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三维光相干断层扫描对黄斑疾病的评价研究进展

陈松 主任医师 天津眼科医院 玻璃体视网膜治疗中心
2009-06-13 3040人已读
陈松 主任医师
天津眼科医院

光相干断层扫描 (OCT)是自20世纪90年代研制出的一种分辨率高、非接触性、非损伤性、 可量化的生物组织成像术, 自应用于临床以来, 能获得活体上类似眼组织病理切片的细微结构, 提高了对疾病发生发展的认识。自2002年Zeiss第三代OCT面世,OCT技术采用的光源强度更大,扫描面积更广,扫描速度更快,图像分辨率更高,但大多数仍为时域OCT。近几年,随着OCT技术的发展,出现了高分辨率OCT(UHR OCT),它采用频域技术,可立体重建视网膜的三维结构,被称为三维OCT(3D-OCT)。天津市眼科医院玻璃体视网膜治疗中心陈松

1 3D-OCT技术

UHR OCT利用飞秒技术可以显示内层视网膜,包括胶质细胞层、内、外丛状层、内外核层、外界膜及光感受器细胞的内外节等这些细微结构[1,2],这是普通OCT无法做到的。UHR OCT对视网膜的高解析度可以提供更多的信息,从而为今后研究眼部疾病的发病机制及评价治疗效果带来可能。高分辨率OCT利用频域(傅立叶域)技术,大大提高了扫描速度及图像的清晰度,相对时域OCT而言,扫描速度提高了约50倍[3,4],并且获得了更高的清晰度以及减少了进入眼内能量(<600 mW)[5]。3D-OCT同CT、核磁共振成像(MRI)的三维重建功能一样能三维重建视网膜组织结构[6,7] ,而且它还可以自动记忆每个患者下颌托位置,将眼底图像与OCT图像同时采集保证了眼底图像与OCT图像的精确对照,更有利于病情随访[8,9]。3D-OCT能够测量一些传统OCT无法准确测量的数据,如不规则黄斑裂孔大小及体积。因此,应用3D-OCT更有利于对黄斑变性、DR、青光眼等患者的早期诊断、监测和治疗。

2 正常黄斑的结构

正常黄斑区视网膜的结构自内向外依次为神经纤维层、节细胞层、内丛状层、内核层、外丛状层、外核层、外界膜、IS/OS层、RPE层及其下的脉络膜毛细血管层。OCT图像上中心凹鼻侧神经纤维层较厚,图像呈高反射的信号带,但颞侧的神经纤维层较薄,为中等反射薄层信号。John E等[10]利用3D-OCT与时域OCT比较正常黄斑厚度发现,黄斑中心凹厚度最薄,3D-OCT测量的结果为266.2±22.7mm, 时域OCT测量的结果为203.9±20.0mm,黄斑厚度在中心凹周围3mm范围内最厚,中心凹周围3-6mm的范围厚度减小,这种变化方式与季宝玲等[11]研究结果一致。。Cbristopber 等[12]通过比较了两种OCT后,认为两种OCT对黄斑厚度的测量都是可信的,但频域OCT比时域OCT有更高的可重复性。正常黄斑3D-OCT图像中,玻璃体完全后脱离时,若脱离的玻璃体后界膜与视网膜位置较近,则可在三维图像上观察到后界膜呈弧形漂浮在玻璃体中,若距离较远,则看不到玻璃体后界膜。

3 3D-OCT对黄斑疾病的评价

3D-OCT可对黄斑病变区视网膜各个层面呈现高清晰的三维图像,可清楚的观察到透明膜的形态、视网膜前膜牵拉的力度及内界膜的变化等,还能提供视网膜各个层面的图像。获得完整的视网膜三维结构,对了解黄斑疾病局部或弥漫性病变情况及致病过程的动态演变有很大帮助。对黄斑区视网膜高清晰的呈像,还可以发现隐匿性病变,比如隐匿性黄斑营养不良[12]。近年来利用3D-OCT对黄斑疾病的研究主要集中在玻璃体黄斑牵拉(VMT)、黄斑前膜、黄斑裂孔、糖尿病黄斑病变、黄斑囊样水肿(CME)及年龄相关性黄斑变性(AMD)等方面。

3.1 3D-OCT对玻璃体黄斑牵拉及黄斑前膜的评价

黄斑前膜在二维OCT上常见的表现为紧贴视网膜前的一条高反射信号,可牵拉视网膜形成皱褶和黄斑水肿。3D-OCT对视网膜结构更高的分辨率可以发现比传统OCT更加细微的结构变化,如玻璃体牵拉中心凹结构的变化,外界膜形态的中断以及内外节细胞层的变化等。Hideki等[14]利用3D-OCT观察VMT及特发性黄斑前膜患者,发现大多数VMT患者都会并发特发性黄斑前膜,提示我们VMT与特发性黄斑前膜之间有显著的联系。黄斑前膜在3D-OCT上的表现为黄斑表面与前膜范围、轮廓相一致的高反射信号。Janusz等[15]对44例黄斑前膜患者进行3D-OCT检查发现,这些黄斑前膜患者的3D-OCT图像是不同的,因为频域OCT的高解析度和3D扫描模式,获得了更多关于视网膜的信息,在这些黄斑前膜患者3D-OCT图像中,发现有CME、黄斑板层裂孔、黄斑假孔及光感受器细胞层缺损等改变,这些改变都是决定黄斑前膜患者预后的重要因素。

3.2 3D-OCT对黄斑裂孔的评价

黄斑裂孔根据成因不同可分为特发性、继发性、外伤性及高度近视黄斑裂孔。二维OCT对黄斑裂孔的评价分期为I期中心凹轮廓变浅,神经上皮内可见裂隙或囊腔, II期随着发展中心凹形态逐渐消失,神经上皮层裂隙逐渐增大或断裂或囊肿形成,裂孔表面有一个贴附的盖, III期,进一步发展可伴有玻璃体后脱离或视网膜前膜,黄斑区神经上皮断裂缺损,表面可见平行于后极部视网膜的玻璃体后界膜,有时可以见与裂孔边缘几乎完全分离的盖膜,裂孔周围可有囊肿形成,随着裂孔进一步增大,周围视网膜囊样水肿,色素上皮层光带完整。 I V期黄斑区全层神经上皮缺损,裂孔形态与 III期近似,但玻璃体完全后脱离。

OCT对裂孔直径、高度及视网膜水肿的定量分析为临床鉴别板层黄斑裂孔、 全层黄斑裂孔、 假性黄斑裂孔以及在了解裂孔发生发展方面起到了重要作用。3D-OCT 可对裂孔进行三维扫描,提供的大量的信息,从而有助与发现形成裂孔的原因。3D-OCT对黄斑裂孔的重建可清楚的显示裂孔的形状、位置、大小及与周围组织的关系。对于板层裂孔,可见基底部为外层视网膜呈中等强度信号,而上部为圆形视网膜缺损区。全层裂孔可以透见其下的RPE层,为高反射信号区。对于有“盖”的裂孔可以观察到裂孔上方有低反射与裂孔形状相同的“盖”状结构。Masanori 等[16]研究了黄斑裂孔三维病理图像,发现3D-OCT清楚真实的显示了玻璃体与中心凹间隙结构的三维形态及发生黄斑裂孔的视网膜细微结构。这种三维图像更有利直观的了解玻璃体及中心凹的动态牵拉作用关系。

3.3 3D-OCT糖尿病黄斑病变的评价

糖尿病黄斑病变可发生于糖尿病视网膜病变的任何阶段,是引起视力下降主要原因之一。糖尿病黄斑病变可表现为黄斑水肿、硬性渗出、出血、神经上皮层脱离、色素上皮层脱离、黄斑前膜、增殖性玻璃体视网膜病变(PDR)、黄斑裂孔等。其中后四种情况多并发糖尿病黄斑水肿(DME)。Iwasaki T [17]利用频域OCT对PDR患者黄斑前的增殖膜进行三维成像。图像显示增殖膜覆盖整个黄斑区,并且清楚的显示出三维结构。视网膜与增殖膜之间存在很多粘连、增殖膜分隔及黄斑裂孔,中心凹处增殖膜在切线方向牵拉视网膜形成黄斑裂孔。黄斑的上下方被增殖膜垂直的分隔。上方3D-OCT图像显示内外层增殖膜与视网膜之间形成独立的粘连,每一粘连处视网膜均被牵拉向增殖膜的方向造成视网膜脱离。因此,在玻璃体手术中,对粘连视网膜处不恰当的处理会导致医源性视网膜破裂。在中心凹周围的一定范围内存在环绕黄斑裂孔的粘连,而在其他的区域,粘连的位置是紧邻视网膜的血管走形,视网膜与增殖膜之间是以点状区域连接。在随后的玻璃体手术中发现粘连的位置和范围与手术前3D-OCT诊断图像完全吻合。因此,3D-OCT是了解PDR的一个有效工具,对于玻璃体手术的预测也有很大的帮助。

Otani等[18]依据OCT图像特征把DME主要分为海绵样视网膜水肿即弥漫性视网膜水肿、CME和浆液性神经上皮层脱离。海绵样视网膜水肿主要表现为视网膜神经上皮层厚度增加并伴有层间反射减低,低反射区扩大,这种水肿主要发生于黄斑中心凹及黄斑周围视网膜。当液体积聚在神经上皮层下时,即可发生神经上皮层浆液性脱离。它的OCT图像表现为神经上皮层隆起,其下为液性暗区,色素上皮的高反射带清晰可见。CME的特点是黄斑区视网膜层间囊样腔隙形成,轻者表现为数个蜂窝状小囊腔,当水肿明显时小囊腔可融合成较大的囊腔,甚至在中心凹只保留薄层的内界膜。

3.4 3D-OCTCME的评价

黄斑区由于其解剖结构的特点,最容易发生水肿。根据形态不同,黄斑水肿可分为弥漫样水肿和CME。CME表现为视网膜外丛状层内存在一个至多个囊腔,囊腔间有分隔,囊腔内为液性反反射信号。Noritatsu等[19]利用三维OCT观察了视网膜静脉阻塞导致的CME 20只眼,发现大面积中心凹囊样间隙16例,其中15例在旁中心凹区域伴有小的囊样水肿间隙。囊样间隙存在于内核层及外丛状层或视网膜全层。20例CME患者中均能清楚看到外界膜,其中囊样间隙在外界膜内 7例,囊样间隙看似与外界膜接触9例,中心凹大面积囊腔下的外界膜不能清楚显示2例。研究发现中心凹区域外界膜的完整性与患者视力直接相关。3D-OCT对监测CME的病情变化及评价治疗效果有很大帮助。

3.5 3D-OCTAMD的评价

AMD是60岁以上人群主要致盲疾病之一。AMD在临床上主要分为干性(非渗出性)及湿性(渗出性)两种类型。临床上90%AMD为干性AMD。AMD的OCT图像多种多样,因病变性质不同可表现为玻璃膜疣、RPE脱离、脉络膜新生血管(CNV)、地图状色素上皮萎缩、神经上皮脱离、出血、渗出及水肿等。Khanifar等[20]对AMD的玻璃膜疣利用3D-OCT进行分类,发现眼底照相仅能在一定程度上提示部分局部玻璃膜疣的改变,并不能反应眼底全部玻璃膜疣的改变,这种体外对玻璃膜疣超微结构特点的分类及观察和病理组织的观察相一致,对评价疾病的严重程度及对预后的预测起到很大的作用。

RPE脱离是指视网膜色素上皮与Bruch膜及脉络膜相脱离,是AMD常见的表现之一。可分为浆液性、出血性及纤维血管性RPE脱离,对应与二维OCT图像上,位于RPE层下的脱离区可相应表现为液性暗区、反射信号逐渐衰减及含有点状反射信号的液性暗区。Ahlers 等[21]利用3D-OCT对纤维血管性RPE脱离评价发现利用3D-OCT的自动分层模式可以对RPE层局部精确定量分析,对于纤维血管性RPE脱离,  自动分层模式通过增加了新的评价参数,更有利于临床评价脉络膜视网膜疾病。Lujan等[22]研究发现3D-OCT可鉴别和定量AMD导致的黄斑区视网膜地图样萎缩病变区域,而且区域的大小和形状和自发荧光照相图像相吻合,3D-OCT还可以提供地图样萎缩区域断面的图像。Fleckenstein等 [23]也认为3D-OCT可以反映地图样萎缩的不同阶段及细胞或分子水平上的异质性。Mojana等[24]通过研究AMD患者3D-OCT图像,发现玻璃体与黄斑粘连经常导致CNV患者发生VMT,并且这种牵拉的力量会减弱抗-VEGF治疗的效果,在一部分患者中会导致药物治疗的无效。3D-OCT在对这些患者精确诊断和随访中起到重要作用。Bruin 等[25]通过对湿性AMD的1050nm 3D-OCT分析发现,3D-OCT可以发现隐匿性CNV,并且比时域OCT及850nmOCT更有优势。

4 展望

3D-OCT目前在我国的应用属于起步阶段,王广慧等[26]应用3D-OCT研究中心性浆液性脉络膜视网膜病变(CSC),发现3D-OCT联合同步眼底彩色照相作为一种无损伤性、 非接触性检查技术 ,不但能定性定量检查和随访CSC,还能定位渗漏点,指导激光治疗。我国患者病种多,病变复杂,随着3D-OCT技术的普及,更多眼病将会得到精确诊断,而且会发现更多时域OCT难以发现的微小病变。

总之,OCT技术很大程度提高了对眼底病变的诊断水平,但仍存在许多局限性[27],如价格昂贵在一定程度上限制了它的普及,屈光介质的混浊会影响成像的效果。成像质量部分依赖于医师的操作技术,而且在视网膜下成像会使探测光迅速衰减,难以对深部脉络膜成像。目前视网膜厚度分析仪和视网膜体层摄影被用来测量视网膜厚度,激光扫描偏振仪用来估计视网膜神经纤维层厚度,OCT在临床应用中很多情况下与其它诊疗手段联合应用,可否单独诊断病变的情况仍需进一步研究。 

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