Light | 标准化视网膜光学相干断层扫描血管成像

撰稿 | 周玉宇

导读

视网膜微血管的可视化和评估对于眼部和全身疾病的研究、诊断、监测和指导具有重要意义。随着光学相干断层扫描血管成像(optical coherence tomography angiography，OCTA)的引入，视网膜微血管三维可视化成为可能，且无需造影剂。目前许多基于实验室和商业的临床仪器，成像协议，数据分析方法和指标已被应用，但通常不一致，从而导致混乱的情况，这是应用 OCTA 来减轻疾病负担的主要障碍。

Danuta M. Sampson 等人以 Towards standardizing retinal optical coherence tomography angiography: A review 为题在 Light: Science & Applications 发表综述论文。

此综述将通过简要讨论视网膜及其血液供应，OCTA 的起源和技术背景及其在临床实践中的应用；然后，回顾当前的成像协议、数据分析方法、指标和临床实践，确定现有的差异之处，提出了成像协议、数据分析方法、指标、结果报告和临床实践的最低标准，还确定了需要进一步研究的领域。希望本篇综述鼓励 OCTA 协议的统一，提高数据收集、分析和报告过程的透明度，并促进 OCTA 对视网膜医疗服务和生命科学调查的影响。

视网膜，其血液供应和临床意义

视网膜是半透明的神经组织，排列在眼睛的内部后表面。它的功能是通过将由眼睛光学器件创建的世界投影图像转换为通过视神经传输到大脑的电信号来产生视觉感知。尽管平均厚度仅为 300 μm，但由于视网膜神经元的多层和像素化组织，视网膜具有并行处理复杂视觉信号的巨大能力。视网膜血液供应和中央凹的示意图如 图1 所示。

图1 视网膜循环图

视网膜(如图2)不同空间区域的微血管网络的可视化和表征对于提高对各种常见疾病的认识、分类和分期(无论是作为原因还是作为结果)都至关重要，包括年龄相关性黄斑变性(AMD)，糖尿病视网膜病变，血管闭塞，冠心病和阿尔茨海默病。

图2 实际视网膜微血管结构

光学相干断层扫描血管成像和视网膜应用

光学相干断层成像技术（optical coherence tomography, OCT）是一种三维断层成像技术，可以在原位实时地提供微米级的组织结构横截面图像。利用散射光相干原理探测生物组织中不同深度层面对入射弱相干光的背像反射信号或者散射信号，得到生物组织二维或三维结构图像。

目前常用的临床血管成像技术是用于视网膜的荧光素血管成像(FA)和用于脉络膜的吲哚菁绿血管成像(ICGA)。OCTA 的优势在于它不需要成像剂；从而避免了患者对染料的罕见不良反应。同样，OCTA 采集时间可以短至几秒钟，而 FA/ICGA 需要 5-10 分钟。特别的，与 FA 和 ICGA 相比，OCTA 提供了更好的深部毛细血管丛和脉络膜脉管系统可视化(图3)。

图3 光学相干断层扫描成像(OCTA)，荧光素血管成像(FA)，吲哚菁绿血管成像(ICGA)和组织学的比较。

OCTA 已经在眼科学中取得了新的发现。例如，OCTA 提供了对黄斑毛细血管扩张症和糖尿病视网膜病变中浅表和深部毛细血管丛的相对重要性的见解。有前景的早期实验室研究包括视网膜血管功能的研究、监测脉搏波速度的研究、血流异质性和对外部刺激的反应。血管搏动是 OCTA 未来的一个领域，基于多普勒 OCT 的视网膜早期工作，以及使用 OCTA 针对皮肤成像的早期工作。展望未来，OCTA 也可能有益于神经系统研究，以促进对多发性硬化症，阿尔茨海默病，各种视神经病变的病理生理学和脑小血管疾病的诊断的理解。

标准化建立的建议

OCTA 近年来取得了很大的进步，但其临床应用之旅才刚刚开始。如果我们能够超越支离破碎的方法，走向共识的大规模协调应用，OCTA 及其应用的前景将是丰富而令人兴奋的。

一个令人兴奋的前景是建立可靠的、多来源的健康受试者和关键血管疾病患者视网膜OCTA 数据库。不仅要进一步以 OCTA 为基础诊断视网膜疾病，而且要支持利用人工智能和相关技术发现更好的生物标记物。为了能够建立可靠的大型数据库，接下来，总结了对标准化建立的重要的建议。

1. 一致的解剖学：采用视网膜血管层的定义和术语，如本综述中视网膜层分割和定义部分所述。这种一致性将最大限度地减少由于可变层定义和定位断层面OCTA深度位置而导致的数据分析和结果报告的变化，并使报告之间的结果更容易比较。

2. 报告关键成像参数：OCTA 仪器和研究人员的生产者应报告横向分辨率和横向扫描密度以及每个协议的角视场。同样，应报告血管速度(或扫描间时间)的范围，只有了解全套参数，OCTA 用户才能充分了解所应用仪器的局限性并正确解释其发现。

3. 定义图像质量指标：应进一步开展工作，以确定评估 OCTA 图像质量的最佳自动化方法，建议所有人遵循。

4. 标准化放大倍数校正：应进一步调查以得出校正 OCTA 图像横向放大倍数的最实用方法，以确保被所有用户普遍接受。既定方法应在商业和非商业 OCTA 仪器中实施。

5. 深部血管复合体的正确投影伪影：为了准确评估深血管复合体，应首先优化能够去除投影伪影的算法，然后采用。

6. 标准化 OCTA 图像处理和分割：应进行系统研究以测试和验证自动 OCTA 图像处理的算法：面部图像阈值处理和血管分割；和视网膜层的分割。这些研究应应用于所有类型 OCTA 仪器的数据，并根据效率，准确性和执行时间报告算法性能。用于 OCTA 图像处理和分割的最佳单一通道将大大提高评估定量指标的起点。

7. 标准化图像平均：应进行系统研究以评估横断面 OCTA 图像平均对 OCTA 血管指标准确性的重要性。基于在结果方面，应采用标准成像协议，以尽量减少平均值引起的指标变化。

8. 创建更多开放获取数据集：需要更多开放获取数据集来验证协议。目前，有两个这样的 OCTA 数据集，来自 ROSE 和 PREVENT 研究。这些数据集应包括用 OCTA 收集的数据，但理想情况下还包括组织学；组织学目前受到较少伪影的影响，并使更多的血管可视化。

9. 创建开源软件和标准指标：按照上面的步骤1-8应该会生成一套适合在开源软件中实施的最佳实践，这也将使视网膜血管网络的定量分析成为可能——基于本文定义的指标的选择，从而最大限度地减少使用和比较不同算法分析的数据。

与此同时，OCTA 用户应集中精力协调成像协议，数据分析方法和数据报告，并确保他们公布所有数据的详细描述和他们适用的程序。

结论

本综述强调了仪器和研究之间 OCTA 结果缺乏可比性的挑战，以及改善这一点以支持视网膜和全身血管疾病的诊断，监测和治疗的重要性。敦促 OCTA 视网膜成像界确定数据收集，分析和报告结果的最佳实践，并促进透明数据共享，以提高准确性，可靠性和更广泛的合作。

论文信息

Sampson, D.M., Dubis, A.M., Chen, F.K. et al. Towards standardizing retinal optical coherence tomography angiography: a review. Light Sci Appl 11, 63 (2022).

https://doi.org/10.1038/s41377-022-00740-9

阅读原文