五、共焦激光眼底扫描系统
共焦激光眼底扫描系统(confocal scanning laser ophthalmoscope,cSLO)是继检眼镜、眼底照相机后的又一眼底检查系统。该系统将共焦技术应用于眼底检查,从而得到清晰度极高的眼底图像。共焦技术的基本原理是:从一个点光源发射的探测光通过透镜聚焦到被观测物体上,如果物体恰在焦点上,那么反射光通过原透镜应当汇聚回到光源,这就是共聚焦,简称共焦。为了获取眼后段的共焦图像,一定波长的激光束聚焦在视网膜,每一点的反射光由光敏探测器来探测,在共焦光学系统中,只有聚焦平面反射回来的光,才能到达探测器被检测到,而聚焦平面外部的反射光则极少接受甚至不能接受,这种激光束以光栅的方式扫过眼底,得到视网膜的二维图像。由于这个原因,二维共焦图像可以认为是焦平面处被检查目标的光学剖面图像。如果能够获得不同位置的一系列光学焦平面剖面图像,就可组合得到一个层状三维图像。这种类型的三维图像获取方式被称为共焦激光断层扫描(cSLO)。
现在市面上多种共焦激光眼底扫描系统如:德国海德堡公司生产的视网膜-脉络膜血管造影(Heidelberg retina angiograph,HRA),视网膜断层扫描(Heidelberg retina tomography,HRT);尼德克公司NIDEK F-10 confocal digital ophthalmoscope系统,OPTOS公司的“欧宝”,optomap ultra-widefield retinal image系统等。
这些cSLO系统能够在不到半秒的时间在小瞳孔下快速形成达200°的广角眼底成像。因为使用的是单波长激光,cSLO的一个固有缺点就是它只能产生单色图像,现在可以通过用多种波长的激光同时扫描获得多种颜色的照片,进而合成“彩色”照片。以海德堡的HRA为例,通过红外光(IR,波长820nm),绿光(GR,波长515nm),蓝光(BR,波长488nm)这三种波长激光同时扫描获得的图像合成“炫彩”图像。由于不同波长的激光穿透视网膜表面到达不同深度,这种图像显示了视网膜各层的状况,所以“炫彩”成像可以呈现出更多的病灶细节,提供更多的诊断信息。这种“炫彩”照片的颜色与传统光学眼底彩照上的颜色意义并不相同,对这种图片的解读需要一个学习过程。这些系统还采用其他一些波长激光,完成包括眼底自发荧光、红外成像、荧光造影、吲哚青绿造影等功能,部分还整合了OCT和OCTA检查功能,真正实现了在一个平台完成所有眼底检查,极大地方便了患者和医师,节省了办公空间。
(一)视网膜-脉络膜血管造影(HRA)
该系统采用以下几个波长的激光:488nm 蓝光用于眼底荧光血管造影,795nm红外光用于脉络膜血管造影,830nm的激光用于拍摄普通眼底像,514nm绿光用于拍摄无赤光眼底像。系统可单独进行眼底荧光血管造影或脉络膜血管造影,亦可两者同步进行。与普通血管造影相比,同步血管造影减少了时间消耗,对患者只需要一次注射,对造影结果解释分析更加容易。拍摄的图像由计算机经过数字化处理后,随时贮存在计算机硬盘上。造影完毕后,在计算机上对图像进行处理后,由激光打印机打印结果,无须冲洗胶片。处理打印后,可将资料、图像贮存到磁光盘上进行保存,并随时可调入进行查看(图2-17)。最新的HRA+OCT Spectralis 系统集合了OCT及OCTA功能,可以对在眼底照相及造影中发现的问题立即进行OCT及OCTA的分析,对病变的范围和性质有更深刻的认识。
图2-17 Spectralis HRA2系统可五模式成像,并可整合OCT扫描模式
(二)视网膜断层扫描(HRT)
视网膜断层扫描(Heidelberg retina tomography,HRT),是用来获取和分析眼后段三维地形图的共焦激光扫描系统。根据三维图像光轴上反射光能量的分布情况,每一点的视网膜表面的高度被计算出来,得到高度值的列表,以地形图的形式显示。地形图包括了视网膜表面空间形状的所有信息,用以对视网膜地形进行定量描述。该仪器能够得到视盘的三维定量描述及其随时间的变化,其最重要的常规临床应用是检查视神经的青光眼损伤以及青光眼的进展。
HRT的扫描激光源是670nm的二极管激光发生器。三维图像是由一系列16~64幅的连续等距(1/16mm)的二维光学剖面图构成,每幅二维图像都包括了384像素×384像素。扫描区域为15°×15°,扫描深度为1~4mm。检查时无须散瞳。由不同深度扫描图像计算出地形图,每点的高度测量值的精度大约是20μm。HRT的操作软件提供了对视盘的三维地形图定量描述和评价的功能,并且可用于地形图变化的定量分析。
HRT有丰富的量化评价手段,可以精确地给出视盘及其周围区域视神经纤维层相关的参数,其中包括视盘面积、视杯面积、盘沿面积、杯盘比、盘沿视盘比、视杯体积、盘沿体积、平均视杯深度、视杯形态学测量、视盘轮廓线高度变化量、平均视神经纤维层厚度、视神经纤维层截面面积、线性杯盘比、最高视盘轮廓线高度、最低视盘轮廓线高度等参数,所有这些参数均有正常人、疑似青光眼患者和青光眼患者数据库相对照,通过Moorfields回归分析(Moorfields regression analysis,MRA),让被检者与标准数据库进行比较,以评价被检者盘沿面积正常与否,还可以通过青光眼概率评分程序(glaucoma probability score,gps)给出青光眼可能性评分。
HRT并非完全自动化的检查,在完成眼底扫描以后需要手动确定视盘的边界,这就产生了主观因素的影响。尽可能准确地描绘视盘边界才能保证结果的准确性。HRT考虑到了这一点,在随访检查中系统会自动套用第一次的视盘边界,这样就降低了对描绘视盘边界的要求,减少了因为手动描绘视盘边界带来的误差。对青光眼患者或可疑青光眼患者的随诊,HRT提供了各参数的随访分析(progression analysis),可以清楚地显示各参数的变化趋势。包括地形图变化概率分析(topographic change analysis,TCA)及参数变化随访(trend analysis,TA)(图2-18),对于开角型青光眼的早期诊断及随访有非常重要的意义。
图2-18 HRT报告,同时呈现不同时间的视盘检查结果并进行分析,作出MRA(A)、TCA(B)、TA(C)的图形化报告
(三)眼底自发荧光(FAF)成像
眼底自发荧光(fundus autofluorescence,FAF)成像是近30年来开展的一项技术。视网膜内许多物质如维生素A、钙盐及脂褐质等均具有荧光特性,经短波长激发光激发后,即便没有注射荧光素也可以发射出荧光,即自发荧光。其检测设备主要有两种,一部分基于共焦激光扫描检查(cSLO),另一部分基于改良型眼底照相机。cSLO的优势是所产生的图像质量非常高,并可直接聚焦于感兴趣的靶组织上。现在临床大部分是用cSLO采集眼底自发荧光图像。
活体FAF检查原理为基于RPE细胞中的脂褐质含有荧光基团。随着年龄增长,RPE细胞有丝分裂后,脂褐质在胞质中不断沉积。过量沉积的脂褐质是多因素和变性类黄斑病变的一种标志,如年龄相关性黄斑变性、特发性中心性浆液性脉络膜视网膜病变、Best卵黄状黄斑变性。通过FAF检查,能够了解视网膜色素上皮(RPE)细胞的功能,也可以将其作为临床上RPE细胞代谢活力的一个指标。动态观察年龄相关性黄斑变性、视网膜色素变性、遗传学性黄斑变性等疾病眼底自发荧光,可以监测病情的进展,判断疾病预后。正常眼底的自发荧光图像具有以下特征:视盘呈弱荧光(由于脂褐质的缺乏),视网膜血管呈弱荧光(由于位于RPE细胞前的血柱遮蔽荧光),而黄斑区呈较弱荧光,这是由于黄斑区的黄色素(叶黄素和玉米黄素)吸收荧光所致。视盘玻璃膜疣显现高荧光,可以与视盘水肿相鉴别。