應(yīng)用超高速SS-OCTA定量評(píng)估DR患者的脈絡(luò)膜毛細(xì)血管血流灌注

王 慧,戴 維,李永蓉,紀(jì)風(fēng)濤

0 引言

脈絡(luò)膜毛細(xì)血管(choriocapillaris,CC)是脈絡(luò)膜最內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu),位于Bruch膜下方,由小直徑,有孔毛細(xì)血管組成,通透性高,供應(yīng)視網(wǎng)膜外層營(yíng)養(yǎng)[1]。雖然脈絡(luò)膜毛細(xì)血管體積較小,但在視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展中起巨大作用。糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病(diabetes mellitus, DM)眼部主要并發(fā)癥之一,發(fā)病率逐年升高,機(jī)制未明[2]。組織病理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)DR患者脈絡(luò)膜毛細(xì)血管變窄或擴(kuò)張、血管迂曲、無(wú)灌注區(qū)、萎縮和新生血管形成[3],因此CC可能在DR發(fā)病中起重要作用。隨著光學(xué)相干斷層掃描血管造影(optical coherence tomography angiography,OCTA)發(fā)展,無(wú)創(chuàng)定量脈絡(luò)膜血流成為可能。但CC管徑較細(xì),傳統(tǒng)頻域(spectral-domain,SD)OCTA波長(zhǎng)較短,受視網(wǎng)膜色素上皮散射影響,難以準(zhǔn)確顯示CC血流。掃描源OCTA(swept-source OCTA, SS-OCTA)激光波長(zhǎng)較SD-OCTA長(zhǎng),受視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)散射影響小,脈絡(luò)膜結(jié)構(gòu)成像更佳[4];另外超高速SS-OCTA(A掃描200000次/秒)可顯著提高低血流的檢測(cè)靈敏度,定量CC血流更準(zhǔn)確[4]。既往關(guān)于不同程度DR與CC血流灌注之間關(guān)系的研究,得出了不一致的結(jié)論:有研究顯示非增殖性DR(NPDR)與增殖性DR(PDR)之間CC灌注不足沒(méi)有差異[4],最近的研究表明CC灌注不足與DR嚴(yán)重程度相關(guān)[5-6]。然而這些研究均采用普通掃描速度SS-OCTA測(cè)量CC灌注缺損來(lái)間接反映CC血流,可能導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。本研究采用超高速SS-OCTA直接定量CC血流灌注,并在考慮混雜因素后探討了其與DR嚴(yán)重程度之間的相關(guān)性。

1 對(duì)象和方法

1.1對(duì)象觀察性橫斷面研究。納入2022-03/12在我院就診受試者139例139眼(包括糖尿病受試者115例115眼和對(duì)照受試者24例24眼)。每位受試者均選取右眼進(jìn)行研究。糖尿病受試者納入標(biāo)準(zhǔn):(1)經(jīng)內(nèi)分泌科專(zhuān)業(yè)醫(yī)師確診為2型糖尿病;(2)年齡大于18歲。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)因眼球震顫或其他原因不能配合檢查;(2)有以下任何一種情況的參與者:1)嚴(yán)重的全身性疾病,如嚴(yán)重的心血管、腫瘤或中風(fēng);2)內(nèi)眼手術(shù)史,如視網(wǎng)膜激光或眼內(nèi)抗VEGF注射、白內(nèi)障或玻璃體視網(wǎng)膜手術(shù);3)屈光度≥3D或≤-6D;4)除DR外合并其他影響脈絡(luò)膜血管的眼部病變;5)屈光間質(zhì)混濁,SS-OCTA成像質(zhì)量較差。采用相同的排除標(biāo)準(zhǔn)將無(wú)任何內(nèi)眼疾病在我院體檢的非糖尿病受試者納入對(duì)照組。本研究遵循《赫爾辛基宣言》,研究方案得到了合肥市第二人民醫(yī)院(安徽醫(yī)科大學(xué)附屬合肥醫(yī)院)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn),并獲得了所有參與者的知情同意。

1.2方法

1.2.1一般項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)室檢查收集患者一般信息,包括年齡、性別、糖尿病病程。一位經(jīng)驗(yàn)豐富的護(hù)士測(cè)量受試者身高、體質(zhì)量,計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI),BMI為體質(zhì)量(kg)除以身高(m)的平方。抽取清晨空腹血測(cè)量糖化血紅蛋白(glycated hemoglobin A1c,HbA1c)、血清總膽固醇(CHOL)、甘油三酯(serum triglyceride,TG)、高密度脂蛋白(high density lipoprotein cholesterol,HDL-c)、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-c)、血清肌酐(serum creatinine,SCr)以及尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)。

1.2.2眼科檢查所有入組者均接受全面的眼科檢查,包括最佳矯正視力(best corrected visual acuity, BCVA)、非接觸式眼壓計(jì)(Topcon CT-80A)測(cè)量眼壓(intraocular pressure, IOP)、等效球鏡(spherical equivalent,SE)、裂隙燈檢查以及標(biāo)準(zhǔn)七視野眼底彩色照相(Canon CX-1,Tokyo,Japan)?；谠缙谥委熖悄虿∫暰W(wǎng)膜病變研究(Early Treatment Diabetic Retinopathy Study, ETDRS),根據(jù)臨床檢查結(jié)果以及彩色視網(wǎng)膜圖像進(jìn)行DR診斷和分期。將納入的糖尿病受試者分為:無(wú)DR組,非增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變(nonproliferative DR,NPDR)組,NPDR合并糖尿病黃斑水腫(diabetic macular edema, DME)組和增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變(proliferative DR,PDR)組。DME根據(jù)ETDRS標(biāo)準(zhǔn)由視網(wǎng)膜圖像做出診斷,并通過(guò)OCT掃描和視網(wǎng)膜厚度測(cè)量證實(shí)。所有患者均使用SS-OCTA(VG200D,視微影像)進(jìn)行檢查,SS-OCTA系統(tǒng)包含一個(gè)波長(zhǎng)約為1 050nm的掃頻源激光器,掃描速率為每秒200000次A掃描。該系統(tǒng)配備了基于集成共焦掃描激光檢眼鏡的眼動(dòng)追蹤程序,以消除眼動(dòng)偽影,軸向分辨率、橫向分辨率和掃描深度分別為5μm、13μm和3mm。通過(guò)512次B掃描獲取以黃斑中心凹為中心3mm×3mm區(qū)域的脈絡(luò)膜毛細(xì)血管血流圖像,并使用內(nèi)置軟件對(duì)圖像進(jìn)行偽影去除,將信號(hào)強(qiáng)度大于8的圖像用于后續(xù)分析;所有測(cè)量均在上午9∶00到下午5∶00之間進(jìn)行,以減少CC血流晝夜變化的影響[7]。CC層定義為Bruch膜下方20μm的區(qū)域。依據(jù)ETDRS 3mm×3mm網(wǎng)格將黃斑區(qū)分為直徑1mm(central fovea,C1)和3mm(parafovea,C3)的圓,旁中心凹區(qū)進(jìn)一步分為上方(superior,S)、下方(inferior,I)、顳側(cè)(temporal,T)、鼻側(cè)(nasal,N)區(qū)域。使用儀器內(nèi)置軟件分別測(cè)量以上各分區(qū)CC灌注面積(perfusion area, PA)。灌注密度(perfusion density, PFD)定義為測(cè)量區(qū)域單位面積血流灌注面積的百分比。

2 結(jié)果

2.1受試者一般情況入組受試者平均年齡58.68±9.55(33～80)歲,入組受試者人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征見(jiàn)表1。對(duì)照組與糖尿病受試者在年齡、性別、CHOL、HDL-c、LDL-c、IOP、SE比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05);糖尿病組BMI(t=-2.048,P=0.045)、TG(t=-3.218,P=0.002)、SCr(t=-3.878,P<0.001)和BUN(t=-3.619,P<0.001)更高。糖尿病組BCVA較對(duì)照組明顯下降(t=-7.481,P<0.001)。

表1 各組受試者的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)資料

2.2各組受檢眼脈絡(luò)膜毛細(xì)血管灌注密度比較各組受檢眼中心凹及旁中心凹CC的PFD存在顯著差異(均P<0.001);與對(duì)照組相比,中心凹PDR組及NPDR合并DME組CC的PFD均明顯降低(P=0.003、<0.001);中心凹PDR組CC的PFD明顯低于無(wú)DR組(P=0.014),見(jiàn)圖1。NPDR組、NPDR合并DME組及PDR組旁中心凹CC的PFD均低于對(duì)照組(P=0.041、0.001、<0.001)。PDR組上方和鼻側(cè)旁中心凹CC的PFD均顯著低于無(wú)DR組及對(duì)照組(均P<0.05);NPDR合并DME組4個(gè)象限旁中心凹CC的PFD均顯著低于對(duì)照組(均P<0.05);同樣,相比對(duì)照組,NPDR組上方和鼻側(cè)旁中心凹CC的PFD也顯著降低(均P<0.05),見(jiàn)表2。

圖1 不同組別CC的PFD變化 A:中心凹下,bP<0.01 vs 對(duì)照組;cP<0.05 vs 無(wú)DR組;B:旁中心凹,aP<0.05,bP<0.01 vs 對(duì)照組;cP<0.05 vs 無(wú)DR組。

表2 各組受檢眼中心凹及旁中心凹各區(qū)域CC的PFD比較

2.3脈絡(luò)膜毛細(xì)血管血流灌注與DR嚴(yán)重程度關(guān)系通過(guò)簡(jiǎn)單線性回歸分析評(píng)估了潛在混雜因素對(duì)CC灌注的影響,結(jié)果顯示SCr、BUN均對(duì)CC血流灌注有影響。我們將上述有影響的指標(biāo)以及與脈絡(luò)膜血管密度已知相關(guān)的年齡、SE納入到多元線性回歸模型中,結(jié)果顯示中心凹CC血流灌注與DR嚴(yán)重程度顯著相關(guān),與對(duì)照組相比,NPDR組PFD減少9.358個(gè)單位(95%CI-18.484～-0.232,P=0.045),NPDR合并DME組PFD減少18.173個(gè)單位(95%CI-28.583～-7.762,P=0.001),PDR組PFD減少28.309個(gè)單位(95%CI-39.978～-16.640,P<0.001)。同樣,旁中心凹CC的PFD也與嚴(yán)重的DR程度相關(guān),與對(duì)照組相比,NPDR組PFD減少9.284個(gè)單位(95%CI-18.487～-0.090,P=0.048),NPDR合并DME組PFD減少17.032個(gè)單位(95%CI-27.521～-6.544,P=0.002),PDR組PFD減少25.841個(gè)單位(95%CI-37.597～-14.085,P<0.001),見(jiàn)表3、4。

表3 簡(jiǎn)單線性回歸分析篩選影響CC的PFD影響因素

表4 多元線性回歸模型比較不同分期糖尿病視網(wǎng)膜病變與對(duì)照組中心凹下及旁中心凹CC的PFD

3 討論

SS-OCTA成像技術(shù)通過(guò)紅細(xì)胞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的光反射顯示血管結(jié)構(gòu)。CC管徑較普通毛細(xì)血管大,多個(gè)紅細(xì)胞可同時(shí)通過(guò)CC[8]。組織學(xué)研究表明黃斑區(qū)下方CC管徑在16～20μm[3],本研究采用超高速SS-OCTA掃描速度為200000次/秒,軸向分辨率、橫向分辨率分別為5μm、13μm,分辨率超過(guò)CC直徑,另外較長(zhǎng)波長(zhǎng)(約為1050nm)減少了RPE/BM復(fù)合體的散射,可以進(jìn)行更深層的光穿透,因此較普通OCTA更清晰顯示CC形態(tài),準(zhǔn)確反映其血流狀態(tài)。由于既往研究CC采用的OCTA儀器橫向分辨率較低,不能直接評(píng)估CC血流狀態(tài),只能采用灌注缺失來(lái)間接評(píng)估[5],而灌注缺失可能不足以準(zhǔn)確反映CC血流狀態(tài)。本研究采用超高速SS-OCTA直接量化CC灌注密度,結(jié)果顯示在調(diào)整了各種混雜因素后發(fā)現(xiàn)中心凹及旁中心凹CC灌注均與DR嚴(yán)重程度密切相關(guān),旁中心凹不同區(qū)域CC血流灌注存在差異,鼻側(cè)旁中心凹血流灌注較低。這些發(fā)現(xiàn)提示DR進(jìn)展與黃斑區(qū)CC血流灌注降低相關(guān)。這與Wang等[6]的研究結(jié)果一致,他們認(rèn)為黃斑CC血流灌注與DR相關(guān),最近譚心格等[9]的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)眼底不同分期的2型糖尿病患者黃斑區(qū)CC層血流密度顯著減少;我們團(tuán)隊(duì)前期的研究中也發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重PDR行玻璃體切割術(shù)后黃斑區(qū)CC灌注較對(duì)側(cè)眼也明顯降低[10],這些研究均提示黃斑區(qū)CC血流與DR相關(guān)。然而一項(xiàng)采用SD-OCTA評(píng)估黃斑微血管和DR嚴(yán)重程度關(guān)系的研究中,納入了225例DM患者,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CC的PFD與DR嚴(yán)重程度并沒(méi)有相關(guān)性[11],造成這種差異的原因可能是研究所使用的OCTA設(shè)備不同。

CC血流灌注與DR進(jìn)展之間的因果關(guān)系目前尚未明確。Dai等[12]采用SS-OCTA研究無(wú)視網(wǎng)膜病變的糖尿病患者黃斑視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜微血管變化,結(jié)果顯示與對(duì)照組相比,無(wú)視網(wǎng)膜病變的糖尿病患者黃斑CC灌注減少,表明黃斑區(qū)CC灌注減少可能發(fā)生在DR之前;而Choi等[13]利用超高速SS-OCTA在無(wú)視網(wǎng)膜病變的糖尿病患者中發(fā)現(xiàn)了黃斑區(qū)視網(wǎng)膜微循環(huán)及CC灌注的異常,他們認(rèn)為黃斑區(qū)CC灌注減少可能與DR同時(shí)發(fā)生,視網(wǎng)膜微血管的嚴(yán)重程度與CC改變沒(méi)有明顯相關(guān)性;最近Loria等[14]研究認(rèn)為無(wú)DR的糖尿病患者CC血流灌注較健康對(duì)照組顯著降低,CC血流灌注減少先于DR的臨床體征并與DR分期相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)無(wú)DR的糖尿病患者與對(duì)照組相比黃斑區(qū)CC血流灌注并沒(méi)有顯著降低,在進(jìn)入NPDR期才顯示出有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的下降,提示黃斑區(qū)CC血流減少可能與DR臨床體征同時(shí)發(fā)生。

CC血流減少是否在DR進(jìn)展中起作用,目前尚無(wú)定論。最近一項(xiàng)研究利用橢圓體帶歸一化反射率來(lái)量化NPDR患者的光感受器損傷,結(jié)果表明光感受器損傷與CC血流減少顯著相關(guān)[15]。同樣也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)1型糖尿病無(wú)DR和NPDR患者黃斑CC血流灌注缺失與視錐細(xì)胞密度顯著相關(guān)[16],提示光感受器損傷伴隨CC血流異常。光感受器是全身耗氧量最高的組織[17],營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要來(lái)源于CC,因此CC血流減少可引起光感受器及RPE缺血缺氧,血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)表達(dá)上調(diào),血視網(wǎng)膜屏障破壞,引起光感受器功能下降,視力受損。同時(shí)CC血流減少可能加速招募白細(xì)胞黏附分子及炎癥細(xì)胞聚集[18],引起視網(wǎng)膜外層炎癥反應(yīng),加速DR進(jìn)展。

旁中心凹不同區(qū)域CC灌注密度存在差異[19],本研究顯示NPDR組上方及鼻側(cè)旁中心凹CC灌注密度較對(duì)照組明顯降低,而顳側(cè)及下方并沒(méi)有出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的降低,表明隨著DR進(jìn)展旁中心凹不同區(qū)域CC灌注密度降低并非同時(shí)出現(xiàn),上方及鼻側(cè)旁中心凹可能在DR早期出現(xiàn)了CC灌注下降。Viggiano等[16]采用SS-OCTA觀察了正常眼與1型糖尿病眼旁中心凹CC血流灌注,發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比,NPDR組下方及顳側(cè)旁中心凹血流灌注缺失明顯增加,這與我們的研究結(jié)果不同,但是他們的研究局限在于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)影響CC灌注的混雜因素沒(méi)有矯正,例如年齡、SCr、BUN等,因?yàn)镃C血流隨著年齡增長(zhǎng)而降低[19],而本研究充分調(diào)整了各種混雜因素;另外他們的研究對(duì)象為1型DM患者,本研究納入患者為2型糖尿病患者,不同類(lèi)型糖尿病患者中心凹旁血流灌注減少可能存在差異。本研究我們使用超高速SS-OCTA定量分析了2型糖尿病眼和對(duì)照眼黃斑區(qū)CC灌注,同時(shí)控制了年齡、BUN、SCr、SE等變量。此外,在CC定量之前還排除了來(lái)自視網(wǎng)膜病變所產(chǎn)生的偽影,以確保CC血流灌注測(cè)量的準(zhǔn)確性。我們相信,與以前的研究相比,本研究為DR中CC血流灌注變化提供了更直接的證據(jù)。

本研究也存在多種不足之處:(1)樣本量相對(duì)較小,另外橫斷面研究無(wú)法闡明CC血流灌注與DR進(jìn)展之間的因果關(guān)系,需要進(jìn)一步縱向研究來(lái)闡明CC灌注隨DR進(jìn)展的變化。(2)本研究對(duì)象為2型DM患者,1型DM與CC之間的關(guān)系尚不確定。由于視網(wǎng)膜血管在CC層面的投影,本研究?jī)H采用了黃斑中心凹3mm×3mm OCTA掃描方案,未來(lái)可采用更大的掃描范圍探索DR患者中周部CC血流變化。盡管存在不足,本研究有幾個(gè)優(yōu)勢(shì),包括采用最新的超高速SS-OCTA儀器和軟件以及在統(tǒng)計(jì)過(guò)程中調(diào)整了各種混雜因素,另外對(duì)旁中心凹不同象限CC血流灌注與DR進(jìn)展的關(guān)系也進(jìn)行了探索。

總之,超高速SS-OCTA測(cè)量CC血流密度可以客觀量化黃斑灌注,黃斑區(qū)CC血流灌注密度與DR嚴(yán)重程度相關(guān),隨著DR進(jìn)展黃斑區(qū)CC灌注密度降低,未來(lái)縱向研究可闡明CC灌注與DR進(jìn)展之間的因果關(guān)系。