現(xiàn)、疾病嚴重程度、疾病是否處于活動期和視神經(jīng)炎患者復發(fā)次數(shù)相關(guān)[12,18,26,28-30]。

4.2 神經(jīng)節(jié)細胞-內(nèi)叢狀層神經(jīng)節(jié)細胞-內(nèi)叢狀層(GCIPL)和RNFL類似，均可用OCT掃描成像及量化損傷，GCIPL厚度可反映患者軸突和神經(jīng)元的病理變化。有研究提出，把視神經(jīng)炎患者黃斑區(qū)神經(jīng)節(jié)細胞復合體(mGCC)和pRNFL損傷過程分為3個階段：發(fā)病初期(3周以內(nèi))、發(fā)病中期(發(fā)病3周左右)和發(fā)病后期(發(fā)病6～8周后甚至更長時間),各時期mGCC和pRNFL改變存在差異[31]。在視神經(jīng)炎發(fā)病早期,神經(jīng)節(jié)細胞層水腫增厚,損傷視網(wǎng)膜軸突和神經(jīng)元，水腫干擾視網(wǎng)膜信號傳導，進而影響視力。急性視神經(jīng)炎眼的 GCIPL厚度較健康眼降低， 4個月時平均GCIPL厚度減少11%，12個月時減少12%，這提示在視神經(jīng)炎發(fā)病早期GCIPL已明顯受損[2]。

在不同類型的視神經(jīng)炎患者中,多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎患者的mGCC厚度下降程度大于不伴視神經(jīng)炎的患者和健康人，mGCC厚度的ROC曲線下面積在多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎組為0.834，pRNFL厚度的ROC曲線下面積為0.795，mGCC厚度的診斷價值優(yōu)于pRNFL厚度[14]。在有關(guān)GCIPL厚度的研究中，多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎組患者的GCIPL厚度下降程度大于多發(fā)性硬化癥不伴視神經(jīng)炎組患者和健康組受試者，GCIPL丟失比pRNFL丟失發(fā)生更早，因此它是反映視神經(jīng)炎患者軸突丟失的更好指標[28]。此外，另有研究發(fā)現(xiàn)，視神經(jīng)脊髓炎伴視神經(jīng)炎患者GCIPL厚度明顯薄于多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎患者，這提示視神經(jīng)脊髓炎較多發(fā)性硬化癥對GCIPL損傷更嚴重[13，16,19,32]。Yu等[33]對視神經(jīng)脊髓炎患者研究發(fā)現(xiàn)，MOG-ab陽性患者的GCIPL厚度明顯低于健康對照組。在初始視力低的MOG-ab陽性患者中GCIPL厚度顯著減少[2]。

雙眼間的GCIPL厚度差異也具有一定的診斷價值。研究顯示，視神經(jīng)脊髓炎與多發(fā)性硬化癥患者雙眼間的GCIPL厚度差異有助于單側(cè)視神經(jīng)炎早期診斷[32]。Nolan-Kenney等[22]研究發(fā)現(xiàn)，多發(fā)性硬化癥患者雙眼間GCIPL厚度差異是識別急性單側(cè)視神經(jīng)病變的可靠閾值，4 μm 的雙眼間GCIPL厚度差異閾值比5 μm的閾值的特異性更高。這是由于在疾病早期，pRNFL水腫會影響pRNFL厚度的測量，另一原因是患者之間的視盤外觀具有較大的變異性，會導致 pRNFL 數(shù)據(jù)擁有更大程度的變異性，而黃斑更均勻的外觀使黃斑GCIPL數(shù)據(jù)更加一致[22-23]。有趣的是，有研究發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定期視神經(jīng)脊髓炎和多發(fā)性硬化癥患者的GCIPL厚度變化無明顯差異，這提示GCIPL厚度對于穩(wěn)定期患者的鑒別有一定困難[30]。

4.3 黃斑厚度和黃斑體積OCT可測量黃斑厚度和黃斑體積,這也為監(jiān)測軸突損傷提供了一種客觀的方法。在視神經(jīng)炎早期，視神經(jīng)脊髓炎AQP4-ab陽性組患者黃斑中央凹厚度均較健康對照組厚，厚度增加是由黃斑微小囊性水腫引起，導致內(nèi)核層和視網(wǎng)膜外層增厚，黃斑厚度增加進而使黃斑體積增大，其機制可能與血-視網(wǎng)膜屏障損傷有關(guān)[21]。Behbehani等[29]對多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎患者進行了3.9年的隨訪發(fā)現(xiàn)，在視神經(jīng)炎后期患者平均黃斑厚度明顯變薄，這是由于mRNFL和GCIPL等視網(wǎng)膜內(nèi)層結(jié)構(gòu)變薄所致。另一項研究發(fā)現(xiàn)，多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎組和多發(fā)性硬化癥不伴視神經(jīng)炎組患者的黃斑體積均較正常人群顯著降低，視神經(jīng)炎后期黃斑體積較早期下降[9,34],其中多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎組患者的黃斑體積較不伴視神經(jīng)炎組患者減小[35]。

OCT還可應用于藥物對視網(wǎng)膜影響的研究中。Fruschelli等[36]評估23例復發(fā)緩解型多發(fā)性硬化癥患者12個月的黃斑體積變化,發(fā)現(xiàn)芬戈莫德并未引起多發(fā)性硬化癥患者黃斑體積變化，這提示芬戈莫德是一種對視網(wǎng)膜相對安全的免疫抑制劑。黃斑體積的減少可反映髓磷脂、軸突、少突膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞整體變性程度,黃斑厚度、黃斑體積同樣可作為評估視神經(jīng)炎病情嚴重程度、診療效果和預后的指標之一[2，37]。

4.4 黃斑區(qū)血管密度和視盤周圍血管密度視神經(jīng)炎不僅會使視網(wǎng)膜萎縮變薄,還會損傷淺層和深層視網(wǎng)膜血管。黃斑區(qū)血管密度和視盤周圍血管密度(PVD)可反映視神經(jīng)炎患者的血管損傷狀態(tài),使用OCTA可發(fā)現(xiàn)并量化視網(wǎng)膜血管損傷。

急性期視神經(jīng)炎時患者視盤腫脹,神經(jīng)纖維腫脹會導致黃斑和視盤周圍血流灌注不足,使視神經(jīng)炎患者黃斑和視盤血管叢密度降低。急性單側(cè)視神經(jīng)炎發(fā)作6個月后患眼淺表中央凹旁和視盤周圍血流灌注減少，受視神經(jīng)炎影響的患眼淺表中央凹旁血管密度和PVD與健康對照眼的平均差異為1.18% 和1.71%，其中未受視神經(jīng)炎影響的對側(cè)健眼淺表中央凹旁血管密度和PVD均較健康對照眼下降[16]。

多項研究發(fā)現(xiàn)，多發(fā)性硬化癥伴視神經(jīng)炎患者的黃斑和視盤淺層和深層毛細血管叢密度均較健康對照者減少[16,34]。其中多發(fā)性硬化癥患者黃斑和視盤淺層毛細血管叢密度下降程度大于深層毛細血管叢密度，具體機制有待進一步研究[34]。在多發(fā)性硬化癥患者中,無論有無視神經(jīng)炎史,均會發(fā)生視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)破壞和視盤血流灌注減少[32]。其中伴視神經(jīng)炎的多發(fā)性硬化癥患者的黃斑和視盤淺層毛細血管叢密度較不伴視神經(jīng)炎的患者下降明顯，這可能與Müller 細胞損傷及血-視網(wǎng)膜屏障受損有關(guān)。視神經(jīng)元和軸突變性會引起視網(wǎng)膜內(nèi)層代謝活動減少，使氧氣和血液需求降低，隨后導致淺層血管退化[14,26,34]。研究發(fā)現(xiàn)，黃斑區(qū)血管密度和PVD下降可能繼發(fā)于 RNFL 損傷[27,38]。

多發(fā)性硬化癥組和視神經(jīng)脊髓炎組患者的淺層和深層視網(wǎng)膜微血管系統(tǒng)的變化特征存在差異，視神經(jīng)脊髓炎組患者的黃斑區(qū)血管密度低于多發(fā)性硬化癥組[16,19]。視神經(jīng)脊髓炎患者淺層 PVD相比多發(fā)性硬化癥患者表現(xiàn)出更顯著的下降，說明視神經(jīng)脊髓炎患者的淺層 PVD損傷大于多發(fā)性硬化癥患者[16-17]。而在深層毛細血管研究中，Lee等[16]發(fā)現(xiàn)，在伴視神經(jīng)炎的多發(fā)性硬化癥組和伴視神經(jīng)炎的視神經(jīng)脊髓炎組患者之間，黃斑和視盤深層毛細血管叢密度無明顯差異，這提示深層血管密度較難區(qū)分多發(fā)性硬化癥和視神經(jīng)脊髓炎。

視網(wǎng)膜血管密度受多因素影響，黃斑區(qū)血管密度、PVD與病程長短、pRNFL厚度、GCIPL厚度相關(guān)[16,26,30]。疾病持續(xù)時間每增加1年,平均淺層毛細血管叢密度下降0.2%[27]。視網(wǎng)膜血管密度具有一定的病情評估作用。在預后方面,血管密度減小反映了視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞和軸突的損傷程度加重。OCTA 可用于評估視神經(jīng)炎患者視網(wǎng)膜血管的灌注情況[14,27,38-40]。

5 總結(jié)與展望

視神經(jīng)炎的早期癥狀和體征特異性較低,給臨床早期診斷和鑒別帶來較大困難。通過先進的OCT設(shè)備,結(jié)合視覺誘發(fā)電位、視野檢查、熒光素眼底血管造影、血清學檢查、超聲和核磁共振等檢查,給臨床工作帶來了極大的方便。相對于傳統(tǒng)的醫(yī)學影像學技術(shù)CT和MRI,OCT成像技術(shù)發(fā)展歷史較短，隨著先進的超級發(fā)光二極管和計算機技術(shù)的發(fā)展,OCT檢查將進入一個新時代，掃描速度更快、分辨率更高、檢查時間更短、舒適性更佳，圖像質(zhì)量和細節(jié)展示越來越細膩,OCT會有廣闊的臨床應用及科研前景。