结合高分辨率光谱域光学相干层析成像的同步共聚焦激光检眼镜技术综述

摘要

我们的目的是评估同步共聚焦扫描激光检眼镜和高速、高分辨率、光谱域光学相干层析成像(SDOCT)视网膜成像设备的技术方面和临床相关性。激光共聚焦扫描成像的原理提供了低光照射下视网膜和脉络膜血管的高分辨率。增强的对比度，细节，和图像锐度产生使用共焦。实时SDOCT为评估血管造影和形态相关性提供了一个新的准确性水平。该组合系统允许同时记录地形和层析图像，并使它们之间具有精确的相关性。它还可以同时提供视网膜病变的多模态成像，如荧光素和吲哚菁绿血管造影、红外和蓝色反射(无红)图像、眼底自荧光图像和OCT扫描(Spectralis HRA + OCT;海德堡工程，海德堡，德国)。多种黄斑诊断工具的结合可以使人们更好地了解和提高对黄斑疾病的认识。

1.导言

随着新技术的出现，光学相干断层扫描(OCT)和共聚焦扫描激光检眼镜(cSLO)已成功地引入常规临床成像广泛的黄斑疾病。将这两种技术结合在一种仪器中，提供了各种后续优势，包括层析成像和地形检查结果的精确相关性，有可能进一步提高我们对疾病发病机制、诊断和患者管理的理解。

在本文中，我们旨在回顾高速、高分辨率光谱域OCT（SDOCT）设备的历史、一些技术方面和重要的临床应用，该设备还能够结合基于cSLO的荧光素和吲哚青绿血管造影、红外、蓝色反射（“无红”）和眼底自体荧光（FAF）图像。

2.历史

基于Webb等人的开创性工作[1，2]，共聚焦扫描激光检眼镜(csos)已开发用于临床。虽然受到人眼光学特性的限制，但它们能够获得后节的高对比度图像。今天，大多数扫描激光系统以快速的帧率实时记录图像。

光学相干层析成像是Huang和同事在1991年首次报道的[3.并产生了巨大的后续影响在活的有机体内视网膜疾病的成像。它已发展成为一种非侵入性技术，允许对视网膜断层结构的微观结构变化进行可视化。这种成像方式目前被眼科医生广泛用于各种适应症，并已成为一种标准诊断技术[4- - - - - -16］．它提供类似于超声成像的图像，但不是声音，它使用光波来获得被研究组织的反射率剖面，通过低相干干涉测量背向散射或反射光的时间延迟和大小。

在临床实践中应用最广泛的OCT技术被称为时域OCT，因为视网膜的深度信息是作为一系列随时间变化的样本获取的。这可以在垂直于视网膜表面的纵向横截面上进行，也可以在平行于视网膜表面的冠状面上进行。最近，在在图像分辨率方面，特别是高分辨率OCT的发展，以及超高分辨率SDOCT的引入，在成像速度、信噪比和灵敏度方面都取得了很大的进展[17- - - - - -24］．在时域OCT和早期的超高分辨率OCT中，参考镜机械移动，限制了成像速度。在SDOCT中，参考镜是固定的，OCT信号通过使用光谱仪作为探测器或通过在时间上改变光源的窄带波长(扫描光源)来获得。光的回波时延是通过获取光信号的干涉光谱并对其进行傅里叶变换来测量的[25，26］．提高成像速度允许在几分之一秒内获取图像，从而最大限度地减少运动伪影[27]此外，还可以获得三维体积OCT扫描，从而实现全面的视网膜覆盖[28］．

OCT和cSLO在同一台仪器中的结合提供了许多后续优势，包括层析成像与视网膜地形结构的精确相关性，这在视网膜疾病的发病机制和形态改变方面开启了新的见解[29，30.］．此外，多模态成像系统提供了玻璃体、视网膜和脉络膜的完整视图，使临床医生能够结合六种不同模式的信息来评估眼睛:荧光素和吲哚青绿血管造影、FAF、红外、无红和SD-OCT。同时进行高分辨率眼底成像和SD-OCTSpectralis(海德堡工程，海德堡，德国)提供高质量的图像，知道确切的位置，导致明显更好的诊断和监测患者(图1）.

3.技术方面

成像系统cSLO/OCT (SpectralisHRA+OCT)结合了高速、高分辨率的SDOCT图像，同时记录荧光素和吲哚氰绿色血管造影、数字红外和蓝色反射或FAF图像。另一方面SpectralisOCT只有SDOCT和红外线两种模式。两种SDOCT设备都使用新的专有眼球跟踪技术，锁定视网膜上的特定位置，并在以后的检查中重新定位该位置，以加强对疾病进展和治疗决定的监控。为了图像清晰度，专有海德堡降噪功能需要轴向分辨率从7微米到3.5微米。该设备的双光束成像同时捕获参考扫描和横截面，以实现可靠的精确配准。

关于SDOCT的技术参数，使用大约7毫米深度(轴向分辨率)和14毫米横向分辨率(横向光学分辨率)的光学分辨率，每秒可获得40 000次a扫描。OCT光源的中心波长通常在870到880 nm之间。OCT扫描可以与荧光素血管造影、吲哚菁绿血管造影、FAF、红外和蓝色反射图像同时记录。对于a扫描，扫描深度为1.8 mm/512像素，提供3.5的数字轴向分辨率μ米/像素。Spectralis扫描速度比时域OCT快100倍，比大多数其他SDOCT仪器快40%。b扫描覆盖15、20或30°视野的横向范围。在高速模式扫描宽度是384,512和768 a扫描每b扫描，横向数字分辨率为11μ扫描速率分别为89、69和48 b扫描/秒。在高速模式下，OCT扫描的垂直呈现被放大了两倍;因此，形态变化在垂直维度上呈现出不成比例的高。加速成像速度允许在几分之一秒内获取图像，从而最大限度地减少运动伪影。垂直和水平OCT扫描放置在感兴趣的区域。

高分辨率模式包括扫描宽度为768、1024和1.536 a扫描每b扫描，横向数字分辨率为5μm/像素，扫描速率分别为48、37和25 b扫描/秒。高分辨率眼底图像提供视网膜解剖结构的清晰横断面扫描，包括视网膜表面、视网膜内改变以及视网膜下形态病理。

可以获得b扫描序列来对整个体积成像。这些体积扫描可以在15°，20°和30°视场获得。每体积的b扫描次数可以从每10°12次调整到96次。此外，还可以获得三维容积OCT扫描，对整个视网膜进行全面分析，从而对视网膜层(包括RPE)内的病理改变进行三维测绘。

4.临床应用

SDOCT新技术改善了视网膜内形态特征的可视化，从而可以评估视网膜各层的完整性在活的有机体内视网膜微观结构形态的可视化。高速、高分辨率SDOCT(Spectralis)近年来已被应用于研究各种黄斑病变眼睛的形态学基底改变。

该设备最重要的临床应用之一是帮助指导年龄相关性黄斑变性（AMD）患者的诊断和治疗。在AMD的早期阶段，drusen可以在其特定位置被检测到[29］．小脉络膜表现为视网膜色素上皮(RPE)的局部脱离，其光感受器节段的层状结构完整。在大的drusen中，RPE升高和紊乱与受损的光感受器带相关。此外，在网状drusen的病例中，另一个早期AMD的例子，SDOCT扫描显示视网膜外层和RPE层的改变。这些超微结构特征可能有助于区分drusen的亚类，并可能有助于识别疾病严重程度或进展风险的生物标志物[31］．在伴有地理萎缩的干性AMD病例中，SDOCT扫描也可以证实RPE单层缺失，并伴有视网膜外神经感觉层的萎缩。在大多数患有地理萎缩的眼睛中，视网膜内层没有变化，而所有眼睛的视网膜外层都有变化。SDOCT提供了足够的分辨率来量化光感受器的损失，并允许显示地理萎缩交界区RPE细胞的反应性变化[30.，32，33］．最后，在湿性或渗出性AMD的病例中，SDOCT扫描有助于确定和更好地显示色素上皮脱离(pedds)和脉络膜新生血管膜(图)2）.FA和SDOCT结合高分辨率和实时平均图像细化，可增强新脉络膜新生血管活动的详细可视化，如存在视网膜下、视网膜内或rpe下液、视网膜内囊肿，或它们的组合[34，35］．SDOCT特征对新生血管活动的高敏感性可能有助于临床实践，减少对血管造影决定治疗的需要[36］．

众所周知，糖尿病黄斑水肿患者的OCT成像能够显示视网膜的一些结构变化，如视网膜前膜、视网膜内和视网膜下液以及黄斑囊样水肿[37，38]。这是一个非常有用的诊断工具，特别是在具有挑战性的病例中，以及治疗随访。目前只有少数使用不同SDOCT设备评估糖尿病黄斑水肿和糖尿病视网膜病变的研究发表[39- - - - - -42］．在糖尿病黄斑水肿病例中，SDOCT使我们能够更详细地分析视网膜外层的完整性，包括外部限制膜、光感受器连接、RPE和Bruch膜。第一个报告使用SpectralisSDOCT显示了外部限制膜和光受体连接的完整性作为糖尿病黄斑水肿治疗后视力改善的预后特征的重要性[42］．

光谱域OCT显著改善了玻璃体视网膜界面和后玻璃体膜的可视化，并已成为诊断和随访玻璃体视网膜界面改变患者的重要工具。在视网膜前膜和黄斑皱褶的病例中，峰值玻璃体视网膜粘连升高在cSLO图像中可以看到视网膜的皱褶和皱褶。在相应的SDOCT横截面图像中，可以观察到视网膜内表面的皱褶和神经感觉视网膜的增厚，尤其是在外核层和最内层的神经感觉层中[29］．此外，在黄斑孔的病例中，除了其他已被详细描述的特征外，SDOCT还可以显示光感受器连接的破坏，成像这种结构是评估黄斑孔手术前后光感受器结构完整性的一种方法[43］．

的SpectralisSDOCT对于其他黄斑病变是非常有用的工具，如累及黄斑的视网膜血管闭塞性疾病、中央浆液性脉络膜视网膜病、黄斑营养不良、特发性小窝周围毛细血管扩张和氯喹视网膜病。文献中很少有研究表明其临床应用。与时域技术相比，该新技术具有重要的临床意义，它能更好地显示玻璃体视网膜界面和视网膜外层，特别是光感受器结，以及获得三维扫描的可能性，从而成像玻璃体视网膜界面和大面积视网膜的结构变化。

一个优点是SpectralisOCT是脉络膜可视化的改进。马戈利斯与斯派德[44]描述了利用增强深度成像技术测量脉络膜厚度的方法。它是通过将设备放置到离眼睛足够近的地方以获得在一个-以中央凹为中心的度数区域，然后进行从视网膜色素上皮外缘到巩膜内缘的手动测量。在正常研究的眼睛中，中央凹下脉络膜最厚，在更多的周边测量点处变薄。此外，脉络膜厚度与年龄呈负相关。在不同的报告中采用同样的技术，作者报道了渗出性AMD患者色素上皮脱离下脉络膜改变的增强深度成像，从而描述了一种称为年龄相关性脉络膜视网膜萎缩的新疾病[45，46].脉络膜厚度的可视化和量化能力是一个非常有趣的研究领域，可能仅限于少数SDOCT设备，这些设备可以克服成像深层结构的技术限制，例如模拟数字转换、波长相关光散射和傅里叶变换前图像路径中的信号损失信息。

总之，组合cSLO/OCT系统允许同时记录和插值地形和断层图像。不同的cSLO成像模式，包括红外和蓝色反射，FAF和荧光素或ICG血管造影术可以与OCT的同时采集相结合。这种多模式的结合有助于更好地理解几种黄斑病变的发病机制，并改善黄斑疾病患者的诊断和管理。

利益冲突

作者对本文所述的任何设备或技术均无经济利益。

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