房水流出通路結構及功能顯像的研究進展

李雅頔，陳燕華，孫子雯，李楠鈺，胡竹林

0引言

房水(aqueous humor)作為重要的眼內容物之一，具有維持眼內壓，營養角膜、晶狀體及玻璃體以及清除上述組織代謝產物的作用，始終處于動態循環中，此外，房水是角膜和晶狀體炎癥反應的介質[1]。經典的房水流出通路(aqueous humor outflow, AHO)又稱為小梁網途徑可分為近端和遠端部分[2]。近端部分從前房開始，房水是血漿從睫狀突超濾后由睫狀上皮分泌生成，房水從后房通過瞳孔進入前房，然后由前房角經過小梁網(trabecular meshwork, TM)進入Schlemm管(Schlemm’s canal, SC)，最后進入集液管(collector channels, CCs)。遠端部分則從集液管開始，與房水靜脈共同匯入鞏膜表面的睫狀前靜脈，最后回到血液循環[3]。另外，有少部分房水經由葡萄膜鞏膜途徑引流，這一途徑稱為“非經典”房水流出途徑，還有極少量的房水可通過虹膜表面的隱窩吸收。因此，如果房水循環通路中的任一部位受阻，使房水無法正常流出，都將導致眼壓升高，眼壓升高的病理生理過程主要有三個方面：房水生成速率的增加，房水經過小梁網途徑的流出阻力增加，以及表層鞏膜的靜脈壓增加，而在臨床中絕大部分青光眼是因房水外流阻力增加導致的高眼壓，最終造成視神經的損害。針對房水外流阻力的來源不同，青光眼可分為開角型青光眼和閉角型青光眼。與閉角型青光眼不同的是，開角型青光眼的前房角是開放的，外觀也與正常人無異，其眼壓升高是小梁網途徑的AHO發生病變，房水流出阻力增加所致。主要學說有：(1)小梁網組織局部的病變；(2)小梁后阻滯，即房水流經小梁網后的Schlemm管、集液管和房水靜脈部位發生病變；(3)血管-神經-內分泌或大腦中樞對眼壓調節失控所引起。目前，大多數的臨床和基礎研究表明小梁網，尤其近Schlemm管區的組織是主要病變所在，但目前發病機制尚未闡明，因此，能直觀、動態觀察眼AHO是否通暢，評價房角濾過功能，探究導致房水流出阻力增加的原因，在開角型青光眼的診斷和治療上具有重要意義。本文將就AHO結構及功能顯像的研究進展做一綜述。

1經典AHO的組成

經典的AHO是由小梁網、鄰管結締組織、Schlemm管、集合管和房水靜脈組成。房水由睫狀突分泌產生，由后房通過瞳孔進入前房，通過前房角分別經過小梁網、Schlemm管最后進入集合管，與房水靜脈一起匯入睫狀前靜脈，最后回到血液循環中。

1.1小梁網小梁網是由小梁細胞及其細胞外基質構成無數的小梁相互交錯形成的多層海綿狀組織。大量的研究表明，小梁網具有平滑肌樣的舒縮功能和吞噬功能。Tamm等[4]通過實驗發現，切除部分小梁網后，并沒有明顯減少房水外流阻力，可見該部分小梁網并不能產生明顯的外流阻力。Wiederholt等[5]發現小梁細胞具有平滑肌樣的舒縮功能，這一功能可輔助睫狀肌收縮和擴張小梁網，影響房水的流通，并且在Zhang等[6]的實驗結果中表明小梁細胞還有較強的吞噬功能，吞噬房水中的色素顆粒及蛋白分子等，吞噬房水中的代謝物質后小梁細胞最后將進入循環系統。由此可得出小梁網具有清潔房水的作用，可有效地防止小梁網發生阻塞，導致AHO受阻。因此小梁網細胞數量、結構及功能的改變，小梁細胞的失代償等均可能是導致房水流出阻力增加，并形成青光眼的重要原因之一。

1.2鄰管結締組織鄰管結締組織位于小梁網與Schlemm管之間，相較于其他結締組織相比，鄰管結締組織更加疏松多孔且含有多種細胞外基質，包括：Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型膠原，彈力蛋白，層黏連蛋白，纖維結合蛋白，葡糖胺聚糖，硫酸皮膚素，硫酸軟骨素和透明質酸等[7]。細胞外基質的減少或性質的改變均可能會增加房水外流阻力引起青光眼[8-9]。Carreras等[9]研究發現房角及小梁網間隙中有大量葡糖胺聚糖，這類細胞外基質是由睫狀體產生的，而并不是來源于小梁細胞，隨著房水的循環，部分葡糖胺聚糖沉積在房角內，形成了房水流出的阻力。

1.3 Schlemm管Schlemm管是圍繞前房角形成的一個360度房水流出管道，內壁連接小梁網，與小梁網之間僅有一層內皮細胞，但僅有很少的一部分是面向集合管開口處，外壁則連接集合管開口處。房水沿著Schlemm管流經一定長度后才可到達集合管，此處的壓力高于集合管開口處附近的壓力，因此此處的Schlemm管較容易發生塌陷，導致管腔狹窄。研究表明在青光眼患者中，眼壓升高后Schlemm管隨之變得狹窄而并非塌陷，因此可以推測Schlemm管管腔的狹窄可能會導致引起房水流出阻力的增加。而在非青光眼患者中發現當眼壓升高時，Schlemm管管腔的狹窄程度較青光眼患者較低，所產生的外流阻力也更低，可見Schlemm管管腔的狹窄或者塌陷可增加房水外流阻力，加重青光眼的發生，而不是青光眼的病因[10]。

1.4 Schlemm管內壁Schlemm管內壁是由Schlemm管內皮細胞及其基底膜組成，內皮細胞之間相互緊密連接，而基底膜則是不連續的。位于內皮細胞的內皮細胞層可見許多大空泡，并且這些大空泡中有20%～30%在末端有開放的孔，這些孔可能與物質轉運有關。在一項研究中發現，青光眼患者眼球中孔的密度為每平方毫米160孔，僅為正常人眼(每平方毫米835孔)的1/5左右?？梢娫谇喙庋刍颊咧羞@些孔密度的減小可能與房水流出阻力的產生有關[11]。

1.5集合管和房水靜脈房水從Schlemm管流出后，就流入集合管之中。集合管處于Schlemm管和房水靜脈之間，連接兩者，其管腔直徑與房水靜脈相似，并不會產生明顯的外流阻力[10]。

2 AHO結構顯像的研究進展

目前對于AHO結構的研究主要集中在對其形態學的測量以及結構的顯像。通過對形態學的測量，可觀察到在不同的青光眼患者及正常人中，Schlemm管的管腔面積，橫徑以及內側壁的長度均存在一定的差異。而使用前段OCT對近端的AHO包括小梁網、Schlemm管及集液管進行結構顯像，均將有助于我們對開角型青光眼發病機制的闡明。

2.1前段OCT在Schlemm管形態學變化中的測量光學相干斷層掃描(optical coherence tomography, OCT)是一種新的光學斷層成像的診斷技術，可用于觀察活體眼顯微鏡結構的一種非接觸式、非侵入性的檢查方式[12]。2010年Kagemann等[13]報道了使用前段OCT觀察Schlemm管的初步結果，在21名正常人和3例青光眼患者鼻側及顳側Schlemm管的前段OCT圖像中顯示，鼻側的面積均高于顳側，而青光眼患者與正常人相比較，Schlemm管的管腔面積明顯較小。史國華等[14]在2013年運用OCT和成像系統(SSOCT)成功獲取了19名正常人與18例原發性開角型青光眼患者(primary open angle glaucoma,POAG)的Schlemm管圖像，在進行的148次房角成像中，僅有6次未能識別Schlemm管，其成功率達到95.9%，試驗結果顯示正常組的Schlemm管的周長、面積和長徑都明顯較大，尤其是管腔面積，正常組的平均值約高出POAG組的平均值接近一倍，這初步證實了1970年Nesterov[15]提出的推測，Schlemm管管腔隨著眼壓升高而緊縮，隨著眼壓降低而擴張。而另一組研究中，同樣對比了正常人與POAG患者Schlemm管的差異，結果與原發性閉角型青光眼(primary angle-closure glaucoma,PACG)患者對比，POAG患者各個方位Schlemm管直徑與正常人相比均無顯著性差異，但其各個方位Schlemm管面積、橫徑、內側壁長度均低于正常人。

2.2前段OCT對近端AHO的成像早期研究中關于AHO途徑的結構解剖學并未反映其動態性質。有研究表明小梁網已由前段OCT成像，其內側為前房，外側為弧形低密度陰影，上方為Schwalbe線[13]。與小梁網相比，前段OCT對Schlemm管顯像研究更成熟，其原因在于與血管不同，充滿液體的Schlemm管管腔可以提供清晰的OCT低反射信號，使得它更容易識別。2017年Huang等[16]使用前段OCT對活體個體的單眼進行了圍繞角鞏膜緣360°的AHO的無創成像，并且開發了一種自動檢測方法來識別Schlemm管、集液管。首先將角膜緣周圍360°的Schlemm管進行了識別及成像，并進行了三維重建，在不同的位置，三維重建的圖像顯示出不同的寬度，具有一定的節段性。同時在Schlemm管的正后方，前段OCT也進行了集液管識別及成像[17]，但在前段OCT中的成像中，如何準確的對Schlemm管、集液管進行分隔及定義，仍待研究。

3 AHO功能顯像的研究進展

房水作為重要的眼內容物始終處于一種動態的循環中，其產生和流出存在著動態的平衡，維持著正常的眼內壓。對AHO進行功能顯像，可觀察和了解AHO是否通暢，同時可指導青光眼手術及術后的評價。

AHO造影[3]是一種侵入性的新型AHO的成像工具，是在生理性的眼壓下進行的實時AHO成像技術，是一種類似于虹膜血管造影或鞏膜血管造影的前段造影術，但側重于房水的流出而不是血流[18]。血管造影技術最初在眼科的應用大多數局限在眼底血管疾病方便，近年來也開始逐漸應用于眼前段的疾病中，例如：新生血管性青光眼、葡萄膜炎等[19]。AHO造影作為一種技術，可以更好地了解眼睛中AHO的解剖學和生理學。2016年Saraswathy等[3]在離體豬眼及人眼上進行了AHO造影，將離體眼固定后將前房維持器插入前房中，使用平衡鹽溶液(BSS)以10～30mmHg壓力下對離體眼進行灌注，使用20%熒光素鈉在室溫下的BSS中稀釋至2.5%作為染色劑進行造影成像及前段OCT檢查，結果顯示房水流出的模式呈節段性，并具有一定差異性，可觀察和獲取到清晰的AHO近端及遠端的造影信號及圖像。2016年Huang等[20]在離體牛眼中分別使用2.5%熒光素鈉和0.4%吲哚菁綠進行了AHO顯像，設計并使用了雙染色系統，先進行吲哚菁綠AHO造影，然后在同一只眼中進行熒光素鈉AHO造影，結果顯示運用兩種不同的染色劑進行造影顯示出了相同的房水流出模式。在離體人眼的房水流出造影中[21]，同樣使用2.5%熒光素鈉進行造影染色，并在最初較為缺乏顯像信號的區域放置引導支架后再次進行造影，結果顯示在放置支架后的區域與最初的圖像相比，最初缺乏造影信號的區域出現了更早更強的造影信號。而在對青光眼患者進行的AHO造影的實驗中[22]，對14例接受小梁微型旁路支架iStent植入術聯合白內障摘除術的青光眼患者及1例接受白內障摘除術的非青光眼患者進行了AHO造影，結果顯示小梁微型旁路支架iStent植入術在不同程度上改善了術眼房水的流出。2017年Huang等[23]再次進行了房水造影，這次實驗是在活體非人類靈長類動物(nonhuman primate,NHP)的眼睛中完成的，結果再次證實了房水節段性的造影模式，并且還可以觀察到盡管使用恒壓系統進行示蹤劑輸送，但在某些情況下觀察到房水血管造影呈現出動態運動，并且頻率與公布的非人類靈長類動物的平均心率相似。而在人類的活體實驗中[24]，造影結果與非人類靈類動物的實驗結果十分相似。2019年Gottschalk等[25]在使用前段OCT進行AHO造影的基礎上，進行了造影劑的創新，運用脂質乳劑(LEs)作為候選OCT造影劑(包括牛奶和麻醉物質丙泊酚)，并在離體豬眼上進行了實驗，結果顯示脂質乳劑在OCT及OCTA中均顯示出了較強的造影信號，且所有的脂質乳劑都顯示出比BSS明顯更高的最大反射率，這項研究表明脂質乳劑所表現出特性，使它們成為可以用于OCT成像的造影劑。由于吲哚菁綠和熒光素鈉染色劑已經體內和體外血管造影中使用，而對于脂質乳劑而言，是否可以應用于人眼中，這一點還有待研究。

對于AHO功能成像，房水血管造影現在也代表了評估AHO的新工具，但該技術作為一種侵入性的檢查，仍然存在較大限制性：(1)造影劑直接注射入前房，是否會造成一定的損害；(2)作為有創的眼內操作，該技術僅能在手術室進行；(3)人為將造影劑注射入前房，并予以一定壓力對眼球進行灌注，是否會破壞房水的正常生理循環。該技術目前仍處于實驗階段。

4 AHO造影顯像在眼科中的應用

4.1 Schlemm管術中造影術近年來，隨著恢復房水生理引流功能的青光眼微創手術 (minimally invasive glaucoma surgeries, MIGS) 的蓬勃發展, 其應用也越來越廣。為了更好地了解近端及遠端的AHO的功能，探究出了術中Schlemm管內熒光素鈉造影術[26]。術中Schlemm管內熒光素鈉造影術目前主要應用于術中評估遠端房水流出的位置及范圍。使用生理鹽水將10%熒光素鈉注射液稀釋至濃度為0.15%，再使用10mL注射器抽取稀釋液8～10mL備用，作為術中使用的熒光素鈉造影劑，最后將該注射器連接至微導管末端，使其充滿整個微導管，再將微導管插入Schlemm管中3mm后，在鈷藍光下進行圖像的采集確認, 當熒光素鈉造影劑出現在前房后, 術者將微導管勻速送入Schlemm管內直至對側Schlemm管斷端穿出, 過程中助手需以恒定的速度和力量推注造影劑。術后可根據圖像記錄有熒光素鈉充盈的遠端AHO的位置及范圍。但該方法可通過術中但目前該方式僅適用于進行Schlemm管成形術和微導管引導的360度小梁切開術的開角型青光眼患者，作為臨床中早期診斷青光眼，評估Schlemm管的形態學改變仍存在較大的局限性。

4.2前段OCT在青光眼診斷中的應用青光眼是一種進行性視神經病變，以視網膜節細胞(retinal ganglion cells, RGCs)調亡、視神經萎縮以及視野缺損改變為主要特征，是目前僅次于白內障的導致視力喪失的不可逆性視盲的主要原因。隨著OCT技術的發展成熟[27]，OCT能夠從橫斷面、前節、三維像上呈現視網膜結構，可測量中央角膜厚度、前房深度(anterior chamber depth,ACD)、房角結構、視網膜厚度、神經纖維層厚度、視盤的多種參數。歐洲青光眼學會指南指出，青光眼診斷應根據眼壓、房角、視野、視盤及視神經纖維層及血流等檢查結果[28]。臨床中目前檢查房角開放情況的手段主要有房角鏡和超聲生物顯微鏡(ultrasound biomicroscopy, UBM)及前段OCT。在一項使用UBM及OCT對ACD及房角解剖結構進行測量的研究中，前段OCT與 UBM的測量值間存在差異，但差異較小[29]，對于房角明顯關閉及寬房角者而言，兩種檢查的結果是一致的；但對于房角未閉且房角角度<35°，兩種檢測結果存在差異，但差異不具有統計學意義[30]。由于OCT的掃描光波不能透過色素上皮這一特殊性質，所以無法形成睫狀體完整的圖像，僅能通過鞏膜突成像推斷房角開放情況，不能從解剖上清晰辨別各房角結構，也不能清楚地了解AHO通暢程度，因此在日常的臨床應用中，可應用前段OCT來進行人群的房角情況的初測。

5小結

房水流出通暢是維持正常眼壓的關鍵所在，房水流出途徑中任一部位發生障礙，都可影響房水的生成與排出之間的平衡，主要表現為眼壓的高低變化，而造成青光眼視神經損害主要因素就是高眼壓。目前，對于AHO功能及結構的造影顯像尚不成熟，需進一步對AHO結構及功能進行造影顯像的研究，探究可成像并適用于人眼的造影劑，均有助于更好地理解AHO以及有助于闡明房水流出阻力增加的原因及機制。因此，尋找出一種適宜于觀察AHO的影像學檢查尤為重要，這對于改良抗青光眼的術式、研發減少房水流出阻力的藥物、治療療效分析以及抗青光眼療效評價，都具有非常重要的臨床應用價值。