三、相干光断层扫描技术

相干光断层扫描（optical coherence tomography，OCT）技术是近30年来迅速发展起来的一种成像技术，它利用弱相干光干涉仪的基本原理，检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号，通过扫描可得到生物组织二维或三维结构图像。由于眼的透明光学特性，OCT技术发明后，第一个临床应用领域就是眼科（图2-12）。OCT可进行活体眼组织非接触式、非侵入性断层成像。现在的OCT分辨率可达微米级别，得到与组织显微镜相似的切面图像，在眼内疾病尤其是视网膜、视盘疾病的诊断、随访观察及治疗效果评价等方面已经成为不可或缺的检查方法。

（一）OCT的基本原理

OCT是利用近红外光线及光学干涉原理对生物组织进行成像。OCT成像的原理简单地说，就是将光源发出的光线分成两束，一束发射到被测组织，这段光束被称为信号臂，另一束到参照反光镜，称为参考臂。然后把从组织（信号臂）和从反光镜（参考臂）反射回来的两束光信号叠加，在信号臂和参考臂的长度一致时，就会发生干涉。由于干涉只发生在信号臂和参考臂长度相同时，所以改变反光镜的位置，就改变了参考臂的长度，则可以得到不同深度的组织的信号。这些干涉信号经过计算机处理便可得到组织断层图像，并以伪彩图或灰度图的形式显示组织的断面结构。

目前 OCT 分为三大类：时域 OCT（time-domain OCT，TD-OCT），频域 OCT（spectral domain OCT，SDOCT）和扫频OCT（swept-source OCT，SS-OCT）。时域OCT是第一代OCT，通过把在同一时间从组织中反射回来的光信号与参照反光镜反射回来的光信号叠加、干涉，然后成像，不同扫描深度是通过参照反光镜的纵向移动来实现的。频域OCT的特点是参照反光镜固定不动，通过改变光源光波的频率来实现信号的干涉，采用频域技术的OCT仅需要横向扫描，纵向扫描由背向散射光谱的傅里叶逆变换获得，这使得频域OCT技术在改善灵敏度的同时显著地提高了采样速度，从而降低图像运动伪影，在减少检查时间的同时获得海量的检测数据。最新一代的是扫频OCT，使用激光扫频光源，通过对光谱信号傅里叶变换重建图像深度信息，相比于时域和频域OCT系统，具有更高的灵敏度、成像速度和信噪比。

在检查时，OCT探头发出的光束是近红外光，因此患者看不到光束，检查过程中患者没有不适感，耐受性较好。仪器还有眼底同步摄像，可实时观察到断层扫描的眼底部分，操作者可根据需要选择相应的检查部位，并通过计算机选择合适的扫描模式。

（二）OCT的成像解读

OCT图像科学解读的前提是充分了解该技术的成像原理以及患者眼底的组织结构。OCT系统能够根据组织不同的反射强度而显示出不同的反射条带。视细胞层、双极细胞层以及神经节细胞层呈现的都是低反射带，而外界膜、内外丛状层以及神经纤维层等呈现的都是高反射带，对这些结构呈现的图像特征是进行OCT图像正确解读的基础。

OCT图像可用伪彩及灰度图显示，伪彩图中红白色表示最强反光，代表对光的反射或反向散射较高的区域；以蓝黑色表示最弱反光，代表对光反射性弱的区域。正常视网膜组织的强反射包括神经纤维层（retinal nerve fiber layer，RNFL），椭圆体带及视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）与脉络膜毛细血管复合体等；中反射主要为丛状层等；弱反射包括双极细胞层等核层和视细胞层。

伪彩色图中视网膜前后界为红色强反射层，分别代表RNFL和RPE及脉络膜毛细血管层。玻璃体视网膜交界面是无反射性的玻璃体暗区，与强反射性的视网膜表面形成鲜明对比，界限分明。RPE与脉络膜毛细血管层均为红色强反射，两层反射接近难以区分。中等反射来自内外丛状层，而内外核层和光感受器内外节为最弱反射。视网膜大血管表现为视网膜深层的暗影。入射信号经过视网膜后显著衰减，脉络膜毛细血管层之后的深层脉络膜和巩膜返回相对弱的散射，表现为蓝色和黑色弱反射区，大的脉络膜血管呈暗的管腔。

灰度图中，灰阶代表了由最暗到最亮之间不同亮度的层次级别。这中间层级越多，所能够呈现的画面效果也就越细腻。伪彩色图像需要表现很多色彩的颜色过渡，因此灰度图的黑白图像看起来要比彩色图像更细腻，更能清晰分辨细节（图2-13）。通常情况下，OCT图像可以清晰展示视网膜10层结构。

（三）OCT检查在视盘病变中的应用

OCT检查在视盘相关病变中的价值主要体现在视盘分析和视盘周围视网膜各层如：视盘周围神经纤维层（peripapillary retinal nerve fiber layer，pRNFL），视盘周围视网膜神经节细胞层（peripapillary ganglion cell layer，pGCL）的自动分层和测量等。系统能根据需要给出各种直观易懂的可视化报告（图2-14），有利于医务工作者和患者的理解，给临床工作带来了极大便利。

OCT对视盘的分析，包括测量视盘的面积及杯盘比。确定视盘面积是通过识别Bruch膜的止端来实现的，视杯边界是根据视盘边界内神经视网膜厚度（neuro-retinal rim thickness）决定的。其过程是完全自动的，当扫描信号强度较弱时，Bruch膜止端可能出现识别错误，这种情况通常见于屈光介质混浊，或是各种原因引起视盘的水肿。因为扫描信号降低，视乳头周围视网膜结构显示欠清，难以定位Bruch膜止端，测量的结果会比实际面积大。视杯的边界与视盘有关，视盘识别错误，视杯的识别也是错的。OCT杯盘比的分析还要关注视盘大小。有些人先天大视盘或视盘较小超出了正常人界限，OCT会报告为异常。视盘较小者，视盘拥挤使得视盘鼻侧隆起，易误认为视盘水肿。如果OCT显示视盘直径较小，而pRNFL厚度正常，这提示假性视乳头水肿。OCT视盘分析为青光眼的随访提供了方便快捷、准确可靠的工具。

正常人的pRNFL厚度遵循一定规律：上、下象限最厚，鼻侧象限最薄，颞侧象限位居中，距视乳头越近，RNFL越厚；RNFL厚度与同象限的视网膜厚度具有高度相关性，即视网膜厚时，RNFL亦厚；RNFL的厚度随年龄的增长而降低。在对OCT结果分析时，要依据其规律判定。新一代的OCT可自动对视网膜各层进行分割，自动对各层的厚度做出精确的测量，分辨率达5μm且可重复性好。使定性的RNFL观察变为定量测定，能更早期地发现RNFL的损害，结合视野检查能够更早地对青光眼作出正确的诊断和评价，甚至可以先于视野的变化而发现RNFL厚度的改变。

自OCT开发以来，在以Zeiss为代表的系列OCT中，往往沿用最初设置的1.73mm的扫描半径获取的相关数据来定义pRNFL厚度及视盘周围视网膜总厚度（peripapillary total retinal thickness，pTRT）。其他厂商的OCT设备大多也参照1.73mm半径附近进行设置。当发生视盘炎、葡萄膜炎等局部因素或颅内肿瘤、颅内高压等颅内因素导致视盘水肿时，患者视盘周围区域厚度参数均较正常人明显增厚，这些参数可作为视盘水肿诊断以及病情严重程度、进展情况、疗效评价的参考指标。当视盘水肿用常规的方法诊断困难时，或者对视盘水肿的诊断有所怀疑时，检测视盘周围区域厚度参数就很有临床意义。

在实际临床工作中，早期水肿的视盘以及周围组织改变轻微，无明显特征性改变，与视盘玻璃膜疣、假性视盘水肿的视盘改变相似，即使有经验的临床医师也难以用常规的检查手段如眼底检查、眼底照相鉴别。在这种情况下，用OCT检测患者的视盘周围区域厚度参数，例如pRNFL厚度及pTRT，对可疑的视盘水肿进行定期的追踪，观测视盘周围区域厚度变化，可与视盘玻璃膜疣、假性视盘水肿相鉴别。当测量到pRNFL厚度及pTRT明显升高时，我们可依据升高的程度判断水肿程度，依据追踪到的数值的改变也可推测水肿的进展程度。对于较低度的视乳头水肿，pRNFL厚度分析是非常有用的辅助方法，可以确定和量化视盘水肿的严重程度。然而，在中度至重度视乳头水肿中，pRNFL的大量增厚（平均pRNFL＞200μm）将导致软件算法在超过三分之一的情况下失败，产生不准确的pRNFL厚度值。因为视网膜内层和外层容易被机器识别而给出pTRT，所以在视乳头中重度水肿时，OCT给出的pTRT这一参数更加准确，可以更加真实地反映水肿程度。

前段缺血性视神经病变（anterior ischemic optic neuropathy，AION））早期在OCT上可表现视盘组织增厚。Contreras等报道了在非动脉炎性前段缺血性视神经病变（nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy，NAION）发病时用OCT测量的pRNFL平均厚度，患眼相对于对侧眼增加到96.4%。2个月后，超过80%的患者出现RNFL变薄。第2～4个月持续变薄，6个月后达到稳定。视盘小凹OCT图像可表现为视盘局部深的陡峭凹陷或局部筛板组织缺失，如果并发视网膜病变，OCT还能同时发现颞侧视盘周围至黄斑区的视网膜劈裂，伴或不伴视网膜神经上皮层脱离。因此，OCT在视盘小凹相关视网膜及黄斑病变的发病机制研究、诊断、随访中有重要意义。

OCT技术自应用于临床以来，得到了迅速的发展，为临床和科研提供了更精确可靠的检测手段。相信随着OCT技术的不断完善和开发，其分辨率、扫描速度、扫描深度、扫描范围将进一步提高，人工智能在其中的应用，终将使其在眼科的临床科研工作中发挥巨大作用。