關于糖尿病視網膜病變患者脈絡膜血管指數的初步研究

沙艷會，李 爽，王 薇，王敬敬，王 康

0引言

糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy，DR)是主要的致盲性眼病之一[1]。研究結果表明，糖尿病患者不但視網膜血管會發生改變，脈絡膜毛細血管也可發生管腔變窄及管壁萎縮、變薄等變化[2-5]。有學者認為，脈絡膜厚度的變化預示脈絡膜血流的改變[6]。然而，目前并未發現糖尿病患者脈絡膜中存在這種相關性[7-8]，由于脈絡膜組織結構復雜，包括血管、基質、細胞外液等組成成分，單純觀察脈絡膜厚度的變化并不能反映各組成成分的變化，這就需要一種更加穩定、準確的指標來評估脈絡膜的情況。脈絡膜血管指數(choroidal vascularity index，CVI)是指血管區占黃斑中心凹下總脈絡膜區域(total circumscribed subfoveal choroid area，TCA)的百分比。Sonoda等[9]認為CVI可以全面客觀地評價糖尿病患者脈絡膜的變化。本研究旨在比較并發DR的2型糖尿病患者與無糖尿病病史人群之間CVI的差異，對DR患者CVI的變化特點進行初步研究。

1對象和方法

1.1對象選取2017-01/12于首都醫科大學附屬北京友誼醫院就診的2型糖尿病并發DR患者68例作為DR組，其中男38例，女30例；平均年齡60.5±6.1歲。DR組納入標準[10-11]：符合以下至少一項且已發生DR者：(1)空腹血糖≥7.1mmol/L；(2)糖耐量試驗陽性；(3)任意時刻糖化血紅蛋白≥6.5%；(4)有多飲、多食、多尿、體質量減輕等癥狀，同時任意時刻血糖≥11.1mmol/L。同時納入同期在我院體檢的無糖尿病病史的健康人群34例作為對照組，其中男18例，女16例；平均年齡59.6±7.6歲。兩組受試者排除標準：(1)光相干斷層掃描(OCT)顯示有明顯黃斑部視網膜色素上皮層萎縮，或合并其他可能影響脈絡膜的眼部疾病，如年齡相關性黃斑變性、視網膜靜脈阻塞、視網膜動脈阻塞、中心性漿液性脈絡膜視網膜病變、葡萄膜炎、青光眼、高度近視、眼缺血綜合征、視網膜色素變性及各種原因導致的滲出性視網膜脫離等；(2)近3mo進行過內眼或眼部手術，包括玻璃體腔注藥術、白內障摘除手術、玻璃體切除術等，以及任意時間接受全視網膜光凝術(panretinal photocoagulation，PRP)治療等；(3)存在影響OCT測量的屈光間質混濁或異常，如玻璃體腔硅油填充狀態、明顯的玻璃體混濁、玻璃體積血、嚴重的白內障等；(4)等效球鏡度數>±2.00D；(5)雙眼中任一眼符合前述(1)～(4)項目中的任意一項；(6)存在惡性高血壓[12]、高血壓控制不理想(檢查當日血壓大于140/90mmHg)、血脂代謝異常、妊娠[13]等可能影響脈絡膜的全身疾病或狀態。本研究遵循《赫爾辛基宣言》，通過首都醫科大學附屬北京友誼醫院倫理委員會審核(批文號：2018-P2-205-01)，所有受檢者均對本研究知情同意并簽署知情同意書。

1.2方法兩組受檢者雙眼均進行最佳矯正視力(best corrected visual acuity，BCVA)檢測，結果轉換為LogMAR視力進行統計分析，并采用非接觸眼壓計測量眼壓，進行裂隙燈顯微鏡、彩色眼底照相、黃斑OCT檢查。OCT檢查方法：經黃斑中心凹單線掃描進行OCT檢查，掃描模式為EDI-OCT，選用30°鏡頭，掃描線長度調至最長，每只眼掃描3次，選取圖像質量最清晰的圖像進行分析，所有操作均由同一名技師完成，由兩位眼科專家共同評定圖像質量。測量中心視網膜厚度(central retinal thickness，CRT)，即黃斑中心凹處視網膜內界膜至視網膜色素上皮層內表面的距離；黃斑中心凹下的脈絡膜厚度(subfoveal choroidal thickness，SFCT)，即黃斑中心凹下方視網膜色素上皮層外表面至脈絡膜與鞏膜交界面的距離。應用Image J生物圖像分析軟件[14]對EDI-OCT圖像進行分析，設定比例尺，圖像色彩設置為8位，采用Niblack算法對圖像進行二值化處理，選擇多邊形工具截取黃斑中心凹下1500μm范圍的脈絡膜區域進行分析(即以黃斑中心凹為中心，鼻顳兩側各延伸750μm)，見圖1。圖像二值化后黑色區域為脈絡膜血管區，白色區域為脈絡膜間質區。再將圖像設置為RGB色彩模式進行色彩閾值分析。本研究將黃斑中心凹下1500μm區域的脈絡膜總面積定義TCA，其中血管區域面積定義為血管區面積(luminal areas，LA)、脈絡膜間質區域面積定義為間質區面積(stromal areas，SA)。通過軟件中Analysis下拉列表中ROI Manager工具對TCA、SA、LA進行測算，并計算CVI，CVI=LA/TCA×100%。

圖1 EDI-OCT圖像及分析 A：將EDI-OCT圖像用Image J軟件打開，選擇黃斑中心凹下脈絡膜1500μm范圍，其中黃斑中心凹鼻側750μm，黃斑中心凹顳側750μm，將所選區域加入ROI Manager，測定黃斑中心凹下總脈絡膜區域(TCA)；B：選定Niblack，將前述圖像進行二值化處理，將脈絡膜圖像中的間質區域(SA)調至最亮(白色)，血管區域(LA)調至最暗(黑色)，將所選區域加入ROI Manager測定LA，SA=TCA-LA；C：將ROI Manager中所選黃斑中心凹下總的脈絡膜區域(TCA)Overlay至EDI-OCT圖像中。“—”示水平位1500μm標尺；示脈絡膜圖像中的血管區域；Δ示脈絡膜圖像中的間質區域。

統計學分析：應用SPSS 16.0軟件對數據進行分析處理。計量資料采用均數±標準差描述，采用配對樣本t檢驗分別對DR組患者雙眼數據進行比較；采用兩獨立樣本t檢驗分別對DR組和對照組及DR組中不同亞組的數據進行比較(選取右眼數據進行分析)。CVI的診斷性評價應用Med Calc軟件對數據進行分析處理，采用受試者工作特征(receive operating characteristic，ROC)曲線對CVI進行特異度和靈敏度的評價。采用Bland-Altman法評價TCA、LA測算結果的一致性。P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1圖像分析結果的一致性評價本研究中EDI-OCT圖像分析由兩位測量人員分別進行，應用Bland-Altman差值法分析兩位測量人員對DR患者TCA、LA測量結果的一致性，結果顯示，兩位測量人員對DR患者的TCA、LA測量結果的差值基本位于95%一致性界限(95% limits of agreement，95%LoA)以內(圖2)，表明TCA、LA測量結果可重復性好。

圖2 兩位測量人員分析DR患者TCA和LA的Bland-Altman一致性分析結果 A：TCA；B：LA。

2.2 DR組患者雙眼各觀察指標的比較DR組患者雙眼BCVA、眼壓、CRT、SFCT、TCA、SA、LA、CVI及DR分期差異均無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 DR組患者雙眼各觀察指標的比較

2.3 DR組和對照組受檢者各觀察指標的比較DR組和對照組受檢者眼壓、SFCT、TCA、LA、SA差異均無統計學意義(P>0.05)，BCVA、CRT、CVI差異均有統計學意義(P<0.001)，其中DR組患者CVI為64.33%±3.25%(95%CI：63.11%～65.34%)，對照組受檢者CVI為67.04%±2.46%(95%CI：66.19%～67.90%)，見表2。

表2 DR組和對照組受檢者各觀察指標的比較

2.4 DR組患者各觀察指標情況根據有無糖尿病性黃斑水腫(diabetic macular edeama，DME)[11]將DR組患者分為DME組和非DME組，根據DR分期[11]將DR組患者分為NPDR(非增殖性糖尿病視網膜病變)組和PDR(增殖性糖尿病視網膜病變)組，根據糖尿病病程將DR組患者分為病程≤10a組和病程>10a組，根據糖化血紅蛋白的控制情況將DR組患者分為血糖控制良好組(糖化血紅蛋白≤7.0%)和血糖控制不良組(糖化血紅蛋白>7.0%)，觀察DR組各亞組患者各觀察指標的情況。DME組和非DME組、病程>10a組和病程≤10a組患者SFCT差異均無統計學意義(P>0.05)，CVI差異均有統計學意義(P<0.05)，見表3、4。NPDR組和PDR組、血糖控制良好組和血糖控制不良組患者SFCT、CVI差異均無統計學意義(P>0.05)，見表5、6。

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表3 DME組和非DME組患者各觀察指標的比較

表4 病程≤10a組和病程>10a組患者各觀察指標的比較

表5 NPDR組和PDR組患者各觀察指標的比較

表6 血糖控制良好組和血糖控制不良組患者各觀察指標的比較

2.5 CVI的診斷性評價結果將DR組和對照組受檢者CVI檢測結果應用MedCalc軟件分析發現(圖3)，CVI的ROC曲線下面積(AUC)為0.732(95%CI：0.635～0.815，P<0.001)，Youden指數為0.4118，特異度為100.00%，靈敏度為41.18%。DR組與對照組相比，CVI臨界值為63.59%。

圖3 CVI的ROC曲線分析結果。

3討論

由于外層視網膜血供來自脈絡膜，脈絡膜血管的變化可能對DR造成影響[15]。早期通過固定劑固定、血管鑄型及電鏡掃描[2-5]等手段研究離體脈絡膜結構，既往研究發現，糖尿病患者的脈絡膜病變表現為脈絡膜毛細血管丟失、血管管腔變細及動脈基底膜增厚、動脈硬化、血管細胞過度增殖、微血管瘤等改變[2-4]。超聲多普勒血流檢查發現，糖尿病患者眼動脈及睫狀后動脈的血流減少，這種表現在NPDR患者和DME患者尤其明顯[11，16]；應用激光多普勒血流測量技術[17]對PDR患者研究發現，其黃斑中心凹下的脈絡膜血管容積及血流均明顯降低。隨著OCT技術的進步，對活體脈絡膜的研究不斷完善。應用結構平面(en face)OCT[18]檢查可以明確看到糖尿病患者黃斑區脈絡膜Sattler層和Haller層大、中血管扭曲及減少。相干光層析血管成像術(optical coherence tomography angiography，OCTA)[5]檢查發現，糖尿病患者的脈絡膜毛細血管血流減少。OCTA和en face OCT技術評價的是脈絡膜不同血管層的血流狀態，而對脈絡膜的全層切面的研究，目前主要依賴EDI-OCT[19]等技術的應用。

脈絡膜厚度分析并不能明確糖尿病對脈絡膜的影響。近年來，關于糖尿病患者脈絡膜厚度的研究不斷涌現。但是多數研究結果不一致[7-8，19-22]。研究發現，無論有無DR，糖尿病患者的脈絡膜厚度均降低[19]。也有研究認為，在DR早期脈絡膜厚度減少，隨著病程進展，脈絡膜厚度逐漸增加[7]。另有研究發現，糖尿病患者的脈絡膜厚度增加，且不與DR分期相關[20]。有研究者對EDI-OCT的脈絡膜區域以黃斑中心凹為中心進行鼻側分區(N1～N5)和顳側分區(T1～T5)，發現在糖尿病患者及合并DME的患者中，黃斑中心凹鼻側脈絡膜厚度較健康人群明顯變薄[19]。上述研究結論存在差異，分析可能與病例選擇不同有關。本研究中，DR組與對照組受檢者SFCT差異無統計學意義(P=0.135)；進一步將DR組按照有無DME、DR分期、病程長短及血糖控制情況進行分組，發現各亞組間SFCT差異均無統計學意義(P>0.05)。基于上述情況可以得出，單純對脈絡膜厚度進行研究分析，并不能明確DR對脈絡膜產生的影響。

Sonoda等[9]首次提出了對EDI-OCT檢查中脈絡膜圖像的分析方法，并提出脈絡膜血管面積比例的概念，即LA/TCA。之后有學者將這種研究方法推廣到對健康人群[14，23-24]和糖尿病患者[23]的脈絡膜研究中，并將LA/TCA稱為CVI。CVI可同時描述脈絡膜中血管及間質成分在病變發展過程中的相對變化，能更好地反映局部脈絡膜的血流灌注等情況[23]。如果單純測量SFCT，并不能說明SFCT的改變是由于血管的變化還是間質的變化，甚至是兩者同時發生變化導致的[23]。基于健康人群的研究發現，SFCT同時受到年齡、眼內壓、眼軸以及LA等因素的影響，而CVI僅與年齡、眼軸等因素相關，即年齡越大CVI數值越小，眼軸越長CVI數值越小，CVI較SFCT更加穩定[14，22-23]。綜上，CVI相較于SFCT，可以更準確地描述復雜的脈絡膜結構。本研究納入受檢者排除了高度近視、葡萄膜炎、包括年齡相關性黃斑變性在內的退行性視網膜病變、眼缺血綜合征、惡性高血壓[12]、妊娠[13]等眼部及全身可能影響脈絡膜的疾病和狀態。另外，關于中國成年人糖尿病的流行病學資料顯示，糖尿病患病率隨年齡升高，其中50～59歲人群的糖尿病患病率為17.6%，60～69歲人群為22.5%，且50～69歲人群基數龐大，是我國成年人糖尿病的主要患者群[24]。本研究中入選的受檢者平均年齡約為60歲，既排除了70歲以上更高齡人群由于年齡影響導致的脈絡膜血管改變對CVI的影響，也契合了我國成年人糖尿病的主要患者群[24]。今后應進一步研究不同年齡段糖尿病患者CVI的特點。

Hayreh[25]研究發現，脈絡膜呈節段供血的特點，脈絡膜的睫狀后短動脈末梢不與其他血管發生吻合，而是作為終末動脈為脈絡膜提供血供，其末端膨大呈小葉狀，即為脈絡膜毛細血管。脈絡膜中渦靜脈也呈節段性分布。而脈絡膜毛細血管通常是黃斑中心凹唯一的營養來源[26]。眾所周知，黃斑中心凹的解剖范圍[26]即為以黃斑中心小凹為中心，直徑1500μm的圓形區域。本研究并非參考Agrawal等[14]對EDI-OCT圖像的全長脈絡膜區域進行測算，而是選取黃斑中心凹下直徑1500μm的脈絡膜區域(鼻側與顳側各750μm)，可以更好地反映黃斑中心凹處脈絡膜的血供特點，繼而與CRT、SFCT等黃斑中心凹相關數據的變化進行關聯性研究。Kim等[27]研究發現，糖尿病患者PRP術后黃斑區下方脈絡膜區域的血流、SFCT、LA、SA均較術前顯著減少，岳靜等[28]發現糖尿病患者PRP術后黃斑區及光斑區的脈絡膜血流進行了重新分布。即使PRP術后1a的患者CVI較其他糖尿病患者也存在差異[29]。所以對于PRP術后的糖尿病患者，其CVI的變化尚需單獨進行分析研究。故在本研究入組的糖尿病患者中并不包括PRP術后患者。本研究中，DR組與對照組相比，CVI的Youden指數為0.4118，其AUC為0.732，特異度為100.00%，靈敏度為41.18%，表明CVI對于研究2型糖尿病并發DR患者的脈絡膜病變具有一定的臨床應用價值。此外，本研究結果顯示，DR組與對照組的CVI臨界值為63.59%，這一結果與Tan等[23]和Kim等[27]研究結果相近，表明DR患者CVI的穩定性較高，CVI如果低于63.59%，提示可能已經發生了糖尿病相關的脈絡膜病變。

本研究分析不同因素對DR患者CVI的影響發現，DR組患者左右眼之間CVI、眼壓、BCVA等數據差異均無統計學意義。另外，應用Bland-Altman法分析兩位測量人員對DR患者TCA、LA測量結果的一致性，發現結果具有很好的可重復性和一致性，表明本研究數據具有高度可靠性。本研究中對照組受檢者CVI(67.04%±2.46%)與Tan等[23]研究中正常對照組的CVI(67.20%±0.16%)接近，DR組CVI(64.33%±3.25%)與Kara-Anne等研究中的糖尿病組(65.10%±0.20%)[24]相近，顯示CVI有較高的穩定性。本研究中DR組CVI(64.33%±3.25%)與對照組(67.04%±2.46%)相比差異有統計學意義(t=3.824，P<0.001)，提示DR患者脈絡膜血管的血流較對照組有所減少，這與既往研究結果[2-5，23，30]基本一致。單純測量脈絡膜厚度的方法并不能發現糖尿病患者脈絡膜的這種改變，表明通過EDI-OCT的無創性檢查手段，并經過計算可以動態記錄糖尿病患者疾病發展過程中的CVI數據變化，這可能有助于糖尿病脈絡膜病變的動態研究。

本研究尚有很多局限與不足：(1)樣本量較小，仍需擴大樣本量來驗證相關結論的正確性，如增加不同年齡人群的樣本以比較不同年齡組糖尿病患者CVI的特點；增加未發生DR的早期糖尿病患者以研究早期糖尿病患者的脈絡膜血流特點等；也可采用前瞻性研究方法，對糖尿病患者進行跟蹤隨訪，明確其CVI等數據的動態變化特點。(2)本研究中關于EDI-OCT圖像的部分數據不可避免地存在手動測算誤差，在后面的研究中我們會進一步改進相關測算方法。(3)本研究對CVI的測算局限在黃斑區，可以進一步比較不同脈絡膜區域的CVI測算結果的差異及其意義，從而進一步優化CVI的臨床應用。此外，關于糖尿病患者CVI的測算還可以和OCTA中脈絡膜各血管層的血管密度測算、脈絡膜血流的激光多普勒血流測量技術[32]等進行對照研究，以期得到更加真實、準確的結果。