《眼科新进展》  2023年1期 76-81   出版日期:2023-01-05   ISSN:1003-5141   CN:41-1105/R
OCT和OCTA生物学标志物在糖尿病性黄斑水肿中应用的研究进展


糖尿病性黄斑水肿(DME)的发病机制主要是血-视网膜屏障功能障碍,造成血管内成分渗出至血管外,最终导致黄斑区视网膜内和视网膜下液体的积聚。据文献报道,大约2/3 DME患者日常活动受限,如果未得到及时治疗,50%DME患者将在2年内至少丧失 2行视力[1]。因此,DME的早发现、早治疗是阻止视力丧失的关键。抗血管内皮生长因子(VEGF)药物治疗具有疗效好、副作用少、操作简单等优势,是目前治疗DME的首选方案。然而,仍有约30%的患者反应不良并需要频繁的注射,给患者带来了沉重的经济负担[2]。因此,寻找能够有效预测或评估抗 VEGF药物治疗DME疗效的生物标志物,将有助于评估DME的严重程度,调整治疗方案,并判断疾病预后。光学相干断层扫描(OCT)利用不同深度的生物组织对参照光和测量光的反射能力不同,通过测量反射光的时间间隔,获得组织的断层图像,可清晰地显示各层视网膜的细微结构,并可对黄斑区各组织层次结构进行定性和定量分析,已广泛应用于临床实践。OCT血管成像(OCTA)是在OCT基础上发展而来的一种无创、高速、高分辨率的血管成像技术,其对血流显影的能力不受血管渗漏和视网膜出血的影响,还能量化不同血管丛的血流密度和病灶面积。现就OCT和OCTA各参数与DME及其抗VEGF药物治疗的相关性研究现状进行综述。
1 OCT 生物学标志物 
1.1 视网膜内囊肿 视网膜内囊肿(IRC)是由于Müller 细胞水肿、功能障碍和液化坏死引起的边界清楚的圆形或类圆形低反射囊样腔隙,主要涉及内核层和外核层,其发病机制与VEGF、前列腺素和炎症因子等有关。Deak等[3]研究发现,大的外核层IRC对黄斑功能有负面影响。Gerendas等[4]认为,外丛状层的囊样变化可能造成光感受器细胞和椭圆体带(EZ)连续性的破坏并对中枢视觉产生不可逆的影响,此外,还发现IRC的高度与抗VEGF药物治疗过程中黄斑功能和解剖的改善相关,比中央视网膜厚度更有预测价值。Reznicek等[5]也得到了相似结果,同时提出IRC的位置和大小与抗VEGF药物的疗效相关。Karst等[6]指出与外核层的IRC相比,内核层的IRC对曲安奈德或抗VEGF药物治疗的反应更敏感。有研究指出,当IRC的水平直径≥600 μm,可视为黄斑囊样变性,其与黄斑囊样水肿(CME)不同,是一种严重的慢性黄斑水肿,提示视敏度更差,中央视网膜厚度更厚[7]
1.2 浆液性视网膜脱离 浆液性视网膜脱离(SRD)在OCT上表现为黄斑中心区视网膜神经上皮从视网膜色素上皮层(RPE)脱离,RPE上方低反射的液性光学暗腔。SRD的发病机制目前尚不清楚,可能为持续炎症和缺血缺氧造成外层血-视网膜屏障功能紊乱,引起血管液体和蛋白通过外界膜(ELM)渗漏致视网膜下。Gaucher等[8]认为SRD与DME的病程或严重程度无关,可在视网膜增厚之前出现,也可在视网膜水肿消退之前或之后消失。然而部分学者提出,SRD主要发生在DME的初发阶段,是DME进展中的伴随征象,不应视为DME的一种分型[7]。SRD 在弥漫性视网膜增厚(DRT)型DME及CME 型DME中的发生率无显著差异[9]。Vujosevic等[10]发现,与不伴SRD的DME患眼相比,伴SRD的DME患眼脉络膜厚度(CT)增厚,高反射病灶(HF)数量增多,ELM的完整性及黄斑功能的破坏更常见。Shimura等[11]发现,抗VEGF药物对DRT型DME和CME型DME的疗效优于SRD型DME。Ercalik等[12]的一项关于抗VEGF药物治疗伴SRD和不伴SRD的CME型DME疗效的对比研究,发现SRD的存在可导致较差的视力预后,SRD组EZ 的中断及FAZ的破坏更常见。Kaldirim等[13]研究结果显示,阿柏西普对SRD的疗效优于雷珠单抗。Bolukbasi 等[14]研究显示,与抗VEGF药物相比,SRD对激素反应更敏感。
1.3 玻璃体黄斑界面异常 玻璃体黄斑界面异常(VMIAs)涉及视网膜前膜(ERM)、玻璃体黄斑粘连(VMA)、玻璃体黄斑牵引(VMT)、黄斑裂孔等多种形态。 Wong 等[15]研究显示,DME患眼中ERM的存在提示视力预后较差,同时发现,ERM不受抗VEGF药物影响,而VMA可在治疗中发生动态变化。Sadiq等[16]研究显示,在无视网膜牵引的情况下,VMA患眼可从抗VEGF药物治疗中获得视力增益。Kulikov等[17]指出, VMIAs可降低抗VEGF药物对DME的治疗效果,存在ERM、VMA或VMT的患眼比非VMIAs患眼预后较差。
1.4 视网膜内层结构紊乱 视网膜内层结构紊乱(DRIL)是指黄斑中心凹1 mm范围内的内层视网膜(即神经节细胞-内丛状层复合体、内核层和外丛状层)层次结构紊乱,导致OCT上任意两者之间的界线无法辨别。Sun等[18]研究发现,基线时DME患眼的DRIL范围越大,视力预后越差。Das等[19]研究报道,存在DRIL的DME患眼视力预后差的风险高于无DRIL的患眼,DRIL每增加100 μm,视力约丧失6个字符;同时提出,DRIL与视网膜外层结构破坏有关,DME已消退患者DRIL的范围与低视力相关,其比视网膜厚度更有预测价值。据推测,视网膜内层组织结构相应细胞(包括双极细胞、水平细胞和无长突细胞)在光感受器细胞-神经节细胞之间的视觉信息传递中起重要作用。DRIL的发生提示上述细胞的细胞核和轴突紊乱或遭到破坏,干扰了信息传递,造成患者视力预后不良;也有学者认为,如果视网膜厚度因水肿超过弹性极限,双极细胞轴突可能发生断裂,导致从光感受器细胞到神经节细胞的视觉信息信号丢失,而双极细胞的破坏可能不是完全可逆的,这可能是一些DME患眼在水肿消退后视力仍恢复不理想的原因[20]。此外,DRIL也可作为评估DME黄斑缺血状态的关键指标。Balaratnasingam等[21]研究表明,糖尿病视网膜病变(DR)患眼中DRIL 范围与黄斑中心凹无血管区(FAZ)的面积大小呈正相关。Spaide等[22]发现,DME患眼中视网膜浅层毛细血管丛(SCP)及深层毛细血管丛(DCP)的灌注异常区域与DRIL的位置相对应。
1.5 ELM与EZ的破坏 ELM对应于感光细胞和Müller细胞之间黏附连接形成的膜样结构,对于维持蛋白平衡具有重要作用;EZ对应的则是光感受器的椭圆体,富含线粒体,是光感受器细胞的能量工厂。Saxena等[23]认为,ELM和EZ结构完整的DME患者视力预后较好。Shen 等[24]研究结果显示,DME患眼视力与EZ、ELM的连续性相关,且与ELM连续性的相关性可能更加密切。Maheshwary等[25]认为,ELM和EZ的断裂及其百分比是判断DME患眼视力预后的重要预测因子。EZ断裂的百分比每增加1%,患者视力约丧失 0.3个字符。De等[26]发现,DME患者接受抗VEGF药物治疗后,不连续的ELM和EZ可部分甚至完全恢复,ELM的恢复早于EZ。
1.6 光感受器外节长度 光感受器外节(PROS)长度定义为光感受器内、外连接处至RPE之间的距离。研究表明,与健康者或无DR改变的糖尿病患者相比,DR或DME患者的PROS长度明显变短,在DME患眼中,PROS长度与视力具有相关性,且比视网膜厚度更有预测价值[27]
1.7 硬性渗出与HF 硬性渗出(HE)为大于30 μm,主要累及外层视网膜的脂质或蛋白质渗出,其在OCT上的反射率与RPE-Bruch膜复合体相近。与抗VEGF药物相比,玻璃体内注射类固醇(曲安奈德、地塞米松植入剂)可能更有效地减少DME患眼的HE。HF为频域OCT中小于30 μm且分散在视网膜各层的边界清楚的圆形或椭圆形高反射颗粒,其反射率等于或高于RPE层,但在眼底照相或检眼镜检查中却无法看到。目前HF的性质尚有争论。部分学者提出,HF可能是被激活的小胶质细胞,提示视网膜活动性炎症[28];是血-视网膜屏障破坏、血管渗透性增加引起的蛋白质或脂质渗出,是HE的初期改变[29];除此之外,也有学者认为,HF 可能来源于移行的 RPE 细胞或退化的光感受器细胞[30]。研究表明,DME患眼各层视网膜中HF的数量在抗VEGF药物或激素治疗后均有明显下降,这也证实了HF可作为视网膜炎症标志物的观点[31-33]。Hwang等[32]研究表明,对抗VEGF药物反应不良的DME患眼基线HF的数量明显多于反应良好者。HF数量较多的DME患眼更适合选用地塞米松植入剂治疗。相反,Zur等[31]发现,基线持续存在HF的DME患眼玻璃体内注射地塞米松植入剂后视力预后不佳。Liu等[33]研究表明,视网膜内层和视网膜外层HF的数量与患者视力预后密切相关,但HF的位置与视力无关。Kang等[34]研究发现,外层视网膜存在较多HF时预示着视力预后不佳,而且,SRD型DME的最终视力与视网膜内层 HF 的数量存在相关关系。而Yoshitake 等[35]研究未发现视网膜内层HF与视力改善的关系,提出基线时视网膜外层存在HF的患眼,EZ的破坏更常见。
1.8 脉络膜高反射病灶 随着DR的进展,HF在炎症因子的作用下从视网膜内层迁移至脉络膜,形成脉络膜高反射病灶(HCF)[36-37]。Roy等[37]发现,在大部分存在HCF的DME患眼中,ELM和EZ完整性被破坏。这意味着ELM和EZ的破坏允许HF迁移到脉络膜,形成HCF。与单独存在HF的患眼相比,HCF和HF同时存在的患眼视力较差、视网膜厚度较厚,DR病程较重。因此,HCF可能成为一种新的评估DME患眼视力预后的脉络膜生物标志物。
1.9 CT 脉络膜由外向内包括脉络膜上腔、血管层(包括大血管层、中血管层和毛细血管层)和Bruch膜,主要负责外层视网膜血液和营养的供应。CT是指RPE层到脉络膜-巩膜交界处间的距离,受脉络膜血流量和血管充盈程度的影响,是评估脉络膜血流灌注情况的重要参数。DME患者CT的改变尚存在争议。有学者提出,CT在DR早期增厚,随着病程进展逐渐降低,与DME的存在无关。CT越厚,患者视力预后越好[38];但也有研究显示,DME患者CT较健康人群明显变薄[39-40];还有学者认为,DR早期由于脉络膜处于缺血、缺氧的环境,脉络膜毛细血管收缩,使脉络膜血流减缓,导致CT变薄,随着DR进展,VEGF或其他细胞因子水平升高,引起脉络膜血管扩张,脉络膜血流量增加,继而CT增厚,同时提出,DME患者CT增厚,且SRD型较明显[41-42]。有研究表明,经抗VEGF药物或激素治疗后,炎症得到控制,血管渗漏减弱,DME患眼CT较治疗前明显变薄;DR患眼经全视网膜激光光凝治疗后,脉络膜血流减少,CT萎缩性下降[42-43]
1.10 脉络膜血管指数 脉络膜血管指数(CVI)被认为是一种更可靠的评估脉络膜血管结构的指标,其定义为脉络膜管腔面积与总脉络膜面积的比值。与CT相比,CVI受生理因素和VEGF水平引起的继发改变影响较小,还可描述脉络膜血管及间质的相对改变,可更准确地评估脉络膜结构的变化。Gupta等[41]发现,与健康眼相比,DME患眼CVI显著降低,CVI也随DR进展而逐渐降低。Kim等[44]提出CVI与DR的严重程度呈负相关,而且与健康眼相比,无DR改变的糖尿病患者的CVI显著降低。这提示CVI在DR发病前已发生改变,支持了DR脉络膜原发性损伤理论。
2 OCTA 生物学标志物 
2.1 FAZ FAZ是黄斑中心凹毛细血管缺如的区域,对维持精细视觉尤其重要。目前,描述FAZ的指标包括FAZ面积、周长、环绕FAZ 300 μm范围内的血流密度和非圆度指数等,其中FAZ面积的应用最广泛。Di等[45]发现,DR患者FAZ面积较健康人群显著增大,且DR分级严重程度越高,FAZ面积越大,同时,合并有临床意义的黄斑水肿(CSME)的患者FAZ面积较非CSME患者明显增大。AttaAllah等[46]研究结果显示,与健康眼、未合并DME的DR患眼相比,DME患眼SCP和DCP的FAZ面积均显著增大,FAZ面积越大,视功能越差。Lee 等[47]发现,DME患眼DCP的FAZ面积的扩大幅度更明显;抗VEGF药物治疗反应不良的患眼,DCP的FAZ面积也大于反应良好的患眼。Moon等[48]研究也得到了相似的结论,这提示DCP 的完整性与抗VEGF药物对DME的疗效密切相关。Dastiridou等[49]研究发现,DME患眼经抗VEGF治疗后,DCP的FAZ面积减少,而SCP无明显变化。Gill等[50]发现,经抗VEGF治疗后,DME患眼SCP和DCP的FAZ面积均显著降低,且DCP下降最为明显。以上研究提示,经抗VEGF治疗后DME患者DCP的缺血情况可得到改善。
2.2 视网膜血流密度 视网膜血流密度(RVD)提供了区域内血流信号的面积与整体区域面积的占比,反映了黄斑区毛细血管灌注与循环的状态。DR早期视网膜微血管的破坏并不会形成明显的无灌注区域,而表现为RVD的下降。随着DR病程进展,SCP和DCP的RVD逐渐降低,且DCP下降更加明显[51-52]。因此,RVD可作为判断DR严重程度的指标之一。研究表明,DME患眼SCP和DCP 的RVD均显著降低,且DCP下降更加显著[53],其原因可能为DCP位于供氧分水岭附近,对缺血、缺氧反应更敏感。Busch等[54]研究发现,经抗VEGF药物治疗后,SCP和DCP的RVD 较高的DME患眼术后视力预后较好,但治疗前后RVD无显著差异。Sorour等[55]的研究得到了相似的结果。Lee等[47]研究发现,DCP的微血管损伤与抗VEGF药物对DME的疗效密切相关。与抗VEGF药物反应良好的DME患眼相比,反应不良的患眼DCP的FAZ面积增大、微动脉瘤(MAs)数量增多、RVD 降低,其机制可能是DME患者DCP血管渗透性明显增加,而IRC的存在使抗VEGF药物从玻璃体内向DCP的扩散受限;DCP微血管受损,视网膜缺血进一步加重,VEGF表达增多,限制了抗VEGF药物的疗效;抗VEGF药物并不能促进缺失或中断的血管恢复;DCP参与视网膜液体的清除,而DCP微血管损伤更容易发生视网膜内液体的聚集,其他研究也证实了以上观点[48]
2.3 MAs MAs是造成血管渗漏、视网膜增厚的主要原因。荧光素眼底血管造影(FFA)是发现MAs的金标准。在FFA中,MAs主要呈现为圆点状,而在 OCTA 中,MAs的形态界线更加清晰,表现为局部扩张的囊状或梭形毛细血管。此外,OCTA不受造影剂积存或渗漏的影响。研究表明,MAs主要存在于FAZ及毛细血管无灌注区周围,其DCP中的数量明显高于SCP[56-57],这提示视网膜毛细血管闭塞或末端丢失引起的缺血、缺氧可能参与了MAs的形成过程,同时,DCP更容易受视网膜缺血、缺氧的影响。Haritoglou等[58]认为DR早期动态监测MAs的数量及位置具有重要的临床价值。MAs高形成率是非增生型DR在未来5年发生CSME的预兆。Hasegawa等[59]研究发现,DME患者DCP中MAs的数量明显高于SCP,且水肿区域黄斑体积与DCP中MAs的数量显著相关。Lee等[47]研究表明,对抗VEGF药物治疗反应不良的DME患眼,DCP中存在更多的MAs。
2.4 视网膜毛细血管无灌注区 在DR进展中,缺血、缺氧等因素可进一步加重视网膜毛细血管的闭塞、末端丢失,促进视网膜毛细血管无灌注区(RNPA)的形成。DR分级严重程度越高,RNPA 面积越大。因此,RNPA的定量分析可用于DR的疾病监测。与FFA相比,OCTA可清晰地显示不同层面视网膜毛细血管受损的程度。然而,OCTA显示的RNPA代表毛细血管消失、闭塞或灌注不足(血管内流动极慢或无流动),无法区分三者的形态。Ishibazawa等[57]发现,DR患眼中SCP的RNPA面积显著大于DCP。Couturier等[56]和Ghasemi等[60]研究表明,抗 VEGF 药物并不会促进DME患眼RNPA毛细血管的再通,也不会加重RNPA 的进展。此外,RNPA也是行激光光凝干预的重要指标。
3 小结
OCT能够清晰地显示视网膜和脉络膜的细微结构,评估DME的形态学变化,已成为DME早期诊断和疾病监测的重要工具。OCTA是在OCT基础上发展而来的一种新型血管成像技术,可提供视网膜和脉络膜血管结构的三维图像,量化分析不同血管丛的RVD和病灶面积,为观察视网膜微血管变化提供了技术支持。与FFA相比,OCTA具有无创、高速、高分辨率的优势,此外,患者无需注射造影剂,扩大了适用人群范围。OCT和OCTA各生物学指标与DME病情变化及其抗VEGF治疗后视力预后具有相关性,这为评估 DME 的严重程度、调整治疗方案、监测治疗效果及判断疾病预后提供了重要的指导作用。