OCTA定量分析糖尿病视网膜病变患者黄斑区微血管改变

雷颖庆 周琦 段成霞 李友谊 达诗彧 吕红彬

糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病患者最常见的微血管并发症，随病情进展会严重损伤视力，晚期甚至导致患者失明[1]。对DR患者早期诊断、定期随访以及干预治疗是预防患者失明的关键。目前临床上诊断DR的权威方法是眼底荧光素血管造影(fundus fluorescein angiography，FFA)，该诊断方法具有侵袭性，短时间内难以重复，患者易出现造影剂过敏等不良反应[2-3]。光学相干断层扫描血管造影(optical coherence tomography angiography，OCTA)是近年来发展起来的一种新技术，可无创分层显示活体视网膜和脉络膜血管影像，且分辨率超过传统的FFA[4]。研究表明，OCTA能准确显示DR视网膜内微血管异常、毛细血管无灌注等变化，甚至能早期发现黄斑中心凹无血管区域(foveal avascular zone，FAZ)[5-7]。随着技术的不断提高，OCTA能敏感地发现检查区域内血管数量的变化、血管灌注的情况和黄斑区毛细血管拱环损害的情况[8]。本研究应用OCTA观察DR患者黄斑区血流特点，评价OCTA对DR的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2018年8月至12月就诊于西南医科大学附属医院眼科门诊及病房的糖尿病患者57例87眼作为DR组；其中男31例46眼，女26例41眼，年龄35 ～74(55.6±13.3)岁。另选取同期年龄、性别与DR组相符，裸眼视力1.0及以上，无糖尿病病史及家族史，无眼部外伤及手术史，无高度近视及眼底疾病的健康体检者43人80眼作为正常对照组；其中男22人39眼，女21人41眼，年龄36 ～73(52.6±13.4)岁。

1.2 纳入和排除标准纳入标准：(1)符合2型糖尿病诊断标准[9]；(2)除糖尿病外，无其他全身疾病；(3)除DR外无其他眼部疾病；(4)能较好地配合所有检查。排除标准：(1)无法固视配合检查者；(2)屈光间质混浊成像质量不佳者；(3)有既往眼部手术史。

1.3 方法DR组患者经复方托吡卡胺滴眼液(日本参天制药株式会社)散瞳后行FFA(英国OPTOS公司)和OCTA检查(德国蔡司公司)。由固定的两名眼底病医师对患者FFA图像进行评估，并按照 DR国际临床分级标准将DR组患者进行细分；其中，无明显视网膜病变者9例14眼，轻度非增生型DR者 8例13眼、中度非增生型DR者8例11眼、重度非增生型DR者12例18眼和增生型DR者20例31眼。正常对照组均经复方托吡卡胺滴眼液散瞳后行OCTA检查。

OCTA检查时以黄斑中心凹为中心在3 mm×3 mm范围内245个位置取样，每两个位置间隔12.2 μm，每个位置重复4次B扫描，开启眼球运动追踪系统，矫正眼球运动伪迹，保证信号强度>8(范围为0～10)，系统将采集的数据自动合成为玻璃体视网膜交界面(内界膜及以上300 μm)、浅层毛细血管(内界膜到内丛状层)、深层视网膜(内丛状层到外丛状层)、无血管层(外丛状层到椭圆体带)、脉络膜毛细血管(色素上皮层以下29～49μm)、脉络膜血管(色素上皮层以下64～115 μm)。选取视网膜浅层毛细血管层，将所得图像划分为以黄斑中心凹为圆心，直径1 mm和3 mm的内外2个同心圆，采用自带分析软件得到1 mm×1 mm、直径1～3 mm以及3 mm×3 mm范围内的血管线性密度(vascular density，VD)和血流灌注密度(perfusion density，PD)值，分别记为VD1 mm×1 mm、VD1 mm×3 mm、VD3 mm×3 mm、PD1 mm×1 mm、PD1 mm×3 mm、PD3 mm×3 mm。同时，采用自带分析软件得到观察对象的FAZ面积、周长和形态指数。VD是把每一根血管看作线条进行描绘，计算一定区域内线条的总长度与该区域面积的比值；PD是计算血管管径在一定区域内的覆盖面积与该区域面积的比值；通过自动或手动描记FAZ范围，计算FAZ面积与周长，并通过软件进行计算，形态指数0到1表示 FAZ形态规则，FAZ形态越接近圆指数越接近1，反之则接近0。OCTA检测各定量指标示意图见图1。

图1 OCTA检测各定量指标示意图 A:VD；B:PD；C:FAZ面积、周长和形态指数

1.4 统计学处理所有数据采用SPSS 23.0统计学软件进行统计学分析，定量资料采用均数±标准差表示。组间定量资料比较采用独立样本t检验或方差分析，定性资料比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。各指标间的相关性采用Spearman相关分析。利用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve，ROC)分析各指标对DR的分级诊断价值，当曲线下面积(area under the curve，AUC)大于0.5且P<0.05时为诊断有统计学意义。在AUC>0.5时，AUC越接近于1，说明诊断价值越高。检验水准：α=0.05。

2 结果

2.1 DR组与正常对照组各种OCTA定量分析指标DR组的VD1 mm×1 mm、VD1 mm×3 mm、VD3 mm×3 mm、PD1 mm×3 mm、PD3 mm×3 mm、FAZ形态指数均小于正常对照组(均为P<0.05)，FAZ周长较正常对照组增长(P<0.05)。见表1。

2.2 OCTA检测到的各指标与DR疾病严重程度相关性DR疾病严重程度与VD1 mm×3 mm、VD3 mm×3 mm、PD1 mm×3 mm、PD3 mm×3 mm、FAZ形态指数均呈负相关(r=-0.694、-0.672、-0.559、-0.513、-0.626，均为P<0.05)，与FAZ周长呈正相关(r=0.265，P<0.05)。

表1 DR组与正常对照组各种OCTA定量分析指标

2.3 OCTA检测到的各指标对DR的诊断价值对VD1 mm×1 mm、VD1 mm×3 mm、VD3 mm×3 mm、PD1 mm×1 mm、PD1 mm×3 mm、PD3 mm×3 mm、FAZ面积、FAZ周长、FAZ形态指数进行分析，绘制每个指标的ROC曲线，结果见图2。其中，VD1 mm×3 mm对DR的诊断效能最高(AUC=0.922、最佳诊断界限值为21.05 mm-1、灵敏度为0.909、特异度为0.849)，而PD1 mm×1 mm、FAZ面积和FAZ周长对DR的诊断价值不大。

图2 OCTA检测到的各指标的ROC曲线

3 讨论

黄斑区是视觉最敏锐的部位，毛细血管是组织代谢的结构基础[10]。糖尿病异常代谢过程会对黄斑旁中心凹及周边血管组织造成可逆或不可逆损伤，影响视网膜黄斑区的解剖和功能，造成视力严重下降[11]。因此，观察随访糖尿病患者黄斑区微血管变化非常重要，前期有人通过FFA发现黄斑区血流、FAZ变化对评估DR很有意义[12-14]。FFA虽然能很好地观察患者黄斑缺血状态，但无法做到完全定量，也不便随访监测FAZ的异常改变。而OCTA却具有实时、快速、无创、高分辨等优点，可定量检测黄斑区视网膜血管网的血流密度和FAZ形态及面积，且具有较高的可重复性和一致性[15-16]。Hwang等[17]研究发现，DR组较正常对照组FAZ周边血流密度下降，但是该研究获得的黄斑区血流密度仅是全层视网膜黄斑区的一个整体结果，并未分层分析具体某一层面的黄斑区视网膜血流密度变化。Durbin等[18]研究表明，OCTA定量检测深层视网膜血管信号时无法避免表层视网膜血管投射性伪影的影响，而表层视网膜血管定量分析诊断价值更大。本研究对表层视网膜进行准确定量分析，并加入了VD和PD两个定量指标共同分析黄斑区微血管变化。由于VD不受该区域血管管径变化的影响，能更敏感发现一定区域内血管数量的变化，PD能通过一定区域内血管覆盖所占的比例，了解该区域面积里血流灌注情况，两指标相互补充完善。此外，该研究进一步以黄斑中心凹为圆心细分检测范围，这样能更精确反映DR黄斑区血流变化；应用表层视网膜毛细血管显示FAZ边界更为清晰、测量更为准确；运用FAZ面积、周长与形态指数能更全面了解DR对黄斑区毛细血管拱环的损害情况。

本研究发现DR 患者VD1 mm×1 mm、VD1 mm×3 mm、VD3 mm×3 mm、PD1 mm×3 mm、PD3 mm×3 mm均较正常对照组降低，说明黄斑中心凹周围表层视网膜血管密度下降可能与高血糖和低氧引起视网膜神经组织丧失和功能受损有关，黄斑区毛细血管网持续性缺血缺氧，失去了对血流的自主调节功能，最终导致病理性毛细血管闭塞[19]。两组患者PD1 mm×1 mm差异无统计学意义，而VD1 mm×1 mm差异有统计学意义，究其原因可能与黄斑中心凹直径1 mm测量范围过小或样本量较小有关。

本次我们通过统计分析发现VD1 mm×3 mm对DR的诊断效能最高(AUC=0.922)，表明应用OCTA定量分析以黄斑中心凹为圆心直径1～3 mm内表层视网膜VD的变化可作为临床上诊断 DR的一个重要指标，但这一结论还需要大样本研究进一步验证。

综上所述，OCTA的出现为无创、活体检测视网膜血流改变提供了一种快速、准确、重复性好的方法，OCTA各定量指标能更准确反映DR病变的严重程度，在DR的诊断、治疗和随访中具有重要作用。