超高分辨率眼前节OCT在结膜增生性疾病中的应用

柳孟云 郦惠燕 王颖君 杜持新

结膜增生性疾病包括结膜变性疾病和结膜肿瘤两大类，是常见的眼表疾病。结膜变性疾病主要指翼状胬肉和睑裂斑，结膜肿瘤包括眼表鳞状细胞瘤（ocular surface squamous neoplasia，OSSN）、无色素型黑色素瘤、淋巴瘤等。恶性肿瘤的正确诊断对于患者的预后尤为重要。临床上常用的检查和诊断方法有裂隙灯显微镜、共聚焦显微镜、角膜地形图、超声生物显微镜、组织病理学、细胞学检查和光学相干断层成像技术（optical coherence tomography，OCT）等[1-3]。裂隙灯显微镜检查最常用，可观察到病灶表面整体情况，但其放大倍数有限，且无法观察组织深部结构，往往难以对许多疾病鉴别诊断。共聚焦显微镜虽能在细胞水平成像，但视野局限，无法获取“大”图像，并且扫描深度有限。组织病理学检查作为OSSN等疾病的金标准则要求手术切除，患者不易接受。细胞学检查虽无需行手术，但只能检查浅表部分的细胞，且阳性率低[1]。超声生物显微镜在扫描面积及穿透力方面较有优势，但分辨率只有50μm，且为接触性检查，检查的舒适性和患者的耐受性欠佳[2]。角膜地形图虽然是无创、非接触式检查，但只能显示模拟的高度图而无法进行组织的成像。OCT是一种无创、非接触式的检查，其扫描时间短，可重复性高，能提供随访模式[4-5]，分辨率高，能准确测量角膜、结膜上皮等结构[6]。随着傅里叶技术的发展，超高分辨率OCT（ultrahigh resolution，UHR-OCT）应运而生，其具有1～4μm的超高分辨率，可对眼前节结构进行清晰成像和精确测量，可用于眼表增生性疾病的诊断、鉴别诊断、治疗及预后评估[4，7-8]。本文从UHR-OCT的原理入手，阐述UHR-OCT下结膜增生性疾病的光学影像特征，以及在诊断和治疗中的应用。

1 UHR-OCT的发展史和特点

1.1 OCT原理及发展史 OCT为低相干光源发出的近红外光，经分束器后到达参考臂和样品臂，由于近红外光在眼不同组织中的单次后向散射性不同，经样品臂返回的光线中携带了大量样品内部信息，经过和参考臂返回的光线发生干涉而放大形成干涉光，最后的光信息由CCD或其他光电探测器探测记录，并计算光回波的延迟时间和强度，分析出不同组织的结构及其距离，由计算机处理成像，显示出组织的断层结构。自从1991年时域OCT第一次被Huang等[9]报道用于视网膜的光学断层成像，开辟了新的医学影像诊断技术。Izatt等[10]在1994年首次报道时域OCT眼前节成像，用于观察前房、前房角、晶状体等结构。时域OCT通过移动参考镜前后位置改变参考臂的光程，使样品中只有等光程深度位置的反射光参与干涉，由于需要前后移动参考镜从而影响了它的成像速度，其扫描速度是2 000A/s[11]。

随着软件的不断更新和硬件设备的进一步提高，OCT从一开始的时域OCT发展到基于傅里叶变换的光断层成像干涉法，它的结构特点是参考臂中的反射镜是固定的，并利用分光光谱仪对样品内部所有深度位置反射光干涉信号进行一次性测量，得到干涉信号的频率谱，再通过傅里叶变化的算法，将频率域信号转化为空间域信号，因此成像速度和灵敏度明显提高。它分为扫频OCT和谱域OCT，目前扫频OCT多采用波长为1 310nm的扫频光源，扫描深度达10mm，扫描宽度达16mm，但是其轴向分辨率仅为10μm，常用于前房角、睫状肌、晶状体的测量。谱域OCT多采用波长为850nm左右的光源，扫描深度达5～6mm，轴向分辨率可高达5μm，已广泛用于视网膜、泪膜和角膜等的成像和厚度测量。在此基础上，高分辨率OCT和UHR-OCT应运而生[4]。

1.2 UHR-OCT的特点 目前UHR-OCT大多采用中心波长830～850nm，带宽100nm的超辐射发光二极管光源以及由高速线阵CCD或CMOS相机记录，扫描的速度可达70 000A/s，光学轴向分辨率达1～4μm，同时扫描宽度为5～12mm，实现实时高清晰刻画从结膜、泪膜、角膜上皮至内皮的分层结构[4，12-14]。

2 UHR-OCT在诊断、鉴别诊断及治疗中的应用

2.1 正常的角膜和结膜 在UHR-OCT成像下，正常角膜上皮覆盖一层高反射的泪膜（图1a），其测量厚度约为4.4μm[15]。角膜上皮较薄，呈现规则的线性结构，反射信号较暗（图1b）；角巩缘上皮和结膜上皮也较薄，但表现为轻度的高反射信号（图1c），结膜上皮欠规则，尤其是结膜起始部分，角膜基质结构均匀（图1d）[16]。可见在UHR-OCT下，角膜各结构成像清晰，因此利用UHR-OCT可测量角膜各结构。Feng等[17]利用OCT测量中央角膜、角膜缘和结膜上皮的厚度分别为 （54.7±1.9）、（79.6±7.4）和（44.9±3.4）μm。

图1 正常角膜结构（a:角膜表面较高反射信号的泪膜；b：角膜上皮薄；c：结膜上皮；d：规则的基质层）（此图来源于浙江大学医学院附属第四医院眼科）

2.2 翼状胬肉和睑裂斑 翼状胬肉是眼表的一种翼状的增生性疾病，多认为与紫外线的慢性暴露有关，常向心性侵入透明角膜[18-19]。翼状胬肉在UHR-OCT下表现为上皮厚度正常或轻度增厚（图2a），同时上皮呈中等程度的高反射，上皮下可见病灶呈高的高反射信号，且位于角膜上皮和前弹力层之间（图2b）[12，15]。假性翼状胬肉的临床表现与翼状胬肉十分相似，但在UHR-OCT下，假性翼状胬肉向外生长并没有真正接触到角膜[18]，可有效做出鉴别诊断，为手术方案的设计提供参考。

睑裂斑表现与翼状胬肉相似。Soliman等[20]应用OCT发现睑裂斑与翼状胬肉的差别在于其生长止于角巩膜缘，而正常角膜上皮未见隆起，其与前弹力层之间无高反射信号，并且与巩膜之间有明显的分界线（图2cd）。有学者认为角巩膜缘存在一个潜在的屏障阻挡睑裂斑，当睑裂斑的生长突破角膜缘的屏障时就发展为翼状胬肉[21-23]。因此UHR-OCT下超微结构的特点能真实反映睑裂斑至胬肉的发病过程，协助临床做出精确的诊断。

翼状胬肉首选的治疗方式是手术切除联合自体结膜移植，部分患者需佩戴角膜绷带镜减少术后异物感和促进角膜上皮愈合。Chen等[8]利用UHR-OCT实时监测绷带镜下上皮愈合的情况，指导摘镜时间。Kheirkhah等[24]通过UHR-OCT观察到自体结膜移植术后，结膜上皮厚度在3个月内逐渐下降后趋于稳定。Pujol等[25]研究发现在UHR-OCT下一个正常的角膜缘结构的出现，可以作为翼状胬肉治愈的依据，监测角巩膜缘的超微结构可以预测胬肉的复发。

图2 翼状胬肉和睑裂斑[a：裂隙灯下翼状胬肉的表现（黑色箭头）；b：翼状胬肉在UHR-OCT下上皮反射信号增高，而厚度不增厚（箭头1），病灶侵入到角膜上皮与前弹力层之间（箭头2）；c：睑裂斑在裂隙灯下的表现（白色箭头）；d：睑裂斑在UHR-OCT下与翼状胬肉的区别在于：睑裂斑生长终止于角膜缘（箭头1），角膜上皮未见隆起（箭头2），病灶与巩膜有明显分界（箭头3）]（此图来源于浙江大学医学院附属第四医院眼科）

2.3 OSSN OSSN是来源于角膜、结膜鳞状上皮的新生物，按病理可分为良性、交界性和恶性病变，良性病变包括括鳞状细胞良性增生、乳头状瘤，交界性病变包括轻度不典型增生，恶性病变包括原位癌、鳞状细胞癌等[26-27]。近年来，结膜上皮内瘤变被提出并运用于眼表的肿瘤诊断，包括结膜上皮异型增生和原位癌[28]。OSSN常常需要与翼状胬肉、睑裂斑、无色素型黑色素瘤等鉴别。Segev等[29]认为经过角膜专家诊断和切除后的翼状胬肉行常规病理活检的收益较小。临床上不典型的OSSN与翼状胬肉表现很接近，容易误诊漏诊（图3a）。Shousha等[5]首先将UHR-OCT运用在OSSN的诊断上，经过数年的研究总结出UHR-OCT下，OSSN的图像特征为：（1）具有增厚的高折射上皮；（2）正常上皮到非正常上皮的突然转变；（3）病灶和深部组织间的上皮内瘤变（图3b）。Kieval等[12]发现以142μm作为角膜上皮厚度的截断值，在鉴别OSSN和翼状胬肉时的灵敏度和特异度分别是94%和100%。在OSSN伴随有红斑痤疮、睑裂斑、Salzmann’s结节状变性和角膜缘干细胞缺失的情况下，利用上述3点UHR-OCT下的OSSN特征，仍然能够将OSSN诊断出来，并与病理活检结果一致[30]。因此UHROCT的应用可降低非OSSN活检的概率，并且提高诊断的准确性和有效性。

图3 OSSN[a：裂隙灯下OSSN的表现与翼状胬肉相近（黑色箭头）；b：UHR-OCT下OSSN的成像，病灶上皮有高的高反射信号且增厚（星号），正常上皮与OSSN上皮有明显的突然转变区（箭头1），病灶与其下组织存在上皮内瘤变（箭头2）]（此图来源于Bascom Palmer Eye Institute，University of Miami Miller School of Medicine，由本文作者杜持新采集）

2.4 无色素性黑色素瘤 无色素性黑色素瘤是恶性程度较高的肿瘤，来源于黑色素细胞，在临床上常常表现为结膜面不规则的结节状隆起，易复发，常发生耳前、颌下淋巴结转移[31]，若不及时正确处理往往造成严重后果，裂隙灯常表现为无色素的肿块，与OSSN相近，容易被误诊为OSSN（图4a），甚至有无色素性黑色素瘤形态类似于霰粒肿的报道[32]。因此，在肿块处理前有必要行UHR-OCT等无创检查以帮助诊断，为选择切开活组织检查或切除活组织检查提供依据[13]。在UHR-OCT下，无色素型黑色素瘤上皮组织不增厚，可以明确地与OSSN区别开来，上皮组织和基底膜反射均增强，上皮产生部分断裂，同时病灶下产生大片的阴影部分（图4b）[13，16]。因此利用OCT能清晰了解瘤体的部位、大小、深度和边界，并能引导检查者设计手术径路，避免切开活组织检查造成的肿瘤细胞脱落转移[1，12，33-34]。

图4 无色素性黑色素瘤[a：裂隙灯下无色素性黑色素瘤表现与OSSN接近；b：UHR-OCT下对病灶的成像（箭头1代表图a中黑色箭头表示的病灶），角膜上皮厚度正常（箭头2），病灶下有大片阴影（箭头3），出现部分断裂（箭头4）]（此图来源于Shousha等[5]）

2.5 色素痣 眼表良性肿瘤中以色素痣为常见。裂隙灯检查见其颜色可由黄褐色到深棕色（图5a），根据病变位置不同又可分为上皮内痣、复合痣和上皮下痣[35-36]。常规用超声生物显微镜检查时能够探及到病灶的后缘，但对前缘的成像分辨率较低[2]。在UHR-OCT下，色素痣上皮厚度正常，拥有轻度的高反射信号，常可见强信号的基底膜，固有质下存在阴影部分，常可见小囊泡[16]，由于黑色素的存在，OCT的光学信号容易被阻挡而产生阴影（图5b）[13]。使用1 300nm波长的OCT穿透深度更深，可尝试探查色素痣的深部信息。UHR-OCT可以作为超声生物显微镜的一种补充检查随访的工具。

图5 色素痣 [a：黑色箭头表示裂隙灯下色素痣的表现；b：在UHR-OCT下，色素痣向外隆起（箭头1），其中存在大量固有质（箭头2），病灶下存在大量阴影（箭头3），可见小囊泡（箭头4）]（此图来源于Shousha等[5]）

2.6 结膜原发性获得性黑色素沉着病（conjunctival primary acquired melanosis，PAM） PAM是一种获得性的色素沉着病，常在中年发病，表现为结膜上局限性的、补丁状的、扁平的、多病灶的或弥散性色素沉着的病灶（图6a）[37]。对PAM最初的处理多为观察和冷冻疗法，无异型性和轻度异型性的PAM不会转变成黑色素瘤，而伴有高度异型性的PAM有13%会最终转变成黑色素瘤[38]。因此PAM的随访比较重要。但由于超声生物显微镜和共聚焦显微镜的随访性较差，UHR-OCT可作为比较重要、便捷的随访工具。在UHR-OCT下，其特点为上皮细胞层厚度正常，伴有中等程度的高反射信号，基底膜出现强的高反射信号，并且它们的信号均匀一致，同时未突破基底膜侵入上皮下组织。但值得注意的是，即使在UHR-OCT下，仍然无法辨别出细胞的异型性（图6b）[13]，需要结合共聚焦显微镜或活检做出明确诊断。

2.7 结膜淋巴瘤 眼附属器官淋巴瘤为结外淋巴瘤，其中约80%属于黏膜相关淋巴瘤[39]，其中35%～40%发生在结膜[40]。结膜淋巴瘤在裂隙灯下表现为一个肉色的结膜肿块（图7a），而在UHR-OCT下，其上皮的厚度及反射信号均正常，上皮下的病灶反射信号较低且均匀一致，在病灶周围包绕着未侵入肿块实质的高反射信号（图7b）。利用UHR-OCT可准确诊断结膜淋巴瘤，结果与病理组织活检一致，同时可利用UHR-OCT对结膜淋巴瘤接受治疗后进行评估与随访[12，15]。

图6 PAM[a：黑色素沉着病在裂隙灯下的表现；b：在UHR-OCT下，上皮层中等程度高反射，无明显增厚（箭头1），基底膜反射信号较高（箭头2），无法判断异型性]（此图来源于Shousha等[5]）

图7 结膜淋巴瘤[a：裂隙灯下淋巴瘤呈肉色的肿块；b：角膜上皮轻度高折射信号、厚度正常（箭头1），肿块基质信号较低且均匀一致（箭头2），其外包绕高反射的上皮下组织（箭头3）]（此图来源于Nanji等[16]）

3 总结及展望

UHR-OCT具有高清断层扫描成像、高分辨率、快速、非接触性和无损伤性的特点，是临床上非常易被患者所接受的检查和治疗随访工具，能够清晰地将眼表的细微结构呈现出来。UHR-OCT在眼表增生性疾病的应用中，虽然在色素痣、黑色素沉着病和无色素型黑色素瘤等疾病中信号容易被色素细胞遮挡而产生深部组织成像不清或产生阴影，但得益于其超高分辨率和较大的扫描宽度，可以获得相当清晰组织的“光学病理切片”，能有效利用各层的清晰结构测量出不同层次的精确厚度，从而准确地对OSSN、翼状胬肉、无色素型黑色素瘤、结膜淋巴瘤等进行诊断和鉴别诊断，其准确性甚至可以和组织活检相媲美。随着OCT的普及、技术性能的进一步提高，功能OCT例如光学相干断层扫描血管成像技术的应用，将会使我们对各类眼表增生性疾病的认识越来越深刻，这将有助于此类疾病的发病机制的研究。目前还需要更大样本量进一步临床观察，以建立各种眼前节增生性疾病的较为精确的光学影像诊断标准。在未来，OCT有着广阔的应用前景，甚至有可能很大程度地替代常规的眼表肿瘤的组织学活检。