基于EDI-OCT技術觀察遠視性弱視兒童脈絡膜結構的變化

黃雪英，秦 程，崔鯤龍，劉曉輝，覃 蓓

作者單位：(541199)中國廣西壯族自治區桂林市，桂林醫學院第二附屬醫院眼科

0引言

弱視是一種在一只或兩只眼睛中表現為視力低于正常視力和對比敏感度的疾病，由視覺剝奪或異常的雙眼相互作用引起。弱視的發病機制目前仍未清楚，傳統觀點認為弱視眼眼部結構不存在形態學異常。最近研究顯示弱視眼脈絡膜結構發生改變，采用增強深度成像光學相干斷層掃描(EDI-OCT)技術觀察發現單側弱視眼脈絡膜厚度(choroidal thickness，CT)增加[1-2]。對EDI-OCT圖像進行二值化處理可獲得脈絡膜血流相關指標，如總脈絡膜面積(total choroidal area，TCA)、血管腔面積(luminal area，LA)、基質面積(stromal area，SA)、脈絡膜血管指數(choroidal vascularity index，CVI)等。脈絡膜血流相關指標結合脈絡膜的厚度分析能較全面地了解脈絡膜結構及灌注情況，以反映弱視眼脈絡膜結構的改變。本研究旨在分析遠視性弱視兒童脈絡膜厚度、脈絡膜總面積、脈絡膜血管腔面積、脈絡膜基質面積和脈絡膜血管指數的變化及與眼軸長度(AL)、等效球鏡度(SE)的相關性。

1對象和方法

1.1對象收集2021-01/12在桂林醫學院第二附屬醫院確診的遠視性屈光參差及遠視性屈光不正弱視患者35例50眼為弱視組，年齡5～13[6(5，7)]歲，等效球鏡度4.91±1.89D，眼軸長度21.58±0.92mm。選取同期在我院就診的正常兒童30例51眼納入對照組，年齡5～12[7(5，10)]歲，等效球鏡度0.78±0.59D，眼軸長度23.03±0.86mm。納入標準：(1)弱視組：符合弱視的診斷標準，即在視覺發育期，由于單眼斜視、未矯正的屈光參差、未矯正的高度屈光不正、形覺剝奪引起的單眼或雙眼最佳矯正視力(best corrected visual acuity，BCVA)低于相應年齡的視力，或雙眼視力相差2行及以上，視力較低眼為弱視，其中3～5歲兒童視力的正常值下限為0.5，6歲及以上兒童視力的正常值下限為0.7[3]；(2)對照組：BCVA≥20/20，等效球鏡度-0.5～+1.75D。排除標準：(1)有早產史、神經系統疾病，或可能改變微血管血流的系統性疾病(包括糖尿病、高血壓、心血管疾病等)；(2)有其他眼部疾病，如視網膜病變、眼內炎、屈光介質混濁、斜視及眼內手術史；(3)合作能力較差、EDI-OCT檢查圖像不清晰。本研究遵循《赫爾辛基宣言》，并經桂林醫學院第二附屬醫院倫理委員會批準，所有受試者及其監護人均簽署知情同意書。

1.2方法所有患者均行視力、睫狀肌麻痹驗光、非接觸眼壓測量、眼軸長度測量、遮蓋-去遮蓋、眼外肌、裂隙燈、裂隙燈下眼底檢查、Spectralis HRA OCT檢查等。其中，視力檢查時配戴合適的矯正眼鏡檢查BCVA，結果換算為最小分辨角對數(LogMAR)視力進行統計學分析。采用AR-1型電腦驗光儀行電腦驗光，并記錄等效球鏡度。采用CT-80A非接觸眼壓計測量眼壓。采用TOMEY生物測量儀測量眼軸長度。采用Spectralis HRA OCT儀進行EDI-OCT檢查，使用波長為870nm光源，掃描速度40000Hz/s，對受檢眼中心凹進行水平及垂直方向單線掃描，掃描線長8.9mm，每只眼掃描3次，采用實時降噪自動疊加功能(ART)，水平及垂直方向分別選取1幅最清晰的圖像進行分析處理。測量范圍為黃斑中心直徑6mm區域，以中心凹為中心，黃斑區被分為3個直徑為1、3、6mm大小不一的同心圓，并被分別定義為中心1mm、內環、外環，同時內環、外環又被分為鼻、顳、上、下四個象限。

1.2.1脈絡膜厚度測量脈絡膜厚度界定為視網膜色素上皮層外界與脈絡膜鞏膜交界處的垂直距離。OCT-EDI模式獲取圖像后，在“Thickness Profie”界面選擇“retina”分析模式，選擇“ILM”并將其標志線刪除，使用自帶工具勾畫脈絡膜的外界標記線“ILM”，點擊“Save & Close”，系統自動獲取含有“BM”(脈絡膜內界標記線)與“ILM”(脈絡膜外界標記線)的圖像。移動圖像中綠色定位線至所需測量的位置，讀取兩條定位線的距離，即該處的CT值(圖1)。

圖1 脈絡膜厚度測量。

測量范圍：中心凹下及距離中心凹上方、下方、鼻側、顳側500、1000、1500、2000、2500、3000μm處的CT值。其中中心凹下脈絡膜厚度值(SFCT)取水平和垂直掃描線的平均值；中心1mm脈絡膜厚度取水平1mm(鼻側500μm+水平掃描線中心凹下+顳側500μm脈絡膜厚度平均值)與垂直1mm(上方500μm+垂直掃描線中心凹下+下方500μm脈絡膜厚度平均值)兩者的平均值；內環鼻側取鼻側1000μm+鼻側1500μm脈絡膜厚度平均值；內環顳側取顳側1000μm+顳側1500μm脈絡膜厚度平均值；內環上方取上方1000μm+上方1500μm脈絡膜厚度平均值；內環下方取下方1000μm+下方1500μm脈絡膜厚度平均值；外環鼻側取鼻側2000μm+鼻側2500μm+鼻側3000μm脈絡膜厚度平均值；外環顳側取顳側2000μm+顳側2500μm+顳側3000μm脈絡膜厚度平均值；外環上方取上方2000μm+上方2500μm+上方3000μm脈絡膜厚度平均值；外環下方取下方2000μm+下方2500μm+下方3000μm脈絡膜厚度平均值。按以上方法計算SFCT、中心1mm、內環鼻側、外環鼻側、內環顳側、外環顳側、內環上方、外環上方、內環下方和外環下方的CT值及6mm范圍內平均CT值。

1.2.2脈絡膜血流相關指標測量獲取的EDI-OCT圖像在Image J軟件中打開，應用多邊形工具勾勒出所要測量的區域，使用選區管理器(ROI manager)記錄，使用Measure工具測量該區域TCA，設為S1；將圖像設置為8-bit格式，選擇Niblack選項進行圖像自動閾值處理，然后將圖像轉換為RGB Color，使用Color Threshold工具，在Brightness選擇最小值為0，最大值小于255。將Threshold Color改為black，選擇Select。將新建立的選區添加ROI manager，設為S2，同時選中S1和S2，點擊More-AND，進行交集運算，最終獲得區域的LA，設為S3。將S1減去S3，計算SA。S3除以S1，計算CVI。本研究認為EDI-OCT圖像中暗區代表脈絡膜血管腔，明區代表脈絡膜基質,見圖2。分別計算各區域LA、SA、TCA、CVI，其中中心1mm的LA、SA、TCA、CVI取水平和垂直掃描平均值，并計算6mm范圍總LA、SA、TCA及平均CVI。

圖2 脈絡膜血流相關指標測量 A：垂直方向EDI-OCT圖像；B～F：分別代表不同位置經過二值化后的圖像，暗區代表脈絡膜血管腔，明區代表脈絡膜基質。

2結果

2.1兩組受檢者一般資料比較弱視組35例50眼，其中男19例24眼，女16例26眼，年齡6(5，7)歲，BCVA(LogMAR) 0.3(0.2，0.525)，眼軸長度21.58±0.92mm，等效球鏡度4.91±1.89D。對照組30例51眼，其中男18例34眼，女12例17眼，年齡7(5，10)歲，BCVA(LogMAR)均為0，眼軸長度23.03±0.86mm，等效球鏡度0.78±0.59D。兩組受檢者年齡、性別構成比較，差異無統計學意義(Z=-1.879，P=0.06；χ2=0.215，P=0.643)；眼軸長度、等效球鏡度、BCVA比較，差異有統計學意義(t=8.107，P<0.001；t=-14.721，P<0.001；Z=-9.233，P<0.001)。

2.2兩組受檢者TCA比較弱視組除下方(內環下方t=-2.600，P=0.110；外環下方t=-1.214，P=0.228)TCA略大于對照組，但差異均無統計學意義(P>0.05)，余以黃斑為中心6mm范圍內各區域TCA及6mm范圍總TCA明顯大于對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 不同區域TCA比較

2.3兩組受檢者LA比較弱視組除下方(內環下方t=-1.871，P=0.064；外環下方t=-0.567，P=0.572)、顳側(內環顳側t=-1.241，P=0.218；外環顳側t=-0.690，P=0.492)LA略大于對照組，但差異均無統計學意義(P>0.05)，余以黃斑為中心6mm范圍內各區域LA及6mm總LA均明顯大于對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 不同區域LA比較

2.4兩組受檢者SA比較相較于對照組，除外環下方SA無差異(Z=-1.742，P=0.081)，弱視組以黃斑為中心6mm范圍內各區域SA及6mm范圍總SA均明顯大于對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表3。

表3 不同區域SA比較 [M(P25，P75)，μm2]

2.5兩組受檢者CT比較相較于對照組，除下方(內環下方t=-1.907，P=0.059；外環下方t=0.108，P=0.914)、顳側(內環顳側t=-1.747，P=0.084；外環顳側t=-0.224，P=0.823)CT無差異，弱視組以黃斑為中心6mm范圍內各區域CT及6mm范圍平均CT均明顯大于對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表4。兩組受檢者各象限脈絡膜厚度排序：對照組鼻側脈絡膜較其他象限薄，外環鼻側最薄，其次為內環鼻側，然后是外環下方，最厚區域為內環顳側、內環上方、SFCT、中心1mm；弱視組外環鼻側最薄，其次是外環下方，最厚區域為SFCT、內環上方、中心1mm、外環上方。

表4 不同區域CT比較

2.6兩組受檢者CVI比較相較于對照組，弱視組除外環顳側CVI較低，差異具有統計學意義(Z=-2.534，P=0.011)，余以黃斑為中心6mm范圍內各區域CVI及6mm范圍平均CVI差異均無統計學意義(P>0.05)，見表5。

表5 不同區域CVI比較 [M(P25，P75)，%]

2.7不同遠視程度弱視患者CT的比較弱視組患者按照等效球鏡度分為低度遠視組(<+3.0D，7例10眼)、中度遠視組(+3.0～+5.0D，11例15眼)、高度遠視組(>+5.0D，17例25眼)。高度遠視組內環鼻側CT大于低度遠視組，差異有統計學意義(P=0.006)，外環鼻側CT大于低度遠視組和中度遠視組，差異均有統計學意義(P<0.01)。余以黃斑為中心6mm范圍內各區域CT及6mm范圍平均CT三組之間差異均無統計學意義(P>0.05)，見表6。

表6 不同遠視程度弱視患者不同區域CT比較

2.8脈絡膜結構參數與SE和AL的相關性Pearson相關分析顯示，弱視組內環鼻側、外環鼻側、內環上方、外環上方、內環下方、外環下方TCA、LA及6mm范圍總TCA、LA與SE均存在正相關(P<0.05)，即SE越大，遠視度數越高，TCA、LA增大越明顯；弱視組內環鼻側、外環鼻側、外環上方SA及6mm范圍總SA與SE均存在正相關(P<0.05)，即SE越大，遠視度數越高，SA增大越明顯，見表7。弱視組內環鼻側、外環鼻側TCA、SA、CT與AL均存在負相關(γTCA=-0.300、-0.423，PTCA=0.034、0.002；γSA=-0.331、-0.522，PSA=0.019、<0.001；γCT=-0.388、-0.504，PCT=0.005、<0.001)。對照組外環顳側、內環上方、外環上方TCA與SE均存在正相關(γ=0.277、0.29、0.29，P=0.049、0.039、0.039)，外環顳側LA與SE存在正相關(γ=0.316，P=0.024)，中心1mm、內環上方、外環上方、內環下方、外環下方SA與SE均存在正相關(γ=0.349、0.502、0.434、0.397、0.367，P=0.012、<0.001、=0.001、0.004、0.008)。

表7 弱視組脈絡膜結構參數與SE的相關性

3討論

脈絡膜由大量血管組成，周圍是基質組織，基質組織由結締組織、黑色素細胞、神經和細胞外液組成。脈絡膜提供視網膜外層及黃斑區的血液供應。Wallman等[4]研究證明眼睛能夠通過響應近視或遠視離焦使視網膜發生位置變化來改變其屈光狀態，視網膜位置的這些變化是通過調節脈絡膜的厚度實現的，脈絡膜可能參與眼屈光狀態的調節。近視離焦時脈絡膜增厚，遠視離焦時脈絡膜變薄。脈絡膜在弱視發病機制中的作用可能與其為外層視網膜、黃斑區供血及通過自身厚度的改變調節眼屈光狀態有關。目前單側弱視的Meta分析顯示弱視眼脈絡膜的厚度增加[1-2]，存在脈絡膜結構異常，但多數研究只測量黃斑下脈絡膜的厚度，并未對脈絡膜中血管、基質進行研究，從而限制了對結構變化的整體認識，不能全面了解弱視脈絡膜結構。本研究應用EDI-OCT技術評價中心凹6mm范圍內CT值，同時對EDI-OCT圖像進行二值化處理獲得脈絡膜血流指標TCA、LA、SA、CVI等信息。脈絡膜血流指標結合脈絡膜的厚度分析能較全面了解脈絡膜結構及灌注情況，以了解弱視脈絡膜結構改變情況。本研究分析了遠視性弱視兒童脈絡膜各項參數變化及其相關性，并與正常兒童進行比較。

本研究發現弱視眼CT值大于正常眼，與既往研究[5-10]結果一致。脈絡膜的厚度增加可能是由于對增厚的黃斑血液供應要求增加而導致的血流量增加，特別是當中心凹僅由脈絡膜血管滋養時[11]。也有研究認為弱視眼CT增加與脈絡膜在調節過程中的變化有關[12-13]。在遠視性弱視眼中，因為調節功能障礙，脈絡膜將更厚，眼睛的生長將受到限制。關于各區域脈絡膜厚度的差異，本研究中兩組受檢者均顯示鼻側最薄，然后是下方；SFCT、中心1mm、上方及顳側較厚，這與既往研究[7，9，14]結果相同。部分學者推測脈絡膜向下和向鼻側變薄與鞏膜后極部生長方向有關，視神經視盤向鼻側生長，也可能與鼻側脈絡膜組織在胚胎16wk停止發育有關[15-16]。本研究比較了弱視組不同遠視程度兒童CT的差異，結果顯示低度、中度、高度遠視組除鼻側具有差異外，余6mm范圍內各區域及脈絡膜平均厚度差異均無統計學意義，分析可能與本研究中低度、中度遠視組納入樣本量較少有關。

Nishi等[17]對29例屈光參差性弱視患者和20例年齡相近的正常對照組兒童進行研究，發現弱視眼LA明顯大于正常對照組，TCA和SA差異無統計學意義。Kaderli等[18]對44例遠視性屈光不正及20名正視者進行研究，發現遠視組脈絡膜血管腔直徑和面積大于正視組，且隨遠視度數增加及眼軸的變短而增大。Guler Alis等[19]對100例18～40歲患者根據屈光度進行分組研究，發現TCA、LA和SA值以遠視組最高，其中TCA和SA明顯高于正常組及近視組，差異具有統計學意義。本研究發現遠視性弱視組TCA、LA、SA均明顯大于對照組。目前尚不清楚遠視性弱視TCA、LA和SA增加原因及具體機制，認為可能與遠視有關，或與弱視本身相關。盡管本研究中弱視組CT、LA、SA與TCA均增加，但CVI與對照組基本無明顯差異。Agrawal等[20]認為，CVI是研究脈絡膜病理生理的有力指標，因為CVI的變異率小于SFCT，與大多數生理變量無關。Terada等[21]報道，弱視眼(61.49%±4.95%)和對側眼(61.48%±3.73%)的CVI值大于正常眼(55.69%±1.83%)，且弱視患者與正常對照組的鑒別標準為59%。本研究中，弱視組各區域CVI均超過59%，6mm范圍平均CVI為66.84%(65.37%，67.91%)，與Terada等[21]報道相近，而對照組6mm范圍平均CVI值67.00%(65.60%，68.71%)，也超過59%。Baek等[10]報告弱視眼CVI高于正常對照眼，與脈絡膜厚度的增加不呈正比。而Eraydin等[22]對24例屈光參差性弱視患者及30例年齡相近的正常對照組兒童進行研究發現，弱視眼CVI與正常對照組無明顯差異。同時Araki等[23]也發現CVI在弱視、對側眼和正常對照眼中沒有顯著差異，Haller層的局部CVI在單側遠視性弱視眼中不受影響。與上述研究結果相似，本研究發現弱視患者與正常健康者CVI基本無差異。分析認為雖然弱視眼LA、TCA明顯增大，但兩者呈比例增大，故兩者比值CVI沒有變化。目前國內外關于CVI的研究存在較大差異，因為CVI的計算是基于一個簡單的假設，即暗區(血管腔)和明區(基質)是脈絡膜唯一的兩種成分。這種假設尚未在組織學中得到明確證實。同時圖像處理方法、手工測量誤差均可導致CVI的差異。Agrawal等[20]研究發現CVI的變異系數為3.55，而SFCT的變異系數為40.30，認為CVI是評價脈絡膜結構更為可靠的標志。本研究認為，由于CVI在各研究中的巨大差異，CVI仍不能作為單一指標來評價弱視脈絡膜結構，必須結合其他脈絡膜參數(如TCA、LA、SA、CT)才能更全面了解遠視性弱視患者脈絡膜結構變化。

此外，本研究發現隨著遠視度數(SE)的增加，弱視組在內環鼻側、外環鼻側、內環上方、外環上方、內環下方、外環下方TCA、LA及6mm范圍總TCA、LA逐漸增加，在內環鼻側、外環鼻側、外環上方SA及6mm范圍總SA逐漸增加；對照組在外環顳側、內環上方、外環上方TCA逐漸增加，在外環顳側LA逐漸增加，在中心1mm、內環上方、外環上方、內環下方、外環下方SA逐漸增加。隨著眼軸(AL)的增加，僅弱視組在內環鼻側、外環鼻側TCA、SA、CT降低。本研究未發現CVI與SE及AL之間的相關性。SE與TCA、LA、SA相關性較強，隨著遠視度數增加，TCA、LA、SA有逐漸增大趨勢。除內環鼻側、外環鼻側外，本研究未發現AL與TCA、LA、SA、CT的相關性。

本研究的局限性有以下幾點：(1)圖像的處理方法即二值化方法未能統一，存在手工測量誤差。圖像中信號強度在脈絡膜外部區域削弱，導致圖像中的暗區(血管腔)被高估，LA、CVI值增大。(2)EDI-OCT檢查不是相同時間進行，測量結果可能受晝夜節律的影響。(3)本研究僅評估某個橫斷面的脈絡膜結構，而不能代表整體的脈絡膜結構信息。(4)本研究為橫斷面研究，需縱向研究進一步分析脈絡膜各項參數變化情況。

綜上所述，遠視性弱視兒童CT、TCA、LA、SA較正常同齡兒童普遍增大，CVI與正常同齡兒童無差異，且隨著遠視度數增加，TCA、LA、SA有逐漸增大的趨勢。脈絡膜厚度結合脈絡膜血流指標能更全面地了解遠視性弱視脈絡膜結構的變化，可為研究遠視性弱視的外周機制提供臨床依據。