孫 鐵，石文卿，邵 毅

0引言

在臨床實踐中，對干眼癥的診斷和監(jiān)測是具有挑戰(zhàn)性的[1]。這可能是由于該疾病的多因素的性質(zhì)，以及疾病的跡象和癥狀之間的相關(guān)性較差所導(dǎo)致的[2]。目前，淚液和促炎細胞因子的相關(guān)檢測設(shè)備已廣泛應(yīng)用于臨床，有利于疾病的診斷和監(jiān)測。此外，干眼成像技術(shù)的臨床應(yīng)用能夠有效評估淚膜的結(jié)構(gòu)和動態(tài)特性，本文旨在綜述干眼成像技術(shù)的進展及發(fā)展趨勢。

1干涉測量

干涉測量法是指當光線投射到角膜上時，在淚膜-水-脂質(zhì)層界面中鏡面反射產(chǎn)生的一種色彩干涉模式。自1968年由McDonald首次發(fā)現(xiàn)，這一現(xiàn)象被認為是判定淚膜脂質(zhì)層完整性的決定因素[3]。LipiView是一種通用干涉計，其在干涉單位(ICU)中提供了淚膜脂質(zhì)層厚度(LLT)的定量值。對這些光譜的邊緣模式和顏色進行觀察分析，其中1個ICU對應(yīng)約1nm。與健康的眼睛相比，阻塞性瞼板腺功能障礙(MGD)患眼的LLT值明顯更小，且當出現(xiàn)視網(wǎng)膜靜脈栓塞時，LLT值與腺體損傷程度呈負相關(guān)[4]。LLT可能是眼瞼分泌物變化的標志，有助于診斷阻塞性MGD。LLT值為75nm被認為是識別阻塞性MGD的“門檻”(靈敏度為65.8%，特異性為63.4%)[5]。然而，年齡、性別、眼外傷病史、MGD類型等人口統(tǒng)計學(xué)因素也可能會影響LLT值[6]，故需要進一步研究建立一個規(guī)范的數(shù)據(jù)庫以解釋其它混淆因素，進而定義LLT值的閾值。除了LLT外，干涉性的顏色和條紋圖案也可能反映淚膜-水-脂質(zhì)層的平衡程度，并可能有助于識別干眼的亞型，在評估組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(K)時，這些顏色和圖案被分類為單調(diào)灰色、多色或灰色無定形干涉條紋，K值一般取0.90[7]。在開發(fā)LipiView系統(tǒng)之前，DR-1淚膜干涉成像儀被認為是最有效、最復(fù)雜的商業(yè)可用系統(tǒng)。Yokoi等提出了脂質(zhì)層干涉圖像的分級方案，該方案根據(jù)分布的均勻性和淚膜干涉圖像的顏色，研究熒光染色和淚膜破裂時間之間的相關(guān)性[8]。Goto等[9]通過一種比色法量化干涉圖像，將DR-1淚膜干涉成像儀上的干擾圖樣轉(zhuǎn)換為LLT。DR-1系統(tǒng)還具有視頻捕捉能力，可以對脂質(zhì)傳播時間和模式進行動態(tài)分析，并在擴散和分布后對脂質(zhì)層的穩(wěn)定性進行分析。在健康的受試者中，脂質(zhì)傳播時間為0.36s，而在與MGD相關(guān)的淚液性脂質(zhì)缺乏的患者中，其時間為3.54s，且兩組研究對象具有不同的擴散模式[10]。治療前后對脂質(zhì)層進行比較發(fā)現(xiàn)，不同治療方式也具有不同的治療效果[11]。在水液缺乏型的干眼癥中，對淚液干涉圖像的動力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，淚點閉塞可以改善脂質(zhì)擴散、均勻性和厚度，這表明脂質(zhì)層的狀況可能與淚液的量有關(guān)[12]。

2光學(xué)相干斷層造影

光學(xué)相干斷層造影技術(shù)(optical coherence tomography，OCT)是近10a迅速發(fā)展起來的一種成像技術(shù)。淚河測量值是診斷干眼的重要參數(shù)[13]，通過使用低相干干涉測量法可以進行淚河值的測量，從而產(chǎn)生二維光學(xué)散射圖像[14]。時域OCT(TDOCT)測量的淚河高度(TMH)被認為是第一個淚河參數(shù)，在干眼癥患者中測量值較低，與Schirmer試驗結(jié)果和角膜熒光染色評分相關(guān)[15]。研究發(fā)現(xiàn)，作為淚河參數(shù)，使用低于0.30mm的淚河高度識別出干眼病的靈敏度和特異性分別為67%和81%[15]。光譜域OCT(SDOCT)光學(xué)分辨率更高、掃描速度更快，具有較好的可重復(fù)性，能夠精細測量TMH[16]。SDOCT能夠區(qū)分不同程度的干眼，并幫助人們更好地理解淚河與眼球表面的關(guān)系。干燥性干眼癥患者TMH值明顯低于非干燥綜合征干眼癥患者和健康受試者[17]。激光掃描OCT(SS-OCT)利用波長可變的激光光源發(fā)射不同波長的光波產(chǎn)生眼睛前部的三維成像[18]。與TDOCT和SDOCT相比，SSOCT能夠更快地獲得相關(guān)數(shù)據(jù)及成像深度。除了TMH和TMA外，三維成像還可以測量出淚河體積(TMV)，這三個參數(shù)都具有>95%的高組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(觀察者間信度)[19]。研究發(fā)現(xiàn)，TMV、TMA和TMH檢測結(jié)果也可能因人工淚液的用量不同而有所差異，這有助于對治療后的淚液動力學(xué)進行定量評估[20]。OCT是一種可再生、可重復(fù)利用、非侵入性、低可變性的淚河參數(shù)評估方法，但在臨床應(yīng)用中應(yīng)考慮淚點位置、眼瞼孔徑、眼瞼長度、結(jié)膜等因素對檢測結(jié)果的影響[21]。

3瞼板腺成像

MGD是指瞼板腺出現(xiàn)了一種慢性、彌漫性的異常，通常是由末端管道梗阻和腺體分泌的質(zhì)/量變化引起的，干眼是導(dǎo)致腺體分泌異常的主要原因[22]。非接觸式紅外成像技術(shù)利用紅外濾光器對瞼板腺進行二維成像，將異常結(jié)構(gòu)真實、全面地呈現(xiàn)出來。Arita等提出Meiboscore評分系統(tǒng)用于量化上下眼瞼瞼板腺脫落程度，并將腺體損失與臨床參數(shù)聯(lián)系起來[23]，該方法可重復(fù)性好，平均誤差為0.18[24]。瞼板腺的分泌能力是診斷MGD的最重要的功能指標之一，其與瞼板腺萎縮程度呈負相關(guān)[25]。MGD患者脂質(zhì)層的缺乏會導(dǎo)致出現(xiàn)補償性反應(yīng)，即淚液的分泌量可能增加[26]。瞼板腺成像技術(shù)也能夠詳細評估瞼板腺的形態(tài)。然而，由于二維成像的性質(zhì)，紅外成像技術(shù)不能提供任何深度信息，其應(yīng)用受到了一定的限制。表皮和真皮對紅外線波長具有很強的吸收性和散射特性[27]，使圖像變得模糊和分散。為了解決上述問題，我們可以通過SSOCT獲得瞼板腺的三維圖像，包括紅外成像無法得到的瞼板腺和導(dǎo)管的詳細圖像。研究發(fā)現(xiàn)，腺泡的形態(tài)變化(收縮、萎縮、缺失)與瞼板腺缺失的相關(guān)性并不是很高，且瞼板腺在生理上是不對稱的，故其與MGD臨床癥狀的相關(guān)性可能主要取決于它的位置[28]。關(guān)于瞼板腺成像的最新研究結(jié)果表明，在對MGD進行檢測時，應(yīng)對瞼板腺的檢測結(jié)果進行仔細的檢查對比分析，將OCT檢查結(jié)果作為唯一的診斷方法并不十分可靠。

4非侵入性淚膜破裂時間

首次淚膜破裂時間(FTBUT)是評估淚膜不穩(wěn)定性的臨床試驗之一，盡管應(yīng)用廣泛，但其不能同時評估角膜的撕裂程度。此外，熒光素的使用可能導(dǎo)致角膜反射性撕裂，評估的準確性和可重復(fù)性均不理想[29]。為了克服這一難題，研究者引入了“非侵入性淚膜破裂時間”這一方法，其通過Placido盤測量可視圖像反映淚膜完整性的變化[30]。目前，用于分析淚膜穩(wěn)定性的分布系統(tǒng)具有多種算法。非侵入性首次淚膜破裂時間(NITBUTf)是指儀器對焦后，患者充分眨眼2次并注視中心紅色固視點，盡可能保持睜眼狀態(tài)，直至下一次眨眼為止所用時間。平均淚膜破裂時間(NITBUTavg)代表整個角膜的淚膜破裂時間(TFBUT)的平均水平[31]。此外，研究發(fā)現(xiàn)基于角膜功率的變化計算的硝酸鈉的含量與眼表面疾病指數(shù)(OSDI)得分相關(guān)[32]。

5熱成像

熱成像是一種測量物體表面溫度的非侵入性技術(shù)。最初的設(shè)計是為了檢測皮膚溫度的變化，現(xiàn)在可用于探測淚膜蒸發(fā)導(dǎo)致的眼表溫度變化。紅外熱成像技術(shù)利用紅外熱成像儀測量從眼睛表面或眼周內(nèi)表面發(fā)射的紅外輻射的數(shù)量。角膜表面溫度在健康人中不會發(fā)生變化，故其最能反映淚膜的性質(zhì)和穩(wěn)定性[33]。干眼可導(dǎo)致淚膜不穩(wěn)定，增加液體蒸發(fā)，從而使眼球表面溫度降低[34]。當角膜頂點的眼表溫度變化以每10s作為1個周期，被用作1個參數(shù)時，它的靈敏度為83%，特異性為80%。研究證實，眼表溫度的降低與淚膜破裂時間具有顯著的相關(guān)性[35]。角膜的差異區(qū)、淋巴溫度差異、結(jié)膜溫度差異等指標則被用于區(qū)分健康的受試者和干眼癥患者[36]。隨著研究的深入，靜態(tài)的眼表溫度變化測量值在鑒定干眼癥方面比動態(tài)計量值具有更強的說服力[37]。阻塞性MGD患者上下結(jié)膜的溫度均較低，這會增加瞼脂的黏度，導(dǎo)致阻塞性增強[38]。未來的研究需要闡明，結(jié)膜溫度的降低是否是由于血流量的減少而造成的。除了作為一種非侵入性的干眼篩查工具外，在對MGD患者進行眼瞼溫?zé)嶂委熀?，利用傅里葉光譜、分形維數(shù)和gre層次共生矩陣的特殊基準熱成像圖像紋理特征可以預(yù)測癥狀的發(fā)展趨勢。

6波前像差儀和視網(wǎng)膜成像技術(shù)

臨床觀察發(fā)現(xiàn)，部分干眼癥患者經(jīng)常會出現(xiàn)視物模糊，視覺波動和眩光等癥狀。空氣-淚膜界面是眼睛的第一個光學(xué)表面，具有較高的光折射能力，因此其不規(guī)則性對光學(xué)質(zhì)量有較大的影響。干眼癥患者的淚膜有缺陷或不穩(wěn)定，會導(dǎo)致局部淚膜厚度發(fā)生不均勻性變化，即像差和散射，二者也是人眼視覺退化的主要因素。

像差是由前后角膜平面或角膜前淚膜不規(guī)則散光引起的。通過測量視錐細胞和視桿細胞(球鏡和柱鏡)的視覺靈敏度可以檢測出低階的異常，但是需采用哈特曼波前測試儀等傳感器才能評估和量化高階像差(HOAs)。HOAs通過擴大Zernike多項式，在中央角膜上進行了6次分析。Zernike系數(shù)中，均方根(RMS)代表波前像差，S3、S4、S5和S6分別是三階、四階、五階和六階Zernike系數(shù)的均方根，進而計算出像差(S3+S5)、球鏡像差(S4+S6)和總HOAs(S3+S4+S5+S6)。干眼癥患者的像差在頻繁眨眼后明顯提高，而HOAs的這種變化與OSDI評分和淚膜破裂時間相關(guān)[39]。相比淚膜破裂之前，無論瞳孔大小、彗形像差、球徑或總HOAs如何，淚膜破裂之后HOAs都會明顯增加[40]。有研究發(fā)現(xiàn)，淚膜不穩(wěn)定患者眨眼后HOAs呈上升曲線，并隨著時間的推移而不斷增加。這類患者眨眼后馬上就會有一個良好的視網(wǎng)膜圖像，但是圖像的質(zhì)量會隨著時間的推移而不斷下降。而與缺乏治療的患者相比，由于淚液量較低，HOAs數(shù)值持續(xù)偏高，形成了受損的模擬視網(wǎng)膜圖像，甚至?xí)⒓闯霈F(xiàn)眨眼的行為[41]。

采用波前傳感器對HOAs進行量化是一種十分有效、客觀的方法，可用于評價淚膜功能障礙的光學(xué)質(zhì)量的連續(xù)變化。然而，其忽略了散射的存在，并且可能過高評估了光學(xué)質(zhì)量。散射可以分為前向光散射(朝向視網(wǎng)膜)和反向散射(散射在角膜上)。由前向光散射產(chǎn)生的光亮度可導(dǎo)致眩光。角膜后散射與角膜的透明度降低有關(guān)。與視覺上的障礙相比，前向光散射相對較少。視網(wǎng)膜成像技術(shù)是基于一個點光源在視網(wǎng)膜雙向反射后，通過目鏡媒體評估并記錄散射指數(shù)(OSI)，衡量光散射，由于其是通過不同的眼部結(jié)構(gòu)進行測量，所以得到的數(shù)據(jù)并非使用傳統(tǒng)波前像差測量可獲得[42]。研究發(fā)現(xiàn)，較高的OSI與更大的光散射和較低的視覺質(zhì)量相關(guān)[43]。OSI變化及其變化率與干眼的嚴重程度呈正相關(guān)，也與淚膜不穩(wěn)定性和角膜染色評分有關(guān)[44]。此外，進一步研究證實，角膜后散射與干眼患者視網(wǎng)膜圖像具有一定的相關(guān)性。光學(xué)降解會對駕駛時視覺表現(xiàn)等情況產(chǎn)生影響，如道路中許多目標被忽略，遭遇突發(fā)狀況時反應(yīng)時間也會增加，而反應(yīng)時間與HOAs的變化有關(guān)[45]。干眼患者滴入人工淚液后，HOAs和光散射都有一定程度的改善[46]。光學(xué)特性的測量使我們能夠更好地分析人工淚液對治療后的HOAs和光散射的影響。

7活體共聚焦顯微鏡

活體共聚焦顯微鏡(IVCM)是一種非侵入性的眼部成像技術(shù)，能夠?qū)ρ郾砩掀ぜ毎?、免疫及炎癥細胞、角膜神經(jīng)、角膜基質(zhì)細胞以及瞼板腺結(jié)構(gòu)進行觀察。當光源和目標透鏡聚焦于一個小的有限區(qū)域時，共焦顯微鏡能產(chǎn)生一個由孔徑大小、放大率和工作距離所決定的焦距，這就提供了一種與組織學(xué)分析類似的分辨率，作為一種實時的非侵入性工具對眼部表面進行細胞水平的研究。IVCM可用于分析眼睛表面的形態(tài)功能單位。干燥性角結(jié)膜炎患者與健康人的角膜上皮細胞密度、結(jié)膜炎癥細胞密度和眼瞼邊緣上皮細胞密度不同[47]。與健康人相比，干燥性角結(jié)膜炎患者基底角膜神經(jīng)發(fā)生了明顯的變化(低密度，彎曲度、珠狀和寬度增加)，上述結(jié)構(gòu)與功能的改變和干眼的嚴重程度有關(guān)[48]?；咨窠?jīng)改變可能是一種由組織損傷引起的基底神經(jīng)代謝活躍的特征，其是由組織損傷引起，而組織損傷是干眼癥病理機制的一部分[49]，這也為神經(jīng)營養(yǎng)方法用于治療干眼癥提供了理論基礎(chǔ)[50]。治療后出現(xiàn)的反應(yīng)也因患者基底神經(jīng)長度的差異而有所不同。據(jù)調(diào)查，只有那些基底神經(jīng)長度改變不大的患者，經(jīng)過治療后臨床癥狀有所改善[51]。隨著干眼發(fā)展程度的加深，形態(tài)變化不僅局限在眼表，而且中央角膜內(nèi)皮細胞密度顯著降低，這些都與干眼發(fā)展的嚴重程度呈正相關(guān)[52]。這一觀察結(jié)果背后的原因仍有待研究，但就目前研究結(jié)果來看，這些結(jié)構(gòu)變化可能是由于一個共同的炎癥途徑導(dǎo)致的，也有可能是基底神經(jīng)對內(nèi)皮細胞的功能進行了一定程度的調(diào)節(jié)，因為基底神經(jīng)密度降低會加速內(nèi)皮細胞的喪失[53]。IVCM還可以用于區(qū)分干眼的不同亞型，在這些亞型中，水液缺乏型患者角膜的突狀細胞密度高于蒸發(fā)型。這些變化可能反映了干眼癥復(fù)雜的發(fā)病機制中存在的免疫和炎癥活動。與紅外線和OCT相似，IVCM可以提供高分辨率瞼板腺成像，還可以提供如瞼板腺腺泡單位密度(MGAUD)、瞼板腺腺泡最長直徑(MGALD)和瞼板腺腺泡最短直徑(MGASD)以及炎癥細胞密度等參數(shù)。MGAUD、MGALD、MGASD和炎性細胞密度的閾值分別為70單位/mm2、65μm/mm2、25μm/mm2、300個/mm2。IVCM還能顯示眼表疾病中可辨認的瞼板腺特征，這些特征不易區(qū)分于其它瞼板成像技術(shù)，如干燥綜合征患者存在無擴張形態(tài)學(xué)改變的腺周炎癥改變，而MGD患者則存在腺體阻塞和擴張的征象[54]。

8總結(jié)與展望

綜上所述，干眼成像技術(shù)的進展使我們能夠客觀地對干眼相關(guān)指標進行可重復(fù)測量，利用獲得的信息進一步加深對干眼發(fā)病機制的認識。對于這些新穎的研究技術(shù)，目前仍需要經(jīng)過進一步的研究才能證明它們的可靠性和穩(wěn)定性。以往多數(shù)研究都評估了臨床干眼測試與患者的癥狀之間的相關(guān)性，雖然不同的測量方法可以反映相同的淚膜特性，但是很少有研究對其進行比較。干眼成像技術(shù)主要針對的是淚膜的靜態(tài)和動態(tài)特性，具有非侵入性、可重復(fù)性等優(yōu)勢，且得到的數(shù)據(jù)更加客觀。但一些成像技術(shù)作為超聲的光學(xué)模擬品，所獲得的結(jié)果是否會受到光源的相干特性影響等諸多問題仍有待于進行深入的研究。成像技術(shù)的研究前景廣闊，未來對于成像技術(shù)的研究應(yīng)不斷地改進提升，從而能更深入地觀察干眼的特點及變化，如果將這些儀器應(yīng)用于臨床實踐中，它們能夠大大提高診斷水平，并有助于客觀評估治療反應(yīng)，在干眼的早期診斷以及治療新方法的研究中發(fā)揮重要作用。