糖尿病黄斑水肿中光相干断层扫描生物学标志物研究进展

蒋婧文 综述 陈长征 审校

武汉大学人民医院眼科中心 430060

糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病患者常见的眼部并发症，可导致视力丧失，严重者可致盲。糖尿病黄斑水肿(diabetic macular edema，DME)是指糖尿病引起的黄斑中心凹1个视盘直径内视网膜微血管渗漏导致细胞外液积聚所致的视网膜增厚或硬性渗出[1-2]。有研究报道，约25%的糖尿病患者可能发生DME[3]。DME的发病机制尚不明确，目前认为是组织缺氧导致的血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表达上调，引起血-视网膜屏障(blood-retinal barrier，BRB)的破坏，血管通透性增加导致黄斑区视网膜内和视网膜下液体积聚。DME是DR患者视力丧失的主要原因，若未及时治疗，约50%的DME患眼可能在2年内丧失2行以上的视力[4]，因此早期诊断和治疗尤为关键。目前针对DME的治疗主要有抗VEGF药物治疗、激光治疗、糖皮质激素治疗以及手术治疗，需要寻找合适的检查手段，发现敏感的生物学标志物进行长期随访，以确定最佳治疗时机，并预测治疗效果。光相干断层扫描(optical coherence tomography，OCT)可无创地高质量成像视网膜和脉络膜的各个层次，可用于眼底疾病的早期诊断和长期随访。OCT成像可用于DME患眼水肿的分型、严重程度评估以及治疗后消退情况监测。目前已有研究观察到DME在OCT上视网膜和脉络膜层次图像的特征性改变，包括玻璃体黄斑界面异常、内层视网膜结构紊乱、内节-外节(inner segment-outer segment，IS-OS)连续性破坏、外界膜连续性破坏、外层视网膜管型、高反射点、视网膜内囊样积液、中心凹下神经视网膜脱离、低光学反射点、中心凹下脉络膜厚度改变、脉络膜血管指数变化等，可将其作为DME的生物学标志物，帮助监测DME的进展以及视力预后情况，对临床DME的诊断及长期治疗随访有重要意义。

1 玻璃体黄斑界面异常

玻璃体视网膜界面由玻璃体后皮质、视网膜内界膜及Müller细胞末端组成，其完整性对维持视功能具有重要作用。当玻璃体的组织结构损伤，玻璃体后皮质与内界膜分离，发生玻璃体后脱离，促进视网膜表面细胞的迁移和滞留，继而发生玻璃体黄斑界面异常(vitreomacular interface abnormalities,VMIAs)。VMIAs包括视网膜前膜(epiretinal membrane,ERM)和玻璃体视网膜粘连(vitreomacular attachment,VMA)，OCT上表现为玻璃体黄斑处的高反射膜。Karatas等[5]发现顽固性弥漫水肿型DME与玻璃体对毛细血管牵拉相关。Wong等[6]研究发现DME眼中基线处ERM的存在提示较差的最佳矫正视力(best corrected visual acurity,BCVA)，经抗VEGF治疗后，观察到患眼中VMA发生有产生或消失的动态变化，而ERM不随治疗发生改变[6]，提示ERM对抗VEGF药物的反应不佳。研究发现有VMIAs的患眼经贝伐单抗治疗后视力提升不明显[7]。ERM的存在通常预示较差的预后，ERM的长期存在可能导致慢性结构变化，从而降低潜在的视力改善能力[6]。

2 视网膜改变

2.1 内层视网膜结构紊乱

视网膜内层结构包括神经节细胞层-内丛状层(ganglion cell layer-inner plexiform layer,GCL-IPL)复合物、内核层和外丛状层(outer plexiform layer,OPL)。内层视网膜结构紊乱(disorganization of retinal inner layers,DRIL)定义为正常内层视网膜层次结构紊乱，导致OCT上各层次间边界不清。研究多采用视网膜中心凹1 000 μm～3 000 μm区域测量DRIL的水平范围[8]。

DRIL是DME较为可靠的生物学标志物，它可能代表了视觉信息从光感受器到神经节细胞途径的破坏。DRIL的形成可能与视网膜毛细血管灌注异常有关，研究发现DRIL与DR患者的视网膜毛细血管无灌注区域面积大小相关[9]，且DME眼中OCT血管成像(optical coherence tomography angiography,OCTA)的视网膜浅层及深层的灌注异常区域与DRIL的位置相对应[10]。DRIL的存在代表了较差的基线处视力及预后情况，Sun等[11]首先提出DME患眼中DRIL与视敏度相关，在视网膜中心1 000 μm范围内，基线处更严重的DRIL提示治疗后更差的视敏度，并且在抗VEGF治疗后8个月，DRIL恢复的患眼比持续性DRIL的患眼具有更佳的视敏度。因此DRIL通常预示了DME眼较差的预后。

2.2 外层视网膜改变

2.2.1IS-OS连续性破坏 IS-OS层在OCT上表现为高反射带，IS-OS连续性的破坏代表了黄斑光感受器的损伤。目前研究已发现IS-OS连续性在部分视网膜疾病中的意义，如视网膜分支静脉阻塞(branch retinal vein occlusion，BRVO)、色素性视网膜炎(retinitis pigmentosa，RP)、中心性浆液性脉络膜视网膜病变(central serous chorioretinopathy，CSC)等[12]。Maheshwary等[12]研究发现，在未治疗或已治疗的DME眼中，IS-OS连续性的破坏均对视敏度有重要影响，其中断百分比越高，视敏度越低，提示IS-OS连续性可作为患眼预后视力的预测因子。同样有研究发现经过玻璃体腔内注射地塞米松治疗后，IS-OS连续性较好的患眼BCVA更好[13]。IS-OS连续性可较准确预测患者视力及预后情况，目前较为公认的观点是IS-OS连续性的缺失能够可靠地提示更差的视力预后，并且其对VA的影响与DME眼水肿是否消退无关。

2.2.2外界膜连续性破坏 外界膜是Müller细胞与光感受器的连接复合体，并可阻隔大分子物质的通过。在DME眼中，外界膜的破坏可能使脂质或蛋白质外渗，继而流入视网膜下腔并损害光感受器；反之，光感受器的损坏也可能导致外界膜的破坏。因此外界膜与DME患眼的视力损害相关。Mori等[14]研究62只DME患眼发现，经抗VEGF治疗后，基线处完全缺失的外界膜未见明显结构改善，部分缺失的外界膜可见明显结构改善；并且外界膜的破坏与较差的BCVA显著相关，提示外界膜可作为DME患眼视力预后的预测因子。与IS-OS连续性相似，外界膜连续性的破坏可预测DME患眼更差的预后。

2.2.3外层视网膜管型 外层视网膜管型(outer retinal tubulations，ORTs)在OCT上表现为围绕低信号的环形或卵圆形高信号边界，由Curcio等[15]首先在晚期年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration，AMD)患眼的组织学研究中发现。ORTs始终位于视网膜外核层，其形成机制尚不清楚，目前推测由光感受器破坏后重排形成，其高信号边界可能是视锥细胞退化后的线粒体，ORTs可能损伤视网膜外层结构，随时间迁移在病程中自发减少。ORTs常出现在不同的视网膜下纤维化、脉络膜新生血管(choroidal neovascular，CNV)或视网膜退行性疾病中。研究发现ORTs在DME患眼中的发生率较高，在抗VEGF治疗过程中呈现动态变化，如消退、缩小、复发或扩大，且ORTs提示了较差的BCVA及其他预后相关指标，这可能与光感受器的不可逆破坏有关[16]。ORTs提示了较差的视力预后，并可随治疗过程出现改变，因此其不能作为疾病的活动性指标。

2.3 其他视网膜改变

2.3.1高反射点 高反射点(hyperreflective foci，HRF)定义为OCT上可见的所有视网膜层中均可出现的界限清楚的点，由Bolz等[17]首先于2009年观察DME患眼后提出。目前认为HRF的存在提示了视网膜活动性炎症，其形成与小胶质细胞的活化和积聚有关。由于小胶质细胞可以释放细胞因子CD14参与炎症反应，而DME患眼房水中的CD14水平与OCT上HRF的数量之间具有高度相关性[18]，证明HRF的形成与小胶质细胞有关。而小胶质细胞的活化可发生在包括DR在内的各类视网膜退行性疾病中。在DR眼中，HRF早期位于视网膜内层，然后迁移至视网膜外层。

HRF在DME治疗过程中可呈现出消退或出现的快速反应。抗VEGF药物可抗活化的小胶质细胞及新生血管形成。研究发现经抗VEGF治疗或糖皮质激素治疗后，DME患眼中的HRF数量均有明显下降[19]。HRF与DME患眼视力的关系研究发现，基线处持续存在的HRF预示着不佳的BCVA，但BCVA与HRF的数量无明显相关性[13]。HRF是目前较为公认的DME在OCT上的特征性改变，经治疗后可消退。

2.3.2视网膜内囊样积液 视网膜内囊样积液(intraretinal cystoid space，IRC)包括外核层和内核层中的囊样改变，大部分视力受损的DME眼基线处可同时伴有外核层及内核层囊肿。外核层的囊样改变可能损害IS-OS连续性并对中枢视觉产生不可逆的影响。研究报道，中心凹附近大的外核层囊样改变会影响黄斑功能，且抗VEGF治疗后视敏度更差，这可能与视网膜内积液对光感受器代谢功能产生影响，从而降低视网膜敏感性有关；而内核层囊肿或小的囊样改变对视网膜功能的影响较小[20]。另有研究发现，基线处DME患眼中IRC的存在及定位与玻璃体腔内注射地塞米松治疗后BCVA无关[13]。目前认为IRC的存在与视力预后无明显相关，但这仍需进一步的长期研究加以验证。

2.3.3中心凹下神经视网膜脱离 中心凹下神经视网膜脱离(subfoveal neuroretinal detachment，SND)是由视网膜或脉络膜循环向视网膜下空间渗漏形成，OCT上可见高反射脱离视网膜边界，DME眼中的SND可能由外界膜损伤所致的小胶质细胞牵引或异常脉络膜血流导致，且与玻璃体内炎性因子及更差的视力预后相关。SND与DME的持续时间或严重程度无关，可在DME早期出现，也可在视网膜内液体重吸收之前或之后消失。Vujosevic等[21]的一项研究对比伴SND及不伴SND的DME眼，结果发现SND的存在与外界膜的损伤显著相关，伴SND比不伴SND的DME眼VA更低。经糖皮质激素及抗VEGF治疗后,DME眼大部分SND均可消退[19]。SND的存在通常提示较差的视力预后，但治疗后大部分SND可消退。

2.3.4低光学反射点 为了准确评估视网膜中液体的数量并对其定位，Farinha等[22]提出了一种新的OCT图像算法——OCT渗漏地形图(OCT-leakage mapping，OCT-L)，可识别并显示内界膜和视网膜色素上皮-Bruch膜之间低于正常光学反射率的位点。该算法通过A扫描模式为OCT图像上的光学反射位点分配一个简单代表值，并将其描绘为逐层视网膜的二维图像。OCT-L上低于正常光学反射率的位点即低光学反射点(low optical ratio,LOR)，用白色区域表示。因细胞核具有高反射率，LOR被认为代表细胞外异常积液的区域。

研究表明LOR可出现在多种类型的视网膜水肿患眼中，如AMD、CSC和DME等。Santos等[23]研究发现在DME患眼中，抗VEGF治疗后视网膜各层LOR随水肿消退均有减少，在OPL、外核层+IS和OS层中减少幅度最大。研究同样发现患眼中较高的LOR提示了治疗后更差的BCVA，OPL层中的LOR水平可作为BCVA良好的预测因子，BCVA的改善程度可能取决于视网膜外层的异常视网膜液减少程度。OCT-L为DME患眼提供了新的无创性随访手段，在评估各层视网膜异常积液的位置以及病程中水肿变化的定量中具有前景。

3 脉络膜改变

3.1 中心凹下脉络膜厚度变化

脉络膜为外层视网膜提供血供，其结构或血管系统的破坏可影响视网膜功能。尽管DR的主要病变在视网膜血管系统中，但在脉络膜层中也可以观察到相关的变化，如局灶性血管扩张、毛细血管狭窄、局灶性瘢痕等。中心凹下脉络膜厚度(subfoveal choroidal thickness，SFCT)在OCT上用中心凹下高反射的视网膜色素上皮外边缘至内巩膜缘的距离测定，脉络膜的改变可能与缺氧导致的脉络膜血流的变化有关[24]。Ünlü等[25]对DR患眼进行研究发现，SFCT与DR的严重程度呈正相关，但与DME的存在无显著相关。Kim等[26]研究则发现DME眼脉络膜较正常眼显著增厚。在DR眼中，VEGF对脉络膜层作用可能的机制为舒张脉络膜血管，增加脉络膜血流，继而增加脉络膜毛细血管层厚度，但其对脉络膜影响尚不完全清楚。研究发现，抗VEGF治疗后1个月，DME眼的SFCT较基线水平有显著下降，但未达到基线值[25]。除抗VEGF治疗外，全视网膜光凝(panretinal photocoagulation，PRP)也是目前对DME患眼的主流治疗方式之一。研究表明，PRP治疗后患眼脉络膜血流减少，脉络膜层萎缩性变薄[26]。由于SFCT的测量个体差异大，可重复性较差，SFCT与DME的关系尚存在争议，仍需大样本的随访观察进行研究。

3.2 脉络膜血管指数

脉络膜血管指数(choroidal vascularity index，CVI)是一种新的基于OCT图像的脉络膜定量算法，通过二值化处理用脉络膜血管腔面积与脉络膜总面积之比计算，反映了脉络膜血管灌注情况。研究表明，与健康眼相比，DR眼中的脉络膜毛细血管丢失比例明显升高，这可能导致RPE和外层视网膜的缺氧，诱导VEGF上调，从而导致DR恶化[27]。与健康眼相比，DR患眼的CVI显著降低，且DR严重程度越高的患眼CVI越低；CVI越低的DME患眼治疗后的VA越差[28]。CVI可能指示潜在疾病或DR的严重程度，并且可能不受全身情况及VEGF释放引起的继发性变化的影响。目前认为CVI可反映脉络膜血管灌注及分布情况，且与SFCT相比，CVI变异程度更小，可作为评估脉络膜情况更稳定的指标，但其与吲哚菁绿荧光血管造影结果的关系仍待进一步研究证实。

目前的研究已发现DME在OCT上的各类生物学标志物及其与病情变化和视力预后的相关性，为临床诊疗以及预后随访提供了重要方式，因此我们要重视在DME患者治疗过程中运用OCT检查进行随访，观察其特征性改变与视力预后之间的关系，联系病理学相关知识对其临床意义进行理解，从而更好地了解疾病并监测病情变化。尽管如此，部分生物学标志物仍存在争议，亟待更大量与长期的研究探索DME与其关系。CVI和LOR是具有前景的OCT生物学标志物，未来可对其进行长期随访研究，以深入了解其临床意义。目前已有研究发现部分DME的OCT生物学标志物与眼内相关细胞因子水平有关，对两者相关性的研究可从细胞因子层面深入了解生物学标志物，并帮助我们进一步探究DME的发病机制。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突