光相干断层扫描血管成像(OCTA)是在光相干断层扫描基础上发展而来的眼病诊断新技术,也是目前眼科影像学检查中发展最快速的检查方法之一。OCTA的检测过程是基于眼部组织的解剖结构,自应用于临床以来已对多种眼底疾病的诊疗起到了重要作用。与经典的荧光素眼底血管造影和吲哚青绿血管造影相比,OCTA除了具备无创、快速、高分辨率的特点外,对血流显影的能力不受血管渗漏和视网膜出血的影响,能够提供三维测量的病变图像,并能实现病变的定量检测和分层检测,目前已用于多种眼科疾病的诊断和病情监测。OCTA技术的临床应用加深了眼科影像学对疾病的诊疗信息及发病机制的探索。但与此同时,OCTA存在着因扫描范围较小致其在周边视网膜血流观察的临床应用方面受到限制,投射伪影存在而对脉络膜新生血管等病灶的观察产生一定影响等局限和不足。相信随着OCTA技术的不断发展和进步,其有望取代相关的有创检查方法,成为眼科影像检查的新工具。
引用本文: 魏文斌, 周楠. 光相干断层扫描血管成像在眼底疾病临床应用中的不足及前景. 中华眼底病杂志, 2018, 34(4): 317-322. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2018.04.002 复制
光相干断层扫描(OCT)血管成像(OCTA)是近年来眼科影像领域的研究热点之一,其具有扫描速度快、分辨率高的特点,可以分层显示组织结构并进行定量分析[1, 2]。OCTA的这些优点为眼科疾病的诊断、随访和探索发病机制等提供了有力的帮助。随着临床上对OCTA认识的加深,OCTA在眼底疾病的诊断中,尤其是眼底疾病的筛查方面也发挥着举足轻重的作用。
1 OCTA的成像原理及优势
OCTA成像算法都是建立在OCT去相干技术开发的基础上,保留血流中流动的红细胞像素点,去除非变动的组织像素点,再将从二维平面中得到的血流像素点组合成三维的空间图像;观察者通过横断面(en-face)视角观察三维空间中的血流像素,从而实现由浅层、深层、内界膜至脉络膜方向逐层移动并分层检测,评估血流的形态结构[3, 4]。荧光素眼底血管造影(FFA)及吲哚青绿血管造影(ICGA)通过观察静脉注射造影剂后造影剂流经眼底血管的动态变化过程来判断血管形态及功能,具有显现血管异常动态的特点,能对异常血管形态和病变特征提供有用的诊断信息;但其为有创检查,且无法对病变进行分层分析。与FFA和ICGA相比,OCTA除了具备无创、快速、高分辨率的特点外,还具有无创性对血流显影的能力,其不受血管渗漏和视网膜出血的影响,能够提供三维测量的病变图像,并能实现病变的定量检测和分层检测。OCTA较眼底血管造影的成像优势主要体现在以下4个方面。(1)三维空间成像。眼底血管造影呈现的是二维图像;OCTA图像本质上是由流动的红细胞信号的像素点在三维空间所构建,可实现二维血管造影无法达到的逐层观测技术。这也是OCTA成像的最大优势。(2)清晰呈现血管形态。基于OCTA的成像原理,其可以不受血管屏障功能破坏的影响,清晰呈现血管的形态结构。(3)对病变的细节分辨率高。OCTA扫描速度快,只需3 s,其分辨率高,尤其对黄斑区血流细节的呈现较FFA更清晰[5];对脉络膜新生血管(CNV)等黄斑疾病的认识有了很大程度的提高。(4)可以对病变区域进行定性与定量评估。OCTA的成像是由血流的像素点构成,因此,其不仅能观察血流形态、血管结构和走行,还能实现血流的定量测量,从而对黄斑区及视盘区血管密度进行分区和分层测定。OCTA血流的量化评估功能获得了更为丰富的信息,可以对眼底血流的判断、疾病血流的变化及临床上疾病的随诊提供更为客观的指标[6, 7]。
2 OCTA在眼底疾病中的应用
OCTA的临床应用极大地促进了对眼底疾病发病机制的探索,其快速、无创的优势使得疾病的长期随访成为可能。以下将结合本研究团队OCTA的临床研究结果,将OCTA的临床应用与大家分享。
2.1 正常人群OCTA图像特点
目前OCTA可以提供黄斑区3 mm×3 mm、6 mm×6 mm及8 mm×8 mm三种范围的扫描模式及en-face血流模式、结构模式、B扫描等多模式图像。视网膜各层间血管走行及质地各不相同,在表层视网膜可见血管由外围向黄斑中心凹无血管区(FAZ)走行,并在黄斑中心凹融合成清晰的拱环结构,其下方的深层视网膜可见围绕FAZ呈扇形排列的视网膜血管,外层视网膜组织由于无血流信号而呈现为暗区,到脉络膜毛细血管层血流信号才又显现,脉络膜毛细血管则呈现均匀分布的血流信号。在3 mm×3 mm扫描模式下,正常人黄斑区的血流形态具备各分层所显示的特点;除此之外,我们对正常受试者血流进行定量测定并通过多因素回归分析发现,正常人黄斑区血管密度与年龄呈负相关,即年龄越大黄斑区内层及深层血管密度越低,并且不受眼轴及黄斑中心凹下脉络膜厚度的影响[8];但视盘周边的血管密度受眼轴的影响,与其他相关研究结果相符[9]。这提示在对黄斑、脉络膜疾病以及青光眼、视神经疾病进行OCTA测定和判读时,除了需考虑疾病本身的因素外,还需对年龄、眼轴等变量进行校正。
2.2 CNV的图像特点
OCTA对黄斑区异常血流的检测能力是其最重要的功能之一,其对CNV分型也有着不可替代的作用。对2型CNV的探测单纯使用自动分层可以全部呈现,因FAZ不存在内层血管投射伪影的影响,在OCTA外层参考平面发现血流信号时应首先怀疑CNV,再配合观测平面的上下移动排除其他分层错误等因素后即可确诊。OCTA结合了FFA可观察CNV活动性、ICGA可检测CNV类型、OCT可观察CNV层次的优点,OCTA没有时间窗的限制,能更清楚、更细微地分层次显示CNV血管结构的细节形态,在CNV诊断方面与FFA+OCT的一致性达到90%以上。尤其是当对于传统造影假阳性、假阴性或诊断不明确时,OCTA起到至关重要的作用。CNV治疗效果的观查研究是目前OCTA研究热点之一。与Chen等[10]研究结果相似,本团队的研究发现,CNV患者经眼内注射抗血管内皮生长因子(VEGF)治疗后24 h内即可观察到CNV面积缩小或其血管密度减低;甚至发现注药最短2 h即有CNV缩小,至第2次眼内注药前缩小的CNV已又增大,而在2次注药后CNV面积再次缩小,且缩小到一定大小后维持稳定状态[11]。这一结果为临床治疗提供了可靠依据。由此,我们认为OCTA检查可对病变进行监测,对于选择CNV治疗的最佳时机具有指导作用;大多数患者注药后30 d CNV已经复发,故建议治疗后2周即行OCTA检查,但这仍需大规模的临床对照研究结果加以验证。充分运用OCTA定量工具可以实现对CNV的定量分析,大大方便了对病情的随访、监测和评估以及指导治疗方案、选择个体治疗时机和间隔。
2.3 糖尿病视网膜病变(DR)及视网膜静脉阻塞性疾病(RVOs)的图像特点
糖尿病患者尚未发生DR前,其FAZ面积即发生显著扩大[12]。我们在临床工作中发现,糖尿病患者在未出现检眼镜下可见的DR病变前,OCTA上已经可以看到微动脉瘤及更多脉络膜毛细血管融合等血流改变。因此,OCTA有助于发现糖尿病早期微循环的损害,对DR的筛查有重要意义。对已发生DR且其FAZ面积扩大、拱环结构不完整者,可见其周围交通血管闭塞或微动脉瘤及小片状无灌注区形成,同时可更清晰地呈现新生血管,避免造影剂渗漏等对新生血管形态学观察的干扰[13]。
对RVOs患者,使用8 mm×8 mm大范围的扫描模式可以大致判断缺血受累的范围及无灌注区的位置;使用3 mm×3 mm的扫描模式可以对黄斑区微循环血流形态进行细节观察,可以发现血管走行纡曲或僵直、血管网间隔变大、微血管缺失及微动脉瘤形成等征象。
2.4 中心性浆液性脉络膜视网膜病变(CSC)的图像特点
CSC观察的侧重点在于视网膜毛细血管层及其下的脉络膜血管。本团队研究发现,OCTA图像上脉络膜毛细血管层面的血流信号为局部增强或团样扩张,与FFA及ICGA上荧光素渗漏及高灌注的区域相一致,定量测定发现患眼黄斑区脉络膜毛细血管宽度及黄斑中心凹下脉络膜厚度均较对侧健康眼及正常对照眼显著增大[14]。证实了CSC患眼的脉络膜高灌注状态,并提示FFA显示的渗漏病灶可能来自团样扩张的脉络膜毛细血管。OCTA强信号的脉络膜毛细血管层可用来判断渗漏可能发生的部位,并且可显现在CSC中发现的CNV[15]。但对于慢性CSC中一些可疑的血流,当其形态及结构不典型时OCTA并不能明确区分其是异常血管、新生血管抑或是脉络膜正常血管形态发生的变异,这有待进一步研究。
2.5 息肉样脉络膜血管病变(PCV)的图像特点
PCV是目前OCTA研究的热点之一。典型的PCV病灶在ICGA上显示为脉络膜异常分支血管网(BVN)及其末端膨大的息肉样病灶(polyps)。而OCTA对BVN的检出率更高[16]。由此可见,OCTA发现黄斑区异常血管,不论是CNV还是BVN,都有其独到之处。此外,BVN所在的参考平面皆位于视网膜色素上皮(RPE)与Bruch膜之间,即所谓的“双层征”,这证实了之前OCT图像上提示的BVN所在的位置平面。相较于BVN,OCTA对polyps并没有如此高的检出率,其原因可能与polyps内部的血流速度较低有关[17, 18]。同时,这也可能还与观测的参考平面及其病灶的大小有关。在较大的polyps内部,OCTA观察到如血管团样或肾小球样的血流结构,这与ICGA上观察到polyps为BVN末端扩张所形成的形态不同。而目前认为ICGA是诊断polyps的金标准。此外,OCTA是以三维的方式观察病灶,我们发现polyps与BVN之间,甚至是不同polyps之间的空间位置也不尽相同,随着观测平面的移动,部分polyps内部的血流信号随之显现,而部分polyps的血流信号则可能消失。
2.6 OCTA在视神经疾病领域的应用
OCTA能够清晰地显现视盘区血管结构并测量血管密度,发现血流变化。除了能显示视盘周围大血管外,通过测量软件的更新,实现了对非动脉炎性缺血性视神经病变(NAION)视盘微循环的量化分析,探索疾病的发病机制。同时定量随访治疗前后血流变化,细化诊疗。研究发现,急性期NAION出现各象限的血流下降;而稳定期血流下降的象限减少,且与视野缺损一致[19]。
3 OCTA在阿尔兹海默病(AD)中的应用
AD是一类神经退行性疾病,也是引起老年痴呆的常见病因,其发病机制未明。Blut等[20]通过OCTA对AD患者的视网膜、脉络膜血管结构和脉络膜厚度进行观察分析,发现与对照组比较,其视网膜、脉络膜血管密度及脉络膜厚度明显降低,FAZ显著增加,并与简易精神状态检查表的筛查结果呈显著相关性。该研究认为,通过OCTA检查并测定AD患者视网膜和脉络膜血管病变,可用作疾病早期诊断的新的生物标志物,在随访中监测疾病进展和判断药物的疗效。
4 OCTA的不足
OCTA作为一种无创的具有高分辨率的血流成像技术,具有三维立体成像、分层成像以及可以清晰显示视网膜结构等优势,但也有其局限性。
4.1 清晰显示血管形态,而不能显示功能
眼底血管造影除显示血管形态及走行外,也可反映血管功能。OCTA不能显示FFA中荧光素渗漏、积存及着染等反映血管屏障功能异常的征象,但也正是因为没有这些现象的干扰,OCTA才能够比FFA更清晰地显示血管形态。
4.2 观察病变范围有限
目前应用于临床的OCTA能提供的成像范围包括3 mm×3 mm、6 mm×6 mm和8 mm×8 mm三种扫描模式,虽然通过扫描不同部位组合图像可以增加观察范围,但对于周边部视网膜血管异常仍无法呈现。尽管可通过小幅图像的逐步拼接来扩大观察范围,但其显示范围仍远小于FFA。我们认为这是OCTA目前最主要的局限性,也是该技术亟待突破的瓶颈。需要注意的是,随着扫描范围的加大,对于血流图像的解析度会逐渐减低。必须根据疾病的种类、病灶范围大小及病灶位置有目的地选择相应的扫描模式。由于OCTA所能呈现的范围有限,单纯使用OCTA指导治疗或评估预后可能会遗漏周边病灶,目前广角眼底照相及FFA仍是指导DR治疗的首选检查方法。与DR观察相似,RVOs的OCTA观察受检查范围的限制,对周边部受累区域的视网膜血管无法呈现[21]。因此对于RVOs治疗时机及阻塞位置的判断,目前FFA仍为首选的参考方式。
4.3 存在投射伪影
OCTA检查过程中最大的影响因素莫过于伪影问题,极大地影响了对图像的判读。干扰观察目标真实图像的一切影像均称之为伪影,包括投射伪影、屈光间质混浊所造成下方信号的遮挡、眼球不能固视及头部移动造成的错位或机器处理影像过程中产生的图像拉伸变形等,其中以投射伪影的影响最大。因其与流动的血细胞一样具有随时间变化的特点,会被仪器误认为血流信号,形成误判[22]。RPE是极强的反射平面,所有内层的血流信号在该层面都可能造成投射伪影,形成对真实图像的干扰。虽然可以借助计算机运算法将RPE层面的投射伪影大部分除去,但同时也可能去除真实的血流信号。因此,在不影响真实血流信号的基础上,有效地去除伪影,降低对观察结果的影响,是提高OCTA检查准确性的重要方面。
4.4 血流过快或血流过慢的血管均不能显影
OCTA的成像依赖于流动的红细胞,而红细胞在血管中流动的速度必然成为其成像的主要影响因素,血流过快、过慢均不显影。对PCV的观察研究也证实了OCTA对polyps的检出率较ICGA低[15,16]。此外,观测的参考平面及其病灶的大小对显影也有影响。当前研究表明,OCTA仅可以显影的血管血流速度为0.4~3.0 mm/s[23]。但目前的OCTA技术还无法提供血流速率的相关参数[24],而血流速率对于存在低灌注的视网膜病变诊断具有重要意义。
4.5 对患者的固视要求高
虽然OCTA扫描速度快,每次采集图像只需要3 s,但采集图像时需要患者有较好的固视功能才能形成高质量的图像[25]。因此,眼球跟踪系统技术的提升,更好地去除运动伪影,是增强OCTA图像采集质量的主要技术点。
5 OCTA未来展望
随着技术的进步,OCTA的发展会愈发成熟。OCTA扫描速度更快、范围更广更深、分辨率更高、眼球追踪系统更加完善,将成为观察视网膜脉络膜微血管异常,探索视网膜、脉络膜、视神经血管性疾病的重要检查手段,对于临床诊疗及探索疾病的进程起到关键作用。OCTA快速、无创的优势,更适于进行频繁的临床随访。
5.1 扩大扫描范围,达到广角扫描
OCTA是眼科影像领域的一项革命性新技术,其技术发展非常迅速。在目前的实验室研究中,已将OCTA扫描程序增加到12 mm×12 mm。这意味着整个视网膜将被可视化,不仅可以较为全面地观察不同层次的视网膜结构和功能,同时可对深层脉管系统进行定量评估,极大地促进了疾病进展的观察和治疗后的随访,相信不久的将来可以应用于临床。
5.2 进一步提高扫描速度,增强扫描深度
目前OCTA扫描速度是10万次/s,扫描深度是2.0~2.9 mm,未来的扫频技术可以达到每秒20万次以上,同时加深扫描深度,对病理性近视以及具有一定厚度、体积的眼内肿瘤血流达到较好的显影,成为诊断的有力辅助工具。
5.3 去除伪影,使成像更清晰、真实
为消除投射伪影,现有的OCTA分层方法不包含RPE层,这样极有可能会遗漏1型CNV病灶。目前已有新的OCTA三维全层去投影(3D PAR)方法,突破技术局限,在去除投射伪影的同时,将深层血管丛进一步分为中层毛细血管丛和深层毛细血管丛,使显示中层毛细血管网成为可能,更真实地显现视网膜血管的解剖结构。同时,使CNV显影更清晰,血管连续性更好,形态更完整。
3D PAR这一创新的去投射伪影算法的应用,在活体上证实了中心旁急性中层黄斑病变就是视网膜深层毛细血管的闭塞和缺血,尤其慢性期深层毛细血管血流密度下降更加明显。去除了投射伪迹的OCTA影像可以为我们提供更准确的疾病信息,帮助我们更精准的量化分析和解读,尤其是对深层毛细血管缺血类疾病的诊疗有了更深的认识。
5.4 进一步增强OCTA的量化分析功能,提高测量的重复性和再现性,增加临床诊断、疾病随访的可靠性
OCTA使我们能够看到视网膜和脉络膜毛细血管的血液流动,应用算法和软件帮助我们评估血液流动的变化,量化病灶血流面积和指定区域血流指数。血流密度是OCTA检查中衡量循环状态的重要指标,目前新的测量软件中FAZ参数可重复测量,且FAZ测量结果与FFA的一致性较好。同时,新的视网膜血管全层模式更加符合包括FAZ在内的解剖结构,能够客观反映拱环形态且自动分层的重复性好,基本可以达到形态和功能的双重检测。无创的OCTA尤其适合慢性病患者的随访,避免反复抽血,可以作为疾病筛查、慢性病诊疗的新的检查方法。在不久的将来,OCTA有望逐步取代FFA这一传统的有创检查方法。
5.5 不局限于血管性病变,可以发现其他眼底改变
采用振幅和相位组合的全信号扫描方式,对缓慢的血流及垂直走行的血管不遗漏,呈现更多的临床细节。由于同时计算幅值与相应的光学微血管成像的算法增加了相位信号,因此对于视网膜内运动的探测会更敏感,发现一些原来没有发现的眼底改变,如运动悬浮颗粒的散射现象的显现。但这一表现是否意味着是某些眼底疾病的眼底改变尚未被了解,值得临床思考与进一步探索。
5.6 与人工智能(AI)的结合,实现多模式影像平台
多模式影像平台是眼科影像、功能检查的集合及组合分析;而在大数据时代,实现眼科信息数据的管理是诊疗发展的必然趋势。AI在医疗行业的发展为多模式影像平台的发展注入了新的活力,OCTA算法与AI的神经元深度学习算法有共通之处[25]。期待在未来OCTA技术能更多地与AI相结合,成为眼科影像学不可替代的工具。
OCTA作为一种新的眼底血管性疾病的检查手段,具有无创、快速、高分辨率、定量及分层观测的优势,极大地促进了探索疾病发病机制的进程。但由于扫描范围较小,其在周边视网膜血流观察的临床应用方面受到限制。投射伪影的存在,对CNV等病灶的观察产生一定的影响。因此,虽然OCTA技术取得了飞速发展,但其对许多疾病的诊断及其在临床诊疗中的应用还需与经典的眼底血管造影等检查进行比对。随着该技术的不断发展和进步,相信在不远的将来,无创OCTA有望取代相关的有创检查方法成为眼科影像检查的新工具。
光相干断层扫描(OCT)血管成像(OCTA)是近年来眼科影像领域的研究热点之一,其具有扫描速度快、分辨率高的特点,可以分层显示组织结构并进行定量分析[1, 2]。OCTA的这些优点为眼科疾病的诊断、随访和探索发病机制等提供了有力的帮助。随着临床上对OCTA认识的加深,OCTA在眼底疾病的诊断中,尤其是眼底疾病的筛查方面也发挥着举足轻重的作用。
1 OCTA的成像原理及优势
OCTA成像算法都是建立在OCT去相干技术开发的基础上,保留血流中流动的红细胞像素点,去除非变动的组织像素点,再将从二维平面中得到的血流像素点组合成三维的空间图像;观察者通过横断面(en-face)视角观察三维空间中的血流像素,从而实现由浅层、深层、内界膜至脉络膜方向逐层移动并分层检测,评估血流的形态结构[3, 4]。荧光素眼底血管造影(FFA)及吲哚青绿血管造影(ICGA)通过观察静脉注射造影剂后造影剂流经眼底血管的动态变化过程来判断血管形态及功能,具有显现血管异常动态的特点,能对异常血管形态和病变特征提供有用的诊断信息;但其为有创检查,且无法对病变进行分层分析。与FFA和ICGA相比,OCTA除了具备无创、快速、高分辨率的特点外,还具有无创性对血流显影的能力,其不受血管渗漏和视网膜出血的影响,能够提供三维测量的病变图像,并能实现病变的定量检测和分层检测。OCTA较眼底血管造影的成像优势主要体现在以下4个方面。(1)三维空间成像。眼底血管造影呈现的是二维图像;OCTA图像本质上是由流动的红细胞信号的像素点在三维空间所构建,可实现二维血管造影无法达到的逐层观测技术。这也是OCTA成像的最大优势。(2)清晰呈现血管形态。基于OCTA的成像原理,其可以不受血管屏障功能破坏的影响,清晰呈现血管的形态结构。(3)对病变的细节分辨率高。OCTA扫描速度快,只需3 s,其分辨率高,尤其对黄斑区血流细节的呈现较FFA更清晰[5];对脉络膜新生血管(CNV)等黄斑疾病的认识有了很大程度的提高。(4)可以对病变区域进行定性与定量评估。OCTA的成像是由血流的像素点构成,因此,其不仅能观察血流形态、血管结构和走行,还能实现血流的定量测量,从而对黄斑区及视盘区血管密度进行分区和分层测定。OCTA血流的量化评估功能获得了更为丰富的信息,可以对眼底血流的判断、疾病血流的变化及临床上疾病的随诊提供更为客观的指标[6, 7]。
2 OCTA在眼底疾病中的应用
OCTA的临床应用极大地促进了对眼底疾病发病机制的探索,其快速、无创的优势使得疾病的长期随访成为可能。以下将结合本研究团队OCTA的临床研究结果,将OCTA的临床应用与大家分享。
2.1 正常人群OCTA图像特点
目前OCTA可以提供黄斑区3 mm×3 mm、6 mm×6 mm及8 mm×8 mm三种范围的扫描模式及en-face血流模式、结构模式、B扫描等多模式图像。视网膜各层间血管走行及质地各不相同,在表层视网膜可见血管由外围向黄斑中心凹无血管区(FAZ)走行,并在黄斑中心凹融合成清晰的拱环结构,其下方的深层视网膜可见围绕FAZ呈扇形排列的视网膜血管,外层视网膜组织由于无血流信号而呈现为暗区,到脉络膜毛细血管层血流信号才又显现,脉络膜毛细血管则呈现均匀分布的血流信号。在3 mm×3 mm扫描模式下,正常人黄斑区的血流形态具备各分层所显示的特点;除此之外,我们对正常受试者血流进行定量测定并通过多因素回归分析发现,正常人黄斑区血管密度与年龄呈负相关,即年龄越大黄斑区内层及深层血管密度越低,并且不受眼轴及黄斑中心凹下脉络膜厚度的影响[8];但视盘周边的血管密度受眼轴的影响,与其他相关研究结果相符[9]。这提示在对黄斑、脉络膜疾病以及青光眼、视神经疾病进行OCTA测定和判读时,除了需考虑疾病本身的因素外,还需对年龄、眼轴等变量进行校正。
2.2 CNV的图像特点
OCTA对黄斑区异常血流的检测能力是其最重要的功能之一,其对CNV分型也有着不可替代的作用。对2型CNV的探测单纯使用自动分层可以全部呈现,因FAZ不存在内层血管投射伪影的影响,在OCTA外层参考平面发现血流信号时应首先怀疑CNV,再配合观测平面的上下移动排除其他分层错误等因素后即可确诊。OCTA结合了FFA可观察CNV活动性、ICGA可检测CNV类型、OCT可观察CNV层次的优点,OCTA没有时间窗的限制,能更清楚、更细微地分层次显示CNV血管结构的细节形态,在CNV诊断方面与FFA+OCT的一致性达到90%以上。尤其是当对于传统造影假阳性、假阴性或诊断不明确时,OCTA起到至关重要的作用。CNV治疗效果的观查研究是目前OCTA研究热点之一。与Chen等[10]研究结果相似,本团队的研究发现,CNV患者经眼内注射抗血管内皮生长因子(VEGF)治疗后24 h内即可观察到CNV面积缩小或其血管密度减低;甚至发现注药最短2 h即有CNV缩小,至第2次眼内注药前缩小的CNV已又增大,而在2次注药后CNV面积再次缩小,且缩小到一定大小后维持稳定状态[11]。这一结果为临床治疗提供了可靠依据。由此,我们认为OCTA检查可对病变进行监测,对于选择CNV治疗的最佳时机具有指导作用;大多数患者注药后30 d CNV已经复发,故建议治疗后2周即行OCTA检查,但这仍需大规模的临床对照研究结果加以验证。充分运用OCTA定量工具可以实现对CNV的定量分析,大大方便了对病情的随访、监测和评估以及指导治疗方案、选择个体治疗时机和间隔。
2.3 糖尿病视网膜病变(DR)及视网膜静脉阻塞性疾病(RVOs)的图像特点
糖尿病患者尚未发生DR前,其FAZ面积即发生显著扩大[12]。我们在临床工作中发现,糖尿病患者在未出现检眼镜下可见的DR病变前,OCTA上已经可以看到微动脉瘤及更多脉络膜毛细血管融合等血流改变。因此,OCTA有助于发现糖尿病早期微循环的损害,对DR的筛查有重要意义。对已发生DR且其FAZ面积扩大、拱环结构不完整者,可见其周围交通血管闭塞或微动脉瘤及小片状无灌注区形成,同时可更清晰地呈现新生血管,避免造影剂渗漏等对新生血管形态学观察的干扰[13]。
对RVOs患者,使用8 mm×8 mm大范围的扫描模式可以大致判断缺血受累的范围及无灌注区的位置;使用3 mm×3 mm的扫描模式可以对黄斑区微循环血流形态进行细节观察,可以发现血管走行纡曲或僵直、血管网间隔变大、微血管缺失及微动脉瘤形成等征象。
2.4 中心性浆液性脉络膜视网膜病变(CSC)的图像特点
CSC观察的侧重点在于视网膜毛细血管层及其下的脉络膜血管。本团队研究发现,OCTA图像上脉络膜毛细血管层面的血流信号为局部增强或团样扩张,与FFA及ICGA上荧光素渗漏及高灌注的区域相一致,定量测定发现患眼黄斑区脉络膜毛细血管宽度及黄斑中心凹下脉络膜厚度均较对侧健康眼及正常对照眼显著增大[14]。证实了CSC患眼的脉络膜高灌注状态,并提示FFA显示的渗漏病灶可能来自团样扩张的脉络膜毛细血管。OCTA强信号的脉络膜毛细血管层可用来判断渗漏可能发生的部位,并且可显现在CSC中发现的CNV[15]。但对于慢性CSC中一些可疑的血流,当其形态及结构不典型时OCTA并不能明确区分其是异常血管、新生血管抑或是脉络膜正常血管形态发生的变异,这有待进一步研究。
2.5 息肉样脉络膜血管病变(PCV)的图像特点
PCV是目前OCTA研究的热点之一。典型的PCV病灶在ICGA上显示为脉络膜异常分支血管网(BVN)及其末端膨大的息肉样病灶(polyps)。而OCTA对BVN的检出率更高[16]。由此可见,OCTA发现黄斑区异常血管,不论是CNV还是BVN,都有其独到之处。此外,BVN所在的参考平面皆位于视网膜色素上皮(RPE)与Bruch膜之间,即所谓的“双层征”,这证实了之前OCT图像上提示的BVN所在的位置平面。相较于BVN,OCTA对polyps并没有如此高的检出率,其原因可能与polyps内部的血流速度较低有关[17, 18]。同时,这也可能还与观测的参考平面及其病灶的大小有关。在较大的polyps内部,OCTA观察到如血管团样或肾小球样的血流结构,这与ICGA上观察到polyps为BVN末端扩张所形成的形态不同。而目前认为ICGA是诊断polyps的金标准。此外,OCTA是以三维的方式观察病灶,我们发现polyps与BVN之间,甚至是不同polyps之间的空间位置也不尽相同,随着观测平面的移动,部分polyps内部的血流信号随之显现,而部分polyps的血流信号则可能消失。
2.6 OCTA在视神经疾病领域的应用
OCTA能够清晰地显现视盘区血管结构并测量血管密度,发现血流变化。除了能显示视盘周围大血管外,通过测量软件的更新,实现了对非动脉炎性缺血性视神经病变(NAION)视盘微循环的量化分析,探索疾病的发病机制。同时定量随访治疗前后血流变化,细化诊疗。研究发现,急性期NAION出现各象限的血流下降;而稳定期血流下降的象限减少,且与视野缺损一致[19]。
3 OCTA在阿尔兹海默病(AD)中的应用
AD是一类神经退行性疾病,也是引起老年痴呆的常见病因,其发病机制未明。Blut等[20]通过OCTA对AD患者的视网膜、脉络膜血管结构和脉络膜厚度进行观察分析,发现与对照组比较,其视网膜、脉络膜血管密度及脉络膜厚度明显降低,FAZ显著增加,并与简易精神状态检查表的筛查结果呈显著相关性。该研究认为,通过OCTA检查并测定AD患者视网膜和脉络膜血管病变,可用作疾病早期诊断的新的生物标志物,在随访中监测疾病进展和判断药物的疗效。
4 OCTA的不足
OCTA作为一种无创的具有高分辨率的血流成像技术,具有三维立体成像、分层成像以及可以清晰显示视网膜结构等优势,但也有其局限性。
4.1 清晰显示血管形态,而不能显示功能
眼底血管造影除显示血管形态及走行外,也可反映血管功能。OCTA不能显示FFA中荧光素渗漏、积存及着染等反映血管屏障功能异常的征象,但也正是因为没有这些现象的干扰,OCTA才能够比FFA更清晰地显示血管形态。
4.2 观察病变范围有限
目前应用于临床的OCTA能提供的成像范围包括3 mm×3 mm、6 mm×6 mm和8 mm×8 mm三种扫描模式,虽然通过扫描不同部位组合图像可以增加观察范围,但对于周边部视网膜血管异常仍无法呈现。尽管可通过小幅图像的逐步拼接来扩大观察范围,但其显示范围仍远小于FFA。我们认为这是OCTA目前最主要的局限性,也是该技术亟待突破的瓶颈。需要注意的是,随着扫描范围的加大,对于血流图像的解析度会逐渐减低。必须根据疾病的种类、病灶范围大小及病灶位置有目的地选择相应的扫描模式。由于OCTA所能呈现的范围有限,单纯使用OCTA指导治疗或评估预后可能会遗漏周边病灶,目前广角眼底照相及FFA仍是指导DR治疗的首选检查方法。与DR观察相似,RVOs的OCTA观察受检查范围的限制,对周边部受累区域的视网膜血管无法呈现[21]。因此对于RVOs治疗时机及阻塞位置的判断,目前FFA仍为首选的参考方式。
4.3 存在投射伪影
OCTA检查过程中最大的影响因素莫过于伪影问题,极大地影响了对图像的判读。干扰观察目标真实图像的一切影像均称之为伪影,包括投射伪影、屈光间质混浊所造成下方信号的遮挡、眼球不能固视及头部移动造成的错位或机器处理影像过程中产生的图像拉伸变形等,其中以投射伪影的影响最大。因其与流动的血细胞一样具有随时间变化的特点,会被仪器误认为血流信号,形成误判[22]。RPE是极强的反射平面,所有内层的血流信号在该层面都可能造成投射伪影,形成对真实图像的干扰。虽然可以借助计算机运算法将RPE层面的投射伪影大部分除去,但同时也可能去除真实的血流信号。因此,在不影响真实血流信号的基础上,有效地去除伪影,降低对观察结果的影响,是提高OCTA检查准确性的重要方面。
4.4 血流过快或血流过慢的血管均不能显影
OCTA的成像依赖于流动的红细胞,而红细胞在血管中流动的速度必然成为其成像的主要影响因素,血流过快、过慢均不显影。对PCV的观察研究也证实了OCTA对polyps的检出率较ICGA低[15,16]。此外,观测的参考平面及其病灶的大小对显影也有影响。当前研究表明,OCTA仅可以显影的血管血流速度为0.4~3.0 mm/s[23]。但目前的OCTA技术还无法提供血流速率的相关参数[24],而血流速率对于存在低灌注的视网膜病变诊断具有重要意义。
4.5 对患者的固视要求高
虽然OCTA扫描速度快,每次采集图像只需要3 s,但采集图像时需要患者有较好的固视功能才能形成高质量的图像[25]。因此,眼球跟踪系统技术的提升,更好地去除运动伪影,是增强OCTA图像采集质量的主要技术点。
5 OCTA未来展望
随着技术的进步,OCTA的发展会愈发成熟。OCTA扫描速度更快、范围更广更深、分辨率更高、眼球追踪系统更加完善,将成为观察视网膜脉络膜微血管异常,探索视网膜、脉络膜、视神经血管性疾病的重要检查手段,对于临床诊疗及探索疾病的进程起到关键作用。OCTA快速、无创的优势,更适于进行频繁的临床随访。
5.1 扩大扫描范围,达到广角扫描
OCTA是眼科影像领域的一项革命性新技术,其技术发展非常迅速。在目前的实验室研究中,已将OCTA扫描程序增加到12 mm×12 mm。这意味着整个视网膜将被可视化,不仅可以较为全面地观察不同层次的视网膜结构和功能,同时可对深层脉管系统进行定量评估,极大地促进了疾病进展的观察和治疗后的随访,相信不久的将来可以应用于临床。
5.2 进一步提高扫描速度,增强扫描深度
目前OCTA扫描速度是10万次/s,扫描深度是2.0~2.9 mm,未来的扫频技术可以达到每秒20万次以上,同时加深扫描深度,对病理性近视以及具有一定厚度、体积的眼内肿瘤血流达到较好的显影,成为诊断的有力辅助工具。
5.3 去除伪影,使成像更清晰、真实
为消除投射伪影,现有的OCTA分层方法不包含RPE层,这样极有可能会遗漏1型CNV病灶。目前已有新的OCTA三维全层去投影(3D PAR)方法,突破技术局限,在去除投射伪影的同时,将深层血管丛进一步分为中层毛细血管丛和深层毛细血管丛,使显示中层毛细血管网成为可能,更真实地显现视网膜血管的解剖结构。同时,使CNV显影更清晰,血管连续性更好,形态更完整。
3D PAR这一创新的去投射伪影算法的应用,在活体上证实了中心旁急性中层黄斑病变就是视网膜深层毛细血管的闭塞和缺血,尤其慢性期深层毛细血管血流密度下降更加明显。去除了投射伪迹的OCTA影像可以为我们提供更准确的疾病信息,帮助我们更精准的量化分析和解读,尤其是对深层毛细血管缺血类疾病的诊疗有了更深的认识。
5.4 进一步增强OCTA的量化分析功能,提高测量的重复性和再现性,增加临床诊断、疾病随访的可靠性
OCTA使我们能够看到视网膜和脉络膜毛细血管的血液流动,应用算法和软件帮助我们评估血液流动的变化,量化病灶血流面积和指定区域血流指数。血流密度是OCTA检查中衡量循环状态的重要指标,目前新的测量软件中FAZ参数可重复测量,且FAZ测量结果与FFA的一致性较好。同时,新的视网膜血管全层模式更加符合包括FAZ在内的解剖结构,能够客观反映拱环形态且自动分层的重复性好,基本可以达到形态和功能的双重检测。无创的OCTA尤其适合慢性病患者的随访,避免反复抽血,可以作为疾病筛查、慢性病诊疗的新的检查方法。在不久的将来,OCTA有望逐步取代FFA这一传统的有创检查方法。
5.5 不局限于血管性病变,可以发现其他眼底改变
采用振幅和相位组合的全信号扫描方式,对缓慢的血流及垂直走行的血管不遗漏,呈现更多的临床细节。由于同时计算幅值与相应的光学微血管成像的算法增加了相位信号,因此对于视网膜内运动的探测会更敏感,发现一些原来没有发现的眼底改变,如运动悬浮颗粒的散射现象的显现。但这一表现是否意味着是某些眼底疾病的眼底改变尚未被了解,值得临床思考与进一步探索。
5.6 与人工智能(AI)的结合,实现多模式影像平台
多模式影像平台是眼科影像、功能检查的集合及组合分析;而在大数据时代,实现眼科信息数据的管理是诊疗发展的必然趋势。AI在医疗行业的发展为多模式影像平台的发展注入了新的活力,OCTA算法与AI的神经元深度学习算法有共通之处[25]。期待在未来OCTA技术能更多地与AI相结合,成为眼科影像学不可替代的工具。
OCTA作为一种新的眼底血管性疾病的检查手段,具有无创、快速、高分辨率、定量及分层观测的优势,极大地促进了探索疾病发病机制的进程。但由于扫描范围较小,其在周边视网膜血流观察的临床应用方面受到限制。投射伪影的存在,对CNV等病灶的观察产生一定的影响。因此,虽然OCTA技术取得了飞速发展,但其对许多疾病的诊断及其在临床诊疗中的应用还需与经典的眼底血管造影等检查进行比对。随着该技术的不断发展和进步,相信在不远的将来,无创OCTA有望取代相关的有创检查方法成为眼科影像检查的新工具。