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光学相干断层扫描血管成像(OCTA)

1. 什么是光学相干断层扫描血管成像(OCTA)?

Section titled “1. 什么是光学相干断层扫描血管成像(OCTA)?”

光学相干断层扫描血管成像(Optical Coherence Tomography Angiography; OCTA)是一种在OCT设备上增加血流检测功能的非侵入性眼底血管成像技术,使用近红外光。2014年首次临床应用,作为无需造影剂的血管可视化技术迅速普及。

OCTA通过非侵入性方式从视网膜脉络膜血流中可视化血管结构,有助于年龄相关性黄斑变性糖尿病视网膜病变等疾病的诊断和治疗决策。

OCTA的基本原理是运动对比(分割血流:OCTA信号)。对同一部位进行重复扫描,通过分离随时间变化的信号成分(即血细胞运动)与静止组织信号来提取血流信息。具体来说,在短时间内对同一部位进行重复OCT扫描,计算A扫描之间的振幅和相位变化(去相关)。静止组织无变化,有血流的部位有变化。通过这种差异可视化血管结构。

根据使用的光源,存在SD-OCT(谱域)和SS-OCT(扫频源)两种类型。SS-OCT波长较长,因此在显示脉络膜深层方面更优。

  • SSADA(分裂谱幅值去相关血管成像):搭载于Optovue公司(AngioVue®)
  • OMAG(光学微血管成像):搭载于Zeiss公司(Angioplex®)
  • OCTARA:搭载于Topcon公司(Triton®)的SS-OCTA
  • 其他:AngioScan®(NIDEK®)、SPECTRALIS®(Heidelberg®)各方式
Q OCTA与荧光素血管造影(FA)有何不同?
A

FA通过静脉注射造影剂,二维记录包括渗漏在内的荧光模式。OCTA无需造影剂,三维显示仅血流,可进行分层分析和定量。但无法评估渗漏、染色或积存,因此与FA互补使用。对造影剂过敏或肾功能不全患者尤其有用。详情请参阅“主要特征与FA的比较”一节

非侵入性且快速

无需造影剂:无过敏反应等造影剂副作用风险。

检查时间短:每次扫描在几秒到几十秒内完成。

可重复进行:可无负担地频繁扫描以进行随访。

三维且定量

分层分析视网膜可分为四层,每层的血管网络可单独显示。

定量评估:可量化血管密度(VD)和毛细血管灌注密度(MPD)。

结构与血流同时评估:可将OCT结构图像与血管图像叠加确认。

FA不具备的优点

血流空区显示:可精细显示无灌注区和毛细血管脱落。

毛细血管丛分离:可分别评估浅层和深层毛细血管丛。

NPA显示优势无灌注区(NPA)的边界比FA更清晰。

FA不具备的限制

无法显示渗漏:无法检测血管通透性增加和新生血管渗漏。

视野较窄:标准扫描范围为3×3至12×12毫米,不及广角FA

定量值存在设备差异:血管密度等数值无法在不同设备间直接比较。

FAOCTA的主要区别如下。

特性FAOCTA
造影剂需要不需要
渗漏评估不可
分层分析不可
视野可广角通常3~12毫米
定量评估困难可通过VD、MPD等进行
副作用风险有(过敏等)

为了准确进行OCTA,需要适当的准备和拍摄步骤。

  • 散瞳:建议在散瞳下拍摄。小瞳孔(小于4mm)会显著降低图像质量。
  • 固视确认:固视不良是眼球运动伪影的主要原因。让患者注视固视灯,确认固视稳定后再拍摄。
  • 白内障玻璃体混浊的评估:介质混浊会降低信号强度,导致血管显示不良。
  1. OCT同一设备连续拍摄(无需额外准备)
  2. 注视固视灯,确保稳定的B扫描采集
  3. 设置扫描范围(黄斑部:3×3mm、6×6mm;视乳头:4.5×4.5mm)
  4. 检查自动分割,必要时手动修正
  5. 结合en face图像(分层)和B扫描(确认血流信号)进行判读

OCTA中,基于OCT断层图像自动设置各层的边界(分割),但在病眼情况下,自动分割常常失败。拍摄后务必检查分割线,如有偏差则手动修正。

OCTA显示的视网膜六层板块(浅层、深层、无血管层、脉络膜毛细血管丛、ORCC、脉络膜)的en face图像
OCTA显示的视网膜六层板块(浅层、深层、无血管层、脉络膜毛细血管丛、ORCC、脉络膜)的en face图像
Greig EC, Duker JS, Waheed NK. A practical guide to optical coherence tomography angiography interpretation. Int J Retina Vitreous. 2020;6:55. Figure 3. PMCID: PMC7666474. License: CC BY 4.0.
显示OCTA的六个视网膜板块。(a)浅层(SCP)、(b)深层(DCP)、(c)无血管层、(d)脉络膜毛细血管丛(CC)、(e)外视网膜-脉络膜毛细血管丛(ORCC)、(f)脉络膜的en face图像和分割线。对应本文“4. 正常所见与各层血管丛”部分讨论的视网膜血管丛分层结构。

OCTA视网膜血管丛分为以下四层进行显示。

层名缩写主要位置
浅层毛细血管丛SCP神经纤维层至神经节细胞层
深层毛细血管丛DCP内颗粒层内侧至外侧
外层视网膜无血管层(正常无血流)
脉络膜毛细血管丛CCBruch膜正下方

有些设备采用包含放射状视乳头周围毛细血管丛(RPCP)的分类。

  • SCP(浅层毛细血管丛):粗大的动静脉和密集的毛细血管网分布。中心凹周围的无血管区(FAZ)清晰可见。
  • DCP(深层毛细血管丛):更致密的蜂窝状毛细血管网。FAZ通常比SCP看起来更小。
  • 外层视网膜:正常无血流信号。如果在此处检测到血流信号,应怀疑1型、2型或3型黄斑新生血管(MNV)。
  • CC(脉络膜毛细血管丛):颗粒状血流模式。表现为血流斑点。

OCTA存在特有的伪影,可能影响临床判断,因此理解这些伪影至关重要。有些伪影允许与血管造影相当的评估,而有些则使评估困难,需要仔细解读。

伪影原因影响
信号衰减介质混浊/色素假性无血流区
投影伪影浅层血管的阴影深层假性血流
分割错误病理性形态改变层间信号混合
眼球运动固视不良线状白带/重叠
  • 信号衰减伪影白内障玻璃体出血或色素沉着导致深层信号减弱,实际有灌注的血管被误认为血流空区。
  • 投射伪影:浅层血管信号投射到深层切片,表现为假性血流。配备投射去除算法(PR)的设备可减轻但不能完全消除。
  • 分割错误视网膜水肿、萎缩或视网膜前膜导致自动分割失败,混入非目标层的血管信息。需要手动修正。
  • 眼球运动伪影:固视不良引起的白色线状或拉链状噪声。原则上需重新拍摄,部分设备可通过眼动追踪校正。
Q 如何最小化伪影?
A

拍摄前进行散瞳、确认固视和介质评估,检查图像质量评分。拍摄后务必目视确认分割。配备投射去除功能的设备应启用该功能。排除存在运动伪影、血管分割错误或屈光介质混浊的图像。

OCTA用于多种视网膜视神经疾病的诊断和管理。

OCTA可精细描绘DR的毛细血管异常。可检测FAZ扩大/不规则、毛细血管脱落(血流空区)和新生血管无灌注区(NPA)的边界比FA更清晰。en face图像上NV和IRMA形态相似,需通过OCT B-scan确认血流信号。AAO糖尿病视网膜病变临床指南(2024)指出,OCTAFA的补充检查,尤其适用于黄斑毛细血管网评估4)

血管密度(VD)与DR分期相关,作为视网膜缺血的客观指标正在研究中。Srinivasan等人(2023)对DR患者进行纵向研究,报告基线SCP-VD越低,一年内DR严重程度进展的风险越高2)。进展组SCP-VD中位数为12.90%,非进展组为14.90%,差异有统计学意义(p=0.032),风险比为0.825(AUC=0.643)。

渗出型AMD中三种黄斑新生血管(MNV)的OCTA en face图像和B扫描
渗出型AMD中三种黄斑新生血管(MNV)的OCTA en face图像和B扫描
Greig EC, Duker JS, Waheed NK. A practical guide to optical coherence tomography angiography interpretation. Int J Retina Vitreous. 2020;6:55. Figure 9. PMCID: PMC7666474. License: CC BY 4.0.
渗出型AMD的三种黄斑新生血管在3×3mm en face图像和B扫描中显示。(a-b) 1型MNV(RPE下血流),(c-d) 2型MNV(RPE视网膜之间的血管),(e-f) 3型MNV(视网膜内亮点)。对应于本文“6. 临床应用(视网膜疾病)”部分讨论的脉络膜新生血管(MNV)检测。

脉络膜新生血管(MNV)的检测是OCTA的主要适应症之一。黄斑部OCTA评估宜采用3×3mm或6×6mm的精细扫描角度。AAO AMD临床指南(2024)报告,OCTA检测黄斑新生血管的敏感性为0.87,特异性为0.97,诊断精度与FA相当5)

此外,OCTA可能检测到FA无法检测的无症状亚临床黄斑新生血管(1型MNV、drusen下MNV),从早期干预的角度受到关注5)

RVO中,OCTA可清晰显示阻塞部位的毛细血管脱落和血流空区。可以按视网膜层次评估血管结构,并确认浅层或深层毛细血管层发生的微动脉瘤(MA)。AAO RVO临床指南(2024)指出,OCTA对评估黄斑毛细血管网缺血范围有用6)

在RAO中,从急性期开始即可观察到与阻塞血管供血区域一致的浅层毛细血管血流空区。AAO RAO临床指南(2024)指出,OCTA早期血流评估对管理有用7)

  • 鱼雷样黄斑病变OCTA显示外层视网膜脉络膜毛细血管丛的无血管区域。Knani等人(2023)对1型和2型鱼雷样黄斑病变进行OCTA,报告了与病变一致的脉络膜毛细血管丛信号缺损1)
  • 镰状细胞病(SCD):在SCD中,评估结膜视网膜多个部位的血管损伤具有重要意义。Mgboji等人(2022)使用结膜OCTA记录了SCD患者结膜微血管形态的特征,并表明该方法可用于监测SCD的血管并发症3)

青光眼是不可逆性失明的主要原因,OCTA能够检测青光眼患者血管密度的降低,有望应用于诊断和进展评估。青光眼诊疗指南(第5版)指出,OCTA可评估视网膜浅层和深层血流,已知青光眼越严重,视网膜浅层血流越低8)

青光眼患者视盘周围和黄斑区的血管密度(VD)降低,并与疾病严重程度相关。浅层(表层)的VD降低更为显著。OCTA不易受结构性OCT的地板效应影响,在评估晚期青光眼进展方面可能具有优势8)。随着视杯扩大,视盘内毛细血管消失,放射状视盘周围毛细血管脱落,与视网膜神经纤维层缺损一致。

微血管脱落(Microvascular dropout: MvD)是指视盘周围萎缩区域脉络膜毛细血管的消失。通常出现在β区的颞下方。MvD与RNFL变薄、筛板缺损视野缺损相关,是预测RNFL变薄和视野缺损更快进展的指标。

基线视盘周围和黄斑VD较低与早期至中期青光眼RNFL快速进展相关。这种关联独立于基线RNFL厚度,提示OCTA可能为进展风险评估提供额外贡献。

多项研究报告青光眼手术后微血管VD显著增加,这可能是由于手术降低眼压后眼血流增加所致。

机械学说

眼压升高与筛板变形:相对眼压升高导致筛板变形和变薄,视网膜神经节细胞RGC)的轴浆运输中断,引发凋亡。

眼压治疗的依据:许多大规模研究将眼压视为青光眼发生和进展的最大危险因素。

局限性:无法充分解释正常眼压性青光眼眼压降低后仍进展的病例。

血管学说

眼血流减少与缺血:眼灌注压降低或血管自动调节功能丧失导致视神经缺血和氧化应激

动脉硬化的作用:动脉硬化可能产生高搏动性,对眼部微血管造成损害9)

OCTA的意义OCTA能够定量评估血管密度,是验证血管学说的有力工具。

近年来,“机械学说”和“血管学说”不再被视为相互独立,而是作为视神经乳头的生物力学理论进行综合理解。青光眼视神经病变被认为是由眼压依赖性因素和非眼压依赖性因素(循环障碍、自身免疫、氧化应激等)复杂相互作用所致10)

Q OCTA有助于青光眼的早期发现吗?
A

青光眼眼中,神经纤维层变薄和视盘周围血管密度降低可能先于视野异常出现,利用OCTA进行早期检测的研究正在进行中。OCTA的诊断能力通常被认为与OCTRNFL厚度、GCC厚度)相当,但一些报告指出,在早期青光眼中,OCT测量的RNFL厚度具有更好的敏感性。在晚期青光眼中,OCTA可能更具优势,因为它不易受到地板效应的影响8)。目前,诊断和管理仍以OCT结构成像和视野检查为主,OCTA仅起补充作用。

OCTA基于SD-OCT或SS-OCT。在同一视网膜位置重复进行B扫描,检测连续图像之间的去相关(信号变化)。血管内流动的红细胞会改变反射信号,而周围静止组织则不会。这种差异被可视化为血流图。

主要算法

SSADA:分谱振幅去相关血管成像。用于AngioVue®(Optovue®)。

OMAG:基于OCT的微血管成像。用于Angioplex®(Zeiss®)。

OCTARAOCTA比值分析法。搭载于Triton®(TopCon®)的SS-OCTA

其他:AngioScan®(NIDEK®)的强度与相位去相关结合法等。

设备选择注意事项

设备间不兼容性:由于算法和默认分层深度不同,即使同一患者也无法直接比较不同设备的结果。

SS-OCTA:TopCon®、Canon®、Zeiss®提供扫频源OCTA,在脉络膜层评估中提高了速度和分辨率。

图像质量标准:排除信号强度指数(SSI)低于40(Zeiss低于6)的低质量图像。

术语定义
血管密度(VD)血管所占面积的比例(%)
视乳头周围VD视乳头边界外侧750µm环形区域的VD
中心凹旁VD中心凹中心直径1~3mm之间的VD
血流空泡毛细血管脱落/无灌注区
FAZ中心凹无血管区(foveal avascular zone)

9. 最新研究与未来展望(研究阶段报告)

Section titled “9. 最新研究与未来展望(研究阶段报告)”

利用血管密度预测糖尿病视网膜病变进展

Section titled “利用血管密度预测糖尿病视网膜病变进展”

利用OCTA定量指标作为DR进展预测生物标志物的研究正在推进。Srinivasan等人(2023)纵向显示,基线SCP-VD(血管密度)与DR进展风险显著相关2)。VD为12.90%(进展组)对比14.90%(非进展组),p=0.032,风险比0.825,AUC=0.643。

超过12×12mm的超广角OCTA的开发和普及,有望提高周边视网膜血管病变和增殖前期视网膜病变新生血管的检测灵敏度3)

亚临床黄斑新生血管的早期干预

Section titled “亚临床黄斑新生血管的早期干预”

针对OCTA检测到的亚临床黄斑新生血管进行抗VEGF治疗,能否抑制其向渗出性AMD转化的临床研究正在进行中5)

Beros等人(2024)在大规模队列中显示,动脉脉搏波速度(aPWV)与原发性开角型青光眼风险升高相关9)。高动脉硬化可能通过眼部微血管损伤促进青光眼发病,提示OCTA血管密度评估未来可能作为生物标志物发挥作用10)

AI对OCTA图像的自动分析、不同设备间定量值的标准化以及进展预测模型的开发是主要研究课题。如果定量值的标准化得以实现,将可能进行多中心间的纵向比较研究。

Q OCTA未来将如何发展?
A

主要方向包括广角化、高速化、AI自动分析以及定量生物标志物的标准化。消除设备间定量值差异的标准化标准的建立也是一个重要的研究课题。结膜OCTA在全身疾病监测中的应用也备受期待3)

  1. Knani L, Ghribi O, Trigui A, et al. Optical coherence tomography angiography features of torpedo maculopathy. Saudi J Ophthalmol. 2023;37:63-65.
  2. Srinivasan S, Bhambra N, Jaiswal N, et al. Optical coherence tomography angiography as a predictor of diabetic retinopathy progression. Eye. 2023;37:3781-3786.
  3. Mgboji GE, Cain D, Scott AW. Conjunctival optical coherence tomography angiography imaging in sickle cell maculopathy. Am J Ophthalmol Case Rep. 2022;26:101428. doi:10.1016/j.ajoc.2022.101428. PMID:35243165; PMCID:PMC8861406.
  4. American Academy of Ophthalmology. Diabetic Retinopathy Preferred Practice Pattern. AAO; 2024.
  5. American Academy of Ophthalmology. Age-Related Macular Degeneration Preferred Practice Pattern. AAO; 2024.
  6. American Academy of Ophthalmology. Retinal Vein Occlusions Preferred Practice Pattern. AAO; 2024.
  7. American Academy of Ophthalmology. Retinal Artery Occlusions Preferred Practice Pattern. AAO; 2024.
  8. 日本緑内障学会. 緑内障診療ガイドライン(第5版). 日眼会誌. 2022.
  9. Beros AL, Sluyter JD, Hughes AD, et al. Arterial Stiffness and Incident Glaucoma: A Large Population-Based Cohort Study. Am J Ophthalmol. 2024;266:68-76. doi:10.1016/j.ajo.2024.05.015. PMID:38754800.
  10. Stangos A, et al. Ocular and Systemic Risk Factors and Biomarkers for Glaucoma: An Umbrella Review of Systematic Reviews and Meta-Analyses. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2025;66(12):35.

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