光相干断层扫描血管成像(OCTA)是一项无创快捷检测视网膜脉络膜血流的影像检查新技术。与传统需要注射造影剂的血管造影不同,其最大优势是不需注射任何造影剂就能分层观察视网膜脉络膜血流变化,提供传统血管造影不能显示的血管及血流变化信息,丰富对疾病病理生理改变的认识,从而有助于对疾病做出客观准确的分析判断和有效评价。但不论是OCTA技术本身抑或是OCTA临床应用水平的提高都还有很大的发展提升空间。充分认识OCTA的技术优势,了解OCTA与传统血管造影的区别以及各自的优缺点和OCTA检查图像解析判读的注意事项,方能更好地利用该技术对视网膜脉络膜血管疾病做出无创快捷的诊断,进而提升视网膜脉络膜血管疾病的认知水平。
引用本文: 王敏. 利用光相干断层扫描血管成像技术优势,提升视网膜脉络膜血管疾病认知水平. 中华眼底病杂志, 2016, 32(4): 353-356. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2016.04.003 复制
光相干断层扫描血管成像(OCTA)是一种无创检测视网膜脉络膜血流的影像检查技术。这一新技术在平面(en face)光相干断层扫描(OCT)的基础之上,采用独创的分光谱振幅去相关血管成像算法[1],无创快捷的检测视网膜脉络膜血流变化,并显示血管形态。较之荧光素眼底血管造影(FFA)、吲哚青绿血管造影(ICGA)等传统的有创视网膜脉络膜血管影像检查显示技术,OCTA堪称眼科影像检查学的又一次革命性突破。充分认识OCTA的技术优势,了解OCTA与传统血管造影的区别和优缺点以及OCTA检查及图像解析判读的注意事项,方能更好地利用该技术对视网膜脉络膜血管疾病做出无创快捷的诊断,进而提升对视网膜脉络膜血管疾病的认知水平。
1 OCTA的技术优势
FFA、ICGA是视网膜脉络膜血管疾病影像检查诊断的经典方法,其检查方法与结果目前仍是糖尿病视网膜病变(DR)、中心性浆液性脉络膜视网膜病变(CSC)、老年性黄斑变性(AMD)脉络膜新生血管(CNV)等许多视网膜脉络膜血管疾病诊断的金标准[2, 3]。但这两种侵入性有创检查方法其外源性造影剂进入血液后有4.82%的受检者会出现不同程度的不良反应,轻者恶心、呕吐,重者发生过敏反应,甚至死亡[4, 5]。动态观察视网膜血管病变拍摄时长可达10~30 min,耗时较久[6, 7]。所获得的为各个层次病变一起呈现的二维图像,以有无造影剂渗漏及其强弱为判断病变的主要标准,虽能在较大视野范围内观察血流动态变化及造影剂渗漏、积存和着染,但无法准确分辨病变所在层次并且在大量造影剂渗漏时也会妨碍病变观察。此外,造影剂体内循环速度较快,随着造影时间延长,背景荧光增强后对毛细血管细节分辨更加困难。
与FFA、ICGA比较,OCTA的技术优势表现在无需注射造影剂即能对血管成像,避免了有创检查和造影剂带来的不良反应。而且成像仅需5、6 s,检查快捷方便,有助于提高随访频率,密切动态观察病灶变化。由于OCTA是基于三维信息重建,能够分层显示血流信息,定位病变层面,分别显示位于神经纤维层的浅层毛细血管网和位于内核层的深层毛细血管网[8]。视网膜毛细血管显示较FFA清楚。此外,还能同时提供视网膜功能和结构信息,每一幅en face OCTA图像都有对应的横断面OCT图像和en face OCT图像,使得图像呈现解析更加精准。由于不注射造影剂,OCTA无法显示造影所能显示的荧光素渗漏、积存和着染,无法判断病灶活动性,但也因此避免了造影剂渗漏对视网膜病变观察的干扰。目前商用OCTA和传统造影相比其成像范围较小,对于视网膜周边部的血管异常尚无法呈现是其主要的不足之处。
2 部分常见眼底病的OCTA新发现
2.1 AMD
利用OCTA三维成像和分层观察特性能够比较容易地发现渗出型AMD患眼的CNV。通过切换分层面能区分Ⅰ型和Ⅱ型CNV。Ⅰ型CNV对应FFA分型的隐匿型CNV,其分层面通常在脉络膜毛细血管层面,血流信号位于视网膜色素上皮(RPE)和Bruch膜之间;Ⅱ型CNV对应于FFA分型的经典型CNV,其分层面通常在外层视网膜层面,血流信号位于RPE之上。这些都是FFA或ICGA检查观察不到的特征。在一些固视相对较好,屈光间质较为清晰,黄斑区没有大片出血或积液遮挡的患眼,完全可以通过OCTA联合结构OCT确诊渗 出型AMD并对其进行分型,而不需要行FFA或ICGA检查。OCTA观察到的渗 出型AMD患眼CNV有不同的形态,大致可分为海蛇头形、海扇形和不规则形;CNV形态在OCTA上比FFA或ICGA显示得更清楚[9, 10]。通过OCTA还能对渗出型AMD抗血管内皮生长因子(VEGF)药物治疗后CNV的变化进行无创快捷的随访评价。显效患眼能观察到CNV血管网面积缩小以及血管网逐渐退缩[11];复发患眼可见到血管网重新开放,面积扩大。OCTA还能定量检测CNV血流面积[12]。这可作为评价抗VEGF药物疗效的一项新的生物学指标。
OCTA可检测到萎缩型AMD中心凹处脉络膜血流降低,并与玻璃膜疣增生相关。通过观察脉络膜血流变化,可预测萎缩型AMD的进展。如果脉络膜毛细血管血流受损区域超过地图样萎缩边界,则提示其病变可能进展。将来若有治疗萎缩型AMD的药物进入临床,OCTA有可能成为观察评估药物疗效的一项重要指标。
2.2 息肉样脉络膜血管病变(PCV)
PCV诊断金标准目前还是来自ICGA。但ICGA的有创性以及ICGA设备普及程度不够和检查药物供应方面的问题,限制了ICGA的广泛应用。利用OCTA能比较容易地检测出PCV患眼中与OCT扫描发现的双线征对应的异常分支血管网(BVN),而且BVN血流分布和形态显示的清晰程度更优于ICGA;除此之外,还能同时分辨BVN解剖位置位于RPE和Bruch膜之间。这是ICGA检查结果无法判断的。OCTA在检测息肉样病灶(polyps)的能力上有一定的局限性,不是每一例PCV患眼都能用OCTA检测出息肉样病灶。其主要原因可能与OCTA成像原理有关。有些流速慢,体积小的息肉样病灶OCTA有可能检测不到[13]。OCTA能检测出的息肉样病灶,其血流信号的位置在RPE脱离的顶部,这一解剖位置也是ICGA检查无法识别的。OCTA检查的这些发现,使我们对PCV的病理生理变化有了进一步的认识。在屈光间质清楚,没有大量出血和积液的PCV患眼中,建议首先利用无创的OCTA做筛查,若筛查后不能确诊,再考虑行ICGA检查明确诊断。在用OCTA观察PCV时,息肉样病灶在外层视网膜分层面容易观察到,BVN在脉络膜毛细血管分层面容易看清。分层的厚度和位置可做适当手动调整,使病变血流信号显示得更为清楚。OCTA检查的这些优势和指标,也使得OCTA可作为随访PCV治疗效果的有力工具。
2.3 DR
OCTA能检出视网膜微血管异常,如微血管瘤、中心凹无血管区(FAZ)周围毛细血管重塑、FAZ扩大、毛细血管扩张纡曲、视网膜内微血管异常和毛细血管无灌注区[14]。OCTA检查发现的微血管瘤数量没有FFA多[15],这和OCTA成像原理有关。OCTA检测不出有些流速太慢的微血管瘤,但OCTA也能观察到有些FFA检查观察不到的微血管瘤。一些小的无灌注区,毛细血管密度降低的区域和血管纡曲改变在OCTA上显现更加清楚。视盘新生血管和突出于视网膜表面的新生血管在OCTA上显示得比FFA清楚,而这些新生血管在FFA晚期可能会因荧光素渗漏而看不清新生血管的走行。 通过OCTA广角拼图,也能够增加观察DR周边部微血管改变的范围。
2.4 视网膜血管阻塞性疾病
通过OCTA研究视网膜血管阻塞的文献报道还较少。在现有能检索到的文献和国内外出版的OCTA图谱中发现,对于视网膜中央和分支静脉阻塞,OCTA 能检测到视网膜后极部血管弓内的毛细血管无灌注区、微血管瘤、浅层和深层毛细血管扩张纡曲重塑和异常吻合,合并黄斑水肿的患眼能检测到黄斑FAZ扩大,黄斑区血管稀疏纡曲[16-18]。对于视网膜中央动脉阻塞,在发病早期,因缺血造成的内层视网膜水肿,会影响OCTA的成像质量,但仍能观察到黄斑区浅层视网膜血流信号的明显减弱。水肿消退后浅层和深层毛细血管无灌注显示得更加清楚。目前OCTA因扫描范围的限制,只能对视网膜静脉阻塞后极部一定范围内的血流改变做出评价,但这一区域的血流变化对视网膜神经节细胞及其轴突的血供十分重要,对视网膜静脉阻塞黄斑区的病理生理变化和视力预后判断有重要价值。有些小的毛细血管无灌注、深层毛细血管扩张、纡曲和重塑是FFA检查无法观察的。OCTA也是随访视网膜静脉阻塞治疗效果的无创影像检查手段。在抗VEGF治疗后,能观察到浅层和深层视网膜毛细血管分布趋于正常。当然对于视网膜血管阻塞导致的周边部病变,广角FFA检查仍然是重要的评价手段。
2.5 CSC
利用OCTA能够观察CSC患眼脉络膜毛细血管血流改变。在急性CSC,OCTA能观察到FFA发现的渗漏点附近的脉络膜毛细血管血流信号增强[16],但渗漏点的发现仍然要依靠FFA。在慢性CSC,由于病灶区域可能出现RPE变薄或萎缩,OCTA可透见RPE下的脉络膜毛细血管,这在判读OCTA结果时要注意识别,需联合B扫描OCT一并观察。值得一提的是,OCTA对CSC并发CNV诊断有重要价值并得到公认,OCTA对CSC合并CNV的观察优于FFA并且快捷无创。
3 OCTA检查与结果解析判读注意事项
以目前通过国家食品药品监督管理总局认证并在临床使用的OCTA成像设备Avanti RTVue-XR(Optovue Inc.,Fremond,CA,USA)为例,在行OCTA检查时应注意选择适合的患者,主要是屈光间质需相对透明,固视应较好。扫描间隙让患者瞬目或闭眼休息。解析判读OCTA扫描结果时应注意针对不同的疾病选择不同的OCTA分层面进行观察。其中,视网膜血管性疾病重点观察浅层和深层毛细血管分层面的改变;CNV重点观察外层视网膜和脉络膜毛细血管分层面的改变。分层面可做适当手动调整以突显病变血流信号和血管形态。
与FFA、ICGA检查获得的图像相比,OCTA检查获得的图像更容易产生伪影。浅层大血管会投影在外层视网膜上,使得本该没有血管的外层视网膜出现浅层大血管的投影。目前已有专门的软件去除这一伪影,但对于视网膜形态变化较大的病变,如严重的视网膜水肿,由于分层的准确性受影响,可能仍然会出现这样的伪影。我们可以通过对比外层视网膜与浅层视网膜的血管形态加以区别,假如两个层面上的血管形态一样则为伪影。OCTA的成像原理是通过测量运动来判定血流的存在,因此,信号采集过程中眼球的运动也会引起伪影。以Avanti RTVue-XR为例,在采集过程中的en face OCTA图像上出现较宽的白色横线或竖线时,表明受检者固视不良或有眼动。反之,当采集过程中的en face OCTA图像上出现较宽的黑色横线或者竖线时,表明受检者在检查过程中有眨眼或者闭眼,系统识别为没有运动的信号。虽然理论上OCTA识别到的信号应当都是红细胞的运动,但是一些非血管结构的组织有时也会被误认为血流信号,血流速度太快或太慢,OCTA也不能识别。
不论是OCTA技术本身抑或是临床应用水平的提高都还有很大的发展提升空间。对OCTA算法的改进有可能提高成像质量和对眼底血管疾病血流改变的检出率。今后的OCTA扫描速度会更快,扫描范围会更广,眼动伪迹消除技术也会有进一步改进。不同算法多个厂家出产的OCTA设备也将陆续进入市场和医疗机构,眼科医师会有更多的选择来满足OCTA在临床的需求。而对OCTA图像的解析解读需要有一个认识学习过程。只有对其图像形成原理以及信号采集中各种伪影产生的原因有所认识,并不断积累不同疾病OCTA图像特征解析判读经验,最终才能对OCTA的检查结果做出客观正确的评价。
光相干断层扫描血管成像(OCTA)是一种无创检测视网膜脉络膜血流的影像检查技术。这一新技术在平面(en face)光相干断层扫描(OCT)的基础之上,采用独创的分光谱振幅去相关血管成像算法[1],无创快捷的检测视网膜脉络膜血流变化,并显示血管形态。较之荧光素眼底血管造影(FFA)、吲哚青绿血管造影(ICGA)等传统的有创视网膜脉络膜血管影像检查显示技术,OCTA堪称眼科影像检查学的又一次革命性突破。充分认识OCTA的技术优势,了解OCTA与传统血管造影的区别和优缺点以及OCTA检查及图像解析判读的注意事项,方能更好地利用该技术对视网膜脉络膜血管疾病做出无创快捷的诊断,进而提升对视网膜脉络膜血管疾病的认知水平。
1 OCTA的技术优势
FFA、ICGA是视网膜脉络膜血管疾病影像检查诊断的经典方法,其检查方法与结果目前仍是糖尿病视网膜病变(DR)、中心性浆液性脉络膜视网膜病变(CSC)、老年性黄斑变性(AMD)脉络膜新生血管(CNV)等许多视网膜脉络膜血管疾病诊断的金标准[2, 3]。但这两种侵入性有创检查方法其外源性造影剂进入血液后有4.82%的受检者会出现不同程度的不良反应,轻者恶心、呕吐,重者发生过敏反应,甚至死亡[4, 5]。动态观察视网膜血管病变拍摄时长可达10~30 min,耗时较久[6, 7]。所获得的为各个层次病变一起呈现的二维图像,以有无造影剂渗漏及其强弱为判断病变的主要标准,虽能在较大视野范围内观察血流动态变化及造影剂渗漏、积存和着染,但无法准确分辨病变所在层次并且在大量造影剂渗漏时也会妨碍病变观察。此外,造影剂体内循环速度较快,随着造影时间延长,背景荧光增强后对毛细血管细节分辨更加困难。
与FFA、ICGA比较,OCTA的技术优势表现在无需注射造影剂即能对血管成像,避免了有创检查和造影剂带来的不良反应。而且成像仅需5、6 s,检查快捷方便,有助于提高随访频率,密切动态观察病灶变化。由于OCTA是基于三维信息重建,能够分层显示血流信息,定位病变层面,分别显示位于神经纤维层的浅层毛细血管网和位于内核层的深层毛细血管网[8]。视网膜毛细血管显示较FFA清楚。此外,还能同时提供视网膜功能和结构信息,每一幅en face OCTA图像都有对应的横断面OCT图像和en face OCT图像,使得图像呈现解析更加精准。由于不注射造影剂,OCTA无法显示造影所能显示的荧光素渗漏、积存和着染,无法判断病灶活动性,但也因此避免了造影剂渗漏对视网膜病变观察的干扰。目前商用OCTA和传统造影相比其成像范围较小,对于视网膜周边部的血管异常尚无法呈现是其主要的不足之处。
2 部分常见眼底病的OCTA新发现
2.1 AMD
利用OCTA三维成像和分层观察特性能够比较容易地发现渗出型AMD患眼的CNV。通过切换分层面能区分Ⅰ型和Ⅱ型CNV。Ⅰ型CNV对应FFA分型的隐匿型CNV,其分层面通常在脉络膜毛细血管层面,血流信号位于视网膜色素上皮(RPE)和Bruch膜之间;Ⅱ型CNV对应于FFA分型的经典型CNV,其分层面通常在外层视网膜层面,血流信号位于RPE之上。这些都是FFA或ICGA检查观察不到的特征。在一些固视相对较好,屈光间质较为清晰,黄斑区没有大片出血或积液遮挡的患眼,完全可以通过OCTA联合结构OCT确诊渗 出型AMD并对其进行分型,而不需要行FFA或ICGA检查。OCTA观察到的渗 出型AMD患眼CNV有不同的形态,大致可分为海蛇头形、海扇形和不规则形;CNV形态在OCTA上比FFA或ICGA显示得更清楚[9, 10]。通过OCTA还能对渗出型AMD抗血管内皮生长因子(VEGF)药物治疗后CNV的变化进行无创快捷的随访评价。显效患眼能观察到CNV血管网面积缩小以及血管网逐渐退缩[11];复发患眼可见到血管网重新开放,面积扩大。OCTA还能定量检测CNV血流面积[12]。这可作为评价抗VEGF药物疗效的一项新的生物学指标。
OCTA可检测到萎缩型AMD中心凹处脉络膜血流降低,并与玻璃膜疣增生相关。通过观察脉络膜血流变化,可预测萎缩型AMD的进展。如果脉络膜毛细血管血流受损区域超过地图样萎缩边界,则提示其病变可能进展。将来若有治疗萎缩型AMD的药物进入临床,OCTA有可能成为观察评估药物疗效的一项重要指标。
2.2 息肉样脉络膜血管病变(PCV)
PCV诊断金标准目前还是来自ICGA。但ICGA的有创性以及ICGA设备普及程度不够和检查药物供应方面的问题,限制了ICGA的广泛应用。利用OCTA能比较容易地检测出PCV患眼中与OCT扫描发现的双线征对应的异常分支血管网(BVN),而且BVN血流分布和形态显示的清晰程度更优于ICGA;除此之外,还能同时分辨BVN解剖位置位于RPE和Bruch膜之间。这是ICGA检查结果无法判断的。OCTA在检测息肉样病灶(polyps)的能力上有一定的局限性,不是每一例PCV患眼都能用OCTA检测出息肉样病灶。其主要原因可能与OCTA成像原理有关。有些流速慢,体积小的息肉样病灶OCTA有可能检测不到[13]。OCTA能检测出的息肉样病灶,其血流信号的位置在RPE脱离的顶部,这一解剖位置也是ICGA检查无法识别的。OCTA检查的这些发现,使我们对PCV的病理生理变化有了进一步的认识。在屈光间质清楚,没有大量出血和积液的PCV患眼中,建议首先利用无创的OCTA做筛查,若筛查后不能确诊,再考虑行ICGA检查明确诊断。在用OCTA观察PCV时,息肉样病灶在外层视网膜分层面容易观察到,BVN在脉络膜毛细血管分层面容易看清。分层的厚度和位置可做适当手动调整,使病变血流信号显示得更为清楚。OCTA检查的这些优势和指标,也使得OCTA可作为随访PCV治疗效果的有力工具。
2.3 DR
OCTA能检出视网膜微血管异常,如微血管瘤、中心凹无血管区(FAZ)周围毛细血管重塑、FAZ扩大、毛细血管扩张纡曲、视网膜内微血管异常和毛细血管无灌注区[14]。OCTA检查发现的微血管瘤数量没有FFA多[15],这和OCTA成像原理有关。OCTA检测不出有些流速太慢的微血管瘤,但OCTA也能观察到有些FFA检查观察不到的微血管瘤。一些小的无灌注区,毛细血管密度降低的区域和血管纡曲改变在OCTA上显现更加清楚。视盘新生血管和突出于视网膜表面的新生血管在OCTA上显示得比FFA清楚,而这些新生血管在FFA晚期可能会因荧光素渗漏而看不清新生血管的走行。 通过OCTA广角拼图,也能够增加观察DR周边部微血管改变的范围。
2.4 视网膜血管阻塞性疾病
通过OCTA研究视网膜血管阻塞的文献报道还较少。在现有能检索到的文献和国内外出版的OCTA图谱中发现,对于视网膜中央和分支静脉阻塞,OCTA 能检测到视网膜后极部血管弓内的毛细血管无灌注区、微血管瘤、浅层和深层毛细血管扩张纡曲重塑和异常吻合,合并黄斑水肿的患眼能检测到黄斑FAZ扩大,黄斑区血管稀疏纡曲[16-18]。对于视网膜中央动脉阻塞,在发病早期,因缺血造成的内层视网膜水肿,会影响OCTA的成像质量,但仍能观察到黄斑区浅层视网膜血流信号的明显减弱。水肿消退后浅层和深层毛细血管无灌注显示得更加清楚。目前OCTA因扫描范围的限制,只能对视网膜静脉阻塞后极部一定范围内的血流改变做出评价,但这一区域的血流变化对视网膜神经节细胞及其轴突的血供十分重要,对视网膜静脉阻塞黄斑区的病理生理变化和视力预后判断有重要价值。有些小的毛细血管无灌注、深层毛细血管扩张、纡曲和重塑是FFA检查无法观察的。OCTA也是随访视网膜静脉阻塞治疗效果的无创影像检查手段。在抗VEGF治疗后,能观察到浅层和深层视网膜毛细血管分布趋于正常。当然对于视网膜血管阻塞导致的周边部病变,广角FFA检查仍然是重要的评价手段。
2.5 CSC
利用OCTA能够观察CSC患眼脉络膜毛细血管血流改变。在急性CSC,OCTA能观察到FFA发现的渗漏点附近的脉络膜毛细血管血流信号增强[16],但渗漏点的发现仍然要依靠FFA。在慢性CSC,由于病灶区域可能出现RPE变薄或萎缩,OCTA可透见RPE下的脉络膜毛细血管,这在判读OCTA结果时要注意识别,需联合B扫描OCT一并观察。值得一提的是,OCTA对CSC并发CNV诊断有重要价值并得到公认,OCTA对CSC合并CNV的观察优于FFA并且快捷无创。
3 OCTA检查与结果解析判读注意事项
以目前通过国家食品药品监督管理总局认证并在临床使用的OCTA成像设备Avanti RTVue-XR(Optovue Inc.,Fremond,CA,USA)为例,在行OCTA检查时应注意选择适合的患者,主要是屈光间质需相对透明,固视应较好。扫描间隙让患者瞬目或闭眼休息。解析判读OCTA扫描结果时应注意针对不同的疾病选择不同的OCTA分层面进行观察。其中,视网膜血管性疾病重点观察浅层和深层毛细血管分层面的改变;CNV重点观察外层视网膜和脉络膜毛细血管分层面的改变。分层面可做适当手动调整以突显病变血流信号和血管形态。
与FFA、ICGA检查获得的图像相比,OCTA检查获得的图像更容易产生伪影。浅层大血管会投影在外层视网膜上,使得本该没有血管的外层视网膜出现浅层大血管的投影。目前已有专门的软件去除这一伪影,但对于视网膜形态变化较大的病变,如严重的视网膜水肿,由于分层的准确性受影响,可能仍然会出现这样的伪影。我们可以通过对比外层视网膜与浅层视网膜的血管形态加以区别,假如两个层面上的血管形态一样则为伪影。OCTA的成像原理是通过测量运动来判定血流的存在,因此,信号采集过程中眼球的运动也会引起伪影。以Avanti RTVue-XR为例,在采集过程中的en face OCTA图像上出现较宽的白色横线或竖线时,表明受检者固视不良或有眼动。反之,当采集过程中的en face OCTA图像上出现较宽的黑色横线或者竖线时,表明受检者在检查过程中有眨眼或者闭眼,系统识别为没有运动的信号。虽然理论上OCTA识别到的信号应当都是红细胞的运动,但是一些非血管结构的组织有时也会被误认为血流信号,血流速度太快或太慢,OCTA也不能识别。
不论是OCTA技术本身抑或是临床应用水平的提高都还有很大的发展提升空间。对OCTA算法的改进有可能提高成像质量和对眼底血管疾病血流改变的检出率。今后的OCTA扫描速度会更快,扫描范围会更广,眼动伪迹消除技术也会有进一步改进。不同算法多个厂家出产的OCTA设备也将陆续进入市场和医疗机构,眼科医师会有更多的选择来满足OCTA在临床的需求。而对OCTA图像的解析解读需要有一个认识学习过程。只有对其图像形成原理以及信号采集中各种伪影产生的原因有所认识,并不断积累不同疾病OCTA图像特征解析判读经验,最终才能对OCTA的检查结果做出客观正确的评价。