从眼外科医生的视角浅谈OCT的潜在价值

健康   健康   2025-01-03 20:43   北京  
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编者按

光学相干断层扫描(OCT) 是采用光波作为成像的眼科检查手段,具有非接触性、非侵入性、高度灵敏及高分辨率特点。历经十数年的发展,已成为眼科眼部病变诊断和管理中必不可少的影像学检查。Euretina会议上,来自Duke大学医学院生物医学工程学和眼科学的Cynthia A Toth教授,从一个外科医生的视角,分享了OCT的新进展以及其在OCT治疗应用方面的观点。








OCT的诊断价值


OCT从出现到发展已经近30年,经历了从时域OCT到频谱域OCT到高速扫描源OCT的变迁。不光改变了临床治疗视网膜疾病患者的方式(例如湿性年龄相关性黄斑变性),而且现在还带进手术室辅助手术。

在成人中,OCT改变了医生对几乎所有黄斑疾病的评估模式。目前这项技术应用到儿童身上,不仅帮助改变医生对弱视的理解,也可以帮助医生识别黄斑是否存在任何异常。成人到婴儿的应用转化,是OCT在创新与转化方面的进步。

无一例外,医生认识到OCT数据在视网膜疾病患者护理中的价值。另一方面,内科和外科医生在护理时需要临床相关的OCT数据。1996年,Toth教授在动物实验进行激光安全性测试时开始结缘OCT,并伴随OCT一起成长,2018年后将手持OCT应用到早产婴幼儿视网膜病变(ROP)的诊疗工作。

OCT是如何从AMD的管理应用到手术中的呢?

从开始在nAMD、糖尿病视网膜病变(DR)患者中应用OCT,到现在在干性AMD、周围性病变中观察视网膜变性以及治疗前后结构上的进展改变,OCT的更广泛作用不断为人们所挖掘出来。

2006~2012年,Toth教授团队进行了一项AREDS2辅助SDOCT的研究(A2A SDOCT)。研究发现,OCT图像上晚期nAMD的前兆包括视网膜和视网膜特征、视网膜层厚度、Drusen-RPE体积。nAMD患者在进行药物注射周期性治疗后,形态学有了明显改善。

此外,OCT可以对nAMD的治疗进行追踪。定量SDOCT可以对异常视网膜色素上皮层DC(RPEDC)的情况进行测量。研究发现,OCT检测Drusen的体积情况,RPEDC厚度≥正常平均厚度3个标准差;RPE- Drusen复合体异常变薄(RAT)体积,RPEDC厚度低于正常平均厚度2个标准差。OCT可以发现相对罕见的Drusen特征、预测黄斑萎缩进展情况、明确某一特定OCT反映的Drusen亚结构(ODS)情况,并可以将其放在一起、患者之间进行综合对比分析。


SDOCT还可以预测黄斑萎缩的发生风险和进展,这已经被众多研究所证实。


Toth教授借助OCT观察了视网膜手术前后视网膜的变化情况,并于2000年将研究成果发表在Retina杂志。然而,手术过程中的视网膜情况却无从得知。









术中OCT



手术显微镜提供的直视功能具有一定局限性,包括有限的深度知觉和视野、有限的景深和位置数据、固定的视角,限制了手术医生的肢体活动。因此,OCT被引入作为显微手术的直视辅助。IZATT是一种用于眼体内定量成像的临床仪器,Toth教授团队在这方面也取得了丰富的成果。


显然,术中OCT的图像有很重要的应用价值。2001年,Toth教授利用TDOCT辅助激光角膜切口,发现可以很好地在术中显示热度图、前房内纤维蛋白情况。模型眼视网膜和手术器械的“实时”OCT成像,对手术医生的帮助有限,需要借助改良的裂隙灯而且裂隙灯桌面笨重、扫描速度仅8 b-scans /秒、光照超过ANSI标准。


为满足手术需要,OCT的扫描速度在不断提升。从最初1992年OCT问世时的每秒不到1kHz,到目前的血管成像,速度已经达到1+MHz。形态上,手持式向插座式的过渡,也使SDOCT成功应用到手术室,使得术中操作变得更加方便。




从术前视网膜评估,到术后即刻视网膜评估以及最终转归的随访,OCT缩短了手术操作过程中的“黑窗”时间。



由Izatt Duke牵头、在NIH的资助下,显微镜集成SDOCT也应用到临床。是非常有用的术中附加诊断工具,可以辅助手术中的治疗决策。



当进行黄斑疾病的治疗时,如果没有SDOCT的辅助,可能会影响手术的决策,并对术后视力的预后判断产生影响。iOCT在几乎所有病例中都是可行的,似乎可以让手术医生从独特的视角进行细节的评估,对手术决策有重要的影响。


当然,术中SDOCT系统也面临着一些挑战。Toth教授借助手术视频进行了讲解。在实施后界膜剥除的过程中,SDOCT实时扫描可以清楚显示内界膜与视网膜之间的情况,增加了手术的安全性。










4-D MIOCT可以实现近乎实时的术中3-D



实时容积("4D")扫频OCT已经实现了400 MVOX/S的扫描速度,并在2016年荣获nVidia全球影响力奖项。当前一代DUKE 4D微型技术,拥有紧凑的MIOCT扫描头,高度降低,可以变焦、远心。在猪眼模拟试验中,从控制施加在视网膜上的压力、目标组织处理,到视网膜下精细运动的可视化、诸如基因治疗的视网膜下注射等,MIOCT以12.5 VOLS/SEC的速度实现了手术操作过程的可视化。



OCT辅助存在一个问题,那就是手术图像和OCT图像是两个独立不同的图像,有时手术操作还是存在一定风险的。4D MIOCT可以将数字化的显微镜图像和4D-OCT图像进行图像的融合。基于深度的实时色彩可以将视网膜变形很好地展示出来。另外,还可以测量视网膜下的给药量。


还有一个易令人忽视却十分重要的点,就是通过OCT可以对手术操作对视网膜的影响进行客观的测量。通过测量手术操作时的视网膜厚度,通过定制的Duke OCT视网膜分析程序(DOCTRAP)算法,可以确定无效操作区域并隔离手术器械、在B超上识别出RPE和ILM。另外,OCT扫描结果还可以用作视网膜上的标记。通过将术中视野OCT扫描的视网膜情况与视网膜上同时进行的器械操作相结合,这样OCT容积就可以作为一种术中的解剖标志。










总结


从实时3D图像到3D沉浸式视觉,再到手术机器人,技术融合为眼外科手术带来了革命性突破。同时,未来手术显微镜可以跟踪患者的眼睛、头部,可以配合医生随心所欲进行手术。随着人工智能(AI)技术的发展,AI与OCT的结合将为医生分析获得的大量数据提供帮助。在AI的帮助下,医生可以整体地审视获得的图像信息,并根据结果对它们进行评估,进而帮助医生探索每个患者的特点,以及医生应该考虑如何治疗。然而,挑战也依然存在……需要进一步实时捕获、提取、沟通相关成像数据,以改善手术和治疗的效果。


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(来源:《国际眼科时讯》编辑部)




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