频域OCT对青光眼视网膜分层厚度检测的研究

【摘要】：频域相干光断层扫描术(spectral domain optical coherence tomography, SDOCT)被认为是最有发展前途的OCT技术。相对于时域(time domain, TD) OCT,它极大地提高了扫描速度和轴向分辨率,视网膜的活体断层成像更加清晰、直观。 在临床应用中,我们还有很多疑问。频域OCT与时域OCT的测量的视网膜神经纤维层(retinal nerve fiber layer, RNFL)厚度,两者有无差异?对早期原发性开角型青光眼(primary open angle glaucoma, POAG)的诊断能力如何?频域OCT对RNFL局部缺损的检测与眼底彩照的结果是否一致?是否比时域OCT更灵敏、准确?黄斑区视网膜神经节细胞复合体(ganglion cell complex, GCC)层在青光眼人群有何变化?与视功能参数的改变是否一致?青光眼是否累及光感受器细胞?关于这些问题,目前国外学者研究不多,国内基本未见报道。 本研究采用频域OCT检测了视网膜的RNFL、GCC和光感受器细胞层的厚度,分析了青光眼对视网膜不同层次的结构损害特征,希望解答上述问题,提高我们对青光眼的认识能力和诊断水平。 第一部分频域OCT对视网膜神经纤维层厚度的检测 目的 1.比较频域与时域OCT测量早期、视野前期青光眼和非青光眼人群RNFL厚度的差异和联系,及其对青光眼的早期诊断效能。 2.评价频域、时域OCT与眼底彩照检测青光眼RNFL局部缺损的相关性和一致性。 方法 1.分别用Cirrus HD-OCT和Stratus OCT测量非青光眼人群62例(62眼)、早期POAG患者47例(47眼)、视野前期POAG患者30例(30眼)的RNFL厚度,比较两种OCT测量的三组人群4个象限及全周平均RNFL厚度的差异、相关性和一致性;比较各参数对早期、视野前期青光眼的诊断效能；比较两种OCT根据系统自带的正常人数据库,对青光眼人群检测的阳性率。 2.选择经眼底彩照确认有RNFL局部缺损的POAG患者55例(55眼)和非青光眼人群41例(41眼)纳入研究,分析眼底彩照、Cirrus HD-OCT、Stratus OCT分别检测的RNFL局部缺损的位置和宽度,进行三者检测结果的一致性和相关性研究,评价OCT对RNFL局部缺损的诊断价值。 结果 1. Cirrus HD-OCT测量的三组人群4个象限和全周平均RNFL厚度均较Stratus OCT薄,差异有统计学意义；在非青光眼和视野前期、早期青光眼人群,两种OCT测量的全周平均RNFL厚度的差值分别是：(11.6±10.6)μm、(6.9±17.5)μm和(6.0±13.1)μm。 2.两种OCT测量的4个象限和全周平均RNFL厚度的相关系数为0.676～0.935(P均为0.000),其中下方、上方象限和全周平均测量值之间相关系数均达到0.9以上。 3. Cirrus HD-OCT和Stratus OCT测量的视野前期青光眼全周平均RNFL厚度的AROC为0.951和0.881,差异有统计学意义(P=0.006)；而其他4个象限RNFL厚度值的AROC的差异没有统计学意义(P0.05)。两种OCT对早期青光眼测量的全周平均及各象限RNFL厚度的AROC均没有显著差异(P0.05)。两种OCT测量的全周平均、下方及上方RNFL厚度的AROC较大,在视野前期青光眼组均0.87,在早期青光眼组均0.95。 4.根据系统自带的正常数据库,Cirrus HD-OCT、Stratus OCT检测视野前期青光眼人群的阳性率分别是83.4%、43.3%,而对早期青光眼,两种OCT的阳性率分别是97.9%、95.8%。 5.55例(55眼)POAG患者共有RNFL局部缺损75处,分别位于颞上和颞下象限。以RNFL厚度落在系统正常数据库的红色区域为标准,Cirrus HD-OCT和Stratus OCT检测RNFL局部损害的敏感度分别是88.0%和69.3%,特异度分别是92.7%和97.6%。 6. Cirrus HD-OCT和Stratus OCT检测RNFL局部缺损的位置均与眼底彩照的检测结果高度正相关(r=0.993、0.992,P均=0.000)；两种OCT检测的RNFL局部缺损宽度与眼底彩照检测的差异均没有统计学意义(Cirrus HD-OCT:P=0.114, Stratus OCT:P==0.074),并且OCT与眼底彩照的检测值之间有一定正相关(Cirrus HD-OCT:r=0.420, P=0.019; Stratus OCT:r=0.432, P=0.002). Cirrus HD-OCT对RNFL局部缺损宽度的检测值大于Stratus OCT (P=0.002)。 结论 1.对于视野前期、早期青光眼和非青光眼人群,Cirrus HD-OCT检测的各象限和全周平均RNFL厚度值普遍比Stratus OCT显著偏小,但是相关性较好。 2.两种OCT测量的全周平均、下方和上方RNFL厚度值均能很好的区分视野前期、早期青光眼和非青光眼人群,Cirrus HD-OCT对视野前期青光眼的诊断能力高于Stratus OCT. 3.两种OCT均具有较好的诊断RNFL局部缺损的价值,与眼底彩照检测值一致性较好。 第二部分频域OCT对视网膜神经节细胞复合体厚度的检测 目的 1.探讨频域OCT检测的黄斑区视网膜神经节细胞复合体(ganglion cell complex, GCC)厚度在青光眼人群的分布特征。 2.分析GCC厚度与视功能检测参数在青光眼与非青光眼人群的变化关系,同时结合RNFL厚度进行评价,探讨青光眼对视网膜结构与功能损害的一致性。 方法 1.采用频域OCT (RTVue-100)和时域OCT (Stratus OCT)分别检测非青光眼人群41例(41眼)和POAG患者101例(101眼)的黄斑区GCC厚度和视盘全周平均RNFL厚度,比较GCC的5个厚度参数值在早期和视野前期青光眼与非青光眼人群的差异,以及在早期、进展期和晚期青光眼人群的差异；计算并比较GCC厚度与RNFL厚度的受试者工作特征曲线下面积(area under the receive operating characteristic curve, AROC). 2.对非青光眼人群41例(41只眼)和POAG患者95例(95只眼)分别进行RTVue-100OCT检测黄斑区整体平均GCC厚度、Cirrus HD-OCT检测视盘全周平均RNFL厚度、Humphrey视野计检测平均偏差(mean deviation, MD)、闪光视网膜电图检测明视负波反应(photopic negative response, PhNR)的振幅。通过曲线拟合、建立回归模型分析以上4个参数在青光眼病程中的变化关系。 结果 1.GCC的5个厚度参数(整体平均厚度GCC-Avg、上方平均厚度GCC-Sup、下方平均厚度GCC-Inf、局部丢失容积GCC-FLV、整体丢失容积GCC-GLV)在视野前期、早期青光眼与非青光眼人群比较,差异均有统计学意义(P0.001)。 2.在青光眼的视野前期、早期、进展期与晚期,整体平均厚度GCC-Avg、上方平均厚度GCC-Sup和下方平均厚度GCC-Inf的测量值逐渐减少；而局部丢失容积GCC-FLV、整体丢失容积GCC-GLV的测量值逐渐增大,差异有统计学意义(P0.001)。 3. 5个GCC厚度参数诊断青光眼的AROC分别是0.965,0.950,0.949,0.967,0.972。而全周平均RNFL厚度的AROC为0.978,与GCC各参数比较,其差异没有统计学意义(P0.05)。 4.黄斑区整体平均GCC厚度与MD值在青光眼病程中呈曲线变化关系,回归模型的决定系数为0.595；与PhNR振幅呈直线变化关系,回归模型决定系数为0.437。视盘全周平均RNFL厚度与MD、PhNR振幅也分别呈曲线、直线变化关系,决定系数分别是0.606,0.454。 结论 1.频域OCT测量的黄斑区GCC厚度,随青光眼病情进展而逐渐变薄,具有很好的区分青光眼与非青光眼人群的能力。 2.GCC厚度和RNFL厚度均与MD呈曲线变化关系,与PhNR振幅呈直线变化关系,GCC厚度与功能参数的回归模型决定系数略低于RNFL厚度。 第三部分频域OCT对视网膜光感受器细胞层厚度的检测 目的 1.用频域OCT辅助手工测量正常人视网膜光感受器细胞各层的厚度,评价检测方法的可行性和可重复性。 2.以该方法测量青光眼和非青光眼人群的视网膜光感受器细胞层的厚度,探讨光感受器细胞层在青光眼病程中的变化。 方法 1.用频域OCT对正常人40例40眼的黄斑区扫描获得视网膜断层图像,同一位操作者采用Sigma图像分析软件盲法测量黄斑中心凹和旁中心凹处(中心凹外1.5 mm)视网膜光感受器细胞核、内节和外节层的厚度。 2.检测方法的重复性检验：随机选择30张正常眼的SDOCT图像,由同一位检测者在3次非连续时间内、盲法测量其黄斑中心凹光感受器细胞各层的厚度。计算组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)、组内变异系数(within-subject coefficient of variation, CVw)和可重复性指数(repeatability coefficient) 3.以该方法测量POAG患者(青光眼组)48例48眼和非青光眼人群(对照组)38例38眼的黄斑中心凹和旁中心凹处光感受器细胞各层厚度,比较其在青光眼与非青光眼人群的差异,分析光感受器细胞层厚度与视盘旁视网膜神经纤维层厚度间的关系。 结果 1.频域OCT测量正常人黄斑中心凹视锥细胞核层、内节层、外节层的平均厚度分别是：(96.1±10.5)μm、(24.2+2.1)μm、(32.1±3.2)μm；旁黄斑中心凹光感受器(以视杆细胞为主)核层、内节层、外节层的平均厚度分别是：(69.2±13.1)μm、(22.0+2.4)μm、(23.9±4.1)gm。 2.测量黄斑中心凹视锥细胞核层、内节层、外节层的重复性：组内相关系数分别为0.964、0.816、0.824,组内变异系数分别为3.11、4.98、4.91,可重复性指数分别为8.475、8.137、8.132。 3.早期青光眼组的黄斑中心凹处视锥细胞层、细胞核层厚度分别是(165.9+16.7)μm、(105.7±13.9)μm、较对照组明显增厚(P=0.026,0.020),内节和外节层厚度为(60.4±5.6)μm),与对照组比较差异没有统计学意义(P=1.000)。而中晚期青光眼组的黄斑中心凹处视锥细胞层、细胞核层、内节和外节层厚度分别是(160.0+14.8)μm、(101.8±12.7)μm、(58.5±5.3)μm,与对照组比较差异没有统计学意义(P=0.751,0.350,1.000) 4.青光眼组的黄斑中心凹处视锥细胞核层厚度和视盘旁RNFL厚度之间有二元线性关系：Y=-0.019X2+2.73X+10.34,R2=0.211,P=0.005。 5.青光眼组和对照组在中心凹外3 mm处光感受器细胞核层、内节层、外节层的厚度与对照组比较,差异均没有统计学意义(P=0.410,0.445,0.198)。 结论 1.频域OCT联合手工测量的方法对视网膜光感受器细胞各层的检测,具有较高的重复性,是研究活体光感受器细胞结构较可靠的方法。 2.早期青光眼的黄斑中心凹视锥细胞层及细胞核层显著增厚,并随病程进展呈现出动态、曲线性变化。