第十三章‧光學相干斷層掃描 /

OCT工作原理、正常OCT圖像、黃斑裂孔的OCT表現和OCT在青光眼中的應用。

第一節概述

光學相干斷層掃描（optical coherence tomography，OCT光學相干斷層掃描（optical coherence tomography，OCT），是近幾年發展起來的一種用光對生物組織進行高分辨橫截面成像的新的影像學檢查方法。這一新興的光學診斷技術是非接觸式、非侵入性眼科影像診斷技術，利用干涉儀、近紅外光、低相干光可對角膜、虹膜、晶狀體、視網膜、視盤進行橫切面斷層成像，軸向解析度高達10 μm。
OCT的工作原理與超聲波的工作原理非常相像，只是它使用光而不是使用超聲波，因此，檢查時不需直接接觸眼球，從而大大減少了患者的不適感。另外，光的使用提供了一個比超聲波高得多的解析度，現有OCT顯影圖像的解析度比標準B超圖像的解析度高約10倍。
光學技術的主要缺點是在大部分生物組織中光被明顯的散射或吸收，因此，光學成像技術一直局限應用於光能直接到達或經內窺鏡、導管可到達到的組織。由於光極易到達眼部組織，因此眼科是OCT的理想應用領域。根據眼內顯微結構對光波的反射不同，OCT可測量不同組織的相應距離和顯微結構。
OCT技術使用低相干性光或白光（可見光）干涉測量儀來完成高解析度成像和測量，利用各種組織對光的反射、吸收及散射能力的不同對組織成像以清晰分辨組織結構。這一系統的核心是Michelson干涉儀。光源發出波長?850 nm的一束低相干光，投射向分光器，分光器將光分成兩束，一束光射在參考反射鏡上被反射，另一束射入眼內，參考鏡的位置?已知。參考鏡的反射光（參考光）和從眼球各介面反射回來的光（信號光）脈衝序列在光電探測器上會合。當參考光脈衝和信號光脈衝序列中的某一個脈衝同時到達探測器表面，便會?生光學干涉現象。這種情形，只有當參考光與信號光的這個脈衝經過相等光程時才會?生。只要調節移動參考鏡，使參考光分別與從眼內不同結構反射回來的信號光?生干涉，同時分別記錄下相應的參考鏡的空間位置，這些位置便反映了眼球內不同結構的空間位置（圖13-1）。
圖13-1OCT系統示意圖
事實上，這個過程便是一個時間信號和空間信號轉變的過程，將時間的測量，轉變成?空間的測量。干涉儀最主要的特點是通過對參考光和測量光的比較，精確測量反射光波的延遲時間。在OCT測量中，不同結構的相對位置可通過改變眼內光束橫向位置而定，當光束集中到一點，光束的橫軸位置也可精確測量，可獲得組織顯微結構的縱軸和橫軸資訊，這是光學橫斷面成像的基礎。當光束在橫軸上掃描時，同時進行快速的縱向測量，顯示出一系列資料，其中每一條軌?代表反射光的強度，從而顯示組織的深度。?了視圖方便，這些資料經電腦處理後形成被檢組織某一點的一維?彩色斷層圖像，100幅連續的類似A型超聲的圖像則組成了臨床檢測所常用的二維OCT圖像。
圖13-2Zeiss OCT 3OCT圖像的解析度是由不同機制決定的：縱軸方向的解析度是由光學範圍的測量解析度決定的，通常?10～20 μm；而橫軸方向的解析度是由聚焦的光束大小決定的，通常?20～25 μm。此外，圖像的解析度還由圖像的大小決定。OCT的縱向解析度只取決於光源的相干波長，不受眼球像差及瞳孔大小的影響。
目前臨床使用的多?Ｚｅｉｓｓ-Ｈｕｍｐｈｒｅｙ公司的OCT成像儀，其基本元件?：低相干光干涉儀、視頻監視器、操縱控制臺、眼底攝像機、電腦和彩色印表機（圖13-2）。低相干光干涉儀是OCT的核心部分，它包括：信號源、超級發光二極體等，利用近紅外相干光，由瞳孔進入OCT攝像機和掃描器，對眼內結構進行斷層成像。操縱控制臺是一個多功能電子控制單元，調整數個按鈕、滾輪和軌?球，可在顯示器上獲得眼底的清晰圖像（新一代的OCT 3中控制臺已由電腦軟體實現）。
OCT探頭髮出的光束的波長是近紅外光，因此患者看不到光束，檢查過程中減少了患者的不適感，患者耐受性較好。電腦可控制光束的掃描，並直接觀察到斷層掃描的眼底部分。

第二節操作技術

下面以OCT 3?例介紹基本的操作步驟。
1打開電源電源開關打開後OCT掃描器的所有組成部分同時接通了電源，OCT電腦載入OCT軟體和顯示OCT主功能表需要約數秒時間。
2選擇注視光注視光分?內、外注視兩種，當被檢眼視力較好時，可使用內置注視光斑，若被檢眼視力低下時，則令對側眼固視外設光斑，一般來說，內注視比外注視重復性要好。
3添加／編輯患者資料包括患者的姓名、出生日期、屈光度、眼軸長度，可從下拉清單框中選擇類別、性別、檢查醫生、民族等資訊。
4選擇掃描類型根據病種和檢查部位的不同，OCT可採用多種掃描類型對視網膜進行檢查。一般對黃斑區多採用線掃描、快速黃斑掃描、交叉線掃描、重復掃描；對視網膜神經纖維層RNFL多採用快速RNFL掃描、重復掃描；而對視盤則多採用快速視盤掃描、重復掃描；以在最短的時間內獲得較好的結果（彩圖14、彩圖15、彩圖16）。
5調整檢查參數聚焦良好時，手動調節使掃描圖像處於螢幕的中央。同時，可以使用移動注視燈標記/掃描線，使掃描目標居於螢幕中央；對於注視不好的患者，可以移動外注視燈。
6開始掃描掃描像將出現在顯示幕上，檢查左側掃描出來的剖面圖，並選擇所需要的圖像保存（freeze和save）。

第三節參數分析

OCT圖像用?彩色表示不同的反射率：紅色表示高反射，黑色表示最低的反射，中等的反射以黃色及藍綠色表示。由於黃斑中心凹、視盤和視網膜剖面在斷層圖像中有其特有的形態，可以很明顯地被確認。玻璃體視網膜介面?無反射的玻璃體和有反射的視網膜表面之間的分界。不反射的玻璃體顯示?黑色的暗區，視網膜表面顯示?高反射的紅色層。
1視網膜（彩圖17、彩圖18）OCT橫斷面圖像上可區分視網膜的各個組織學層次，依次可見到內界膜、神經纖維層、視杆和視錐細胞層、視網膜色素上皮層及脈絡膜毛細血管層等結構。視網膜內界膜由於玻璃體與網膜組織反射性差異大，其邊界顯示非常清楚。神經纖維層、視網膜色素上皮層和脈絡膜毛細血管層呈二條散射性強的紅色條帶，此二條紅色條帶之間，位於視網膜色素上皮層和脈絡膜毛細血管層之前反射弱的區域?視杆和視錐細胞層，此層前方綠色的中度反射層?視網膜中間組織。黃斑和視盤、視杯可根據其解剖形態特徵而辨出。
2視盤通過視盤的連續放射狀斷層掃描，每一個切面均通過視盤中央，可比較不同平面的RNFL厚度，估計視盤的輪廓。通過對視盤周圍區不同半徑的環形斷層掃描，可記錄RNFL厚度及視盤周圍區域病變情況，與正常解剖中所見一樣，距離視盤的掃描半徑越大，神經纖維束越鬆散。OCT 3中視盤分析軟體還提供了視盤、視杯和盤緣容積及面積分析彩圖19。
3神經纖維層在OCT圖像中，RNFL表現?位於視網膜表面的一層紅色高反射層，越靠近視盤越厚。RNFL的厚度可定位在視盤周圍的圓柱形或線性斷層掃描的特殊位元點，並通過電腦體測算出視網膜和RRNFL的厚度。
正常人的神經纖維層厚度的變化規律是：
（１） 上、下象限最厚，鼻側象限最薄，顳側象限位居中；距視盤越近，神經纖維層越厚。
（２） 神經纖維層厚度與同象限的視網膜厚度具有高度相關性；即視網膜厚時，神經纖維層亦厚。
（３） 神經纖維層的厚度隨年齡的增長而降低。選用內注視和圓周直徑?346 ｍｍ對我國正常人進行RNFL檢測，獲得正常人RNFL厚度：上方?（14026±1060）μｍ、下方?（14027±970）μｍ、顳側?（9008±1080）μｍ、鼻側?（8503±1401）μｍ，平均?（11411±608）μｍ，與RNFL的組織學分佈相似（彩圖20）。
新一代的OCT 3還提供了RNFL同齡人厚度統計比較分析軟體資料庫，還能比較左右眼的RNFL厚度，?青光眼的監測和診斷提供了一個較好的工具。
4眼前節的結構圖（彩圖21）OCT對眼前節的結構包括角膜、虹膜、晶狀體、前房角等進行高清晰的成像，?眼前節疾病研究提供了無創傷性、客觀定量的手段，以利於進一步加深對疾病的組織形態學的研究。
（１） 角膜（彩圖22）：角膜表面呈強反射信號，內部透明基質只有少量的信號出現；進一步靠近角膜還能觀察到角膜上皮、基質及內皮層。從圖像中能夠直接測出角膜上皮層厚度、角膜厚度以及角膜前、後曲率半徑。
（２） 前房：從圖像上角膜後表面到晶狀體前囊膜，可直接測出前房深度。
（３） 前房角：可見由角膜、鞏膜、虹膜及角鞏膜緣組成的房角結構，並能直接測得前房角的角度大小。但不能顯示小梁網、Schlemm管及鞏膜突等房角結構（彩圖23）。
（４） 虹膜：虹膜在圖像上也表現?強反射信號，近觀還能查見虹膜色素上皮。
（５） 晶狀體：當晶狀體核重度混濁時，光線仍然能夠穿透晶狀體進行清晰的成像，OCT可敏感地查出晶狀體濁度的改變。
（６） 鞏膜：呈強反射信號。

第四節臨床應用

一、 視網膜疾病
1黃斑裂孔OCT可明確地區分特發性黃斑裂孔、板層黃斑裂孔和視網膜前膜引起的黃斑假性裂孔。
（１） 特發性黃斑裂孔：根據Gass的診斷標準，結合OCT影像的特徵，可將特發性黃斑裂孔分?以下四期。
Ⅰ期：即將發生的黃斑裂孔，OCT圖像上表現?正常中心凹輪廓消失，下方見清晰的空腔（?中心凹神經上皮脫離），周圍可見視網膜前膜，有時可見玻璃體牽引。
Ⅱ期：視網膜神經上皮全層破裂，孔表面有一個可貼附的蓋。
Ⅲ期：神經上皮層全層破裂、蓋游離或未見蓋，伴不同程度的裂孔周圍囊樣水腫。
Ⅳ期：神經上皮層全層破裂，可見一游離蓋與玻璃體後脫離相連。
OCT能定量測量黃斑裂孔的直徑、視網膜下液集聚的範圍、追蹤裂孔的發展或術後恢復情況，可評價黃斑裂孔發生的危險因素。
（２） 板層黃斑裂孔：表現?部分神經上皮層組織丟失，依稀可見囊腫的空腔。
（３） 假性黃斑裂孔：視網膜前膜形成可使視網膜增厚，並向中心凹堆積，在眼底鏡或眼底彩色照相下頗似黃斑裂孔，用OCT能準確地鑒別假性黃斑裂孔。
見彩圖24。
2黃斑水腫及囊樣水腫黃斑水腫在OCT圖像中表現?正常中心凹輪廓消失，中心凹下液體集聚，呈一無反向散射區（暗區）或中心凹隆起;黃斑囊樣水腫的OCT圖像?黃斑區隆起，有無反向散射區，其中有組織分割成數個小囊腔，見彩圖25。
3視網膜前膜增生性視網膜前膜，黃斑中心凹厚度明顯增加，神經上皮間或神經上皮下也可有暗區（水腫），視網膜內層見光帶增強增寬的前膜，亦可見前膜呈團塊狀向玻璃體腔凸起。
4中心性漿液性脈絡膜視網膜病變在OCT圖像中，神經上皮層脫離，表現?神經上皮層與色素上皮層分離，其間?液體集聚的空腔，對脫離的高度或範圍可進行精確的測量，尤其對微小的脫離也能作出診斷；色素上皮脫離表現?小的色素上皮光帶隆起，其下?漿液暗區。
二、 青光眼
OCT可對神經纖維層的厚度作出精確的測量，解析度達10 μｍ且可重復性好，甚至可以先於視野的變化而發現視神經纖維層厚度的改變，見彩圖26。
用OCT測量神經纖維層時一般認?選擇34 ｍｍ左右圓周的掃描直徑所獲得的資料重復性較好，既包括了這一區域較多的神經纖維層，也可避免視盤邊緣和靠近視盤的盤周萎縮。OCT使定性的視網膜神經纖維觀察變?定量測定，能更早期地發現RNFL的損害，結合視野檢查和眼底立體照相能夠更好地對青光眼作出正確的診斷和評價。
三、 視神經疾病
OCT所作視盤與視網膜神經纖維層的橫斷切面圖，在視神經疾病的診斷方面同樣是非常有用的。
1視盤水腫正常視盤OCT圖像表現?橫斷面的視盤輪廓及清晰的正常的生理性凹陷。當發生視盤網膜炎、葡萄膜大腦炎或顱內腫瘤、顱內高壓導致視盤水腫時，正常視盤斷層圖像發生改變：輕度視盤水腫表現?視盤邊緣隆起，仍可見生理凹陷，但較陡峭；重度視盤水腫時整個視盤呈高度隆起，生理性凹陷消失，也呈隆起狀（彩圖27）。
2先天性視盤小凹OCT圖像可表現?視盤局部深凹陷或局部篩板組織缺失，往往出現于顳下方，顳側視盤周圍至黃斑區見視網膜神經上皮層脫離，說明視網膜下腔形成在先天性視盤小坑的漿液性視網膜神經上皮脫離中起一定的作用（彩圖28）。
四、 OCT在眼前節的應用
OCT高解析度圖像可顯示角膜厚度及基質內反射的改變，可定量診斷圓錐角膜、基質角膜炎、角膜水腫等角膜疾病；OCT圖像可顯示前房角形態，用於青光眼的分類以及術後早期評價濾過性手術的效果，還可用於監測虹膜炎、虹膜腫瘤等虹膜疾病。此外，利用OCT可直接進行以下幾種臨床相關測量：角膜屈光力、角膜厚度、角膜前後表面屈率半徑等，因此在IOL度數的計算、角膜接觸鏡的配戴和角膜屈光手術中均可應用。
第五節注意事項第五節注意事項
1充分散瞳散瞳前詳細詢問病史，常規測量眼壓，眼壓正常者方可散瞳，以避免過敏症狀、誘發或加重其他疾病如青光眼、高眼壓等。以短效散瞳劑滴眼，使瞳孔散大至7～8 ｍｍ。如果瞳孔直徑＜7 ｍｍ，視網膜的光照面積小，圖像不能清晰地顯示在顯示幕上，掃描位置就無法準確定位。
2黃斑掃描時掃描線應該居中在中心凹上
（１） 對於注視不好的患者，移動外注視燈直到看到患者的中心凹，移動掃描線到中心凹上。
（２） 視網膜神經纖維層掃描時要使環形掃描線的中心與視盤的中心一致，掃描出來的圖像才會有最精確的分析結果。
（３） 掃描視盤時將中心聚焦於視杯的中心，而不是視盤的中心；居中於視杯的掃描同樣與視盤匹配得很好。
3檢查後告知檢查完畢後，告知病人瞳孔散大後視物會模糊、畏光，需要約6～8小時才能恢復正常。

思考題

1 OCT在黃斑疾病的臨床應用分析。
2 OCT在視神經疾病的臨床應用分析。
3視網膜神經纖維層厚度的特點是什?？如何用OCT來檢測RNFL？
4試述OCT對眼前節結構有哪些檢測和用途？
5 OCT檢測過程中及結果分析時須注意哪些問題？