引用本文: 王佳琳, 吳蘭婷, 李紅陽, 王艷玲. 非動脈炎性前部缺血性視神經病變頸內動脈虹吸部及眼動脈模型重建與形態觀察. 中華眼底病雜志, 2022, 38(7): 578-583. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20210618-00326 復制
非動脈炎性前部缺血性視神經病變(NAION)發病是供應視盤的睫狀后短動脈急性低灌注所致[1],但其確切發病機制尚未明確。Kaup等[2]觀察發現,NAION患者可能存在球后血流異常,但受檢測手段的限制無法精確測量。睫狀后短動脈起源于眼動脈(OA),而OA管徑狹小、走行紆曲、周圍結構組織復雜,使得臨床上觀察和測量OA存在困難[3-5]。CT血管造影(CTA)能清楚顯示頭頸部血管及其周圍組織結構,而OA是頸內動脈(ICA)的主要分支,因此在頭頸部CTA上將可能實現對OA的識別及定位測量。Zhong等[6]將ICA虹吸部解剖形態分為U型、V型、C型、S型等4種類型。黃麗丹等[7]發現,ICA虹吸部形態不同,其血流動力方面也存在差異。 Jozwik和Obidowski[8]報道,不同ICA虹吸部構型會使大量復雜的生物力學因素參雜其中,而在這個區域常產生渦流,局部的血流變化會對病變的發生起到關鍵作用。這提示ICA虹吸部形態不同,其局部血流也發生變化,而這種血流變化或許與NAION發病有關。目前,有關NAION患者ICA虹吸部形態觀察鮮見報道。本研究擬構建NAION患者ICA虹吸部及OA模型,對比觀察病變和正常虹吸部血管及OA形態指標上的差異,初步探索ICA虹吸部類型與NAION發病是否相關。現將結果報道如下。
1 對象和方法
回顧性隊列研究。本研究經首都醫科大學附屬北京友誼醫院倫理委員會審批(批準號:2020-P2-008-01)。遵循《赫爾辛基宣言》原則,所有患者均知情并簽署書面知情同意書。
2017年1月至2019年1月于首都醫科大學附屬北京友誼醫院眼科檢查確診的NAION患者26例31只眼(NAION組)納入本研究。其中,男性11例13只眼,女性15例18只眼;年齡(67.52±6.30)歲。以未發病的對側眼19例19只眼作為對側眼組。其中,男性9例9只眼,女性10例10只眼;年齡(65.95±5.66)歲。選取同期年齡、性別匹配的眼底檢查正常者26名26只眼作為正常對照組。
NAION組納入標準:(1)符合《我國非動脈炎性前部缺血性視神經病變診斷和治療專家共識(2015)》中NAION的診斷標準[9];(2)病程≤1個月。排除標準:(1)存在屈光間質混濁、青光眼、眼眶占位性疾病、視神經炎等眼底病變;(2)存在顱內占位性病變、糖尿病、高血壓等全身疾病導致的眼底病變;(3)梅毒、乙型肝炎等傳染性疾病活動期;(4)病程>1個月,疑似缺血,但難以與其他疾病鑒別;(5)CTA上OA起始處顯示不清或未顯示者。正常對照組頭頸部CTA檢查結果無異常。各組均排除CTA上OA起始處顯示不清或未顯示者。
NAION患者雙眼均行最佳矯正視力(BCVA)、裂隙燈顯微鏡、眼壓、散瞳眼底、視野、光相干斷層掃描(OCT)、熒光素眼底血管造影、頭頸部CTA檢查。正常對照組受檢者雙眼均行BCVA、裂隙燈顯微鏡、眼壓、間接檢眼鏡檢查。采用美國GE公司的Light speed VCT機,掃描范圍為主動脈弓至顱頂,掃描閾值140 HU,層厚0.625 mm,層間距0.8 mm,機架旋轉速度39.37 mm/rot,機架旋轉時間0.5 s /rot,螺距0.984:1。采集CTA圖像(圖1)存檔。

將CT掃描得到的原圖,導入Mimics17.0軟件中,對從ICA至OA的圖像按人體解剖結構進行分析,生成方便進行觀察的視圖。將邊緣無關的血管分支借助圖像分割技術分離后進行三維重建。利用軟件中“閾值設定”功能選擇需要重建模型的灰度值范圍并對OA區域進行手動分割。隨后導入Geomagic studio 12軟件中,將點云格式的模型重建幾何曲面,并將OA及部分ICA之外的部分切除,平滑模型面,形成實體血管模型(圖2)。OA起始處直徑測量:利用Mimics軟件獲取中心線后,應用該軟件測量選項對NAION患者及正常對照組受檢者構建出的模型OA起始處進行測量。ICA虹吸部直徑測量:按照ICA Bouthillier的7段分段方法[10],用三維重建的模型C4~C6段中點的截面圖像,測量截面最窄處直徑。參照文獻[7]的方法將ICA虹吸部解剖形態分為U型、V型、C型、S型(圖3)。


采用SPSS24.0軟件進行統計學分析。數據以均數±標準差()表示。3組間年齡比較采用方差分析;性別構成以及是否合并高血壓、糖尿病占比的比較采用χ2檢驗的Fisher精確檢驗;OA起始處直徑及ICA虹吸部直徑比較采用單因素方差分析。分類數據采用Fisher精確檢驗和χ2檢驗進行分析。P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
NAION組、對側眼組、正常對照組受檢者年齡、性別構成比以及是否合并高血壓、糖尿病占比比較,差異無統計學意義(表1)。

NAION組、對側眼組、正常對照組受檢眼ICA虹吸部解剖形態均以U型和V型多見,C型、S型少見;3組受檢眼U型、V型所占比例比較,差異無統計學意義(P>0.05)(表2)。

NAION組、對側眼組、正常對照組受檢眼ICA虹吸部直徑比較,差異無統計學意義(P>0.05);NAION組患眼OA起始處直徑較正常對照組、對側眼組受檢眼顯著變小,差異有統計學意義(P<0.05)。 對側眼組、正常對照組受檢眼OA起始處直徑比較,差異無統計學意義(F=12.325,P=0.310)(表3)。


典型病例:患者女,65歲。因左眼視物遮擋1周就診。右眼視力1.0;左眼視力0.3,不能矯正。右眼、左眼眼壓分別為15、16 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)。眼前節檢查未見明顯異常。眼底彩色照相,右眼視盤邊界清楚,顏色尚可;左眼視盤充血、水腫,邊界不清(圖4A,4B)。視野檢查,右眼視野正常;左眼視野與生理盲點相連的上半視野缺損(圖4C,4D)。OA與ICA三維重建模型,對側眼、患眼OA起始處直徑分別為1.44、1.21 mm;ICA虹吸部解剖形態分別為U型、V型(圖4E,4F)。

3 討論
NAION的確切病因及發病機制尚未明確,探索其發病機制仍是當前研究的熱點。既往針對NAION發病機制的研究主要集中在睫狀后短動脈灌注不足及其發病的高危因素上。目前已有OCT血管成像觀察NAION患者視盤及黃斑血流灌注特征的報道[11-13],而在OA及ICA虹吸部形態方面尚未見報道。血流在彎曲的虹吸部呈層流狀態,但經過兩個折角時血流發生旋動與湍流;血流速度內彎區較快,外彎區較慢,速度越慢湍流越明顯;折角處剪切力較小,同時折角外彎區剪切力較內彎區小,這對病變的發生起到關鍵作用。OA為眼部主要血液供應,觀測其血流狀態是很多眼科疾病診斷和治療的重要前提。鑒于目前臨床上常用的彩色多普勒超聲測量OA變異較大且識別OA較短,檢查人員的經驗和操作手法對結果的測量也會產生較大影響[14],故在OA的觀察和測量上應用受限,并且檢查中超聲探頭的壓迫操作也可能會引起血管的痙攣等改變。而數字減影血管造影為有創操作,且存在一些并發癥,臨床應用受到一定局限。探尋觀察和測量OA的方法成為臨床所需。OA管徑狹小、走行紆曲、其周圍結構組織比較復雜,故在OA的觀察和測量方面存在困難。近些年CT技術迅猛發展,已在臨床廣泛應用。目前,CTA能清楚顯示頭頸部血管及其周圍組織結構[15-16],而OA是ICA的主要分支,在頭頸部CTA上識別OA并進行定位測量將可實現[17]。隨著影像學的發展,根據心血管、腹主動脈瘤、頸動脈等的個性化CT、核磁圖像進行的數值模擬分析,得到針對該患者精確病變血管的血流動力學情況,這種個性化的分析為手術治療提供了更確切的信息[18-20]。這種三維模型更加符合真實的心血管或動脈瘤形態。本研究三維重建了NAION發病時的OA,發現NAION發病時患眼OA起始處直徑顯著小于對側眼及正常對照組OA起始處直徑。其原因我們認為與發病時患側視神經灌注不足有關,而對側眼與正常對照組之間OA起始處直徑差異無統計學意義。
ICA虹吸部走行紆曲,其不同的幾何形態會對血流動力學產生一定影響。ICA不規則的虹吸部會使大量復雜的生物力學因素參雜其中,在這個區域常產生渦流,相應動脈的低壁面剪切力、振蕩壁面剪切力等的發生和改變以及局部血流動力學改變對病變發生起到關鍵作用[8]。Chrzanowski[21]曾對ICA虹吸部形態進行了觀察,但測量是基于ICA造影的投影二維圖像,與真實ICA虹吸部三維立體圖像有一定差異。本研究基于CTA圖像應用計算機軟件構建出ICA虹吸部的三維圖像,能夠更真實地還原ICA虹吸部本身的形態,并對NAION患者的ICA虹吸部進行了形態學分析。本研究將ICA分為U型、V型、C型、S型等4種類型。結果顯示,NAION組患者ICA虹吸部形態以U型最多見(64.52%,20/31),其次是V型(25.81%,8/31),而C型和S型則較少見。正常對照組與既往對正常人群ICA虹吸部解剖形態分析結果類似,以U型最多見,其次為V型,而C型和S型少見[22]。本研究首次應用三維建模方法對NAION患者ICA虹吸部形態進行觀察,發現無論是NAION患者還是正常人的ICA虹吸部形態均以U型和V型多見,S型和C型型較少見。雖然三組受檢眼ICA虹吸部形態U型和V型所占比例差異未見統計學意義,但結果仍具有較好的臨床意義。一方面是觀察到NAION患者虹吸部形態,另一方面說明 NAION患者發病時ICA虹吸部的構型和直徑還未出現明顯變化,而OA起始處直徑已發生顯著改變。這對深入了解NAION發病時血流的狀態變化有一定幫助。
本研究結果顯示,NAION組與對側眼組和正常對照組受檢眼ICA虹吸部直徑差異無統計學意義。其原因是我們認為ICA虹吸處的直徑大小與年齡、性別、高血壓、糖尿病等因素有關,而與NAION是否發病無明顯相關。而本研究在分組前控制了年齡、性別、是否合并高血壓、糖尿病、高脂血癥全身因素變量影響,能更準確反應NAION患者發病時眼部血管和ICA虹吸部的狀態。
本研究尚存在以下不足:(1)納入樣本量相對較少,需進一步擴大樣本量有利于更好地觀察NAION發病時ICA虹吸部和OA的形態特征;(2)三維模型重建的準確性受到CTA掃描的層厚和層間距的限制,層間距越小,獲得的斷層圖像更多,OA的模型構建也就越準確;(3)OA形態評價指標較單一,由于OA走行紆曲,管徑狹小,其周圍骨性組織復雜,個體間差異較大,后續還需擴大樣本量,總結更多NAION患者OA形態學特征,從而深入探索NAION的發病機制。
非動脈炎性前部缺血性視神經病變(NAION)發病是供應視盤的睫狀后短動脈急性低灌注所致[1],但其確切發病機制尚未明確。Kaup等[2]觀察發現,NAION患者可能存在球后血流異常,但受檢測手段的限制無法精確測量。睫狀后短動脈起源于眼動脈(OA),而OA管徑狹小、走行紆曲、周圍結構組織復雜,使得臨床上觀察和測量OA存在困難[3-5]。CT血管造影(CTA)能清楚顯示頭頸部血管及其周圍組織結構,而OA是頸內動脈(ICA)的主要分支,因此在頭頸部CTA上將可能實現對OA的識別及定位測量。Zhong等[6]將ICA虹吸部解剖形態分為U型、V型、C型、S型等4種類型。黃麗丹等[7]發現,ICA虹吸部形態不同,其血流動力方面也存在差異。 Jozwik和Obidowski[8]報道,不同ICA虹吸部構型會使大量復雜的生物力學因素參雜其中,而在這個區域常產生渦流,局部的血流變化會對病變的發生起到關鍵作用。這提示ICA虹吸部形態不同,其局部血流也發生變化,而這種血流變化或許與NAION發病有關。目前,有關NAION患者ICA虹吸部形態觀察鮮見報道。本研究擬構建NAION患者ICA虹吸部及OA模型,對比觀察病變和正常虹吸部血管及OA形態指標上的差異,初步探索ICA虹吸部類型與NAION發病是否相關。現將結果報道如下。
1 對象和方法
回顧性隊列研究。本研究經首都醫科大學附屬北京友誼醫院倫理委員會審批(批準號:2020-P2-008-01)。遵循《赫爾辛基宣言》原則,所有患者均知情并簽署書面知情同意書。
2017年1月至2019年1月于首都醫科大學附屬北京友誼醫院眼科檢查確診的NAION患者26例31只眼(NAION組)納入本研究。其中,男性11例13只眼,女性15例18只眼;年齡(67.52±6.30)歲。以未發病的對側眼19例19只眼作為對側眼組。其中,男性9例9只眼,女性10例10只眼;年齡(65.95±5.66)歲。選取同期年齡、性別匹配的眼底檢查正常者26名26只眼作為正常對照組。
NAION組納入標準:(1)符合《我國非動脈炎性前部缺血性視神經病變診斷和治療專家共識(2015)》中NAION的診斷標準[9];(2)病程≤1個月。排除標準:(1)存在屈光間質混濁、青光眼、眼眶占位性疾病、視神經炎等眼底病變;(2)存在顱內占位性病變、糖尿病、高血壓等全身疾病導致的眼底病變;(3)梅毒、乙型肝炎等傳染性疾病活動期;(4)病程>1個月,疑似缺血,但難以與其他疾病鑒別;(5)CTA上OA起始處顯示不清或未顯示者。正常對照組頭頸部CTA檢查結果無異常。各組均排除CTA上OA起始處顯示不清或未顯示者。
NAION患者雙眼均行最佳矯正視力(BCVA)、裂隙燈顯微鏡、眼壓、散瞳眼底、視野、光相干斷層掃描(OCT)、熒光素眼底血管造影、頭頸部CTA檢查。正常對照組受檢者雙眼均行BCVA、裂隙燈顯微鏡、眼壓、間接檢眼鏡檢查。采用美國GE公司的Light speed VCT機,掃描范圍為主動脈弓至顱頂,掃描閾值140 HU,層厚0.625 mm,層間距0.8 mm,機架旋轉速度39.37 mm/rot,機架旋轉時間0.5 s /rot,螺距0.984:1。采集CTA圖像(圖1)存檔。

將CT掃描得到的原圖,導入Mimics17.0軟件中,對從ICA至OA的圖像按人體解剖結構進行分析,生成方便進行觀察的視圖。將邊緣無關的血管分支借助圖像分割技術分離后進行三維重建。利用軟件中“閾值設定”功能選擇需要重建模型的灰度值范圍并對OA區域進行手動分割。隨后導入Geomagic studio 12軟件中,將點云格式的模型重建幾何曲面,并將OA及部分ICA之外的部分切除,平滑模型面,形成實體血管模型(圖2)。OA起始處直徑測量:利用Mimics軟件獲取中心線后,應用該軟件測量選項對NAION患者及正常對照組受檢者構建出的模型OA起始處進行測量。ICA虹吸部直徑測量:按照ICA Bouthillier的7段分段方法[10],用三維重建的模型C4~C6段中點的截面圖像,測量截面最窄處直徑。參照文獻[7]的方法將ICA虹吸部解剖形態分為U型、V型、C型、S型(圖3)。


采用SPSS24.0軟件進行統計學分析。數據以均數±標準差()表示。3組間年齡比較采用方差分析;性別構成以及是否合并高血壓、糖尿病占比的比較采用χ2檢驗的Fisher精確檢驗;OA起始處直徑及ICA虹吸部直徑比較采用單因素方差分析。分類數據采用Fisher精確檢驗和χ2檢驗進行分析。P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
NAION組、對側眼組、正常對照組受檢者年齡、性別構成比以及是否合并高血壓、糖尿病占比比較,差異無統計學意義(表1)。

NAION組、對側眼組、正常對照組受檢眼ICA虹吸部解剖形態均以U型和V型多見,C型、S型少見;3組受檢眼U型、V型所占比例比較,差異無統計學意義(P>0.05)(表2)。

NAION組、對側眼組、正常對照組受檢眼ICA虹吸部直徑比較,差異無統計學意義(P>0.05);NAION組患眼OA起始處直徑較正常對照組、對側眼組受檢眼顯著變小,差異有統計學意義(P<0.05)。 對側眼組、正常對照組受檢眼OA起始處直徑比較,差異無統計學意義(F=12.325,P=0.310)(表3)。


典型病例:患者女,65歲。因左眼視物遮擋1周就診。右眼視力1.0;左眼視力0.3,不能矯正。右眼、左眼眼壓分別為15、16 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)。眼前節檢查未見明顯異常。眼底彩色照相,右眼視盤邊界清楚,顏色尚可;左眼視盤充血、水腫,邊界不清(圖4A,4B)。視野檢查,右眼視野正常;左眼視野與生理盲點相連的上半視野缺損(圖4C,4D)。OA與ICA三維重建模型,對側眼、患眼OA起始處直徑分別為1.44、1.21 mm;ICA虹吸部解剖形態分別為U型、V型(圖4E,4F)。

3 討論
NAION的確切病因及發病機制尚未明確,探索其發病機制仍是當前研究的熱點。既往針對NAION發病機制的研究主要集中在睫狀后短動脈灌注不足及其發病的高危因素上。目前已有OCT血管成像觀察NAION患者視盤及黃斑血流灌注特征的報道[11-13],而在OA及ICA虹吸部形態方面尚未見報道。血流在彎曲的虹吸部呈層流狀態,但經過兩個折角時血流發生旋動與湍流;血流速度內彎區較快,外彎區較慢,速度越慢湍流越明顯;折角處剪切力較小,同時折角外彎區剪切力較內彎區小,這對病變的發生起到關鍵作用。OA為眼部主要血液供應,觀測其血流狀態是很多眼科疾病診斷和治療的重要前提。鑒于目前臨床上常用的彩色多普勒超聲測量OA變異較大且識別OA較短,檢查人員的經驗和操作手法對結果的測量也會產生較大影響[14],故在OA的觀察和測量上應用受限,并且檢查中超聲探頭的壓迫操作也可能會引起血管的痙攣等改變。而數字減影血管造影為有創操作,且存在一些并發癥,臨床應用受到一定局限。探尋觀察和測量OA的方法成為臨床所需。OA管徑狹小、走行紆曲、其周圍結構組織比較復雜,故在OA的觀察和測量方面存在困難。近些年CT技術迅猛發展,已在臨床廣泛應用。目前,CTA能清楚顯示頭頸部血管及其周圍組織結構[15-16],而OA是ICA的主要分支,在頭頸部CTA上識別OA并進行定位測量將可實現[17]。隨著影像學的發展,根據心血管、腹主動脈瘤、頸動脈等的個性化CT、核磁圖像進行的數值模擬分析,得到針對該患者精確病變血管的血流動力學情況,這種個性化的分析為手術治療提供了更確切的信息[18-20]。這種三維模型更加符合真實的心血管或動脈瘤形態。本研究三維重建了NAION發病時的OA,發現NAION發病時患眼OA起始處直徑顯著小于對側眼及正常對照組OA起始處直徑。其原因我們認為與發病時患側視神經灌注不足有關,而對側眼與正常對照組之間OA起始處直徑差異無統計學意義。
ICA虹吸部走行紆曲,其不同的幾何形態會對血流動力學產生一定影響。ICA不規則的虹吸部會使大量復雜的生物力學因素參雜其中,在這個區域常產生渦流,相應動脈的低壁面剪切力、振蕩壁面剪切力等的發生和改變以及局部血流動力學改變對病變發生起到關鍵作用[8]。Chrzanowski[21]曾對ICA虹吸部形態進行了觀察,但測量是基于ICA造影的投影二維圖像,與真實ICA虹吸部三維立體圖像有一定差異。本研究基于CTA圖像應用計算機軟件構建出ICA虹吸部的三維圖像,能夠更真實地還原ICA虹吸部本身的形態,并對NAION患者的ICA虹吸部進行了形態學分析。本研究將ICA分為U型、V型、C型、S型等4種類型。結果顯示,NAION組患者ICA虹吸部形態以U型最多見(64.52%,20/31),其次是V型(25.81%,8/31),而C型和S型則較少見。正常對照組與既往對正常人群ICA虹吸部解剖形態分析結果類似,以U型最多見,其次為V型,而C型和S型少見[22]。本研究首次應用三維建模方法對NAION患者ICA虹吸部形態進行觀察,發現無論是NAION患者還是正常人的ICA虹吸部形態均以U型和V型多見,S型和C型型較少見。雖然三組受檢眼ICA虹吸部形態U型和V型所占比例差異未見統計學意義,但結果仍具有較好的臨床意義。一方面是觀察到NAION患者虹吸部形態,另一方面說明 NAION患者發病時ICA虹吸部的構型和直徑還未出現明顯變化,而OA起始處直徑已發生顯著改變。這對深入了解NAION發病時血流的狀態變化有一定幫助。
本研究結果顯示,NAION組與對側眼組和正常對照組受檢眼ICA虹吸部直徑差異無統計學意義。其原因是我們認為ICA虹吸處的直徑大小與年齡、性別、高血壓、糖尿病等因素有關,而與NAION是否發病無明顯相關。而本研究在分組前控制了年齡、性別、是否合并高血壓、糖尿病、高脂血癥全身因素變量影響,能更準確反應NAION患者發病時眼部血管和ICA虹吸部的狀態。
本研究尚存在以下不足:(1)納入樣本量相對較少,需進一步擴大樣本量有利于更好地觀察NAION發病時ICA虹吸部和OA的形態特征;(2)三維模型重建的準確性受到CTA掃描的層厚和層間距的限制,層間距越小,獲得的斷層圖像更多,OA的模型構建也就越準確;(3)OA形態評價指標較單一,由于OA走行紆曲,管徑狹小,其周圍骨性組織復雜,個體間差異較大,后續還需擴大樣本量,總結更多NAION患者OA形態學特征,從而深入探索NAION的發病機制。