糖尿病脈絡膜病變結構及血流動力學的研究進展

楊柳森，李雁杰，曹榮霞，白子超，李鮮，呂超然，張轉轉

糖尿病性視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）是工作人群致盲的主要原因之一。全世界約4.15億糖尿病病人，其中約35%已發展為DR，約10%已視力受損。到2040年，預計患病總人數將上升至約6.42億［1-2］。由于DR的發展幾乎是不可逆轉的，且早期癥狀并不明顯，因此預防和治療該疾病的關鍵是早期篩查、早期診斷和早期治療。

目前，DR的發病機制和臨床特點主要集中于高血糖對視網膜血管系統的損害。糖尿病主要會對視網膜血管和神經造成損害，使得緊密連接功能障礙、血管阻塞、滲漏、內皮細胞介導的白細胞淤積，從而引起血視網膜屏障改變，進一步導致視網膜的缺血和水腫［3］。與此同時，組織病理學研究發現，除DR外，糖尿病還可引起脈絡膜的病變。脈絡膜血流量占眼睛總血液循環的95%，其為視網膜外層提供氧氣和營養物質，是黃斑中心凹的唯一血液供應［4］，目前已有大量組織病理研究表明，糖尿病會引起一系列的脈絡膜異常，包括血管重塑、血管彎曲增加、脈絡膜毛細血管阻塞和擴張、脈絡膜動脈瘤和脈絡膜新生血管。實驗和臨床結果提示脈絡膜血管病變可能在DR的發病機制中起重要作用［5］。

以往臨床上對脈絡膜的評價只能通過吲哚箐綠血管造影（indocyanine green angiography，ICGA）、眼部超聲等手段，盡管這些技術手段有其不同的特點，但這些技術并不能顯示脈絡膜層的三維解剖結構，而近年來光學相干斷層成像（optical coherence tomography，OCT）技術的出現和大量應用可以很好的解決這一問題［6］?，F就目前DR病人脈絡膜的改變及相關檢查方法與研究情況作一綜述。

1 糖尿病脈絡膜病變生理、病理變化的相關研究

脈絡膜是鞏膜和視網膜之間富含色素和血管的組織。它從視乳頭延伸至睫狀體，并與睫狀體和虹膜一起形成葡萄膜。視網膜感光器需要消耗大量的氧氣，因此需要一個較大的氧張力梯度，這便是由脈絡膜的高血流量來維持。而糖尿病影響全身大小血管，必然會對脈絡膜造成一些病理改變［7］。1985年Hidayat、Fine［8］提出了糖尿病脈絡膜病變（diabetic choroidopathy，DC）的概念，他們對一組處于末期的糖尿病眼進行研究并發現了脈絡膜毛細血管缺失、管腔狹窄、玻璃膜增厚以及一些動脈硬化的改變。在利用內源性堿性磷酸酶（apase）組織化學活性記錄DC功能性毛細血管缺損時納入了所有階段和類型的糖尿病病人，發現缺損具有明顯的萎縮邊界，表現為apase（-），且糖尿病病人脈絡膜毛細血管的損失是健康對照組的4倍。在一項基礎研究中，將脈絡膜嵌入甲基丙烯酸乙二醇酯中，并將其切成2 μm的切片，然后利用糖原染色和蘇木精染色，觀察后發現玻璃膜上有沉積物的積累，這些沉積物是脈絡膜毛細血管的變性產物以及脈絡膜新生血管，且隨著DR越嚴重，沉積物高度越高，這表明糖尿病血管機能不全導致碎片在玻璃膜上積累。Li等［9］在一項研究中通過阻斷TPC2通道，降低了新生血管生長因子和白細胞介素（IL）-1β的水平，從而減少了脈絡膜新生血管小鼠模型中新生血管的生成和免疫激活，這間接證實了DC是一種炎癥性疾病。此外，與非糖尿病病人相比，糖尿病病人循環中有更多活化的白細胞，特別是中性粒細胞，因此炎癥和炎癥細胞可能是導致脈絡膜血管損傷的原因之一［10］。

2 吲哚箐綠眼底血管造影對DR病人脈絡膜血管改變的研究

ICGA在1973年首次應用于探索脈絡膜循環，在20世紀90年代被廣泛應用［11］。相較于熒光素鈉眼底造影在觀察脈絡膜循環中的局限性，ICGA可以在活體上清楚、動態地觀察脈絡膜血管的結構和血流特點［12-13］。吲哚菁綠（indocyanine green，ICG）是一種水溶性三碳菁染料，分子量為775。ICG的兩個特性在脈絡膜循環可視化的臨床應用中非常重要。首先，在血清中，ICG在790～805 nm處吸收，峰值發射為835 nm。這使得它們可以穿透視網膜色素上皮（RPE）、黃斑葉黃素和其他眼部色素。另外，ICG是一種高度蛋白質結合（98%）的染料，通過絨毛膜毛細血管的小孔擴散非常有限。如今，ICG與較新的成像技術相結合，已成為識別許多視網膜和脈絡膜疾病的成熟技術。高洪林、王冬蘭［14］的研究納入了47例（94只眼）無明顯糖尿病視網膜病變（no diabetic retionpathy，NDR）的病人，和15例（30只眼）正常人作為對照組，并將NDR組按照病程長短分為三組（≤5年、＞5～＜10年、≥10年），對所有研究對象行ICGA檢查，結果發現隨著病程的延長，出現異常熒光的病人比例逐漸增高，三組分別為16.7%、42.5%、73.3%（P＜0.05）；同時發現NDR病人組的脈絡膜動脈充盈時間為（14.01±2.72）s，而正常對照組為（12.14±1.33）s，兩組相比較，NDR組脈絡膜動脈充盈時間顯著延長（P＜0.05）；因此他們認為DC早于DR并與DR的發生有關。Chieko等［15］對45例（90只眼）DR病人行ICGA檢查發現，DR的嚴重程度與兩眼均存在高熒光斑（P=0.002，Cochran-Armitage測試）和僅右眼存在小的高熒光斑（P=0.047，Cochran-Armitage測試）顯著相關，且糖化血紅蛋白水平與右眼大的高熒光斑明顯相關（P=0.003），因此他們認為DR的嚴重程度與DC密切相關，且血糖控制水平與DC進展有關。

在一次標準的ICGA檢查中，將25 mg ICG染料通過靜脈注射于病人體內，一般情況下，該操作病人耐受性良好，且不良反應極小，低血壓和過敏性休克等嚴重反應罕見，但是碘過敏、肝病腎病病人禁用ICG［16］。

3 眼部超聲對DR病人脈絡膜血管改變的研究

眼部超聲是一種非侵入性診斷技術，通過收集不同組織反射的聲波信號對眼球和眼眶進行實時定性和定量的評估，并獲得圖像。一般情況下，僅能顯示球內、球后壁以及視神經［17］。但隨著技術的不斷發展，具有更高頻率的探針擁有更好的穿透性和分辨率，為視網膜和深層組織的觀察與研究提供了保證［18］。溫欣等［19］通過彩色多普勒超聲顯像技術（color doppler imaging，CDI）測量54例（108只眼）2型糖尿病病人脈絡膜血管的血流參數發現，與正常對照組相比，2型糖尿病病人脈絡膜血管的收縮期峰值血流速度（peak systolic velocity，PSV）、舒張末期血流速度（end diastolic velocity，EDV）降低，血管阻力指數（resistance index，RI）增高，差異有統計學意義（P＜0.05），她們認為這些血流參數變化反映脈絡膜病變的血液循環狀態，對臨床診斷有提示作用。Tomaz［20］在一項研究中納入了不同階段的DR病人共44只眼，利用CDI定量測量了病人眼動脈、視網膜中央動脈和睫后短動脈血流速度的變化，并與健康對照組進行比較，結果顯示：與健康對照組相比，重度非增殖型糖尿病性視網膜病變（nonproliferative diabetic retinopathy，NPDR）和增殖型糖尿病性視網膜病變（proliferative diabetic retinopathy，PDR）組睫后短動脈的EDV下降［（2.95±1.04）cm/s比（3.95±0.95）cm/s，P＜0.05］、RI升高［（0.72±0.05）比（0.67±0.05），P＜0.05］，差異有統計學意義；而輕、中度NPDR組與健康對照組相比，EDV、RI的差異無統計學意義（P＞0.05）；輕、中度NPDR組與重度NPDR和PDR組相比EDV下降差異無統計學意義（P＞0.05），RI升高［（0.72±0.05）比（0.67±0.07），P＜0.05］。這可能提示在重度NPDR之后才會影響睫后短動脈血流動力學改變，且這種改變為低流速、高阻力。CDI提供了一個測量血管內血流速度的方法，但是很難判斷血流速度的改變是由于血流的改變還是血管的收縮或舒張，目前還沒有一種技術可以準確、無創地測量球后血管直徑，因此盡管CDI是一種無創、可重復和快速地評估眼循環的技術，且不受視力和屈光介質的影響，但它仍只能作為眼底檢查或熒光素血管造影的補充檢查。

目前，眼部超聲仍有著不可或缺的作用，但是相較于對DR病人視網膜和脈絡膜的評估，眼部超聲更多的是應用于白內障、玻璃體混濁、視網膜脫落以及眼內腫瘤的診斷和鑒別。

4 光學相干斷層掃描技術對DR病人脈絡膜結構改變的研究

OCT作為一種新興的、非侵入性的檢查方法，能夠以無創方式收集分辨率接近活體組織的圖像，為脈絡膜的評估提供了新的思路。目前最常見的OCT技術是頻域OCT（spectral domain optical coherence tomography，SD-OCT），其主要利用探測光束研究目標組織，利用傅里葉方程對返回設備的信號進行分析，隨著光束進入眼球的深度增加，SD-OCT的信號會越來越弱，并且RPE層是高度反射的，因此，SD-OCT可以提供玻璃體、視網膜的高質量圖像，但是對于脈絡膜的顯示僅僅局限于最內層［21］。2009年一種新的成像技術——增強深度成像（enhanced depth imaging optical coherence tomography，EDIOCT）出現，其雖然基于SD-OCT，但是它可以提供更深層的高質量圖像。利用EDI-OCT可以測量脈絡膜厚度（choroidal thickness，CT），從而了解時間、病情和藥物治療對脈絡膜的影響。EDI-OCT圖像也可以顯示脈絡膜的結構特征，進而發現和研究DC。Kase等［22］利用EDI-OCT分析了342只糖尿病眼和112只年齡匹配的非糖尿病眼，并將糖尿病病人進一步分為：糖尿病治療組和糖尿病未治療組，結果發現，與正常對照組和糖尿病治療組相比，糖尿病未治療組CT明顯增加，差異有統計學意義（P＜0.05）。在另一項研究中，Kase等［23］的研究納入了420只糖尿病眼和年齡匹配的健康受試者124只眼，將糖尿病病人根據OCT檢查結果分為伴或不伴黃斑水腫，并利用EDI-OCT測量他們的CT，結果發現與不伴黃斑水腫的糖尿病病人相比較，伴有黃斑水腫的糖尿病病人CT顯著增加［（288±84）μm比（257±81）μm］，差異有統計學意義（P＜0.05）。但在一些脈絡膜較厚或者色素沉著較重的眼球進行EDI-OCT檢查時，黑色素吸收或偏轉了一大部分OCT信號，使其成像存在一定的不準確性。且EDIOCT成像的另一個缺點是，其對內部視網膜和玻璃體的成像不夠清晰。然而隨著掃頻源OCT（swept source optical coherence tomography，SS-OCT）的問世，很好地克服了EDI-OCT的局限性，其在絕大多數條件下擁有更強大的穿透性，從而更好地顯示深層結構［24］。Wang等［25］利用SS-OCT分析了1 347例2型糖尿病病人，在對其他因素進行調整后發現，R3期DR病人與R0期DR病人相比，CT明顯變?。郐?-29.1 μm，95%CI：（-53.8，-4.4），P=0.021］，因此他們認為CT在DR的晚期會進一步降低。有學者收集了52例PDR病人共85只眼，利用SS-OCT測量了每位病人黃斑中心凹下脈絡膜厚度（subfoveal choroidal thickness，SFCT），且對病人進行了腎功能檢測和小便分析，結果發現SFCT與估算的腎小球濾過率（eGFR）呈正相關（β=0.591，P＜0.001），與血清磷呈負相關（β=-0.565，P＜0.001）；eGFR低、血清磷水平高的病人SFCT［（228.0±80.3）μm］小于eGFR高、血清磷水平低的病人［（342.5±57.7）μm］，差異有統計學意義（P=0.026），因此他們認為PDR病人SFCT受腎功能影響較密切，提示如果PDR病人CT降低，應考慮行腎功能檢測［26］。

自從OCT實現對CT的測量后，眼科各類疾病與CT的關系一直是臨床研究的重點但目前來看，CT與視網膜功能的關系尚不明確，大量研究結果之間尚有一些分歧。

5 光學相干斷層血管成像技術對DR病人脈絡膜血管改變的研究

光學相干斷層血管成像（optical coherence tomography angiography，OCTA）技術是將OCT掃描提供的結構信息與血流檢測相結合，基于對組織同一區域重復多次掃描，識別連續掃描之間存在的差異［27］。當OCTA起初應用于臨床時，其僅限于視網膜循環的研究和脈絡膜新生血管的檢測，而對脈絡膜成像很困難。究其原因，首先OCTA起先是基于SD-OCT技術，因此其信號強度過低，無法獲得超出RPE層的高質量圖像，其次由于視網膜毛細血管叢在視網膜下層組織產生了許多投影偽影［28］，導致OCT對脈絡膜的成像不夠清晰。隨著技術的不斷發展，基于SS-OCT的OCTA可以無創地很清晰地顯示脈絡膜的血流圖像［29］。Li等［30］利用OCTA定量測量了97例2型糖尿病病人和48例健康人的脈絡膜毛細血管叢（choroid capillary plexus，CCP）的中央凹、旁中央凹血管密度和CCP的中央凹血流面積，通過比較分析發現，與對照組相比，糖尿病病人的CCP中央凹［（62.84±5.48）%比（65.79±2.72）%］、旁中央凹血管密度［（63.964±4.028）%比（65.684±1.419）%］和中央凹血流面積［（1.787±0.194）mm2比（1.902±0.051）mm2］均顯著下降，差異有統計學意義（P＜0.001），因此他們認為，在糖尿病病人中，微血管缺血起源于脈絡膜層并向內延伸，OCTA可作為早期檢測和監測DR進展的可靠方法。Dodo等［31］利用OCTA定量測量66例糖尿病病人的108只眼，OCTA圖像顯示患有DR的眼睛中絨毛膜毛細血管層中存在流動空洞，且與較輕的DR相比，更嚴重的DR病人眼睛中流動空洞區域增加（P＜0.05），因此他們認為，脈絡膜循環中斷面積與DR的嚴重程度具有一定的相關性，并且這一發現有助于進一步解釋DR的發病機制。

綜上所述，大量組織病理學研究已經證實DC是一種血管阻塞缺損、白細胞淤積的炎癥性疾病，隨著影像學技術的發展進步，ICGA、眼部超聲以及OCT等現代影像學技術再次證實了組織病理學研究結果。并且EDI-OCT和OCTA可以通過脈絡膜厚度、脈絡膜血流參數量化DC的嚴重程度，這為今后的動物實驗或臨床研究評估DC提供了有效的技術手段。本研究詳細闡述了糖尿病病人脈絡膜的生理病理改變以及多種影像學檢查方法對糖尿病病人脈絡膜結構和血流改變的研究情況。希望通過深入了解糖尿病病人脈絡膜的變化情況及其在DR發病過程中所起的作用，為臨床醫生更好地診治DR提供新的思路。