应用光学相干断层扫描技术评估年龄及血压对黄斑区的影响

发布时间：2020-05-28 03:22

【摘要】：研究背景人类的视网膜和脉络膜由多层神经元细胞、其支持营养细胞及毛细血管组成,是眼后节的重要组成结构。众所周知,累及视网膜和脉络膜的病变如青光眼、年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration,AMD)、黄斑水肿、糖尿病视网膜病变可以导致严重的视觉障碍甚至引起失明。因为此类病变造成的视力损伤大多是不可逆转的,进一步探索视网膜和脉络膜的微细结构长期以来都是眼科研究的一项重要课题。定性和定量分析其层状结构无论是对于了解疾病的病理生理过程还是评估防治方法的效果都至关重要。另外,视网膜的血管还与其他微血管结构具有相似的解剖特征和生理特性,因而成为研究活体中整个微血管系统的独有“窗口”。组织病理学研究表明,视网膜血管的特征性改变与其他器官的微血管病理性变化密切相关。而且,既往对于一些慢性疾病病程的调查结果显示,远在其他器官微血管发生病变之前,就可以观察到视网膜血管的病理性改变。因此,对视网膜的形态特征和微血管的变化进行详细的研究,不论是对于眼部疾病,还是对于某些系统性疾病的诊断和防控都非常关键。视网膜可以通过光学技术进行直接观察,还可以进行反复、无创的监测评估,近年来已有大量研究利用图像处理和分析技术重现了黄斑区各层结构和微血管系统的形态。在临床工作中,无创的眼底照相和超声检查已被广泛应用于视网膜疾病的诊断和病情监测,荧光素及吲哚菁绿眼底造影检查可用于检查眼部血液循环情况。大量的流行病学调查、临床及实证研究均展示了各种眼部疾病中黄斑的异常状态。同时,来自大型前瞻性队列研究的证据一致表明,眼底的某些典型性改变,比如视网膜小动脉狭窄、视网膜动脉瘤的形成和视网膜血管的几何参数的变化,与高血压病情的进展有密切关系。2011年日本茨城县健康研究(Ibaraki Prefectural Health Study)的结果显示,除了传统的心血管疾病危险因素以外,存在轻度视网膜病变的患者死于心血管疾病的风险也有显著增加。然而,传统的视网膜检查技术,如眼底照相、眼底荧光血管造影和眼部超声检查,只能提供定性和预估的信息,无法精确的定量分析视网膜在解剖结构上的细微改变。光学相干断层扫描技术(optical coherence tomography,OCT)是近年来出现的新型光学层析成像技术,它的迅速发展和不断完善使人类对于视网膜的基础和临床研究有了革命性的突破。通过OCT技术获得的高分辨率的视网膜组织横断面图像,实现了对其活体形态的无创和定量检测。同时因为这项检查方便进行,无电离辐射,舒适度高,且经济实惠,已广泛应用于各种眼部疾病的评估和随访。相较于最早的时域OCT,频域OCT(Spectral domain-OCT,SD-OCT)具有更高的空间分辨率及三维(three-dimensional,3D)扫描密度,更好的成像质量,并能对内层视网膜包括光感受器层的结构形态进行更出色的描绘。而且,基于OCT的新型血流成像技术-OCT血管成像术(OCT angiography,OCTA)也日臻完善,它不仅能够分层显示视网膜、脉络膜及视乳头周围毛细血管网,量化指定区域血流面积,同时还能对病变深度进行分层精确评估。此外,OCTA的结果还可以同时呈现眼底的平面结构图像和对应的微血管系统图像。随着不断推陈出新,在微血管功能失调有关的疾病中,OCTA技术已经成为诊断、评估疾病进展及治疗有效性的主要检测手段。综上所述,应用SD-OCT及OCTA检查视网膜以及脉络膜,不仅对于眼部疾病的诊治有重大的指导意义,对于某些全身性疾病亦是如此。通过分析黄斑区OCT图像,能够更加详细的评估视网膜和脉络膜组织,深入了解其与疾病的风险分层和进展有关的更精确的形态学和微血管改变。研究目的1.应用SD-OCT,评估年龄增加对健康中国人群黄斑区视网膜各分层厚度和中心凹下脉络膜血管层厚度的影响。2.利用OCTA定量分析系统性高血压(systemic hypertension,HTN)无视网膜病变患者的黄斑微血管密度、血管骨架密度、血管直径、分枝复杂度、中心凹无血管面积和视乳头周围血管管径的早期变化。研究方法1.本研究为前瞻性观察研究,纳入525名眼部健康者,年龄在20岁至87岁之间,每名受试者随机选择一只眼睛进行OCT检查。根据国际早期糖尿病视网膜病变治疗研究(Early Treatment Diabetic Retinopathy Study,ETDRS)图分区,使用OCT自带软件对黄斑区视网膜总厚度和视神经纤维层(retinal nerve fiber layer,RNFL)、神经节细胞层(ganglion cell layer,GCL),内丛状层(inner plexiform layer,IPL)、内核层(inner nuclear layer,INL)、外丛状层(outer plexiform layer,OPL)、外核层(outer nuclear layer,ONL)、感光细胞层(photoreceptor layer,PRL)与视网膜色素上皮层(retinal pigment epithelium,RPE)以及单独视网膜色素上皮层这8个视网膜层面的厚度进行自动分割和测算。采用OCT的增强深部成像(enhanced-depth imaging,EDI)技术分层测量黄斑中心凹下脉络膜总厚度、脉络膜大血管层厚度和脉络膜中小血管层厚度,分析年龄与黄斑各分层厚度的关系。2.纳入高血压患者77人(137眼)作为高血压组,健康志愿者43人(79眼)为对照组,对比分析两组的OCTA视网膜血管层图像以评估视网膜微血管的变化。其中微循环的指标包括:黄斑区表层视网膜(superficial retinal layer,SRL)和深层视网膜(deep retinallayer,DRL)的血管密度(vessel density,VD)、血管骨架密度(skeleton density,SD)、血管直径指数(vessel diameter index,VDI)、分形维数(fractal dimension,FD)、中心凹无血管区(foveal avascularzone,FAZ)和视乳头周围血管管径。并且分析这些指标与平均动脉压(mean arterial pressure,MAP)和眼灌注压(ocular perfusion pressure,OPP)的相关性。研究结果1.黄斑中心凹处的总视网膜厚度与年龄并无显著相关性(P = 0.54),但是,随着年龄的增加,外核层、视网膜色素上皮层、脉络膜、脉络膜大血管层及脉络膜中小血管层的厚度显著降低(P0.05)。旁中心凹区和黄斑周边区各分区中,视网膜总厚度呈现与年龄相关的显著减少(P0.05)。神经节细胞层、内丛状层和外核层的年龄相关性减少可能是导致这一结果出现的原因(P0.05)。与之相反的是,旁中心凹区和黄斑周边区视网膜色素上皮层的厚度则随年龄增加逐渐增厚(P0.05)。2.相较于对照组,HTN组黄斑区视网膜毛细血管密度和分枝复杂度降低,视乳头周围血管管径缩小,具体表现为黄斑的视网膜深层毛细血管网的VD,视网膜表层和深层毛细血管SD、FD显著降低(P0.01),同时,高血压患者视乳头旁动脉管径变窄(P = 0.04)。黄斑区视网膜表层的VD,表层及深层的VDI、FAZ,视乳头旁总血管管径和静脉管径均无明显改变(P0.05)。视网膜深层毛细血管网的SD和VD与MAP呈负相关(两者R =-0.152,P = 0.03)。结论1.SD-OCT的检查结果揭示,在眼部健康的中国人群队列中,黄斑区视网膜和脉络膜各个分层组织的厚度出现与年龄相关的不同改变。2.OCTA可以客观、可靠地通过分析各项血管参数评估高血压患者视网膜的微血管变化,可以在HTN患者出现早期临床改变之前作为一种经济实用的辅助检查手段。
【图文】：

分层图,分层图,视网膜

网膜厚度和分层厚度。视网膜内界膜到Ｂｍｃｈ膜外层距离为视网膜厚度，内界膜逡逑至外界膜距离为内层视网膜厚度（ｉｎｎｅｒ邋ｒｅｔｉｎａｌ邋ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，邋１叮），视网膜分层（从内逡逑表面到外表面）如图２所示：视神经纤维层（ｒｅｔｉｎａｌ邋ｎｅｒｖｅ邋ｆｉｂｅｒ邋ｌａｙｅｒ，邋ＲＮＦＬ）、神经逡逑节细胞层（ｇａｎｇｌｉｏｎ邋ｃｅｌｌ邋ｌａｙｅｒ，邋ＧＣＬ）、内从状层（ｉｎｎｅｒ邋ｐｌｅｘｉｆｏｒｍ邋ｌａｙｅｒ，，邋ＩＰＬ）、内逡逑核层（ｉｎｎｅｒ邋ｎｕｃｌｅａｒ邋ｌａｙｅｒ，邋ＩＮＬ）、外从状层（ｏｕｔｅｒ邋ｐｌｅｘｉｆｏｒｍ邋ｌａｙｅｒ，邋ＯＰＬ）、外核层、逡逑感光细胞层（ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｐｔｏｒ邋ｌａｙｅｒ，邋ＰＲＬ）与视网膜色素上皮层（ｒｅｔｉｎａｌ邋ｐｉｇｍｅｎｔ逡逑印ｉｔｈｅｌｉＵｍ，ＲＰＥ）以及单独的视网膜色素上皮层，详见图２。逡逑ｎ…７邋逦逦邋－邋ｖ邋／邋—．ｒ邋－邋＾逦＾逡逑棚逡逑图２视网膜分层图示逡逑１３逡逑

自动测算,层析算法,黄斑,图像

逡逑示例见图１。逡逑图１双眼ＥＴＤＲＳ分区图示逡逑黄斑９个分区的图像均由Ｓｐｅｃｔｒａｌｉｓ邋ＯＣＴ软件采用图像层析算法自动测算视逡逑网膜厚度和分层厚度。视网膜内界膜到Ｂｍｃｈ膜外层距离为视网膜厚度，内界膜逡逑至外界膜距离为内层视网膜厚度（ｉｎｎｅｒ邋ｒｅｔｉｎａｌ邋ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，邋１叮），视网膜分层（从内逡逑表面到外表面）如图２所示：视神经纤维层（ｒｅｔｉｎａｌ邋ｎｅｒｖｅ邋ｆｉｂｅｒ邋ｌａｙｅｒ，邋ＲＮＦＬ）、神经逡逑节细胞层（ｇａｎｇｌｉｏｎ邋ｃｅｌｌ邋ｌａｙｅｒ，邋ＧＣＬ）、内从状层（ｉｎｎｅｒ邋ｐｌｅｘｉｆｏｒｍ邋ｌａｙｅｒ，邋ＩＰＬ）、内逡逑核层（ｉｎｎｅｒ邋ｎｕｃｌｅａｒ邋ｌａｙｅｒ，邋ＩＮＬ）、外从状层（ｏｕｔｅｒ邋ｐｌｅｘｉｆｏｒｍ邋ｌａｙｅｒ，邋ＯＰＬ）、外核层、逡逑感光细胞层（ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｐｔｏｒ邋ｌａｙｅｒ，邋ＰＲＬ）与视网膜色素上皮层（ｒｅｔｉｎａｌ邋ｐｉｇｍｅｎｔ逡逑印ｉｔｈｅｌｉＵｍ，ＲＰＥ）以及单独的视网膜色素上皮层，详见图２。逡逑ｎ…７邋逦逦邋－邋ｖ邋／邋—．
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R774.5

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