光相干斷層掃描血管成像(OCTA)是在光相干斷層掃描基礎上發展而來的眼病診斷新技術,也是目前眼科影像學檢查中發展最快速的檢查方法之一。OCTA的檢測過程是基于眼部組織的解剖結構,自應用于臨床以來已對多種眼底疾病的診療起到了重要作用。與經典的熒光素眼底血管造影和吲哚青綠血管造影相比,OCTA除了具備無創、快速、高分辨率的特點外,對血流顯影的能力不受血管滲漏和視網膜出血的影響,能夠提供三維測量的病變圖像,并能實現病變的定量檢測和分層檢測,目前已用于多種眼科疾病的診斷和病情監測。OCTA技術的臨床應用加深了眼科影像學對疾病的診療信息及發病機制的探索。但與此同時,OCTA存在著因掃描范圍較小致其在周邊視網膜血流觀察的臨床應用方面受到限制,投射偽影存在而對脈絡膜新生血管等病灶的觀察產生一定影響等局限和不足。相信隨著OCTA技術的不斷發展和進步,其有望取代相關的有創檢查方法,成為眼科影像檢查的新工具。
引用本文: 魏文斌, 周楠. 光相干斷層掃描血管成像在眼底疾病臨床應用中的不足及前景. 中華眼底病雜志, 2018, 34(4): 317-322. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2018.04.002 復制
光相干斷層掃描(OCT)血管成像(OCTA)是近年來眼科影像領域的研究熱點之一,其具有掃描速度快、分辨率高的特點,可以分層顯示組織結構并進行定量分析[1, 2]。OCTA的這些優點為眼科疾病的診斷、隨訪和探索發病機制等提供了有力的幫助。隨著臨床上對OCTA認識的加深,OCTA在眼底疾病的診斷中,尤其是眼底疾病的篩查方面也發揮著舉足輕重的作用。
1 OCTA的成像原理及優勢
OCTA成像算法都是建立在OCT去相干技術開發的基礎上,保留血流中流動的紅細胞像素點,去除非變動的組織像素點,再將從二維平面中得到的血流像素點組合成三維的空間圖像;觀察者通過橫斷面(en-face)視角觀察三維空間中的血流像素,從而實現由淺層、深層、內界膜至脈絡膜方向逐層移動并分層檢測,評估血流的形態結構[3, 4]。熒光素眼底血管造影(FFA)及吲哚青綠血管造影(ICGA)通過觀察靜脈注射造影劑后造影劑流經眼底血管的動態變化過程來判斷血管形態及功能,具有顯現血管異常動態的特點,能對異常血管形態和病變特征提供有用的診斷信息;但其為有創檢查,且無法對病變進行分層分析。與FFA和ICGA相比,OCTA除了具備無創、快速、高分辨率的特點外,還具有無創性對血流顯影的能力,其不受血管滲漏和視網膜出血的影響,能夠提供三維測量的病變圖像,并能實現病變的定量檢測和分層檢測。OCTA較眼底血管造影的成像優勢主要體現在以下4個方面。(1)三維空間成像。眼底血管造影呈現的是二維圖像;OCTA圖像本質上是由流動的紅細胞信號的像素點在三維空間所構建,可實現二維血管造影無法達到的逐層觀測技術。這也是OCTA成像的最大優勢。(2)清晰呈現血管形態。基于OCTA的成像原理,其可以不受血管屏障功能破壞的影響,清晰呈現血管的形態結構。(3)對病變的細節分辨率高。OCTA掃描速度快,只需3 s,其分辨率高,尤其對黃斑區血流細節的呈現較FFA更清晰[5];對脈絡膜新生血管(CNV)等黃斑疾病的認識有了很大程度的提高。(4)可以對病變區域進行定性與定量評估。OCTA的成像是由血流的像素點構成,因此,其不僅能觀察血流形態、血管結構和走行,還能實現血流的定量測量,從而對黃斑區及視盤區血管密度進行分區和分層測定。OCTA血流的量化評估功能獲得了更為豐富的信息,可以對眼底血流的判斷、疾病血流的變化及臨床上疾病的隨診提供更為客觀的指標[6, 7]。
2 OCTA在眼底疾病中的應用
OCTA的臨床應用極大地促進了對眼底疾病發病機制的探索,其快速、無創的優勢使得疾病的長期隨訪成為可能。以下將結合本研究團隊OCTA的臨床研究結果,將OCTA的臨床應用與大家分享。
2.1 正常人群OCTA圖像特點
目前OCTA可以提供黃斑區3 mm×3 mm、6 mm×6 mm及8 mm×8 mm三種范圍的掃描模式及en-face血流模式、結構模式、B掃描等多模式圖像。視網膜各層間血管走行及質地各不相同,在表層視網膜可見血管由外圍向黃斑中心凹無血管區(FAZ)走行,并在黃斑中心凹融合成清晰的拱環結構,其下方的深層視網膜可見圍繞FAZ呈扇形排列的視網膜血管,外層視網膜組織由于無血流信號而呈現為暗區,到脈絡膜毛細血管層血流信號才又顯現,脈絡膜毛細血管則呈現均勻分布的血流信號。在3 mm×3 mm掃描模式下,正常人黃斑區的血流形態具備各分層所顯示的特點;除此之外,我們對正常受試者血流進行定量測定并通過多因素回歸分析發現,正常人黃斑區血管密度與年齡呈負相關,即年齡越大黃斑區內層及深層血管密度越低,并且不受眼軸及黃斑中心凹下脈絡膜厚度的影響[8];但視盤周邊的血管密度受眼軸的影響,與其他相關研究結果相符[9]。這提示在對黃斑、脈絡膜疾病以及青光眼、視神經疾病進行OCTA測定和判讀時,除了需考慮疾病本身的因素外,還需對年齡、眼軸等變量進行校正。
2.2 CNV的圖像特點
OCTA對黃斑區異常血流的檢測能力是其最重要的功能之一,其對CNV分型也有著不可替代的作用。對2型CNV的探測單純使用自動分層可以全部呈現,因FAZ不存在內層血管投射偽影的影響,在OCTA外層參考平面發現血流信號時應首先懷疑CNV,再配合觀測平面的上下移動排除其他分層錯誤等因素后即可確診。OCTA結合了FFA可觀察CNV活動性、ICGA可檢測CNV類型、OCT可觀察CNV層次的優點,OCTA沒有時間窗的限制,能更清楚、更細微地分層次顯示CNV血管結構的細節形態,在CNV診斷方面與FFA+OCT的一致性達到90%以上。尤其是當對于傳統造影假陽性、假陰性或診斷不明確時,OCTA起到至關重要的作用。CNV治療效果的觀查研究是目前OCTA研究熱點之一。與Chen等[10]研究結果相似,本團隊的研究發現,CNV患者經眼內注射抗血管內皮生長因子(VEGF)治療后24 h內即可觀察到CNV面積縮小或其血管密度減低;甚至發現注藥最短2 h即有CNV縮小,至第2次眼內注藥前縮小的CNV已又增大,而在2次注藥后CNV面積再次縮小,且縮小到一定大小后維持穩定狀態[11]。這一結果為臨床治療提供了可靠依據。由此,我們認為OCTA檢查可對病變進行監測,對于選擇CNV治療的最佳時機具有指導作用;大多數患者注藥后30 d CNV已經復發,故建議治療后2周即行OCTA檢查,但這仍需大規模的臨床對照研究結果加以驗證。充分運用OCTA定量工具可以實現對CNV的定量分析,大大方便了對病情的隨訪、監測和評估以及指導治療方案、選擇個體治療時機和間隔。
2.3 糖尿病視網膜病變(DR)及視網膜靜脈阻塞性疾病(RVOs)的圖像特點
糖尿病患者尚未發生DR前,其FAZ面積即發生顯著擴大[12]。我們在臨床工作中發現,糖尿病患者在未出現檢眼鏡下可見的DR病變前,OCTA上已經可以看到微動脈瘤及更多脈絡膜毛細血管融合等血流改變。因此,OCTA有助于發現糖尿病早期微循環的損害,對DR的篩查有重要意義。對已發生DR且其FAZ面積擴大、拱環結構不完整者,可見其周圍交通血管閉塞或微動脈瘤及小片狀無灌注區形成,同時可更清晰地呈現新生血管,避免造影劑滲漏等對新生血管形態學觀察的干擾[13]。
對RVOs患者,使用8 mm×8 mm大范圍的掃描模式可以大致判斷缺血受累的范圍及無灌注區的位置;使用3 mm×3 mm的掃描模式可以對黃斑區微循環血流形態進行細節觀察,可以發現血管走行紆曲或僵直、血管網間隔變大、微血管缺失及微動脈瘤形成等征象。
2.4 中心性漿液性脈絡膜視網膜病變(CSC)的圖像特點
CSC觀察的側重點在于視網膜毛細血管層及其下的脈絡膜血管。本團隊研究發現,OCTA圖像上脈絡膜毛細血管層面的血流信號為局部增強或團樣擴張,與FFA及ICGA上熒光素滲漏及高灌注的區域相一致,定量測定發現患眼黃斑區脈絡膜毛細血管寬度及黃斑中心凹下脈絡膜厚度均較對側健康眼及正常對照眼顯著增大[14]。證實了CSC患眼的脈絡膜高灌注狀態,并提示FFA顯示的滲漏病灶可能來自團樣擴張的脈絡膜毛細血管。OCTA強信號的脈絡膜毛細血管層可用來判斷滲漏可能發生的部位,并且可顯現在CSC中發現的CNV[15]。但對于慢性CSC中一些可疑的血流,當其形態及結構不典型時OCTA并不能明確區分其是異常血管、新生血管抑或是脈絡膜正常血管形態發生的變異,這有待進一步研究。
2.5 息肉樣脈絡膜血管病變(PCV)的圖像特點
PCV是目前OCTA研究的熱點之一。典型的PCV病灶在ICGA上顯示為脈絡膜異常分支血管網(BVN)及其末端膨大的息肉樣病灶(polyps)。而OCTA對BVN的檢出率更高[16]。由此可見,OCTA發現黃斑區異常血管,不論是CNV還是BVN,都有其獨到之處。此外,BVN所在的參考平面皆位于視網膜色素上皮(RPE)與Bruch膜之間,即所謂的“雙層征”,這證實了之前OCT圖像上提示的BVN所在的位置平面。相較于BVN,OCTA對polyps并沒有如此高的檢出率,其原因可能與polyps內部的血流速度較低有關[17, 18]。同時,這也可能還與觀測的參考平面及其病灶的大小有關。在較大的polyps內部,OCTA觀察到如血管團樣或腎小球樣的血流結構,這與ICGA上觀察到polyps為BVN末端擴張所形成的形態不同。而目前認為ICGA是診斷polyps的金標準。此外,OCTA是以三維的方式觀察病灶,我們發現polyps與BVN之間,甚至是不同polyps之間的空間位置也不盡相同,隨著觀測平面的移動,部分polyps內部的血流信號隨之顯現,而部分polyps的血流信號則可能消失。
2.6 OCTA在視神經疾病領域的應用
OCTA能夠清晰地顯現視盤區血管結構并測量血管密度,發現血流變化。除了能顯示視盤周圍大血管外,通過測量軟件的更新,實現了對非動脈炎性缺血性視神經病變(NAION)視盤微循環的量化分析,探索疾病的發病機制。同時定量隨訪治療前后血流變化,細化診療。研究發現,急性期NAION出現各象限的血流下降;而穩定期血流下降的象限減少,且與視野缺損一致[19]。
3 OCTA在阿爾茲海默病(AD)中的應用
AD是一類神經退行性疾病,也是引起老年癡呆的常見病因,其發病機制未明。Blut等[20]通過OCTA對AD患者的視網膜、脈絡膜血管結構和脈絡膜厚度進行觀察分析,發現與對照組比較,其視網膜、脈絡膜血管密度及脈絡膜厚度明顯降低,FAZ顯著增加,并與簡易精神狀態檢查表的篩查結果呈顯著相關性。該研究認為,通過OCTA檢查并測定AD患者視網膜和脈絡膜血管病變,可用作疾病早期診斷的新的生物標志物,在隨訪中監測疾病進展和判斷藥物的療效。
4 OCTA的不足
OCTA作為一種無創的具有高分辨率的血流成像技術,具有三維立體成像、分層成像以及可以清晰顯示視網膜結構等優勢,但也有其局限性。
4.1 清晰顯示血管形態,而不能顯示功能
眼底血管造影除顯示血管形態及走行外,也可反映血管功能。OCTA不能顯示FFA中熒光素滲漏、積存及著染等反映血管屏障功能異常的征象,但也正是因為沒有這些現象的干擾,OCTA才能夠比FFA更清晰地顯示血管形態。
4.2 觀察病變范圍有限
目前應用于臨床的OCTA能提供的成像范圍包括3 mm×3 mm、6 mm×6 mm和8 mm×8 mm三種掃描模式,雖然通過掃描不同部位組合圖像可以增加觀察范圍,但對于周邊部視網膜血管異常仍無法呈現。盡管可通過小幅圖像的逐步拼接來擴大觀察范圍,但其顯示范圍仍遠小于FFA。我們認為這是OCTA目前最主要的局限性,也是該技術亟待突破的瓶頸。需要注意的是,隨著掃描范圍的加大,對于血流圖像的解析度會逐漸減低。必須根據疾病的種類、病灶范圍大小及病灶位置有目的地選擇相應的掃描模式。由于OCTA所能呈現的范圍有限,單純使用OCTA指導治療或評估預后可能會遺漏周邊病灶,目前廣角眼底照相及FFA仍是指導DR治療的首選檢查方法。與DR觀察相似,RVOs的OCTA觀察受檢查范圍的限制,對周邊部受累區域的視網膜血管無法呈現[21]。因此對于RVOs治療時機及阻塞位置的判斷,目前FFA仍為首選的參考方式。
4.3 存在投射偽影
OCTA檢查過程中最大的影響因素莫過于偽影問題,極大地影響了對圖像的判讀。干擾觀察目標真實圖像的一切影像均稱之為偽影,包括投射偽影、屈光間質混濁所造成下方信號的遮擋、眼球不能固視及頭部移動造成的錯位或機器處理影像過程中產生的圖像拉伸變形等,其中以投射偽影的影響最大。因其與流動的血細胞一樣具有隨時間變化的特點,會被儀器誤認為血流信號,形成誤判[22]。RPE是極強的反射平面,所有內層的血流信號在該層面都可能造成投射偽影,形成對真實圖像的干擾。雖然可以借助計算機運算法將RPE層面的投射偽影大部分除去,但同時也可能去除真實的血流信號。因此,在不影響真實血流信號的基礎上,有效地去除偽影,降低對觀察結果的影響,是提高OCTA檢查準確性的重要方面。
4.4 血流過快或血流過慢的血管均不能顯影
OCTA的成像依賴于流動的紅細胞,而紅細胞在血管中流動的速度必然成為其成像的主要影響因素,血流過快、過慢均不顯影。對PCV的觀察研究也證實了OCTA對polyps的檢出率較ICGA低[15,16]。此外,觀測的參考平面及其病灶的大小對顯影也有影響。當前研究表明,OCTA僅可以顯影的血管血流速度為0.4~3.0 mm/s[23]。但目前的OCTA技術還無法提供血流速率的相關參數[24],而血流速率對于存在低灌注的視網膜病變診斷具有重要意義。
4.5 對患者的固視要求高
雖然OCTA掃描速度快,每次采集圖像只需要3 s,但采集圖像時需要患者有較好的固視功能才能形成高質量的圖像[25]。因此,眼球跟蹤系統技術的提升,更好地去除運動偽影,是增強OCTA圖像采集質量的主要技術點。
5 OCTA未來展望
隨著技術的進步,OCTA的發展會愈發成熟。OCTA掃描速度更快、范圍更廣更深、分辨率更高、眼球追蹤系統更加完善,將成為觀察視網膜脈絡膜微血管異常,探索視網膜、脈絡膜、視神經血管性疾病的重要檢查手段,對于臨床診療及探索疾病的進程起到關鍵作用。OCTA快速、無創的優勢,更適于進行頻繁的臨床隨訪。
5.1 擴大掃描范圍,達到廣角掃描
OCTA是眼科影像領域的一項革命性新技術,其技術發展非常迅速。在目前的實驗室研究中,已將OCTA掃描程序增加到12 mm×12 mm。這意味著整個視網膜將被可視化,不僅可以較為全面地觀察不同層次的視網膜結構和功能,同時可對深層脈管系統進行定量評估,極大地促進了疾病進展的觀察和治療后的隨訪,相信不久的將來可以應用于臨床。
5.2 進一步提高掃描速度,增強掃描深度
目前OCTA掃描速度是10萬次/s,掃描深度是2.0~2.9 mm,未來的掃頻技術可以達到每秒20萬次以上,同時加深掃描深度,對病理性近視以及具有一定厚度、體積的眼內腫瘤血流達到較好的顯影,成為診斷的有力輔助工具。
5.3 去除偽影,使成像更清晰、真實
為消除投射偽影,現有的OCTA分層方法不包含RPE層,這樣極有可能會遺漏1型CNV病灶。目前已有新的OCTA三維全層去投影(3D PAR)方法,突破技術局限,在去除投射偽影的同時,將深層血管叢進一步分為中層毛細血管叢和深層毛細血管叢,使顯示中層毛細血管網成為可能,更真實地顯現視網膜血管的解剖結構。同時,使CNV顯影更清晰,血管連續性更好,形態更完整。
3D PAR這一創新的去投射偽影算法的應用,在活體上證實了中心旁急性中層黃斑病變就是視網膜深層毛細血管的閉塞和缺血,尤其慢性期深層毛細血管血流密度下降更加明顯。去除了投射偽跡的OCTA影像可以為我們提供更準確的疾病信息,幫助我們更精準的量化分析和解讀,尤其是對深層毛細血管缺血類疾病的診療有了更深的認識。
5.4 進一步增強OCTA的量化分析功能,提高測量的重復性和再現性,增加臨床診斷、疾病隨訪的可靠性
OCTA使我們能夠看到視網膜和脈絡膜毛細血管的血液流動,應用算法和軟件幫助我們評估血液流動的變化,量化病灶血流面積和指定區域血流指數。血流密度是OCTA檢查中衡量循環狀態的重要指標,目前新的測量軟件中FAZ參數可重復測量,且FAZ測量結果與FFA的一致性較好。同時,新的視網膜血管全層模式更加符合包括FAZ在內的解剖結構,能夠客觀反映拱環形態且自動分層的重復性好,基本可以達到形態和功能的雙重檢測。無創的OCTA尤其適合慢性病患者的隨訪,避免反復抽血,可以作為疾病篩查、慢性病診療的新的檢查方法。在不久的將來,OCTA有望逐步取代FFA這一傳統的有創檢查方法。
5.5 不局限于血管性病變,可以發現其他眼底改變
采用振幅和相位組合的全信號掃描方式,對緩慢的血流及垂直走行的血管不遺漏,呈現更多的臨床細節。由于同時計算幅值與相應的光學微血管成像的算法增加了相位信號,因此對于視網膜內運動的探測會更敏感,發現一些原來沒有發現的眼底改變,如運動懸浮顆粒的散射現象的顯現。但這一表現是否意味著是某些眼底疾病的眼底改變尚未被了解,值得臨床思考與進一步探索。
5.6 與人工智能(AI)的結合,實現多模式影像平臺
多模式影像平臺是眼科影像、功能檢查的集合及組合分析;而在大數據時代,實現眼科信息數據的管理是診療發展的必然趨勢。AI在醫療行業的發展為多模式影像平臺的發展注入了新的活力,OCTA算法與AI的神經元深度學習算法有共通之處[25]。期待在未來OCTA技術能更多地與AI相結合,成為眼科影像學不可替代的工具。
OCTA作為一種新的眼底血管性疾病的檢查手段,具有無創、快速、高分辨率、定量及分層觀測的優勢,極大地促進了探索疾病發病機制的進程。但由于掃描范圍較小,其在周邊視網膜血流觀察的臨床應用方面受到限制。投射偽影的存在,對CNV等病灶的觀察產生一定的影響。因此,雖然OCTA技術取得了飛速發展,但其對許多疾病的診斷及其在臨床診療中的應用還需與經典的眼底血管造影等檢查進行比對。隨著該技術的不斷發展和進步,相信在不遠的將來,無創OCTA有望取代相關的有創檢查方法成為眼科影像檢查的新工具。
光相干斷層掃描(OCT)血管成像(OCTA)是近年來眼科影像領域的研究熱點之一,其具有掃描速度快、分辨率高的特點,可以分層顯示組織結構并進行定量分析[1, 2]。OCTA的這些優點為眼科疾病的診斷、隨訪和探索發病機制等提供了有力的幫助。隨著臨床上對OCTA認識的加深,OCTA在眼底疾病的診斷中,尤其是眼底疾病的篩查方面也發揮著舉足輕重的作用。
1 OCTA的成像原理及優勢
OCTA成像算法都是建立在OCT去相干技術開發的基礎上,保留血流中流動的紅細胞像素點,去除非變動的組織像素點,再將從二維平面中得到的血流像素點組合成三維的空間圖像;觀察者通過橫斷面(en-face)視角觀察三維空間中的血流像素,從而實現由淺層、深層、內界膜至脈絡膜方向逐層移動并分層檢測,評估血流的形態結構[3, 4]。熒光素眼底血管造影(FFA)及吲哚青綠血管造影(ICGA)通過觀察靜脈注射造影劑后造影劑流經眼底血管的動態變化過程來判斷血管形態及功能,具有顯現血管異常動態的特點,能對異常血管形態和病變特征提供有用的診斷信息;但其為有創檢查,且無法對病變進行分層分析。與FFA和ICGA相比,OCTA除了具備無創、快速、高分辨率的特點外,還具有無創性對血流顯影的能力,其不受血管滲漏和視網膜出血的影響,能夠提供三維測量的病變圖像,并能實現病變的定量檢測和分層檢測。OCTA較眼底血管造影的成像優勢主要體現在以下4個方面。(1)三維空間成像。眼底血管造影呈現的是二維圖像;OCTA圖像本質上是由流動的紅細胞信號的像素點在三維空間所構建,可實現二維血管造影無法達到的逐層觀測技術。這也是OCTA成像的最大優勢。(2)清晰呈現血管形態。基于OCTA的成像原理,其可以不受血管屏障功能破壞的影響,清晰呈現血管的形態結構。(3)對病變的細節分辨率高。OCTA掃描速度快,只需3 s,其分辨率高,尤其對黃斑區血流細節的呈現較FFA更清晰[5];對脈絡膜新生血管(CNV)等黃斑疾病的認識有了很大程度的提高。(4)可以對病變區域進行定性與定量評估。OCTA的成像是由血流的像素點構成,因此,其不僅能觀察血流形態、血管結構和走行,還能實現血流的定量測量,從而對黃斑區及視盤區血管密度進行分區和分層測定。OCTA血流的量化評估功能獲得了更為豐富的信息,可以對眼底血流的判斷、疾病血流的變化及臨床上疾病的隨診提供更為客觀的指標[6, 7]。
2 OCTA在眼底疾病中的應用
OCTA的臨床應用極大地促進了對眼底疾病發病機制的探索,其快速、無創的優勢使得疾病的長期隨訪成為可能。以下將結合本研究團隊OCTA的臨床研究結果,將OCTA的臨床應用與大家分享。
2.1 正常人群OCTA圖像特點
目前OCTA可以提供黃斑區3 mm×3 mm、6 mm×6 mm及8 mm×8 mm三種范圍的掃描模式及en-face血流模式、結構模式、B掃描等多模式圖像。視網膜各層間血管走行及質地各不相同,在表層視網膜可見血管由外圍向黃斑中心凹無血管區(FAZ)走行,并在黃斑中心凹融合成清晰的拱環結構,其下方的深層視網膜可見圍繞FAZ呈扇形排列的視網膜血管,外層視網膜組織由于無血流信號而呈現為暗區,到脈絡膜毛細血管層血流信號才又顯現,脈絡膜毛細血管則呈現均勻分布的血流信號。在3 mm×3 mm掃描模式下,正常人黃斑區的血流形態具備各分層所顯示的特點;除此之外,我們對正常受試者血流進行定量測定并通過多因素回歸分析發現,正常人黃斑區血管密度與年齡呈負相關,即年齡越大黃斑區內層及深層血管密度越低,并且不受眼軸及黃斑中心凹下脈絡膜厚度的影響[8];但視盤周邊的血管密度受眼軸的影響,與其他相關研究結果相符[9]。這提示在對黃斑、脈絡膜疾病以及青光眼、視神經疾病進行OCTA測定和判讀時,除了需考慮疾病本身的因素外,還需對年齡、眼軸等變量進行校正。
2.2 CNV的圖像特點
OCTA對黃斑區異常血流的檢測能力是其最重要的功能之一,其對CNV分型也有著不可替代的作用。對2型CNV的探測單純使用自動分層可以全部呈現,因FAZ不存在內層血管投射偽影的影響,在OCTA外層參考平面發現血流信號時應首先懷疑CNV,再配合觀測平面的上下移動排除其他分層錯誤等因素后即可確診。OCTA結合了FFA可觀察CNV活動性、ICGA可檢測CNV類型、OCT可觀察CNV層次的優點,OCTA沒有時間窗的限制,能更清楚、更細微地分層次顯示CNV血管結構的細節形態,在CNV診斷方面與FFA+OCT的一致性達到90%以上。尤其是當對于傳統造影假陽性、假陰性或診斷不明確時,OCTA起到至關重要的作用。CNV治療效果的觀查研究是目前OCTA研究熱點之一。與Chen等[10]研究結果相似,本團隊的研究發現,CNV患者經眼內注射抗血管內皮生長因子(VEGF)治療后24 h內即可觀察到CNV面積縮小或其血管密度減低;甚至發現注藥最短2 h即有CNV縮小,至第2次眼內注藥前縮小的CNV已又增大,而在2次注藥后CNV面積再次縮小,且縮小到一定大小后維持穩定狀態[11]。這一結果為臨床治療提供了可靠依據。由此,我們認為OCTA檢查可對病變進行監測,對于選擇CNV治療的最佳時機具有指導作用;大多數患者注藥后30 d CNV已經復發,故建議治療后2周即行OCTA檢查,但這仍需大規模的臨床對照研究結果加以驗證。充分運用OCTA定量工具可以實現對CNV的定量分析,大大方便了對病情的隨訪、監測和評估以及指導治療方案、選擇個體治療時機和間隔。
2.3 糖尿病視網膜病變(DR)及視網膜靜脈阻塞性疾病(RVOs)的圖像特點
糖尿病患者尚未發生DR前,其FAZ面積即發生顯著擴大[12]。我們在臨床工作中發現,糖尿病患者在未出現檢眼鏡下可見的DR病變前,OCTA上已經可以看到微動脈瘤及更多脈絡膜毛細血管融合等血流改變。因此,OCTA有助于發現糖尿病早期微循環的損害,對DR的篩查有重要意義。對已發生DR且其FAZ面積擴大、拱環結構不完整者,可見其周圍交通血管閉塞或微動脈瘤及小片狀無灌注區形成,同時可更清晰地呈現新生血管,避免造影劑滲漏等對新生血管形態學觀察的干擾[13]。
對RVOs患者,使用8 mm×8 mm大范圍的掃描模式可以大致判斷缺血受累的范圍及無灌注區的位置;使用3 mm×3 mm的掃描模式可以對黃斑區微循環血流形態進行細節觀察,可以發現血管走行紆曲或僵直、血管網間隔變大、微血管缺失及微動脈瘤形成等征象。
2.4 中心性漿液性脈絡膜視網膜病變(CSC)的圖像特點
CSC觀察的側重點在于視網膜毛細血管層及其下的脈絡膜血管。本團隊研究發現,OCTA圖像上脈絡膜毛細血管層面的血流信號為局部增強或團樣擴張,與FFA及ICGA上熒光素滲漏及高灌注的區域相一致,定量測定發現患眼黃斑區脈絡膜毛細血管寬度及黃斑中心凹下脈絡膜厚度均較對側健康眼及正常對照眼顯著增大[14]。證實了CSC患眼的脈絡膜高灌注狀態,并提示FFA顯示的滲漏病灶可能來自團樣擴張的脈絡膜毛細血管。OCTA強信號的脈絡膜毛細血管層可用來判斷滲漏可能發生的部位,并且可顯現在CSC中發現的CNV[15]。但對于慢性CSC中一些可疑的血流,當其形態及結構不典型時OCTA并不能明確區分其是異常血管、新生血管抑或是脈絡膜正常血管形態發生的變異,這有待進一步研究。
2.5 息肉樣脈絡膜血管病變(PCV)的圖像特點
PCV是目前OCTA研究的熱點之一。典型的PCV病灶在ICGA上顯示為脈絡膜異常分支血管網(BVN)及其末端膨大的息肉樣病灶(polyps)。而OCTA對BVN的檢出率更高[16]。由此可見,OCTA發現黃斑區異常血管,不論是CNV還是BVN,都有其獨到之處。此外,BVN所在的參考平面皆位于視網膜色素上皮(RPE)與Bruch膜之間,即所謂的“雙層征”,這證實了之前OCT圖像上提示的BVN所在的位置平面。相較于BVN,OCTA對polyps并沒有如此高的檢出率,其原因可能與polyps內部的血流速度較低有關[17, 18]。同時,這也可能還與觀測的參考平面及其病灶的大小有關。在較大的polyps內部,OCTA觀察到如血管團樣或腎小球樣的血流結構,這與ICGA上觀察到polyps為BVN末端擴張所形成的形態不同。而目前認為ICGA是診斷polyps的金標準。此外,OCTA是以三維的方式觀察病灶,我們發現polyps與BVN之間,甚至是不同polyps之間的空間位置也不盡相同,隨著觀測平面的移動,部分polyps內部的血流信號隨之顯現,而部分polyps的血流信號則可能消失。
2.6 OCTA在視神經疾病領域的應用
OCTA能夠清晰地顯現視盤區血管結構并測量血管密度,發現血流變化。除了能顯示視盤周圍大血管外,通過測量軟件的更新,實現了對非動脈炎性缺血性視神經病變(NAION)視盤微循環的量化分析,探索疾病的發病機制。同時定量隨訪治療前后血流變化,細化診療。研究發現,急性期NAION出現各象限的血流下降;而穩定期血流下降的象限減少,且與視野缺損一致[19]。
3 OCTA在阿爾茲海默病(AD)中的應用
AD是一類神經退行性疾病,也是引起老年癡呆的常見病因,其發病機制未明。Blut等[20]通過OCTA對AD患者的視網膜、脈絡膜血管結構和脈絡膜厚度進行觀察分析,發現與對照組比較,其視網膜、脈絡膜血管密度及脈絡膜厚度明顯降低,FAZ顯著增加,并與簡易精神狀態檢查表的篩查結果呈顯著相關性。該研究認為,通過OCTA檢查并測定AD患者視網膜和脈絡膜血管病變,可用作疾病早期診斷的新的生物標志物,在隨訪中監測疾病進展和判斷藥物的療效。
4 OCTA的不足
OCTA作為一種無創的具有高分辨率的血流成像技術,具有三維立體成像、分層成像以及可以清晰顯示視網膜結構等優勢,但也有其局限性。
4.1 清晰顯示血管形態,而不能顯示功能
眼底血管造影除顯示血管形態及走行外,也可反映血管功能。OCTA不能顯示FFA中熒光素滲漏、積存及著染等反映血管屏障功能異常的征象,但也正是因為沒有這些現象的干擾,OCTA才能夠比FFA更清晰地顯示血管形態。
4.2 觀察病變范圍有限
目前應用于臨床的OCTA能提供的成像范圍包括3 mm×3 mm、6 mm×6 mm和8 mm×8 mm三種掃描模式,雖然通過掃描不同部位組合圖像可以增加觀察范圍,但對于周邊部視網膜血管異常仍無法呈現。盡管可通過小幅圖像的逐步拼接來擴大觀察范圍,但其顯示范圍仍遠小于FFA。我們認為這是OCTA目前最主要的局限性,也是該技術亟待突破的瓶頸。需要注意的是,隨著掃描范圍的加大,對于血流圖像的解析度會逐漸減低。必須根據疾病的種類、病灶范圍大小及病灶位置有目的地選擇相應的掃描模式。由于OCTA所能呈現的范圍有限,單純使用OCTA指導治療或評估預后可能會遺漏周邊病灶,目前廣角眼底照相及FFA仍是指導DR治療的首選檢查方法。與DR觀察相似,RVOs的OCTA觀察受檢查范圍的限制,對周邊部受累區域的視網膜血管無法呈現[21]。因此對于RVOs治療時機及阻塞位置的判斷,目前FFA仍為首選的參考方式。
4.3 存在投射偽影
OCTA檢查過程中最大的影響因素莫過于偽影問題,極大地影響了對圖像的判讀。干擾觀察目標真實圖像的一切影像均稱之為偽影,包括投射偽影、屈光間質混濁所造成下方信號的遮擋、眼球不能固視及頭部移動造成的錯位或機器處理影像過程中產生的圖像拉伸變形等,其中以投射偽影的影響最大。因其與流動的血細胞一樣具有隨時間變化的特點,會被儀器誤認為血流信號,形成誤判[22]。RPE是極強的反射平面,所有內層的血流信號在該層面都可能造成投射偽影,形成對真實圖像的干擾。雖然可以借助計算機運算法將RPE層面的投射偽影大部分除去,但同時也可能去除真實的血流信號。因此,在不影響真實血流信號的基礎上,有效地去除偽影,降低對觀察結果的影響,是提高OCTA檢查準確性的重要方面。
4.4 血流過快或血流過慢的血管均不能顯影
OCTA的成像依賴于流動的紅細胞,而紅細胞在血管中流動的速度必然成為其成像的主要影響因素,血流過快、過慢均不顯影。對PCV的觀察研究也證實了OCTA對polyps的檢出率較ICGA低[15,16]。此外,觀測的參考平面及其病灶的大小對顯影也有影響。當前研究表明,OCTA僅可以顯影的血管血流速度為0.4~3.0 mm/s[23]。但目前的OCTA技術還無法提供血流速率的相關參數[24],而血流速率對于存在低灌注的視網膜病變診斷具有重要意義。
4.5 對患者的固視要求高
雖然OCTA掃描速度快,每次采集圖像只需要3 s,但采集圖像時需要患者有較好的固視功能才能形成高質量的圖像[25]。因此,眼球跟蹤系統技術的提升,更好地去除運動偽影,是增強OCTA圖像采集質量的主要技術點。
5 OCTA未來展望
隨著技術的進步,OCTA的發展會愈發成熟。OCTA掃描速度更快、范圍更廣更深、分辨率更高、眼球追蹤系統更加完善,將成為觀察視網膜脈絡膜微血管異常,探索視網膜、脈絡膜、視神經血管性疾病的重要檢查手段,對于臨床診療及探索疾病的進程起到關鍵作用。OCTA快速、無創的優勢,更適于進行頻繁的臨床隨訪。
5.1 擴大掃描范圍,達到廣角掃描
OCTA是眼科影像領域的一項革命性新技術,其技術發展非常迅速。在目前的實驗室研究中,已將OCTA掃描程序增加到12 mm×12 mm。這意味著整個視網膜將被可視化,不僅可以較為全面地觀察不同層次的視網膜結構和功能,同時可對深層脈管系統進行定量評估,極大地促進了疾病進展的觀察和治療后的隨訪,相信不久的將來可以應用于臨床。
5.2 進一步提高掃描速度,增強掃描深度
目前OCTA掃描速度是10萬次/s,掃描深度是2.0~2.9 mm,未來的掃頻技術可以達到每秒20萬次以上,同時加深掃描深度,對病理性近視以及具有一定厚度、體積的眼內腫瘤血流達到較好的顯影,成為診斷的有力輔助工具。
5.3 去除偽影,使成像更清晰、真實
為消除投射偽影,現有的OCTA分層方法不包含RPE層,這樣極有可能會遺漏1型CNV病灶。目前已有新的OCTA三維全層去投影(3D PAR)方法,突破技術局限,在去除投射偽影的同時,將深層血管叢進一步分為中層毛細血管叢和深層毛細血管叢,使顯示中層毛細血管網成為可能,更真實地顯現視網膜血管的解剖結構。同時,使CNV顯影更清晰,血管連續性更好,形態更完整。
3D PAR這一創新的去投射偽影算法的應用,在活體上證實了中心旁急性中層黃斑病變就是視網膜深層毛細血管的閉塞和缺血,尤其慢性期深層毛細血管血流密度下降更加明顯。去除了投射偽跡的OCTA影像可以為我們提供更準確的疾病信息,幫助我們更精準的量化分析和解讀,尤其是對深層毛細血管缺血類疾病的診療有了更深的認識。
5.4 進一步增強OCTA的量化分析功能,提高測量的重復性和再現性,增加臨床診斷、疾病隨訪的可靠性
OCTA使我們能夠看到視網膜和脈絡膜毛細血管的血液流動,應用算法和軟件幫助我們評估血液流動的變化,量化病灶血流面積和指定區域血流指數。血流密度是OCTA檢查中衡量循環狀態的重要指標,目前新的測量軟件中FAZ參數可重復測量,且FAZ測量結果與FFA的一致性較好。同時,新的視網膜血管全層模式更加符合包括FAZ在內的解剖結構,能夠客觀反映拱環形態且自動分層的重復性好,基本可以達到形態和功能的雙重檢測。無創的OCTA尤其適合慢性病患者的隨訪,避免反復抽血,可以作為疾病篩查、慢性病診療的新的檢查方法。在不久的將來,OCTA有望逐步取代FFA這一傳統的有創檢查方法。
5.5 不局限于血管性病變,可以發現其他眼底改變
采用振幅和相位組合的全信號掃描方式,對緩慢的血流及垂直走行的血管不遺漏,呈現更多的臨床細節。由于同時計算幅值與相應的光學微血管成像的算法增加了相位信號,因此對于視網膜內運動的探測會更敏感,發現一些原來沒有發現的眼底改變,如運動懸浮顆粒的散射現象的顯現。但這一表現是否意味著是某些眼底疾病的眼底改變尚未被了解,值得臨床思考與進一步探索。
5.6 與人工智能(AI)的結合,實現多模式影像平臺
多模式影像平臺是眼科影像、功能檢查的集合及組合分析;而在大數據時代,實現眼科信息數據的管理是診療發展的必然趨勢。AI在醫療行業的發展為多模式影像平臺的發展注入了新的活力,OCTA算法與AI的神經元深度學習算法有共通之處[25]。期待在未來OCTA技術能更多地與AI相結合,成為眼科影像學不可替代的工具。
OCTA作為一種新的眼底血管性疾病的檢查手段,具有無創、快速、高分辨率、定量及分層觀測的優勢,極大地促進了探索疾病發病機制的進程。但由于掃描范圍較小,其在周邊視網膜血流觀察的臨床應用方面受到限制。投射偽影的存在,對CNV等病灶的觀察產生一定的影響。因此,雖然OCTA技術取得了飛速發展,但其對許多疾病的診斷及其在臨床診療中的應用還需與經典的眼底血管造影等檢查進行比對。隨著該技術的不斷發展和進步,相信在不遠的將來,無創OCTA有望取代相關的有創檢查方法成為眼科影像檢查的新工具。