糖尿病视网膜病变患者全视网膜光凝术后脉络膜血管改变的多模式评估

《Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology》：Multimodal evaluation of choroidal vascular alterations after panretinal photocoagulation in diabetic retinopathy

　　摘要
目的：使用多模态成像技术评估全视网膜光凝（PRP）治疗糖尿病视网膜病变后脉络膜的形态和定量变化，并确定与这些变化相关的因素。

方法：这项回顾性研究包括了26名患有严重非增殖性或增殖性糖尿病视网膜病变患者的48只眼睛。在PRP治疗前后分别进行了超宽场吲哚菁绿血管造影（UWF-ICGA）和增强深度成像光学相干断层扫描（EDI-OCT）。使用ImageJ和Fractalyse软件从荧光素血管造影减去的ICGA图像中量化了脉络膜血管密度、分形维数（FD）和通透性增强区域。在EDI-OCT上测量了脉络膜血管指数（CVI）、黄斑下脉络膜厚度（SFCT）和Haller层厚度。CVI是通过1,500微米区域内管腔面积与总黄斑下脉络膜面积的比率计算得出的。通过多变量回归分析了脉络膜和视网膜参数之间的关系。

结果：PRP治疗后，通透性增强区域显著减少（8.78%→7.95%，p<0.001），同时脉络膜血管密度（34.67%→33.34%，p<0.001）、FD（1.662→1.632，p=0.003）、SFCT（266.63→242.75微米，p<0.001）和CVI（64.34%→62.13%，p<0.001）也有所下降。Haller层厚度与通透性增强区域独立相关，而CVI与中央视网膜厚度和Haller层厚度相关。

结论：PRP减少了脉络膜的血管充血和复杂性，表明脉络膜血管结构发生了重塑，这与血管通透性的降低有关。定量ICGA和OCT衍生的指标可能作为无创生物标志物，用于评估糖尿病视网膜病变患者PRP治疗后的脉络膜重塑和治疗反应。

引言：
糖尿病视网膜病变（DR）是全球工作年龄成人视力丧失的主要原因[1]。尽管DR传统上被认为是一种视网膜微血管疾病，但越来越多的证据表明，糖尿病也会导致脉络膜发生显著的结构和功能改变[2,3,4]。脉络膜血管在通过向视网膜色素上皮和感光细胞供应氧气和营养物质方面起着关键作用[5]。因此，脉络膜灌注的破坏可能会加剧视网膜缺血并促进疾病进展[6]。增强深度成像光学相干断层扫描（EDI-OCT）和超宽场吲哚菁绿血管造影（UWF-ICGA）的进步使得能够详细观察脉络膜的形态和循环[4, 7, 8]。这些成像技术揭示了糖尿病脉络膜病变的多种特征，包括毛细血管层缺失、血管扩张和通透性增强区域[9,10,11]。然而，这些脉络膜变化与DR的临床进程或治疗反应之间的关系尚未完全明了。

全视网膜光凝（PRP）是增殖性糖尿病视网膜病变（PDR）的标准治疗方法，旨在减少缺血驱动和血管内皮生长因子（VEGF）的表达[12]。尽管PRP在预防严重视力丧失方面已被证明有效，但它可能对脉络膜循环产生次要影响。先前的研究报告结果不一致——有些显示PRP后脉络膜暂时增厚，而有些则显示持续变薄——这可能是由于成像方案和评估时间的不同[13,14,15,16,17]。定量指标如脉络膜血管指数（CVI）和分形维数（FD）可以提供血管重塑和复杂性的客观测量，但很少有研究将这些参数与基于UWF-ICGA的脉络膜通透性和血管密度评估相结合[18,19,20]。最近，我们报告称，对UWF-ICGA图像的定性和定量分析显示，随着DR病情的进展，脉络膜血管出现扩张、复杂性和通透性增强[4]。基于这些发现，本研究旨在评估严重非增殖性糖尿病视网膜病变（NPDR）和PDR患者PRP治疗前后脉络膜血管的形态和定量变化。使用包括UWF-ICGA和EDI-OCT在内的多模态成像技术，我们分析了脉络膜血管密度、通透性增强区域、FD和CVI。这项研究全面揭示了PRP如何影响脉络膜血管结构和功能，从而加深了对糖尿病脉络膜病变作为疾病表现和可改变治疗靶点的理解。

患者：
本研究是一项回顾性观察性病例系列。该研究获得了延南大学医疗中心内部审查委员会的批准。所有患者均签署了知情同意书，并遵循了《赫尔辛基宣言》的原则。研究纳入了接受四次PRP治疗的DR患者，每次治疗间隔两周至一个月，并且在PRP开始前一个月内以及完成PRP后两个月内获得了UWF-ICGA图像。如果由于介质混浊或其他图像质量问题导致任一ICGA图像不适合分析，则排除这些患者。共有48只眼睛（26名患者）被纳入本研究，他们的诊断为严重NPDR或PDR。排除标准包括高度近视或远视（屈光度大于-6或+3屈光度）、图像质量差、有抗VEGF治疗或激光光凝史、任何其他相关的视网膜病变史、任何可能导致视网膜或脉络膜血管变化的眼内手术史，或可能引起视网膜或脉络膜血管变化的眼部疾病（如各种类型的黄斑变性，包括年龄相关性黄斑变性、中央性浆液性脉络膜视网膜病变、视网膜血管阻塞或眼内炎症）。所有参与者均接受了全面的眼科检查，包括最佳矫正视力测试、裂隙灯生物显微镜检查、眼内压测量和散瞳眼底检查。所有患者在四次PRP治疗前后均接受了OCT、超宽场荧光素血管造影（UWF FA）和UWF-ICGA检查。

UWF血管造影参数：
瞳孔扩张后，使用UWF视网膜成像设备（Optos California超宽场成像设备；英国邓弗姆林）获取UWF FA和UWF-ICGA图像。在静脉注射5毫升10%荧光素和25毫克ICG后，同时进行UWF FA和ICGA。在血管造影的早期、中期和晚期获取图像。脉络膜血管异常定义为ICGA中可见但FA中不可见的病变。

为了排除来自视盘和视网膜血管的荧光信号，使用ImageJ软件（美国马里兰州贝塞斯达国立卫生研究院；网址：http://rsb.info.nih.gov/ij/index.html）从ICGA图像中减去FA图像。如先前报道的那样，获得了脉络膜血管的二值化图像[47]。在ICGA的晚期阶段评估了脉络膜血管的通透性增强。对于其他测量，所有图像均使用制造商提供的原型软件转换为立体投影图像。通透性增强区域定义为比涡静脉荧光更亮的区域。我们手动勾画了通透性增强区域的轮廓，并使用ImageJ计算其面积。通透性增强区域的计算公式为：(通透性增强区域面积)/(总面积) × 100%。总面积和脉络膜血管区域均使用ImageJ计算。脉络膜血管密度的计算公式为：(脉络膜血管区域)/(总面积) × 100%。FD是衡量血管分支模式复杂性的指标[48]。我们使用Fractalyse软件版本2.4（http://www.fractalyse.org/）进行测量。Fractalyse软件通过计数盒的方法测量FD，其值介于0到2之间。血管越复杂，测量值越高。

基于OCT的脉络膜参数：
使用Spectralis OCT（德国海德堡Engineering公司）对黄斑进行了EDI-OCT扫描。EDI-OCT用于可视化脉络膜血管层：毛细血管层、由中等大小血管组成的脉络膜层（Sattler层）和大血管脉络膜层（Haller层）。通过黄斑中心获取水平6毫米的线扫描。仅使用图像质量足够的扫描进行定量分析。使用软件内置的卡尺工具在黄斑中心测量中央视网膜和黄斑下脉络膜厚度（SFCT）（Heidelberg Eye Explorer，版本1.10.1.0；海德堡Engineering公司）。CVI定义为在以黄斑为中心的EDI-SD-OCT图像上测量的管腔面积与总黄斑下脉络膜面积的比率。CVI的计算基于先前描述的协议[42, 47]，并使用ImageJ软件（版本1.52，韦恩·拉斯班德，美国马里兰州贝塞斯达国立卫生研究院）进行了修改。简而言之，选择了宽度为1,500微米（黄斑两侧各750微米）的黄斑下脉络膜区域，并将其添加到感兴趣区域（ROI）管理器中（见在线补充图S3）。图像二值化后，使用颜色阈值工具选择暗像素并将其添加到ROI管理器中。计算了总黄斑下脉络膜面积、暗像素区域（管腔面积）和亮像素区域（基质面积）。CVI通过将管腔面积除以总黄斑下脉络膜面积来计算。两名评分者（A.J.和Y.E.H.）独立进行了SFCT和CVI的测量。使用类内相关系数评估了评分者间的重复性：SFCT = 0.936（95%置信区间[CI] = 0.892–0.960，p<0.001），CVI = 0.947（95% CI = 0.936–0.953，p<0.001）。

统计分析：
使用SPSS版本21.0（IBM公司，美国阿蒙克）进行统计分析。使用配对t检验比较激光治疗前后的数据。进行单变量和多变量线性回归分析，以确定脉络膜通透性区域与眼部因素的关联。对于多变量线性回归，包括在单变量分析中显示显著关联的因素（P<0.10）。当P值<0.05时，认为所有P值具有统计学意义。

结果：
本研究共纳入了26名受试者的48只眼睛。平均年龄为60.6±11.1岁，其中25名为男性（52.1%），23名为女性（47.9%）。眼睛分布为右眼26只（54.2%），左眼22只（45.8%）。30只眼睛（62.5%）患有严重NPDR，18只眼睛（37.5%）患有PDR。平均最佳矫正视力为0.23±0.20 LogMAR，平均球镜等效度为-0.48±2.21屈光度。平均中央视网膜厚度为287.73±58.01微米（表1）。多变量线性回归分析显示，脉络膜通透性区域与Haller层之间存在显著相关性（p = 0.001）（表3）。在PRP治疗前，平均脉络膜血管密度为34.67 ± 0.94%，治疗后降至33.34 ± 1.16%。PRP治疗前后的平均脉络膜血管密度存在显著差异（p < 0.001）（表2）。治疗前，眼睛的平均荧光密度（FD）也更高（1.662 ± 0.041 vs 1.632 ± 0.435），差异具有统计学意义（p = 0.003）（表2）。图2展示了PRP治疗前后UWF ICGA和定量脉络膜血管分析的代表性病例。表2展示了PRP治疗前后的定性和定量ICGA特征。表3展示了与脉络膜通透性区域相关的因素的线性回归分析结果。图1的替代文本可能是通过人工智能生成的。

图2展示了56岁增殖性糖尿病视网膜病变（PDR）患者在接受全视网膜光凝（PRP）治疗后，脉络膜通透性区域的减少情况。经过FA减除处理后的ICGA图像经过二值化和骨架化处理，以提取用于定量分析的血管网络。脉络膜血管密度通过（血管面积 / 总面积）× 100计算得出，而代表血管分支复杂性的分形维数则通过Fractalyse软件2.4版本进行测量。

表4展示了PRP治疗前后OCT参数的定量变化。平均SFCT在治疗前为266.63 ± 37.25 μm，治疗后降至242.75 ± 34.32 μm（p < 0.001）。Sattler层和Haller层的参数也显示出类似的趋势（分别从55.35 ± 9.62 μm降至51.58 ± 11.02 μm；p < 0.001；从211.27 ± 36.90 μm降至191.17 ± 36.11 μm；p < 0.001）。PRP治疗后，CVI（脉络膜血管指数）也显著下降（62.13 ± 1.82 vs 64.34 ± 1.42；p < 0.001）（表4）。图3展示了PRP治疗前后脉络膜参数的OCT变化。多变量线性回归分析显示，CVI区域与有效中央视网膜厚度和Haller层厚度存在显著相关性（分别为p = 0.003和p = 0.001）（表5）。

讨论表明，正常的脉络膜血管结构和血液循环对于维持视网膜功能至关重要[21]。因此，了解脉络膜结构和血流对于阐明疾病病理生理学至关重要。先前的研究已经证明，激光光凝可以破坏脉络膜毛细血管，这一点通过ICGA扫描激光眼底镜检查或脉络膜微球计数得到证实[22]。在本研究中，我们调查了严重NPDR和PDR患者治疗前后的ICGA模式，以识别PRP治疗后脉络膜循环层面的可能变化。PRP显著降低了脉络膜血管密度、复杂性和厚度。我们最近对糖尿病性脉络膜病变的研究表明，随着糖尿病视网膜病变阶段的进展，脉络膜血管密度和FD逐渐增加，反映了血管的代偿性或适应性重塑[4]。本研究进一步表明，糖尿病中的这些显著脉络膜血管变化在PRP治疗后似乎转向了较少拥堵的血管模式。这表明PRP治疗后视网膜缺血驱动的减少可能影响了血管生成信号和脉络膜血管动态，大型脉络膜血管对此最为敏感，从而部分恢复了血管结构和功能[23]。

此外，我们观察到PRP治疗后晚期脉络膜非灌注区域显著增加。然而，其他定性生物标志物（包括低荧光斑点、盐粒状外观和逆流现象）没有显著变化。尽管如此，这些参数在PRP治疗后立即显示出这些炎症迹象的轻微加剧。这一发现意味着，尽管PRP在治疗效果上有效，但由于急性激光引起的代谢和血管应激，它可能会暂时加剧脉络膜炎症[24]。因此，应谨慎解读PRP治疗后的短期评估结果，并需要进一步的纵向随访，以明确这些短暂的炎症反应是否会随时间稳定下来或演变为慢性脉络膜改变。

PRP治疗后氧供应增加的机制是多因素的[25]。首先，激光治疗区域内的视网膜变薄，使脉络膜毛细血管和内视网膜更加接近。其次，感光细胞的破坏减少了激光疤痕区域内外视网膜的代谢消耗[26,27,28]。由于PRP破坏了视网膜色素上皮（RPE）和外视网膜的部分区域，它可能间接影响脉络膜循环[29]。因此，评估脉络膜灌注的变化可以为糖尿病视网膜病变（DR）的病理生理学和进展提供宝贵的见解。然而，只有少数研究检查了糖尿病眼PRP治疗前后的脉络膜变化。

组织病理学研究表明，糖尿病患者的脉络膜毛细血管会随着DR的恶化而减少[30]。响应RPE和感光细胞缺氧，血管内皮生长因子（VEGF）的上调会导致中等和大型脉络膜血管的扩张[31]。此外，抗VEGF治疗在糖尿病黄斑水肿和息肉样脉络膜血管病变中也报告了脉络膜管腔面积的减少[32, 33]。我们的研究发现，PRP显著降低了严重NPDR和PDR患者的脉络膜血管密度、FD、SFCT和CVI。多项研究还报告了PRP治疗后脉络膜厚度、总脉络膜面积和管腔面积的减少[29, 34, 35, 36]。Aiello等人[37]表明，PDR患者的玻璃体VEGF浓度高于NPDR患者，并且在成功的PRP治疗后显著下降。在慢性高血糖状态下，脉络膜血管常表现出过度扩张、扭曲和通透性增加——这些都是内皮功能障碍的标志[19, 38]。PRP可能改变血管生成和炎症信号通路，可能影响血管生成和抗血管生成信号之间的平衡，从而形成更稳定、通透性较低的血管网络。

脉络膜循环的变化可能直接影响外视网膜的氧气和营养输送。PRP治疗后通透性和血管拥堵的减少有助于提高RPE-感光细胞界面的氧气扩散和代谢交换效率[15, 39]。相反，脉络膜灌注的过度减少可能导致外视网膜的继发性缺血，这突显了维持最佳PRP能量平衡的重要性，以在抑制新生血管生成的同时保护脉络膜[40, 41]。CVI和FD等定量指标，以及UWF ICGA衍生的通透性图谱，可以作为评估脉络膜血管健康和治疗反应的无创生物标志物[42, 43, 44]。这些影像生物标志物可以补充传统的视网膜检查结果，用于评估PRP或抗VEGF治疗的效果，并有助于识别尽管接受了适当激光治疗但仍有可能出现缺血进展的眼部。ICGA分析显示，PRP治疗后通透性区域减小。多变量回归分析表明，Haller层厚度与通透性区域存在独立相关性，这表明PRP可能减少了血管生成驱动，从而降低了脉络膜血管通透性。血管渗漏和基质肿胀的减少最终导致脉络膜变薄。

一些报告描述了PRP治疗后一周内脉络膜厚度的短暂增加[24, 45]。Cho等人[45]推测，这种短暂增加可能是由于周围脉络膜毛细血管损伤引起的血管扩张或脉络膜渗出，导致周围血流减少并补偿性地重新分布到黄斑区。根据Nonaka等人的研究[24]，激光光凝后立即发生炎症性白细胞-内皮相互作用，上调了一氧化氮的合成并引起了血管扩张。由于PRP针对的是外视网膜，因此对周围血流的限制和向后极的重新分布可能导致黄斑灌注的暂时增加。然而，关于PRP治疗后脉络膜厚度变化的报告结果并不一致。这些差异可能是由于激光方案、治疗后测量时间或血流评估技术的不同造成的。此外，PRP引起的脉络膜变化可能受到多种炎症介质和细胞因子的共同影响，增加了这一情况的复杂性[42, 46]。结合多模态成像和分子生物标志物的未来研究可能有助于阐明系统性和局部血管因素如何影响糖尿病性脉络膜病变。纵向研究还可以确定PRP引起的脉络膜重塑是否预示着后续抗VEGF治疗的功能结果或反应不佳。将这些结构和分子指标纳入临床决策可能有助于个性化管理糖尿病视网膜病变。

先前的研究[42, 47]表明，糖尿病视网膜病变涉及中央RPE和脉络膜的结构改变，这些改变可能部分可以通过抗VEGF治疗得到逆转。由于我们的OCT分析仅限于中央1,500 μm区域，因此脉络膜厚度和CVI的减少应被视为中央脉络膜调节的替代标志物，而不是整体重塑。结合UWF ICGA显示的脉络膜通透性和血管复杂性降低的结果，这些OCT指标仍可能反映PRP引起的更广泛的脉络膜反应。

本研究存在一些局限性。首先，样本量相对较小，随访期较短。其次，没有对照组。第三，仅分析了中央1,500 μm区域，这可能无法完全反映整体脉络膜变化。覆盖黄斑的体积扫描将提供更详细的空间信息。第四，手动图像勾画可能引入了观察者偏差。第五，缺乏关于系统性糖尿病治疗的详细信息，抗糖尿病药物可能影响了脉络膜参数。最后，由于未获得组织病理学确认，因此应对影像学观察到的结构变化持谨慎态度。

总之，糖尿病性脉络膜病变的定性ICGA特征在PRP治疗后没有明显变化或仅有轻微增加，但PRP显著降低了脉络膜血管密度、复杂性和厚度——这些发现可能反映了脉络膜血管通透性和重塑的变化。需要进一步的纵向研究来明确增加的脉络膜非灌注和短暂的激光后炎症反应是否最终会稳定下来，或者是否会导致糖尿病性脉络膜视网膜病变的长期进展。