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第一章
超广角荧光素眼底血管造影成像原理

超广角眼底成像术指眼球正位一次成像可达到赤道前部至锯齿缘范围的技术,即单次拍摄成像至少包括四个涡静脉壶腹的图像( 图1-1-0-1 ),所以在临床工作中我们所说的超广角指的是200°超广角眼底成像(ultra-widefield imaging),它是由激光共焦扫描检眼镜(confocal laser scanning ophthalmoscope,CSLO)为基础,结合椭圆镜面的设备完成。该设备激光光源包含三种激光束,第一种激光是波长为488nm的蓝激光,第二种激光是波长为532nm的绿激光,第三种激光是波长为633nm的红激光。设备的光路包含数个分色片和一个共焦孔径。超广角荧光素眼底血管造影(ultra-widefield fluorescein angiography,UWFA)成像是由蓝激光通过旋转快门到达扫描器,两个扫描镜产生快速二维光栅扫描到一个椭圆镜面上,椭圆镜面有两个共轭焦点,其中一个是靠近扫描镜面的焦点 F 1 ,当激光扫描时,所有的扫描光线均经过 F 1 射向椭圆镜面,经椭圆镜面反射后,这些光线都射向焦点 F 2 并相交于 F 2 ,只要控制 F 2 落在晶状体前表面中心处,从第一个焦点发出的光线会在病人眼中汇聚,即使在小瞳孔的情况下也可以避开瞳孔的影响形成宽扫描角。反射的光线通过共焦孔径和多种滤波器折回,在 F 1 处被接收器接收并经过光束返回系统处理形成视网膜的血管图像;眼底彩照成像则是由红、绿两种激光束经过光束混合器合并成一束激光,在经过上述同样的路径形成( 图1-1-0-2 )。

超广角眼底成像系统采用眼内角的方式描述。眼球近似一个球体,横断面近似圆形,假如在眼球的横断面画出眼轴,在眼轴离视网膜11mm的地方为圆心,过圆心O做一垂线,把此圆分成四个象限,对应0~360°,称眼内角。根据推算,视网膜在眼内360°的圆周上(锯齿缘)约占250°的范围。超广角眼底成像系统能够一次拍摄到视网膜的大部分范围,按眼内角计算约200°(约占视网膜面积的80%),而普通眼底相机成像范围仅占15%( 图1-1-0-3 ),即使利用7视野检查成像范围也只能占视网膜面积的25%( 1-1-0-4 )。

超广角眼底成像系统为了拍摄更大角度的视网膜图像,除了正位图以外,通过眼位引导还可以拍摄上方、下方、鼻侧、颞侧四个方位的视网膜图像,所以和正位图配合,即可获取220°~240°的视网膜图像,可见到眼底周边至近锯齿缘视网膜的图像( 图1-1-0-5 )。

超广角眼底成像系统使用红、绿、蓝三种波长的激光扫描,可以获得来自视网膜不同层次的信息。蓝激光波长488nm扫描视网膜表面,绿激光波长532nm,扫描视网膜色素上皮以内的各层,红激光波长633nm,扫描深层次结构,包括视网膜色素上皮层和脉络膜层( 图1-1-0-6 )。

图1-1-0-1 眼底后极部和周边部划分区域示意图

图点评: 正常周边眼底的划分是从后涡静脉穿越巩膜前,涡静脉壶腹部的连线为周边部后界线,前界为锯齿缘,B图是真实眼底图,黄色箭头所示为涡静脉壶腹部,黄色连线为周边部后界线,因此周边眼底是一个宽约6.9PD(9mm)的环形带状区,如A图,其向外为睫状体平坦部,所以超广角眼底成像是了解周边眼底形态最有意义的检查方法之一。

图1-1-0-2 超广角眼底成像系统共焦激光扫描结构图

图点评: 200°超广角眼底成像系统使用具有共轭焦点的椭圆镜面,扫描焦点在实焦点,人眼(晶状体前表面中心)在虚焦点,扫描器可以控制激光束扫描到视网膜更大的范围,且眼底反射的激光束将经过虚焦点反射到椭圆体镜面而返回到实焦点处,被接收器完全接收,因此成像范围广。

图1-1-0-3 眼内角示意图

图点评: 超广角眼底成像系统能够一次拍摄到视网膜的大部分范围(约占视网膜面积的80%),而普通眼底相机将镜头放在眼睛的前方,只能接受来自镜头前方眼底的反射光线,因此无法一次拍摄到视网膜其余部分,成像范围仅占视网膜面积的15%。

图1-1-0-4 超广角眼底成像和7视野拼图成像范围对比

图点评: 这是同一个PDR患者的眼底造影图像,A图为7视野检查眼底像,B图为200°超广角眼底像,可见在拼图以外大量的微血管瘤、无灌注区和新生血管。与7视野检查图像比较,超广角检查图像所显示的视网膜可视面积是其3.16倍,可发现更多的周边视网膜病变。

图1-1-0-5 超广角荧光素眼底血管造影各方位眼位引导图

图点评: 超广角荧光素眼底血管造影图像除了正位(A)达近200°视网膜范围外,还可以通过眼位引导,眼球向颞侧(B)、鼻侧(C)、上(D)、下(E)方向转动,可拍摄到220°~240°更接近锯齿缘的部位。

图1-1-0-6 超广角眼底成像系统红、绿、蓝激光在眼内入射和反射示意图

图点评: 蓝激光(488nm)在眼内穿透力较弱,主要经玻璃体和视网膜交界面反射回去;绿激光(532nm)主要经玻璃体和视网膜到达光感受器的外节层面反射回去;红激光(632nm)有较强的穿透力,进入脉络膜层后才反射回去。

UWFA是利用超广角眼底成像技术,呈现200°超广角的荧光素眼底血管造影图像。其荧光血管造影显示原理及拍摄过程和常规激光共焦扫描检眼镜拍摄荧光血管造影一致。除了UWFA外,还有一些广角造影成像技术,如RetCamⅢ和Panoret-1000成像,通过一个接触镜头可以获得近130°的视网膜范围,主要用于儿童眼底成像;海德堡Spectralis设备结合非接触式102°天幕镜头单次成像可以获得150°视网膜范围。UWFA可以一次获得更广范围的影像,拍摄过程中需要患者配合转动眼球以获取不同方位图像的次数和频率更少,拍摄更为简单方便。

超广角荧光素眼底血管造影成像技术目前已经应用于多种眼底疾病的筛查、诊断和预后评估。眼科医师掌握其成像原理,更有助于理解UWFA的图像意义和其代表的疾病特征,有助于提高眼底病的诊疗水平。

(许阿敏 陈长征)

参考文献

1.中华医学会眼科学分会眼底病学组.我国超广角眼底成像术的操作和阅片规范(2018年).中华眼科杂志,2018,54(8):565-569.

2.吴德正,马红婕,张静琳.200°超广角眼底像图谱.北京:人民卫生出版社,2017.

3.许阿敏,陈长征,易佐慧子,等.糖尿病视网膜病变超广角荧光素眼底血管造影检查与标准7视野检查结果的对比分析.中华眼底病杂志,2017,33(1):23-26.

4.Singer M,Sagong M,vanHemert J,et al. Ultra-wide field imaging of the peripheral retinal vasculature in normal subjects.Ophthalmology,2016,123(5):1053-1059.

5.Nagiel A,Lalane R,Sadda S,et al. ULtra-widefield fundus imaging:a review of clinical applications and future trends.Retina,2016,36(4):660-678.

6.Quinn N,Csincsik L,Flynn E. The clinical relevance of visualizing the peripheral retina. Progress in Retinal and Eye Research.2019,68:80-109. jWLh6qKaNWXbNo8wZbCkeJ/i/9EjbZ9p1JMs0hnuNz7VugNOvlUByX1ToukrYuXl

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