光学相干断层扫描血管造影的无创性评估脑Microcirculatory障碍引起的颈动脉狭窄

文摘

目的。用视网膜光相干断层扫描血管造影(八面体),我们旨在调查脑microcirculatory障碍的重要指标的变化,如径向视神经盘旁毛细血管的属性,血管复合体,和视网膜神经纤维层,由颈动脉狭窄和术后再灌注引起的。方法。在这个前瞻性纵向队列研究,我们招募了40颈动脉狭窄患者和89名健康志愿者在哈尔滨医科大学第一附属医院(哈尔滨,中国)。眼睛与身体的同侧的颈动脉狭窄是实验组,虽然那家伙的眼睛侧眼组构成。数字减影血管造影、CT灌注成像(CTP),和八面体检查所有科目。视神经盘旁毛细血管的血管密度径向(RPC),表面视网膜血管复合体(SVC),深层血管复合体("),choriocapillaris (CC)和视网膜神经纤维层(RNFL)厚度进行评估。Propensity-matched分析为协变量失衡进行调整。组间进行了比较分析,配对样本 - - - - - -测试是用来评估术前和术后八面体变量的变化。结果。实验组的眼部血管密度明显低于对照组(RPC: 55.95和57.24, ;SVC: 48.65和52.22, ;":49.65和57.50, )。参与者有严重颈动脉狭窄减少侧眼部血管密度(RPC 54.30;SVC 48.50;" 50.80)。单侧狭窄切除导致双方的血管密度的增加,由八面体检测到4^th天(RPC, ;SVC, ;", )。此外,眼部灌注与建立了CTP是相一致的。结论。八面体可用于敏感检测和准确评价颈动脉狭窄引起的眼部灌注减少,因此可能有潜在的应用在非侵入式检测脑微循环障碍。这个试验是注册NCT04326842。

1。介绍

颈动脉狭窄(CAS)是一种脑缺血性中风的主要原因,及其用于防治中风的早期发现具有相当大的意义(1,2]。总的来说,无症状的颈动脉狭窄在普通人群的患病率从1.6%到5.7%不等(3]。及时诊断和治疗延迟加重病人的认知能力下降和大幅增加下降的风险4]。由于CAS-inflicted伤残率高和给社会带来巨大的经济负担,前筛查异常等严重的并发症的发生是至关重要的全球重要的。

尽管快速进化的磁共振成像(MRI)灌注技术和广泛的可用性灌注单光子发射计算机断层扫描(SPECT)、PET用放射性标记的水灌注成像仍被认为是黄金标准在评价脑灌注成像(5]。由于它的高价格和辐射风险,这种方法不能用于大规模脑缺血的早期筛查。因此,CT灌注成像(CTP)是常用的在诊所。然而,大多数颈动脉狭窄病人无法忍受CTP因为他们的系统性血管条件差。因此,一个简单的、非侵入性和廉价的筛查工具,颈动脉狭窄是至关重要的。

眼动脉颈内动脉是一个重要的分支。视网膜和脑小动脉起源于相同的微生物层和有共同的解剖和生理特征(6]。因此,视网膜微血管异常被认为反映了大脑微血管疾病的程度(7]。几项研究[8- - - - - -11)已经证实,眼部表现可以反映颈动脉血管的变化;然而,之前的考试方法的潜力是有限的。例如,过敏的风险与媒体存在于视网膜血管造影术(12]。此外,其他方法,如视网膜厚度(11和眼底摄影10),不具备足够的精度微小血管的观察。光学相干断层扫描血管造影(八面体)是一种新技术,提供高分辨率的视网膜血管图像适合于直接观察5μm毛细血管。虽然这种无创、快速和准确的技术可以自动和定量测量眼部血管密度,八面体的使用上没有报道存在脑灌注的预测。本研究的目的是建立视网膜血液灌注的关系被八面体和脑灌注。

2。方法

2.1。研究设计和参与者

这个single-institutional,前瞻性队列研究,探索,观察临床试验设计符合《赫尔辛基宣言》。研究伦理委员会批准的协议是哈尔滨医科大学第一附属医院(哈尔滨,中国),并在国际临床试验注册(注册http://www.clinicaltrials.gov。NCT04326842)。所有受试者签署知情同意表格前加入这项研究。

我们招募了颈动脉狭窄患者从神经外科病房和健康对照组体检中心2020年4月至2020年7月。

眼睛下面的考试已经完成所有参与者:视力(VA)、屈光度测量使用自动验光,眼内压(IOP)非接触眼压计测量,裂隙灯生物显微镜,眼底检查,和八面体。所有受试者接受超声波的检查确定双边颈动脉狭窄的。控制被证实没有颈动脉狭窄。进一步狭窄患者术前检查数字减影血管造影(DSA)来确定颈动脉狭窄的程度。颈动脉狭窄的分数是评估使用DSA按照北美症状性颈动脉内膜切除手术试验(NASCET)标准(13]。颈动脉狭窄的程度分级为中度(50% - -70%)和重度(≥70%)。每个主题的系统病史和家族历史也记录下来。

2.2。排除标准

受试者排除如果符合以下条件:(1) 年;(2) 毫米汞柱;(3) 1.0;(4)球形 D;(5)其他严重的眼睛疾病可能影响八面体的结果,包括糖尿病视网膜病变、高血压性视网膜病变,视网膜血管闭塞,年龄相关性黄斑变性,和葡萄膜炎;(6)眼内手术主要表现在过去的六个月或激光凝固的历史或intravitreal注入;(7)青光眼或历史的一级亲属青光眼;(8)任何疾病,可能会导致扫描质量差(图片 )。

2.3。八面体:技术和临床应用

同样的有经验的考官AngioVue®八面体(Optovue, Inc .,弗里蒙特、钙、美国)扫描所有的目光 黄斑区和mm mm的视神经区域没有眼睛的瞳孔放大获得微血管图像。每个扫描重复了三次获得最佳的图像质量。仪器操作的中心波长840 nm和68000 a / s的速度,每次快有245 a在水平和垂直两个方向。microangiography复合算法分析复杂信号的变化(包括强度和相位的变化在连续快在同一位置),然后生成微血管的形象。我们可以看到在图1基于视网膜血管的分布和形状,视网膜微血管系统分为径向视神经盘旁毛细血管(RPC),表面血管复合体(SVC),深层血管复合体("),和choriocapillaris (CC)。八面体还可以测量视网膜神经纤维层(RNFL)厚度。八面体设备的图像分析软件被用于图像的自动分析,和一系列的参数,如血管密度(VD)和视网膜厚度计算(补充图1)。这个版本的AngioVue®软件(RTVue XR版本2018.1.0.43 Optovue, Inc .,弗里蒙特、钙、美国)可以删除深视网膜上的投影的工件通过3 d投影工件去除(3 d PAR)技术,促进更清晰的可视化在写所有的血管结构图像和B-scans。VD的比例被定义为血流信号探测到八面体到相应的区域。八面体的数值自动计算软件。

2.4。CTP:技术和临床应用

所有患者术后进行预处理和CTP确定脑血流灌注的颈动脉狭窄患者。CTP成像进行飞利浦256 -切片CT扫描仪(飞利浦华晨iCT)。脑灌注扫描模式采用120千伏的管电压和管电流150毫安。扫描时间是50年代,层厚度5毫米,覆盖率是12厘米。Lobitridol注入(350毫克/毫升)是用作造影剂。总额是100毫升,应用注射流率为5毫升/分钟。我们获得400 CTP图像通过扫描,然后转移到一个特殊的后处理工作站。后处理的CTP扫描使用商用软件进行了一段辉煌工作区(4.5.4版本,飞利浦医疗保健)。由两个有经验的神经影像诊断的图像进行了分析。在灌注图像,中央层半椭圆形的中心层、侧脑室的主体层和基底神经节层被认为是感兴趣的区域(ROI),以避免的钙化和旧梗塞的组织尽可能。 The frontal, temporal, and parietal lobes of the middle cerebral artery were drawn by hand in the same area as the ROI. The cerebral blood flow (CBF), cerebral blood volume (CBV), mean transit time (MTT), and peak time (TTP) of the lesion side and the contralateral corresponding area were measured by mirror symmetry with the midline. The pre- and postoperative data obtained were quantitatively and qualitatively analyzed and compared. Each level was measured three times; finally, the average value was taken to ensure that the final selected ROI data were reliable and consistent.

2.5。介入手术

实验组患者的治疗与颈动脉内膜切除术(CEA)或颈动脉支架植入(CAS)。他们的手术适应症、手术和手术规范进行符合AHA指南(14)和“卢瑟福的血管手术。“(15]。

2.6。后续评估

在排放之前,八面体和CTP检查重复在所有患者4^th手术后一天。这些信息还收集和记录。炫目的假设被认为在研究设计:技术人员盲目手术前后病人的病情。

2.7。统计分析

这纯粹是探索性研究;因此,没有未来的样本大小的计算。

分类变量表示为百分数,连续变量 ,和倾斜的变量作为中位数(四分位范围的边界,差)。倾向score-matched (PSM)使用多变量逻辑回归模型分析基于年龄、性别、吸烟、饮酒、糖尿病状态。参与者被匹配的成对使用1:1贪婪的最近邻匹配,导致每组31配对的形成。

组的临床特点而使用测试分类变量,配对 - - - - - -为连续变量正态分布测试,Wilcoxon rank-sum测试为非正态的分布式连续变量。配对样本 - - - - - -测试是用来评估和比较术前和术后八面体变量的变化。

费舍尔的确切概率测试应用验证价值25%的理论频率低于5。所有测试都是双边的,有统计学意义 。所有使用SPSS软件统计分析(25节、IBM、阿蒙克,纽约,美国),和棱镜7 (v7.02 GraphPad,拉霍亚、钙、美国)是用于图的一代。

3所示。结果

3.1。特征的参与者

总数的129名参与者(40患者和89名健康志愿者)招募了2020年4月至2020年7月(图2)。14个参与者排除不满足入选标准。PSM分析后,得到了31个配对实验中(31组和健康对照组31)。实验组的31名患者中,14例单侧严重狭窄或闭塞随访4^th天术后。

后1:1 PSM调整基线人口统计学和临床变量两组(表之间的平衡1)。

3.2。RPC、SVC陷落,CC血管密度

RPC、SVC和陷落患者中血管密度明显低于健康对照组,统计学上显著差异( ;0.0006;< 0.0001、表1)。虽然没有统计两组之间的差异在CC, choriocapillaris VD的病变方面普遍低于对照组(图3)。

3.3。双边单侧颈动脉狭窄引起的变化

实验组的31例,21单边严重狭窄或闭塞。21个控件,选择匹配的对照组的一般条件的PSM倾向得分。视网膜血管密度的两组进行比较。结果表明,虽然对侧颈动脉没有狭窄患者严重单侧颈动脉狭窄和闭塞,侧眼睛的血液供应减少,和SVC "的血管密度明显低于对照组的眼睛,与统计学上显著差异( ;0.0007、表2)。我们可以看到在图4、RPC和CC侧眼睛的血管密度通常略低于对照组的眼睛。

3.4。八面体与CTP和关系

在这项研究中,我们发现贫困患者脑灌注造成的严重的颈动脉狭窄或闭塞患者视网膜血管密度也有穷比温和的颈动脉狭窄(图5)。

3.5。比较前和术后八面体和CTP

的21个单边严重狭窄的患者,随访14 4^th手术后一天。他们的条件展示在表的特点3。手术后,脑灌注,改善眼部血液供应的操作方面显著提高(中华人民共和国, ;SVC, ;", ;RNFL, )。与此同时,对侧眼的状况也得到了改善。这个重大变化是可见的图6。

4所示。讨论

我们的研究证实,颈动脉狭窄或闭塞的机理解释影响眼部血液供应。八面体可以敏感地检测细微变化的早期阶段的眼部血液供应颈动脉狭窄和CEA或CAS后手术。我们确认眼部微循环和脑灌注的关系。因此,八面体可以作为一种无创定量筛选方法对颈动脉狭窄或闭塞。

动脉粥样硬化是一种全身性血管疾病涉及多个动脉床,包括颈动脉和冠状动脉(16]。检测动脉粥样化在方便的颈动脉斑块通过非侵入性技术成为代理先进的动脉粥样硬化的标志在其他血管床,包括冠状动脉(17]。颈动脉是最早涉及血管动脉粥样硬化发展的(18]。颈动脉狭窄是由颈动脉狭窄的定义,通常由动脉粥样硬化引起的,可能导致缺血性疾病。所有眼部血管收到他们从眼动脉血液供应,颈内动脉的一个分支。另一方面,系统性疾病,如糖尿病和高血压可引起慢性损伤血管,包括颈动脉和眼血管。因此,从解剖学角度,狭窄或闭塞近端血管自然会影响血液供应的远端分支。从病理角度、颈动脉和眼损伤血管密度也有许多相似之处。

越来越多科学一直注意微血管损伤脑血管疾病的研究。然而,微血管病变不能直接观察到使用传统的考试方法。此外,由于辐射所造成的创伤检查,这不是可行的反复检查和监控疾病。之前有研究表明,颈动脉狭窄导致某些眼睛形态变化特征,包括异常视网膜血管直径(10),稀释RNFL [19],稀疏的脉络20.]。一些调查显示,视网膜血管可以用作无创性观察对象的可靠评估脑微血管系统[12,21,22]。八面体技术的诞生使得小血管的观察不仅近似大小为250μm的毛细血管也大小5μm。增加可见性有助于实现准确的观察微血管系统的大脑。八面体不仅是简单和快速的操作也无辐射。此外,这种方法不需要静脉注射染料的政府,因此,适用于缺血的早期检测和跟踪检测。的血流量自动测量功能Optovue已经被FDA认证,及其客观性被广泛认可。在正常人,黄斑船舶密度是非常稳定的,可以反映循环灌注量。因此,黄斑船舶密度已成为一个优秀的工具来衡量各种视网膜病变,甚至全身微循环的影响的疾病,如糖尿病(23)、高血压(24),脑小血管疾病(25),阿尔茨海默病(26),和偏头痛27]。

我们的第一个重大发现是,眼部血管密度在单边温和的颈动脉狭窄病变侧低于正常对照组(表1,图3)。这个结果与之前的研究结果显示严重视网膜血管参数对象与颈动脉狭窄。例如,薄视网膜血管口径,降低静脉闪烁刺激反应,减少视网膜中央动脉和等效(10据报道)与颈动脉狭窄有关。然而,手动测量视网膜血管测量了在这些以往的研究,这是主观的。使用八面体,我们很容易检查毛细管的微脉管系统下的水平。在先前的研究中,八面体结果表明流密度表面10月视网膜血管造影患者的黄斑的CAS显著低于健康对照组(研究小组: ;对照组: ; )(28]。这一发现与我们的研究结果是一致的。

颈动脉狭窄超过70%不仅影响眼部的血液供应侧端也减少了眼船侧的密度(表2,图4)。CEA或CAS操作后,眼部船舶经营和nonoperated面密度增加。先前的研究获得了类似的结果,其中单侧颈动脉血管再生不仅改善了脑灌注和新陈代谢的侧大脑半球也侧大脑半球(4,29日,30.]。在早前的检查,李等人招募20严重颈动脉狭窄患者,和八面体之前执行CAS,一个月后。陷落的血管密度在运营方面显著增加支架植入术后( )。有趣的是,这艘船在SVC密度( )和" ( )在支架植入后明显高于nonoperated一侧。证据表明,双边眼部血流(31日)和视网膜电生理反应(32)是改善术后。不幸的是,迄今为止还没有被很好地解释这一现象。在这里,我们提出两个假设有关其可能的机制。第一,从生理的角度来看,当血液供应的一侧大脑半球是减少,身体建立一个侧侧支循环平衡全球脑灌注。刘等人的方向测量眼动脉流和双边在颈内动脉组116例单侧颈动脉狭窄患者,发现正好相反的方向在36%的病人33]。在另一项研究中,Pienimaki等人发现严重颈动脉狭窄患者患侧支循环的四倍比nonstenosis和中度狭窄患者34]。在我们的研究中,我们建立侧枝循环的存在44%的单侧颈动脉严重狭窄或闭塞患者的DSA(补充图2)。第二,颈动脉狭窄患者动脉硬化发展的风险高。虽然非手术侧血管狭窄的,他们可能是动脉硬化的影响,也会影响血液流动密度。当我们选择实验和对照组患者,我们匹配他们的基线数据,这可能会影响血液流动密度,而条件而言,高血压,糖尿病,吸烟,饮酒两组相似。通过这个匹配,我们最小化noncarotid狭窄因素对结果的影响。我们的研究结果提供的证据表明,单边狭窄或阻塞导致的血液供应减少侧眼,而单侧手术提高了对侧眼的情况。这种变化不能观察到传统的考试方法,而八面体可重复用于监测不同区域的左和右的灌注视网膜循环纵向。

除了血管密度,我们也想阐明RNFL颈动脉血流的影响。RNFL由神经节细胞的轴突。先前的研究已经证实RNFL厚度与认知障碍的发展,减少中风和其他脑部疾病(22,35]。我们发现RNFL厚度增加(表3)双方在CEA或CAS操作。这一结果表明,缓解颈动脉狭窄或闭塞RNFL也可能影响。先前的调查没有发现显著差异在RNFL [19,36)的决议EDI-OCT不是高达八面体。

脉络膜的血流量占90%的眼部血液流动(37]。然而,颈动脉狭窄是否有脉络膜血流的影响仍然未知。使用自动分层和八面体的量化特性,我们客观地测量脉络膜血管密度(表的价值1和2),发现实验组中的值略低于正常人。因为大的脉络膜的血液低,轻微的变化可能没有统计上的显著差异在观察到的有限数量的情况下在我们的研究中。整体的意义差异可能增加了更多的病人。

我们的研究有一些局限性。首先,它是在一个相对短的三个月。进一步的调查需要建立潜在的长期存在的这些早期的有利影响。其次,虽然我们前瞻性地招募了良好的学科,这一研究是探索性的,相对一个小样本大小。与一个更大的样本量进一步纵向研究需要确认我们的结果。第三,尽管相对较弱的八面体之间的相关性和CTP结果(数据5和6),我们仍能看到改善的趋势的图像脑灌注和眼部灌注后CEA或CAS操作。CTP是双方的比率,但ROI区域测量是主观的。因此,八面体是客观、准确的视网膜血管密度测量方法。然而,更大的样本量是需要进一步的研究来获得额外的证据和澄清CTP和八面体之间的关系。

5。结论

总之,患者颈动脉狭窄血管密度减少RPC, SVC,陷落层与健康对照组相比。在严重颈动脉狭窄患者,单边CAS有效改善视网膜微循环的双眼。八面体可以检测非侵入性和快速视网膜微循环的变化,随着CTP,可以帮助建立一个新的生物标志物预测和监测脑灌注的变化与颈动脉狭窄患者。

数据可用性

数据可以从相应的作者在合理的请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

Xinyue李和朱代了同样的工作。

确认

作者表达自己真诚的感谢病人参与审判和他们的家庭。作者也感谢李Jingkun进行PSM分析。这项工作得到了国家自然科学基金(批准号81970776和U20A20363),黑龙江省自然科学基金,中国(格兰特数字ZD2018018和LH2020H039)和黑龙江省的高等教育改革项目,中国(SJGY20180332)。

补充材料

补充图1:八面体AngioRetina 6.0报告。补充图2:术前严重颈动脉狭窄患者的DSA图像。(一)严重狭窄的病人的左颈内动脉;(B)中可观察到显著的补偿从右颈内动脉颅内血液供应左侧大脑半球前沟通。(补充材料)

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