陳廣鵬 盧 宏

鄭州大學第一附屬醫(yī)院，河南 鄭州 450052

1 引言

腦卒中是我國人口的第一大死亡原因[1]。據(jù)全國卒中流行病學調(diào)查(NESS中國)顯示，2013年我國年齡標化的腦卒中患病率、發(fā)病率和病死率分別為1 114.8/10萬人、246.8/10萬人和114.8/10萬人[2]。根據(jù)已發(fā)表的34項研究的Meta分析顯示，缺血性卒中年復發(fā)風險為4.26%(95%CI3.43%～5.09%)[3]。腦卒中具有高發(fā)病率、致殘率、高病死率、高復發(fā)率等特點，已成為我國負擔最嚴重的疾病[4]。由于卒中治療選擇有限，需要有效的預防策略和早期診斷方法，針對高危人群的一級預防是減輕卒中負擔最有效的策略?，F(xiàn)已知的危險因素如高血壓、糖尿病、高脂血癥、吸煙等被用來預測卒中發(fā)病風險，但這些危險因素尚不能完全解釋一個人的卒中風險[5]。因此，降低卒中風險需要盡可能全面評估導致卒中的每種危險因素。

現(xiàn)有的神經(jīng)影像如磁共振、CT、DSA等，為卒中診斷和治療起到了至關(guān)重要的作用[6]，但由于空間分辨率的限制，很難直接在活體上觀察250 μm以下的微血管結(jié)構(gòu)[7]，加之設(shè)備昂貴，且部分檢查為有創(chuàng)性，不適合對有卒中風險的人群進行更廣泛的篩查。

視網(wǎng)膜與中樞神經(jīng)系統(tǒng)有相似胚胎學起源、解剖和生理特征：均發(fā)育至外胚層，視網(wǎng)膜和視神經(jīng)由間腦直接延伸發(fā)育而來；均包裹在相對封閉的骨性結(jié)構(gòu)里；均有相似的屏障功能和自動調(diào)節(jié)功能、相對低流速的血液供應和高氧耗[8]。腦卒中會影響視覺的傳入或傳出通路，從而造成相當一部分患者出現(xiàn)凝視麻痹、視野缺損、皮質(zhì)盲、眼球震顫、上瞼下垂、復視等神經(jīng)眼科癥狀[9-10]。

視網(wǎng)膜血管是唯一可在活體上觀察到的微循環(huán)血管，利用眼底成像技術(shù)及標準化評估可以無創(chuàng)的動態(tài)觀察、量化視網(wǎng)膜及其微循環(huán)。越來越多的研究表明：眼底異?？梢苑从掣鼜V泛的血管神經(jīng)單元的變化，為研究腦卒中打開了一面窗。視網(wǎng)膜病變及視網(wǎng)膜血管異常等眼底病變，有可能作為腦血管病的潛在標志物，用作腦卒中風險分層工具，來改善卒中風險預測[11]。本文綜述當前有關(guān)視網(wǎng)膜成像在卒中研究領(lǐng)域的最新文獻，探討這些研究的臨床意義、最新的視網(wǎng)膜成像技術(shù)，旨在評估眼底成像在卒中研究的應用價值。

2 眼底成像所獲得的信息

20世紀50年代，得益于電子閃光燈和35 mm照相機的出現(xiàn)，催生了現(xiàn)代的眼底成像技術(shù)，利用眼底成像技術(shù)可以無創(chuàng)地觀察、量化和評估視網(wǎng)膜及其微循環(huán)[12]。

早期主要使用人工分類方法對眼底圖像進行定性分析，最常見的分級方法有：Keith-Wagener-Barker分級[13]、Scheie分級[14]、Wong-Mitchell分級[15]等。直接觀察到的信息包括：視網(wǎng)膜病變和小血管征象，如局部或系統(tǒng)性小動脈縮窄、動靜脈交叉、小動脈銅絲征、微動脈瘤、棉絮斑、硬性滲出、眼底出血、視盤水腫等。

隨著生物醫(yī)學工程技術(shù)的發(fā)展，照相設(shè)備的技術(shù)進步和計算機輔助分析技術(shù)廣泛應用，可以獲得眼底定量參數(shù)，試圖更全面的反映視網(wǎng)膜信息。這些參數(shù)包括：視網(wǎng)膜血管直徑、視神經(jīng)纖維層厚度和視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。其中視網(wǎng)膜血管直徑測量，如CRAE(視網(wǎng)膜中央動脈等效值)、CRVE(視網(wǎng)膜中央靜脈等效值)，廣泛應用于基于人群的大型臨床研究中[11，16-22]。基于Murray原理[23]，通過計算機技術(shù)分析可以得到如血管彎曲度、分形維度、分支夾角和分支系數(shù)等視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，用于描述微循環(huán)網(wǎng)絡(luò)。

另外還有新興的動態(tài)視網(wǎng)膜微血管功能測量，如彌散亮度閃爍(diffuse luminance flicker)、眼脈動振幅(ocular pulse amplitu-de)、激光散斑血流圖(laser speckle flowgraphy)、掃描激光多普勒流量儀(scanning laser Doppler flowmetry)、視網(wǎng)膜血氧計(retinal oximetry)、順序和直徑響應分析(sequential and diameter response analysis)以及吸入性和靜脈內(nèi)刺激試驗的微血管改變(microvascular alterations to both inhaled and intravenous testing)等[24]。這些技術(shù)有助于評估視網(wǎng)膜血流、血壓飽和度和血管直徑的動態(tài)測量，從而更全面的分析視網(wǎng)膜微血管床的病理生理機制[25]。

3 眼底成像最新進展

基于人群的眼底與腦卒中相關(guān)研究中，存在如下問題：(1)使用半自動分析軟件，存在人為因素的偶然誤差；(2)視網(wǎng)膜血管直徑的測量受多因素影響，如擴瞳、屈光不正、視網(wǎng)膜色素沉著、白內(nèi)障和其他介質(zhì)渾濁的存在、攝像技術(shù)、相機類型、圖像質(zhì)量等的差異均可能帶來變數(shù)，影響測量結(jié)果[26-27]；(3)視網(wǎng)膜成像需要檢查者保持坐姿并配合檢查，因此，那些嚴重殘疾或不能配合的患者，無法完成檢查，從而出現(xiàn)研究對象的選擇偏倚[28]。眼底圖像分析是生物醫(yī)學工程最重要的子領(lǐng)域之一，隨著光學成像方式、圖像分析技術(shù)等軟硬件的進步，使人們對眼底微循環(huán)病理生理有了更進一步認識，同時也試圖解決上述研究問題[29]。以下這些眼底成像新技術(shù)的應用已用來改善眼科疾病的早期檢測、精確診斷和治療改進，也為腦卒中研究提供了新的方法，并已逐步應用于腦卒中研究。

3．1自動化的眼底影像評估技術(shù)已進行的大多數(shù)臨床研究中，測量眼底參數(shù)的軟件，多是半自動化的，需要技術(shù)人員的額外輸入。隨著生物醫(yī)學工程技術(shù)的進步，最近，通過機器學習增強算法、人工智能等技術(shù)的應用，有關(guān)視網(wǎng)膜定量特征，如視網(wǎng)膜血管直徑、彎曲度、分形維度等可以實現(xiàn)完全自動化檢測，并通過了一致性評價，從而避免了臨床研究人為因素造成的誤差[30-32]。

3．2便攜式眼底成像設(shè)備傳統(tǒng)的眼底成像設(shè)備需要受試者有維持檢查姿勢的能力，而手持檢眼鏡又存在可靠性差等缺點。隨著技術(shù)進步，目前已開始有非散瞳、手持眼底成像儀上市并應用于卒中研究[28]。另外隨著智能手機的普及，基于智能手機的眼底成像技術(shù)已在糖尿病視網(wǎng)膜病變識別中發(fā)揮了作用[33]。這些便攜式設(shè)備的出現(xiàn)為卒中患者眼底篩查提供了方便。

3．3遠程輔助視網(wǎng)膜分析技術(shù)WOLZ等[34]通過遠程醫(yī)療，將發(fā)病2周內(nèi)的輕型卒中或TIA的視網(wǎng)膜圖像上傳給有經(jīng)驗的高級眼科顧問進行評價，發(fā)現(xiàn)卒中患者中視神經(jīng)萎縮和視網(wǎng)膜小動脈異常發(fā)病率更高。通過應用遠程輔助分析技術(shù)，可以改善眼科、神經(jīng)科?？谱o理，對缺乏醫(yī)療資源地區(qū)改善卒中防治提供新的方向。

3．4最新的OCT技術(shù)已有應用SD-OCT測量視神經(jīng)纖維層(RNFL)用于卒中研究[35-36]。最新如掃描源OCT(swept-source OCT)、光學相干血管造影(OCTA)、自適應光學OCT等，通過定量研究視網(wǎng)膜神經(jīng)組織結(jié)構(gòu)、光學特征及功能等微血管網(wǎng)絡(luò)幾何特征，提供更加快速細致、可視化的視網(wǎng)膜微循環(huán)，為腦卒中病理生理研究提供了很好的視角[37-38]。

3．5超寬視野掃描激光眼底成像(ultrawidefieldscanninglaserophthalmoscopy)該技術(shù)可以捕捉200°范圍的超寬視野圖像，與傳統(tǒng)7個眼底圖像拼接技術(shù)相比，更容易發(fā)現(xiàn)周邊視網(wǎng)膜病變，提供了更清晰更完整的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)，并已顯示出了在篩查糖尿病視網(wǎng)膜病變中更高的敏感性[39]。這為研究周邊視網(wǎng)膜與腦卒中的關(guān)系提供可行性。

4 眼底與腦卒中相關(guān)性研究

早在19世紀末，GUNN就認識到了視網(wǎng)膜微血管異常作為心血管疾病標志物的潛力，并最早描述了視網(wǎng)膜微血管特征與高血壓、腎和腦血管疾病之間的關(guān)系[40]。在1939年，KEITH、WAGENER和BARKER證明視網(wǎng)膜微血管異常的嚴重程度可以預測高血壓患者的病死率，并提出了Keith-Wagener-Barker高血壓視網(wǎng)膜病變分級方法。在20世紀80年代以前進行的組織病理學研究表明，患有腦血管疾病(腦出血、腦梗死)的受試者中，在視盤周圍的視網(wǎng)膜動脈和腦內(nèi)殼核、丘腦及橋腦都觀察到了類似的病理變化，如纖維蛋白樣變性和纖維玻璃樣增厚[41]。但早期研究有如下缺陷：(1)基于診所或醫(yī)院的研究，樣本量小，患者為高度選擇，沒有適當?shù)膶φ战M，沒有排除潛在的混雜因素(如高血壓)；(2)早期研究在未治療的高血壓人群中進行，所描述到的嚴重異常目前已少見(研究總體的變化)；(3)早期的分級方法未被接受或標準化；(4)應用眼底鏡檢查被證明主觀且不可靠[42]。自20世紀90年代開始，采用眼底照相，在基于人群的前瞻性或橫斷面的大量研究中證實眼底異常與卒中存在密切關(guān)系。

4．1視網(wǎng)膜異常與腦卒中社區(qū)動脈粥樣硬化風險研究(ARIC研究)表明，視網(wǎng)膜異常和臨床卒中事件密切相關(guān)，調(diào)整了年齡、性別、種族、平均動脈壓、糖尿病及其他卒中危險因素后，任何患視網(wǎng)膜病變的發(fā)生腦卒中的相對危險度RR值為2.58(95%CI1.59～4.20)，其中微動脈瘤、棉絮斑、點狀出血、火焰狀出血、動靜脈交叉與臨床卒中關(guān)系最為密切，另外發(fā)現(xiàn)這種視網(wǎng)膜異常不僅與當前血壓而且也與過往血壓水平有關(guān)[16]。隨后的研究納入了磁共振影像，發(fā)現(xiàn)同時具有腦白質(zhì)病變和視網(wǎng)膜病變的人比同時沒有的人發(fā)生卒中的風險明顯增高，校正RR為18.1(95%CI5.9～55.4)[43]。除了亞臨床和臨床卒中外，卒中病死率可能與高血壓視網(wǎng)膜眼底異常有關(guān)，藍山眼科研究(BMES)和Beaver Dam眼科研究(BDES)報告了非糖尿病患者視網(wǎng)膜病變和卒中病死率相關(guān)[44-45]。

另有研究發(fā)現(xiàn)，通過頻域OCT(SD-OCT)測得的視神經(jīng)纖維層缺損(RNFLD)與缺血性卒中、腦小血管病等相關(guān)[35-36]。北京眼科研究組發(fā)現(xiàn)，除RNFLD、視網(wǎng)膜靜脈擴張外，黃斑病變也與腦卒中呈正相關(guān)，視網(wǎng)膜動脈狹窄、靜脈擴張、RNFLD并存的眼底指標與腦卒中高危因素相關(guān)[46]。在阿司匹林用于心血管一級預防試驗—ASPREE研究的亞組中，眼底成像已作為一種敏感的指標用于評估腦血管病理，識別出腦卒中高危人群，評價藥物的療效[47]。

4．2視網(wǎng)膜血管直徑與腦卒中為了反映視網(wǎng)膜血管縮窄，ARIC研究首次將經(jīng)量化的視網(wǎng)膜動靜脈直徑等效值(CRAE、CRVE)應用到卒中研究中[48]。隨后視網(wǎng)膜血管直徑也應用在多個基于人群的卒中研究中，如Beaver Dam眼科研究(BDES)[45]、多種族動脈粥樣硬化研究(MESA)[49]、藍山眼科研究(BMES)[44]、心血管健康研究(CHS)[17]、鹿特丹研究[50]、新加坡馬來人眼科研究(SMES)[11]、多中心視網(wǎng)膜卒中研究(MCRS)[51]等。其中，心血管健康研究(CHS)、鹿特丹研究、新加坡馬來人眼科研究(SMES)發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜小靜脈直徑增寬與卒中及卒中病死率風險增加有關(guān)，而視網(wǎng)膜小動脈直徑與卒中及卒中病死率無關(guān)。一項薈萃分析也驗證了上述關(guān)系：視網(wǎng)膜小靜脈增寬與卒中的集中風險比為1.15(95%CI，1.05～1.25)，而視網(wǎng)膜小動脈直徑與卒中的集中風險比為1.00(95%CI，0.92～1.08)[52]。將視網(wǎng)膜血管成像加入到現(xiàn)有的卒中模型中，可以改善卒中風險分層，總體改善約10%[11，52]。進一步的研究還表明，視網(wǎng)膜血管變化根據(jù)不同的卒中亞型而變化，這表明視網(wǎng)膜血管直徑變化反映了特定的腦微血管病變，并且可能提供更準確的卒中亞型分類，甚至幫助急診科將腦血管病與其他導致局限性神經(jīng)功能缺損的病因區(qū)分開[53]。多項研究發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜血管異常與腦小血管病相關(guān)性，有趣的是，MCRS研究發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜血管直徑變化與大動脈卒中和腔隙性腦梗死均相關(guān)，表明視網(wǎng)膜血管結(jié)構(gòu)變化不僅反映了小血管病變，而且可能是大動脈病變在視網(wǎng)膜和腦循環(huán)中下游效應的結(jié)果[51，54]。

4．3視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與腦卒中視網(wǎng)膜微血管表型特征除了反映血管直徑的CRAE、CRVE外，還包括分型維度、血管彎曲度等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)[55]。其中視網(wǎng)膜分型維度是一種反映微血管分支復雜度和密度的定量測量指標。在多中心視網(wǎng)膜卒中研究(MCRS)亞組研究中，CHEUNG等人在校正了年齡、性別和血管危險因素后發(fā)現(xiàn)，較高的視網(wǎng)膜分形維度與急性腔隙性腦梗死獨立相關(guān)(OR=4.27；95%CI1.49～12.17)，提示視網(wǎng)膜微血管復雜性和密度增加與腔隙性腦卒中有關(guān)。但在隨后的一些研究中發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜分型維度的降低和視網(wǎng)膜血管扭曲度的增加與缺血性腦卒中相關(guān)[51，57]。出現(xiàn)這種結(jié)果差異原因考慮與研究所選樣本量及種族差異有關(guān)[11]。

4．4動態(tài)視網(wǎng)膜血管功能與腦卒中研究已證實視網(wǎng)膜血管結(jié)構(gòu)的改變可以預測卒中風險，但這些改變發(fā)生在糖尿病等慢性疾病晚期。應用動態(tài)視網(wǎng)膜微血管功能測量，可以預測糖尿病早期的腦小血管功能障礙，并發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜靜脈反應性受損預示著卒中發(fā)病風險[25]。

4．5眼底與腦小血管病腦小血管疾病是一類腦血管疾病的總稱，包含了腔隙性腦梗死、腦白質(zhì)疏松、腦微出血、血管間隙擴大、腦萎縮等，與卒中、認知下降和癡呆相關(guān)[58]?；谌巳旱难芯堪l(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜血管改變與腦小血管病有關(guān)。腔隙性腦梗死與不同的視網(wǎng)膜血管改變有關(guān)，包括視網(wǎng)膜病變、視網(wǎng)膜小動脈管壁征、視網(wǎng)膜小動脈狹窄、視網(wǎng)膜小靜脈增寬和視網(wǎng)膜血管分形維度增加[56]。趙剛等[59]對眼底病變進行Scheie分級，比較腦白質(zhì)疏松組與對照組的眼底變化，發(fā)現(xiàn)眼底病變可以反映腦白質(zhì)疏松的存在及嚴重程度。MCGRORY等[60]發(fā)現(xiàn)降低的小動脈分形維度與深部白質(zhì)疏松有顯著聯(lián)系。鹿特丹研究發(fā)現(xiàn)，擴大的視網(wǎng)膜靜脈直徑與腦室旁白質(zhì)病變、皮層下白質(zhì)病變隨時間的顯著進展相關(guān)[61]。這些發(fā)現(xiàn)與視網(wǎng)膜微血管系統(tǒng)異?？赡芟扔谀X白質(zhì)病變的觀點一致，提示視網(wǎng)膜微血管異?？赡苁悄X白質(zhì)病變發(fā)展的先兆。還有研究表明，視網(wǎng)膜小動脈分形維度下降、小動脈迂曲度增加與腦微出血有關(guān)，獨立于心血管危險因素、腦白質(zhì)高信號和腔隙性腦梗死，表明這些視網(wǎng)膜參數(shù)可能是腦小血管病的早期表現(xiàn)[62]。

5 結(jié)語

眼底成像作為一種經(jīng)濟、有效、無創(chuàng)的檢查技術(shù)，提供了有關(guān)微血管系統(tǒng)和神經(jīng)元結(jié)構(gòu)狀態(tài)的獨特信息，雖不能完全取代CT、磁共振等傳統(tǒng)的神經(jīng)影像技術(shù)，但提供了一種互補的方法，在卒中研究中具有巨大潛力。隨著眼底光學成像方式、圖像分析等技術(shù)的發(fā)展，將進一步加深人們對視網(wǎng)膜與大腦微血管變化間的認識，從而應用眼底成像改善腦卒中防治。