光相干斷層掃描血管成像(OCTA)是一無創實時檢測視網膜脈絡膜血流形態的新技術,了解其技術原理,充分認識影響OCTA圖像采集與結果判讀的多種因素,在圖像采集以及分析判讀過程中,注意OCTA圖像的分層判定、OCTA血流信號分析判讀以及OCTA成像偽跡辨識,進一步強化OCTA圖像采集質量與報告規范,才能切實推動OCTA臨床應用研究水平的不斷提高,從而更好地利用該技術,為眼底疾病診斷治療提供更精準的特征信息,提升眼底疾病的認知和治療水平。
引用本文: 張美霞, 張韻. 強化光相干斷層掃描血管成像檢查圖像采集質量與報告規范,提升其臨床應用研究水平. 中華眼底病雜志, 2018, 34(1): 4-7. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2018.01.002 復制
光相干斷層掃描(OCT)血管成像(OCTA)是一非侵入性的新型眼底影像檢查技術,可高分辨率識別視網膜脈絡膜血流運動信息,對活體組織視網膜脈絡膜微血管循環進行成像[1]。在正常視網膜脈絡膜血管分布以及密度定量分析、病理狀態下視網膜脈絡膜血管改變及疾病的管理隨訪和治療效果監測等方面具有獨特的優勢。但不同于OCT的斷層結構成像,OCTA采用的是一種全新的成像模式,沿用傳統OCT操作方式會導致OCTA圖像采集的信息不足。此外,OCTA成像是基于分層顯示血流信息、定位病變層面的三維信息重建,因此分層對于OCTA圖像采集非常重要。不同眼底疾病其OCTA圖像采集分層不當,所得到的血管及血流信息也就完全不同,其臨床意義也可能大不一樣[2]。不同OCTA設備及技術其成像原理有差別,算法不盡相同,檢查操作的步驟也存在差異,這對OCTA檢查操作人員提出了更高的要求。檢查操作人員對所使用的OCTA檢查設備原理、參數設置缺乏充分了解,對疾病特點和OCTA不同層面檢查結果的對應性認識不清,OCTA圖像采集操作很難精準恰當,除了所采集的圖像質量可能參差不齊外,也難以客觀反映疾病本身的真實情況。除了OCTA圖像采集有較多值得注意的問題外,臨床醫生對OCTA圖像的分析判讀水平也有待提高,報告規范亟待加強。但近年來國內外眼科雜志大量關于OCTA臨床應用的文章以及不同場合的學術交流發言中,對OCTA圖像采集操作技術、圖像分層缺乏必要交待,規范描述表達重視不夠。這不僅影響了研究工作以及相關文稿的科學性,而且不當或錯誤詮釋還可能偏離疾病客觀本質,帶來認知偏差或謬誤。針對這種情況,中華醫學會眼科學分會眼底病學組制訂了“我國眼底相干光層析血管成像術的操作和閱片規范”[3],有必要倡導業內同道深入學習理解并在OCTA檢查操作、圖像采集、分析判讀及報告規范全過程中嚴格遵照執行,以不斷提升OCTA臨床及科研應用水平。
1 規范OCTA檢查圖像采集操作技術
OCTA檢查并不適用于所有的患者,只有患者固視較佳、屈光間質清晰的情況下,方能獲得血流連續性較好、掃描信號質量較高的OCTA圖像。OCTA單次血流成像掃描所需的時間為2~3 s[4]。一般情況下,固視好的患者可以快速舒適地完成檢查。當開啟追蹤模式時,患者瞬目的影響稍小,但所需時間會稍長,這對患者配合程度的要求更高;此外,患者本身的屈光間質情況也會影響OCTA的掃描信號質量。如果有晶狀體混濁、玻璃體混濁或視網膜疾病等相關問題時,即使患者配合程度較好,但OCTA掃描信號強度仍較差,所得圖像質量就越差。所以,應當有選擇的對患者進行OCTA檢查。此外,采集到的OCT信號強度會影響結構圖像的質量。因此,在采集圖像時,要注意采集圖像的規范性,使掃描全程盡量獲得最佳的信號強度。采集過程中應針對患者的瞳孔位置、虹膜、屈光不正進行自動或手動調整焦距,采用自動優化圖像來優化圖像掃描的質量,同時確保OCT掃描的中心位于掃描采集屏幕上部的中間位置[3]。
2 正確判斷解析OCTA圖像
OCTA圖像的分析解讀不同于傳統的造影影像,眼科醫生必須在了解患者的病史和臨床體征的前提下,結合B掃描(B-scan)圖像和其對應層面的橫斷面(en-face)圖像,對玻璃體視網膜交界面、淺層視網膜血管網、深層視網膜血管網、外層視網膜無血管區、脈絡膜毛細血管層以及視盤區域視網膜脈絡膜進行逐層觀察,并根據需要采用軟件附帶功能進行定量分析,與歷次OCTA圖像進行縱向比較,最后進行詳盡的OCTA影像描述。
2.1 OCTA圖像的分層判定
在圖像判讀分析時,由于系統默認的分層方法是基于健康人的解剖狀態且在圖像質量較好的前提下才能定位到較準確的邊界信息,因此,在病理狀態及圖像質量不佳時,可能出現由于系統自動分層識別錯誤或不規則而導致顯示的OCTA成像發生錯誤。例如黃斑區毛細血管擴張癥2型,由于視網膜變薄會導致內層和深層毛細血管層分層困難[5];同樣,高度近視伴發后鞏膜葡萄腫時獲得的視網膜分層也不準確,從而造成圖像解讀錯誤,影響患者的診治[6];對于增生期糖尿病視網膜病變,由于OCTA對淺層毛細血管的自動分層(內界膜)和某些垂直凸向玻璃體腔的新生血管不易獲取血流信號,導致OCTA對新生血管的檢出率不如熒光素眼底血管造影(FFA)檢查[7];息肉樣脈絡膜血管病變(PCV)的息肉樣病灶(ployps),OCTA的檢出率則低于吲哚青綠血管造影檢查。原因可能是因為polyps的血流信號一般位于漿液性視網膜色素上皮脫離的頂端[8],但自動分層并不能將該層顯示出來。此時可通過手工調節分層,增加polyps的檢出率。因此,在分析OCTA圖像時,務必注意疊加在B-scan上用于確定OCTA對應的分層線位置是否正確,并依據實際病變位置進行手動調整或分層,以確保血流信號存在或缺失與所關注的層面相對應。
在OCTA圖像分析判讀時,還應依據患者病史結合傳統結構OCT和en-face OCT逐層分析對比并調整檢查核對正確分層后,才能給出正確的OCTA報告。En-face OCT圖像與臨床醫生熟悉的FFA圖像的優勢相當,同時二維en-face OCT圖像受噪點的干擾和血管成像質量不佳的影響較小,使臨床醫生更容易閱讀和分析OCTA圖像。但它也就需要更精確的組織分層,并可能由于投射偽跡掩蓋下方的毛細血管。已有研究證實,平均測量多個層面的en-face OCT圖像后可降低血管密度、血管長度密度和分形維數的數值,增加血管直徑指數,對提高圖像質量和定量測量有重要意義[9]。而不規范的圖像分層會影響不同研究的重復性和一致性。采用不同OCTA設備和算法測量的視網膜毛細血管密度變化可達30%~60%,這可能是由于圖像偽跡的影響或毛細血管密度算法的不同導致的差異[10-12];另外,在研究黃斑中心凹無血管區(FAZ)與中心視網膜厚度的關系時,發現兩者有顯著負相關性,但其中至少27%的患者FAZ區域分層是不一致的[12]。目前臨床上多采用系統自動分層,由于不同設備算法的專利性,尚無對不同病理情況下不同算法分層結果比較的研究,也沒有研究開發一種通用的分層方式。因此,圖像分層的標準化是一亟待解決的重要問題。
2.2 OCTA血流信號的分析判讀
由于OCTA是通過對同一橫斷面進行多次掃描的OCT信號變化測量來探測血管腔中紅細胞的運動,合并連續en-face的信息后得到完整的視網膜脈絡膜三維血管圖像。因此,OCTA掃描信號與血流方向的關系以及血流流速均會影響OCTA的信號強度[13]。在視盤區域,如血流或組織分布與OCT掃描信號方向平行,則OCTA和OCT上均呈弱信號。除此之外,OCTA僅能顯示限定速度范圍內的血流信號,可檢測到的最慢血流取決于兩個連續OCT B-scan序列的時間間隔,如果病灶內血流慢于可檢測到的最慢血流,則在OCTA中無法顯示[14]。如果進一步增加血流速度,OCTA圖像像素并未增加,則提示已達到可檢測的最快血流,信號飽和。但實際上,OCTA可檢測到的紅細胞最快速度達到300 mm/s[1],故這不會成為視網膜血流檢測限制,但卻有可能在檢查脈絡膜血流中受限。如果增加兩個連續OCT B-scan序列的時間間隔,去相關信號對慢速血流的敏感度就會增加[15],OCTA設備既定的可檢測血流速度最低閾值就會下降。例如在PCV患者中[16],polyps內異常血流狀態在OCTA上可表現為類圓形低血流信號,但polyps內無信號并不代表無血流,而是提示polyps內血流信號未在OCTA檢測范圍之內,其中快速或低速的血流,伴隨著不同的血流方向,可直接導致血管結構不顯影。polyps內血流信號強度的改變可提示病灶內血流狀態的變化[16],在一定程度上可以反映抗血管內皮生長因子藥物治療或光動力療法治療對病灶內血流的作用情況。
2.3 OCTA成像偽跡的正確認識
OCTA檢查獲得的圖像容易產生偽影,淺層大血管會投影在外層視網膜上,使得本該沒有血管的外層視網膜出現了淺層大血管的投影[13]。如果不能正確認識,則可能將這些偽影誤認為病變從而導致誤診的發生。目前一些軟件可以去除這種投射偽像,但需要注意的是如果能使用一種簡單的軟件算法來抑制來自內層視網膜的投影圖像,那么很大一部分外層視網膜血管像素也將被這種算法以某種方式抑制或改變[6]。再者,OCTA是通過尋找連續重復圖像中的變化來可視化血管中的流動,因此眼球一點微小的運動都有可能導致這種變化。所以正確理解血流投射偽像對臨床評估的正確性有重要意義。有研究報道,OCTA顯示的毛細血管密度和直徑顯著高于組織學上毛細血管密度和直徑,這可能與血流投射偽像有關[11, 17]。而這種血管投射偽跡并不容易消除,類似報道顯示,即使采用不同的OCTA算法或不同分層方式,也會產生由于血流投射偽像導致的過度計算毛細血管密度[17]。所以,判讀OCTA血流信號應充分認識偽像并尋求產生偽像的原因,正確識別偽像和病灶血流對避免誤診有極其重要的意義。
3 規范OCTA圖像報告
OCTA作為一個新的醫學影像檢查技術,規范其圖像報告有助于正確描述疾病的典型特征及病理改變。一個規范化的OCTA報告首先需說明掃描部位及掃描范圍,例如,右眼黃斑區3 mm×3 mm掃描。這樣有助于患者的隨訪觀察,并可保證不同研究之間數據結果的可比性。其次需要對所關注的層面進行描述。在分析解讀OCTA掃描結果時,應注意針對不同的疾病選擇不同的OCTA分層面進行觀察。例如,視網膜血管性疾病重點觀察描述淺層和深層毛細血管分層面的改變;脈絡膜新生血管重點觀察描述外層視網膜和脈絡膜毛細血管分層面的改變。如果涉及到分層發生了改變,需注明該層面為手動調整到B-scan OCT的哪一個層面獲得的圖像;最后才對OCTA圖像中的正常和異常血管信號進行解讀,特別需要判別的是投射偽跡。規范化的圖像描述可為臨床提供準確可靠易理解的診斷依據,為科學研究的可重復性和可驗證性提供保障,便于進行學術交流。標準化的OCTA圖像結果分析目前由于不同設備的算法和分層的差異實現起來有一定困難,但是同一設備的標準化結果分析是可以實現的,通過OCTA圖像的規范化采集及精確分層,建立正常人群的標準化數據庫,保證不同疾病人群研究的一致性和可重復性。
OCTA作為視網膜脈絡膜血管疾病診斷的一個革命性工具,將為眼底疾病診斷治療帶來跨時代的改變。但從本刊既往刊出以及本期擬刊出的OCTA文稿來看,其研究方向比較分散,臨床適應證有待進一步明確;從單純的影像學特征描述到病理改變的數據量化分析,其科學性有待完善之處不少。令人欣慰的是國內在眼底影像數據讀片和質控中心建設方面已經進行了積極和有意義的探索,通過強化眼底數據采集的規范性,使其之間判讀時更具可比性[18]。OCTA檢查技術應用的多樣性和復雜性需要我們不斷學習和持續探索,學術發展和認知水平的提高也需要經過時間的沉淀和知識的積累。有待從提升OCTA檢查質量和報告規范入手,促進推動其應用水平的不斷提高。
光相干斷層掃描(OCT)血管成像(OCTA)是一非侵入性的新型眼底影像檢查技術,可高分辨率識別視網膜脈絡膜血流運動信息,對活體組織視網膜脈絡膜微血管循環進行成像[1]。在正常視網膜脈絡膜血管分布以及密度定量分析、病理狀態下視網膜脈絡膜血管改變及疾病的管理隨訪和治療效果監測等方面具有獨特的優勢。但不同于OCT的斷層結構成像,OCTA采用的是一種全新的成像模式,沿用傳統OCT操作方式會導致OCTA圖像采集的信息不足。此外,OCTA成像是基于分層顯示血流信息、定位病變層面的三維信息重建,因此分層對于OCTA圖像采集非常重要。不同眼底疾病其OCTA圖像采集分層不當,所得到的血管及血流信息也就完全不同,其臨床意義也可能大不一樣[2]。不同OCTA設備及技術其成像原理有差別,算法不盡相同,檢查操作的步驟也存在差異,這對OCTA檢查操作人員提出了更高的要求。檢查操作人員對所使用的OCTA檢查設備原理、參數設置缺乏充分了解,對疾病特點和OCTA不同層面檢查結果的對應性認識不清,OCTA圖像采集操作很難精準恰當,除了所采集的圖像質量可能參差不齊外,也難以客觀反映疾病本身的真實情況。除了OCTA圖像采集有較多值得注意的問題外,臨床醫生對OCTA圖像的分析判讀水平也有待提高,報告規范亟待加強。但近年來國內外眼科雜志大量關于OCTA臨床應用的文章以及不同場合的學術交流發言中,對OCTA圖像采集操作技術、圖像分層缺乏必要交待,規范描述表達重視不夠。這不僅影響了研究工作以及相關文稿的科學性,而且不當或錯誤詮釋還可能偏離疾病客觀本質,帶來認知偏差或謬誤。針對這種情況,中華醫學會眼科學分會眼底病學組制訂了“我國眼底相干光層析血管成像術的操作和閱片規范”[3],有必要倡導業內同道深入學習理解并在OCTA檢查操作、圖像采集、分析判讀及報告規范全過程中嚴格遵照執行,以不斷提升OCTA臨床及科研應用水平。
1 規范OCTA檢查圖像采集操作技術
OCTA檢查并不適用于所有的患者,只有患者固視較佳、屈光間質清晰的情況下,方能獲得血流連續性較好、掃描信號質量較高的OCTA圖像。OCTA單次血流成像掃描所需的時間為2~3 s[4]。一般情況下,固視好的患者可以快速舒適地完成檢查。當開啟追蹤模式時,患者瞬目的影響稍小,但所需時間會稍長,這對患者配合程度的要求更高;此外,患者本身的屈光間質情況也會影響OCTA的掃描信號質量。如果有晶狀體混濁、玻璃體混濁或視網膜疾病等相關問題時,即使患者配合程度較好,但OCTA掃描信號強度仍較差,所得圖像質量就越差。所以,應當有選擇的對患者進行OCTA檢查。此外,采集到的OCT信號強度會影響結構圖像的質量。因此,在采集圖像時,要注意采集圖像的規范性,使掃描全程盡量獲得最佳的信號強度。采集過程中應針對患者的瞳孔位置、虹膜、屈光不正進行自動或手動調整焦距,采用自動優化圖像來優化圖像掃描的質量,同時確保OCT掃描的中心位于掃描采集屏幕上部的中間位置[3]。
2 正確判斷解析OCTA圖像
OCTA圖像的分析解讀不同于傳統的造影影像,眼科醫生必須在了解患者的病史和臨床體征的前提下,結合B掃描(B-scan)圖像和其對應層面的橫斷面(en-face)圖像,對玻璃體視網膜交界面、淺層視網膜血管網、深層視網膜血管網、外層視網膜無血管區、脈絡膜毛細血管層以及視盤區域視網膜脈絡膜進行逐層觀察,并根據需要采用軟件附帶功能進行定量分析,與歷次OCTA圖像進行縱向比較,最后進行詳盡的OCTA影像描述。
2.1 OCTA圖像的分層判定
在圖像判讀分析時,由于系統默認的分層方法是基于健康人的解剖狀態且在圖像質量較好的前提下才能定位到較準確的邊界信息,因此,在病理狀態及圖像質量不佳時,可能出現由于系統自動分層識別錯誤或不規則而導致顯示的OCTA成像發生錯誤。例如黃斑區毛細血管擴張癥2型,由于視網膜變薄會導致內層和深層毛細血管層分層困難[5];同樣,高度近視伴發后鞏膜葡萄腫時獲得的視網膜分層也不準確,從而造成圖像解讀錯誤,影響患者的診治[6];對于增生期糖尿病視網膜病變,由于OCTA對淺層毛細血管的自動分層(內界膜)和某些垂直凸向玻璃體腔的新生血管不易獲取血流信號,導致OCTA對新生血管的檢出率不如熒光素眼底血管造影(FFA)檢查[7];息肉樣脈絡膜血管病變(PCV)的息肉樣病灶(ployps),OCTA的檢出率則低于吲哚青綠血管造影檢查。原因可能是因為polyps的血流信號一般位于漿液性視網膜色素上皮脫離的頂端[8],但自動分層并不能將該層顯示出來。此時可通過手工調節分層,增加polyps的檢出率。因此,在分析OCTA圖像時,務必注意疊加在B-scan上用于確定OCTA對應的分層線位置是否正確,并依據實際病變位置進行手動調整或分層,以確保血流信號存在或缺失與所關注的層面相對應。
在OCTA圖像分析判讀時,還應依據患者病史結合傳統結構OCT和en-face OCT逐層分析對比并調整檢查核對正確分層后,才能給出正確的OCTA報告。En-face OCT圖像與臨床醫生熟悉的FFA圖像的優勢相當,同時二維en-face OCT圖像受噪點的干擾和血管成像質量不佳的影響較小,使臨床醫生更容易閱讀和分析OCTA圖像。但它也就需要更精確的組織分層,并可能由于投射偽跡掩蓋下方的毛細血管。已有研究證實,平均測量多個層面的en-face OCT圖像后可降低血管密度、血管長度密度和分形維數的數值,增加血管直徑指數,對提高圖像質量和定量測量有重要意義[9]。而不規范的圖像分層會影響不同研究的重復性和一致性。采用不同OCTA設備和算法測量的視網膜毛細血管密度變化可達30%~60%,這可能是由于圖像偽跡的影響或毛細血管密度算法的不同導致的差異[10-12];另外,在研究黃斑中心凹無血管區(FAZ)與中心視網膜厚度的關系時,發現兩者有顯著負相關性,但其中至少27%的患者FAZ區域分層是不一致的[12]。目前臨床上多采用系統自動分層,由于不同設備算法的專利性,尚無對不同病理情況下不同算法分層結果比較的研究,也沒有研究開發一種通用的分層方式。因此,圖像分層的標準化是一亟待解決的重要問題。
2.2 OCTA血流信號的分析判讀
由于OCTA是通過對同一橫斷面進行多次掃描的OCT信號變化測量來探測血管腔中紅細胞的運動,合并連續en-face的信息后得到完整的視網膜脈絡膜三維血管圖像。因此,OCTA掃描信號與血流方向的關系以及血流流速均會影響OCTA的信號強度[13]。在視盤區域,如血流或組織分布與OCT掃描信號方向平行,則OCTA和OCT上均呈弱信號。除此之外,OCTA僅能顯示限定速度范圍內的血流信號,可檢測到的最慢血流取決于兩個連續OCT B-scan序列的時間間隔,如果病灶內血流慢于可檢測到的最慢血流,則在OCTA中無法顯示[14]。如果進一步增加血流速度,OCTA圖像像素并未增加,則提示已達到可檢測的最快血流,信號飽和。但實際上,OCTA可檢測到的紅細胞最快速度達到300 mm/s[1],故這不會成為視網膜血流檢測限制,但卻有可能在檢查脈絡膜血流中受限。如果增加兩個連續OCT B-scan序列的時間間隔,去相關信號對慢速血流的敏感度就會增加[15],OCTA設備既定的可檢測血流速度最低閾值就會下降。例如在PCV患者中[16],polyps內異常血流狀態在OCTA上可表現為類圓形低血流信號,但polyps內無信號并不代表無血流,而是提示polyps內血流信號未在OCTA檢測范圍之內,其中快速或低速的血流,伴隨著不同的血流方向,可直接導致血管結構不顯影。polyps內血流信號強度的改變可提示病灶內血流狀態的變化[16],在一定程度上可以反映抗血管內皮生長因子藥物治療或光動力療法治療對病灶內血流的作用情況。
2.3 OCTA成像偽跡的正確認識
OCTA檢查獲得的圖像容易產生偽影,淺層大血管會投影在外層視網膜上,使得本該沒有血管的外層視網膜出現了淺層大血管的投影[13]。如果不能正確認識,則可能將這些偽影誤認為病變從而導致誤診的發生。目前一些軟件可以去除這種投射偽像,但需要注意的是如果能使用一種簡單的軟件算法來抑制來自內層視網膜的投影圖像,那么很大一部分外層視網膜血管像素也將被這種算法以某種方式抑制或改變[6]。再者,OCTA是通過尋找連續重復圖像中的變化來可視化血管中的流動,因此眼球一點微小的運動都有可能導致這種變化。所以正確理解血流投射偽像對臨床評估的正確性有重要意義。有研究報道,OCTA顯示的毛細血管密度和直徑顯著高于組織學上毛細血管密度和直徑,這可能與血流投射偽像有關[11, 17]。而這種血管投射偽跡并不容易消除,類似報道顯示,即使采用不同的OCTA算法或不同分層方式,也會產生由于血流投射偽像導致的過度計算毛細血管密度[17]。所以,判讀OCTA血流信號應充分認識偽像并尋求產生偽像的原因,正確識別偽像和病灶血流對避免誤診有極其重要的意義。
3 規范OCTA圖像報告
OCTA作為一個新的醫學影像檢查技術,規范其圖像報告有助于正確描述疾病的典型特征及病理改變。一個規范化的OCTA報告首先需說明掃描部位及掃描范圍,例如,右眼黃斑區3 mm×3 mm掃描。這樣有助于患者的隨訪觀察,并可保證不同研究之間數據結果的可比性。其次需要對所關注的層面進行描述。在分析解讀OCTA掃描結果時,應注意針對不同的疾病選擇不同的OCTA分層面進行觀察。例如,視網膜血管性疾病重點觀察描述淺層和深層毛細血管分層面的改變;脈絡膜新生血管重點觀察描述外層視網膜和脈絡膜毛細血管分層面的改變。如果涉及到分層發生了改變,需注明該層面為手動調整到B-scan OCT的哪一個層面獲得的圖像;最后才對OCTA圖像中的正常和異常血管信號進行解讀,特別需要判別的是投射偽跡。規范化的圖像描述可為臨床提供準確可靠易理解的診斷依據,為科學研究的可重復性和可驗證性提供保障,便于進行學術交流。標準化的OCTA圖像結果分析目前由于不同設備的算法和分層的差異實現起來有一定困難,但是同一設備的標準化結果分析是可以實現的,通過OCTA圖像的規范化采集及精確分層,建立正常人群的標準化數據庫,保證不同疾病人群研究的一致性和可重復性。
OCTA作為視網膜脈絡膜血管疾病診斷的一個革命性工具,將為眼底疾病診斷治療帶來跨時代的改變。但從本刊既往刊出以及本期擬刊出的OCTA文稿來看,其研究方向比較分散,臨床適應證有待進一步明確;從單純的影像學特征描述到病理改變的數據量化分析,其科學性有待完善之處不少。令人欣慰的是國內在眼底影像數據讀片和質控中心建設方面已經進行了積極和有意義的探索,通過強化眼底數據采集的規范性,使其之間判讀時更具可比性[18]。OCTA檢查技術應用的多樣性和復雜性需要我們不斷學習和持續探索,學術發展和認知水平的提高也需要經過時間的沉淀和知識的積累。有待從提升OCTA檢查質量和報告規范入手,促進推動其應用水平的不斷提高。