OCTA在脑血管疾病相关视网膜血流检测中的应用进展.pdf
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1、四川医学2 0 2 3年9 月第44卷(第9 期)SichuanMedical Journal,2023,Vol.44,No.9doi:10.16252/ki.issn1004-0501-2023.09.017981OCTA在脑血管疾病相关视网膜血流检测中的应用进展袁瑞娜,李恒1.2(1.遵义医科大学,贵州遵义56 30 0 0;2.遂宁市中心医院眼科中心,四川遂宁6 2 9 0 0 0)【关键词】光学相干断层扫描血流成像(OCTA);脑血管病;视网膜血流;进展【中图分类号】R445.9【文献标志码 B【文章编号】1 0 0 4-0 50 1(2 0 2 3)0 9-0 9 8 1-0 4光学
2、相干断层血管成像(optical coherence tomo-graphy angiography,OCTA)是一种相对快速且无创的新型血管成像技术,通过扫描血管内运动的红细胞,从而得到视网膜及脉络膜血流的高分辨率图像。OCTA可以通过所得的图像检测定量分析许多微血管参数,包括血流密度、灌注密度和中央凹无血管区面积等,量化分析各层微血管,直接显示病变的部位和深度,因此OCTA在研究多种视网膜疾病和脉络膜疾病方面具有巨大的临床价值。血一视网膜屏障中毛细血管的紧密连接与血一脑屏障的相似,因此越来越多的学者将研究重点转移到通过运用OCTA检测视网膜脉络膜血流信号从而预测、诊断及评估脑血管疾病的发生
3、、发展及变化状况。近年来,OCTA通过检测脑白质病变、脑卒中、脑小血管及血管认知障碍等脑血管疾病患者的视网膜血管,发现视网膜血管密度、血流减少以及无血管区面积的增加,OCTA有望成为临床研究和评估脑血管疾病的新手段。本文就 OCTA 的原理、临床常用检测指标以及在脑血管疾病中的应用进行综述,以期为脑血管病的早期诊断及预后评估以提供新的思路和参考。1OCTA原理和临床常用检测指标光学相干断层扫描(optical coherence tomography,OCT)是利用光源和干涉仪以及算法根据反射光的振幅和延迟来产生图像,它可以对眼睛的结构进行3D成像,包括神经节细胞、黄斑、视盘等,并可测量视盘的
4、大小和视网膜脉络膜的厚度。OCTA是一种算法的突破,它不仅具有传统 OCT的功能,还可通过OCT图像获得的眼部组织结构与成像区域中血管内血流的整合图,以实现血流的无创可视化。以往尝试过使用多普勒、相位变化和散斑变化等不同算法技术来检测视网膜血流信号,结果均不太理想。目前主要采用两种不同技术一光谱域(SD-OCT)和扫频源(SS-OCT)。SD-OCT通过分析反射光的不同光谱带,能同时收集到脉络膜和巩膜的图像信息。与SD-OCT相比,SS-OCT使用波长更长、轴向灵敏度衰减较低,因此SS-OCTA具有更高的敏感性2 ,同时 SS-OCT也绕过了SD-OCT的限制,可以在同一扫描中对视网膜深层和表
5、层结构进行综合评估,这使得更多的视网膜小血管能够清晰显示出来。在OCTA中,临床上常用到的检测指标包括血管灌注密度(perfusion density,PD)、血管长度密度(vesseldensity,VD)、视网膜神经纤维层厚度(retinalnerve fi-berlayer,RNFL)、黄斑中心凹下脉络膜厚度(subfovealchoroidal thickness,SFChT)和中央凹无血管区(fovealavascular zone,FAZ)的形态大小等这些指标赋予了OCTA可视化血管结构的功能。PD通过测量检测区域内血管直径的宽度并计算检测出区域内血管所占的面积百分比,从而反映血管
6、内血流的灌注量3 VD通过测量检测区域内单位面积的血管线性长度计算VD值,反映区域内代谢的强度4。RNFL是通过测量检测区域的视网膜神经纤维层厚度,间接反映了大脑神经纤维的变化5 SFChT是Bruch膜的超反射线到巩膜内表面超反射线的垂直距通信作者,E-mail:lihengl-982离,反映了视网膜和脉络膜血流变化6 。FAZ 的形态和大小主要通过面积、周长以及形态指数来定量分析视网膜非灌注区【7 。因此OCTA技术通过检测视网膜血管病变的指标(PD、VD、RNFL、SFCh T、FA Z等)来反映脑血管的病理改变。2OCTA 在脑血管疾病中的应用尽管神经成像技术得到了广泛的研究与应用,但
7、针对脑血管疾病的诊断仍然需要大脑形态学变化的数据支持。而视网膜小血管为脑血管和全身血管状况提供了一个准确的窗口,通过OCTA检测视网膜血管内的结构和血流量来反映人体脑血管结构的状况,可达到动态监测脑血管疾病的发生和进展的目的,最终获得有价值的诊断依据。2.1OCTA在脑白质病变患者中的应用缺血性脑白质病变(white matter hyperintensities,WMHs)是老年人中常见的脑小血管疾病之一,在MRI中表现为高信号。WMHs 的进展缓慢、隐匿性强,但其发病机制并不明确 8 。有研究显示,严重WMHs可使阿尔茨海默病(Alzheimer disease,A D)风险增高2 5%,
8、血管性痴呆风险增高7 3%,脑卒中发病1 4d或出院后3个月时死亡和严重残疾风险增高58%9-0 。同时有研究指出,WMHs 的存在和严重程度与偏头痛患者眼底缺血病变和严重残疾风险增高相关1 0 。因此,早期启动预防策略以减少未来的脑血管病风险增高,需要一种强有力的检测手段进行动态早期预警。相比MRI,OCTA技术能检测出MRI容易遗漏的脑小血管病变信号,而且速度更快,更安全(无创操作),检查效果可靠性更好1 。最新的研究有人使用OCTA观察WMHs 患者中黄斑区的微血管和结构变化1 2 ,结果显示与Fazekas 评分1 的患者相比,Faze-kas 评分2 的患者中心凹周围的深层毛细血管丛
9、密度和视盘周围放射状毛细血管层密度明显降低,视乳头RNFL厚度降低。这些改变可能与WMHs患者脑细胞的线粒体功能障碍和高耗氧量、以及神经元、神经胶质细胞和血管细胞之间的相互作用受损1 3 有关。Javaid 等 进一步证实了WMHs 患者不仅有视网膜深层毛细血管丛(deep.capillaryplexus,DCP)层密度的改变,还伴有明显的神经元丢失和神经胶质细胞受损,这一结果更加支持视网膜血管密度改变与磁共振成像上四川医学2 0 2 3年9 月第44卷(第9 期)SichuanMedical Journal,2023,Vol.44,No.9脑白质高信号的表现存在着相关性。MRI检测到的WMH
10、s 常被认为是血管异常的指标,尤其对于有先兆的偏头痛患者。近年来,Hu 等1 0 通过 OCTA评估有无先兆的偏头痛患者的视网膜血流密度以及与WMHs的相关性,结果显示与健康人组相比,偏头痛患者视网膜的平均RNFL厚度明显薄于对照组,其中有先兆偏头痛且WMHs(+)患者,视网膜VD和平均RNFL厚度低于WMHs(-),FA Z面积更大,相较于无先兆偏头痛患者,有无WMHs,视网膜血流密度没有明显差异。Tash等【1 4 通过观察视网膜黄斑血流VD评价了无先兆偏头痛与WMHs的关系进一步证实了这个结论。然而,微血管功能障碍是否会导致大脑中的神经元丢失尚不清楚,目前缺乏WMHs的视网膜血管变化方面
11、的大样本循证医学证据,但 OCTA在WMHs中的研究值得关注。2.2OCTA在脑卒中患者中的应用在临床上,脑卒中分为缺血性脑卒中(ischemicstroke,IS)和出血性脑卒中(hemorrhagic stroke,HS)两种形式,其中IS中占8 0%。近年来,有人提出了神经血管单元(neurovascularunit,NVU)理论可作为脑卒中发病的一种机制。NVU 由多种类型的细胞和细胞外基质组成,作为一个综合系统调节脑血流。根据 NVU理论,IS 与NVU的整合功能受损有关1 5,造成血脑屏障损伤。因此,视网膜NVU也可以被卒中时损害脑NVU 的因素所破坏。最新的研究使用OCTA观察I
12、S患者视网膜微血管和神经改变1 6 ,结果显示与非中风患者相比,IS患者中黄斑区和视盘区的VD在明显减少,而且还伴有IS患者的RNFL和神经节细胞复合体厚度(ganglion cellcomplex thickness,GCCT)明显降低。这与 Liu等1 7 发现IS患者OCTA上的视网膜各层毛细血管丛密度降低的研究结果相一致,这可能也与神经炎症的激活途径的激活有关。因中性粒细胞释放炎症介质,导致内皮细胞膜受损,增加血脑屏障的通透性,促使血脑屏障受损和神经炎症的发生;T淋巴细胞通过激活促炎症途径,促进血小板和白细胞黏附在血管内皮上引起血栓性炎症1 8 。这些类似的病理生理过程可能是卒中患者视
13、网膜VD下降的机制所在。近年,Zhao 等1 9 利用多模态成像评估IS患者的眼部变化,Logistic回归结果显示,中风组相比于非中风组,眼底 SFChT减少2 8四川医学2 0 2 3年9 月第44卷(第9 期)SichuanMedical Journal,2023,V o l.44,No.9um,而中风组的视网膜动脉口径变细和硬化,反映脉络膜血管也可能受到动脉硬化的影响。这与Kwapong等2 0 使用视微OCTA评估近期单发皮质下梗死(re-cent single subcortical infarction,RSSI)患者视网膜、脉络膜微血管及结构变化相一致,研究显示,相比于健康人组
14、,RSSI患者视网膜深层VD明显稀疏,SFChT明显变薄。另外,还有学者研究了使用 OCTA 观察 IS 患者FAZ 的形态变化7 ,发现 IS 患者的FAZ 形态不规则,甚至出现FAZ面积变小,这可能与黄斑区缺血有关。此外,有研究发现IS患者的脑部改变会伴有不同程度的视觉障碍2 1 ,这可能与脑损伤和视网膜低灌注有关。视网膜的低灌注,尤其是DCP层,会导致光感受器轴突终端与双极细胞和水平细胞形成带状突触连接的营养和氧气不足,这可能是IS患者产生视觉障碍的原因之一。基于此视网膜微血管改变可能是脑部微血管病变的一种敏感标志物,有助于监测卒中进展的程度。2.3OCTA在CADASIL中的应用伴有皮
15、质下梗死和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病(cerebral autosomal dominant arteriopathywith subcortical infarcts and leukoencephalopathy,CADA-SIL)是由1 9 号染色体上的 NOTCH3基因突变引起的遗传性脑小血管疾病2 。CADASIL主要累及小动脉的病变,因此在非神经系统表现和脑小动脉外的血管异常是特别值得研究。近年,Lin 等2 3 使用OCTA可视化技术对35例CADASIL患者59 只眼的黄斑区的血管密度进行检查,并接受MRI和步态速度评估。结果显示与健康人相比,CADASIL患者黄斑区
16、浅层视网膜丛的血管密度显著降低,黄斑区血管密度与步态速度呈正相关,而与大脑的腔隙数量呈负相关。这正与Fang等2 41 使用增强深度成像光学相干断层扫描(en-hanced depth imaging optical coherence tomography,EDI-OCT)观察到CADASIL患者的视网膜动脉外径增大以及动脉壁增厚的研究结果相一致,CADASIL 患者的平均 SFChT明显低于对照组。因此,OCTA 是检测视网膜血流密度是评估 CADASIL患者疾病严重程度和神经变性的有效工具。2.4OCTA在血管认知障碍中的应用血管认知障碍(vascular cognitive impai
17、rment,VCI)2 5 主要是由血管危险因素和脑血管疾病引起的,983包括从轻度认知障碍到IS或HS引起的血管性痴呆,以及血管因素联合神经退行性病变,包括 AD 和 AD 相关性痴呆。现有研究证据表明脑血管病变是导致痴呆的最重要因素之一,并且与神经退行性病变有协同或叠加作用2 6 。最新的研究中Zhang等2 7 使用OCTA对痴呆患者视网膜微血管变化进行成像的结果反映了痴呆期间发生的脑微循环变化,结果表明与临床前AD相比,AD患者的微血管密度明显降低,血管灌注量减少,FAZ面积增大。此外,已有学者证明了FAZ的面积与AD患者的内侧颤叶萎缩面积(medial temporal lobeat
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