本研究首次应用激光散斑血流造影中的超像素技术,定量分析了下方后巩膜葡萄肿(IPS)眼的脉络膜血流动力学特征。研究发现,与上方区域相比,IPS眼下方的脉络膜血流速度显著降低,而血流阻力显著升高。更重要的是,伴有视网膜下液(SRF)的IPS眼,其反映上下方血流差异的比值指标更为显著,提示脉络膜血流的失衡分布是驱动SRF形成的关键因素。
该研究由Michiyuki Saito, Mizuho Mitamura, Koichi Yokoi, Kiriko Hirooka, Dong Zhenyu, Ryo Ando, Satoru Kase 及 Susumu Ishida 共同完成,论文题为 Choroidal blood flow velocity and resistance in inferior posterior staphyloma using a novel superpixel technique in laser speckle flowgraphy,发表在 Scientific Reports 期刊上。
重要发现
01脉络膜血流在IPS眼中的不均一分布
本研究旨在精确量化IPS眼内不同区域的脉络膜血流状态。研究团队纳入了12名患者的18只未经治疗的IPS眼,并通过光学相干断层扫描(OCT)确定了脉络膜最薄点。以此点为界,在激光散斑血流造影仪(LSFG)生成的图像上,于上方和下方分别设定相同大小的矩形区域作为感兴趣区。通过LSFG系统,研究获取了两个关键指标:平均模糊率(MBR),代表相对血流速度;以及搏动强度与MBR的比值(BOM),这是一个反映血流阻力的新型指标。
研究结果显示,IPS眼的下方区域呈现出一种独特的血流动力学模式。与上方区域相比,下方区域的MBR值显著更低(6.9 ± 2.4 对 9.2 ± 2.0),表明该区域脉络膜的血流速度较慢。与此同时,下方区域的BOM值却显著高于上方区域(0.81 ± 0.16 对 0.77 ± 0.15),意味着该区域的血流阻力更大。这种“低流速、高阻力”的特征,直观地描绘了IPS眼内脉络膜血流在垂直方向上的不平衡状态。
02视网膜下液与血流动力学差异的关联统计分析发现,伴有SRF的IPS眼,其MBR比值(0.67 ± 0.18)显著低于无SRF的IPS眼(0.83 ± 0.10)。同样,伴有SRF的BOM比值(0.88 ± 0.10)也显著低于无SRF组(1.01 ± 0.10)。这一结果清晰地表明,SRF的出现与更严重的脉络膜血流失衡密切相关。正是下方区域更低的血流速度和更高的血流阻力,共同构成了IPS眼特征性的病理生理基础,并最终推动了SRF的形成。
创新与亮点
本研究在解决IPS眼导致SRF的机制难题上,展现了多方面的创新与突破。其核心在于巧妙地结合了先进的成像技术与独创的分析方法,将抽象的血液循环概念转化为可视、可测的指标,为理解疾病打开了新的窗口。
首先,论文成功突破了传统血流成像难以区分流速与阻力的技术瓶颈。以往的研究多关注血流量或流速,而对血管阻力的评估较为困难。本研究创新性地应用了“搏动强度与平均模糊率比值(BOM)”这一指标,并结合超像素技术进行可视化。BOM作为一个反映血流阻力的功能性指标,能够更全面地刻画血管床的状态。研究者通过生动的模拟图解释:在维持相同血流量的情况下,若血管阻力增加,心脏需要输出更强的搏动力量(即更大的搏动强度);或者,在心脏搏动力量不变时,阻力增加则会导致血流速度下降。这两种情况都会导致BOM值升高,使其成为一个灵敏的阻力“探测器”。
其次,研究在成像技术的应用上达到了新的深度。激光散斑血流造影(LSFG)本身是一种无创、高分辨率的眼部血流成像技术,能实时捕捉视网膜和脉络膜血管中血细胞运动形成的散斑图案,并量化出血流速度(MBR)。本研究的创新之处在于,它不仅使用了LSFG,更进一步利用其波形分析功能,提取出搏动强度信息,并引入图像处理领域的超像素算法。超像素技术将图像中具有相似特征的像素智能地合并成更大的分析单元,从而将原本复杂抽象的BOM波形数据,平滑地映射到二维平面上,生成直观的彩色BOM图。图中暖色调代表高阻力区域,冷色调代表低阻力区域,使得血管阻力的空间分布一目了然。
这项技术在光学生物医疗领域的实际价值,体现在其对临床病理机制的深入揭示和治疗困境的合理解释上。IPS继发的SRF对现有抗VEGF疗法反应不佳,其成因一直是临床谜题。本研究通过上述技术,首次证实了SRF的发生与脉络膜血流在垂直方向上的严重失衡(下方高阻力、低流速)有关。这一发现将病因指向了脉络膜循环本身的物理性改变,而非简单的血管渗漏,为解释为何单纯抑制血管生长的药物效果不佳提供了关键证据。它引导未来的治疗思路从“堵漏”转向“调节循环平衡”,为探索新的治疗靶点(如改善局部血流阻力、恢复脉络膜血流稳态)奠定了坚实的理论基础。同时,MBR比值和BOM比值作为量化的“IPS特征指数”,有望成为评估病情严重程度和预测SRF发生风险的潜在生物标志物,对临床决策具有重要的参考价值。
总结与展望
总之,本研究通过应用激光散斑血流造影结合超像素技术,精准地揭示了下方后巩膜葡萄肿眼内脉络膜血流的特征性失衡:下方区域血流速度减慢、血管阻力增高,而这种不平衡在有视网膜下液的眼球中表现得尤为突出。这为视网膜下液的发生机制提供了全新的解释,即脉络膜血流的分布不均可能是关键的驱动因素。未来,随着更大规模的前瞻性研究以及对IPS眼中睫状后短动脉和涡静脉等血管结构的深入探索,我们有望更全面地理解这种疾病的本质。基于这些发现,或许能发展出针对改善脉络膜血流动力学的新疗法,为那些对抗VEGF治疗无效的IPS患者带来曙光。
DOI:10.1038/s41598-025-88998-y.