偏头痛视网膜微血管多分形与空隙化特征：OCTA揭示的微血管结构简化与空间异质性改变

《BMC Ophthalmology》：Multifractal and lacunarity features of retinal microvasculature in migraine: an optical coherence tomography angiography study

本研究针对偏头痛患者视网膜微血管结构改变这一关键问题，通过光学相干断层扫描血管成像(OCTA)技术，首次系统评估了偏头痛患者视网膜微血管的多分形和空隙化特征。研究发现偏头痛伴先兆患者表现出显著的微血管复杂性降低（D0、D1、D2值降低）和空间异质性增加趋势，尤其在深部毛细血管丛层面最为明显。该研究为理解偏头痛的神经血管病理机制提供了新的形态学证据，表明OCTA衍生的多分形和空隙化指标可作为偏头痛微血管损伤的敏感生物标志物。

　　

偏头痛作为一种常见的神经血管性疾病，全球影响着近10亿人的健康，其特征为反复发作的头痛并常伴有畏光、畏声等症状。其中偏头痛伴先兆患者还会出现短暂的视觉障碍，如视力下降、闪光幻觉和暗点等。尽管偏头痛的临床表现已被广泛描述，但其潜在的微血管改变机制仍不清楚。近年来，随着光学相干断层扫描血管成像(OCTA)技术的发展，研究人员发现视网膜微血管可能作为观察大脑微血管状态的"窗口"，因为视网膜与大脑在胚胎起源、血管调节机制等方面具有高度相似性。

以往研究多集中于血管密度等传统参数，而对微血管网络的复杂结构和空间分布特征关注不足。偏头痛患者是否会出现视网膜微血管的结构复杂性改变？这些改变在不同亚型间是否存在差异？这些问题对于理解偏头痛的病理生理机制具有重要意义。

在这项发表于《BMC Ophthalmology》的研究中，Abdulcemal Gürpinar和Yüksel Süllü团队采用先进的OCTA技术，结合多分形和空隙化分析方法，系统探讨了偏头痛患者视网膜微血管的形态学特征。研究纳入了56例偏头痛患者（35例无先兆，21例伴先兆）的177只眼和51例健康对照的102只眼，所有OCTA扫描均在发作间期（距离最后一次发作至少24小时）进行。

研究采用的关键技术方法包括：使用Topcon DRI SS-OCT Triton获取6×6 mm macular OCTA图像；通过ImageJ进行血管面积密度(VAD)、血管长度密度(VLD)、血管直径指数(VDI)等参数量化；利用MATLAB R2024a进行分形维数(FD)和空隙化分析；采用多分形谱分析评估血管网络的结构复杂性；所有图像均根据眼轴长度进行放大校正。

Macular vascular density

研究显示，偏头痛伴先兆组在浅层毛细血管丛(SCP)中心凹区域血管密度显著低于无先兆组和对照组（p₁=0.001；p₂=0.001）。在深部毛细血管丛(DCP)层面，伴先兆组所有旁中心凹象限的血管密度均显著降低，特别是在下方象限（p₂=0.003）。这些发现表明偏头痛伴先兆患者存在明显的微血管灌注不足。

Quantitative vascular parameters

定量血管参数分析显示，伴先兆组在SCP和DCP层面的VAD、VLD、VDI和分支点密度(BD)均显著降低。尤为值得注意的是，DCP层面的非灌注区域(NFA)在伴先兆组显著增大（p=0.002），提示深部毛细血管丛可能对偏头痛相关的缺血性损伤更为敏感。

FAZ-Related parameters

中心凹无血管区(FAZ)相关参数显示，伴先兆组的FAZ面积和周长均显著大于对照组（p₂=0.007，p₂=0.006）。FD-300参数（FAZ边界300μm范围内的血管密度）在DCP层面也显著降低（p₂=0.012），进一步证实了偏头痛伴先兆患者存在微血管稀疏现象。

Fractal dimension and multifractal analysis

分形分析揭示了重要的微血管结构改变。伴先兆组的D₀、D₁和D₂值在SCP和DCP层面均显著降低（p₂<0.01），表明血管网络的结构复杂性和自相似性受损。多分形谱分析显示，伴先兆组的D(q)曲线呈现一致性下移，特别是在负q值区域，提示低密度血管区域的贡献减少。

Lacunarity analysis

空隙化分析显示，虽然组间差异未达到统计学显著性，但伴先兆组呈现出b参数降低的趋势，表明微血管空间异质性可能增加。这种趋势在DCP层面更为明显，与深部毛细血管丛对缺血性应激的敏感性相一致。

研究的讨论部分深入分析了这些发现的临床意义。作者指出，DCP层面改变的显著性可能与其作为"分水岭"区域的特征有关，该区域氧供应有限而代谢需求高，因此对偏头痛相关的低灌注或血管痉挛更为敏感。多分形谱的单调递减模式反映了微血管网络的结构简化，这与糖尿病视网膜病变等缺血性眼病中的发现相似。

与既往研究相比，本研究首次系统应用多分形和空隙化分析方法评估偏头痛视网膜微血管改变，提供了超越传统血管密度参数的结构信息。研究结果支持视网膜微血管评估作为偏头痛生物标志物的潜在价值，特别是对于伴先兆亚型。

然而，研究也存在一些局限性。横断面设计无法确定因果关系，伴先兆亚组的样本量相对较小可能影响多分形和空隙化分析的统计效能。此外，偏头痛患者的异质性（如发作频率差异）可能影响微血管改变的程度。

结论部分强调，OCTA衍生的多分形和空隙化指标能够敏感地检测偏头痛患者，特别是伴先兆亚型的视网膜微血管改变。这些改变主要表现为血管复杂性降低和空间异质性增加，尤其在深部毛细血管丛层面最为明显。研究为理解偏头痛的神经血管病理机制提供了新的形态学见解，并支持定量OCTA成像作为偏头痛研究的有价值工具。

该研究的创新性在于将先进的形态计量学方法应用于偏头痛微血管研究，为这一常见神经系统疾病的病理生理机制提供了新的视角。未来需要纵向研究来探讨这些微血管改变是否能够预测疾病进展或监测治疗反应，以及在不同偏头痛亚型和严重程度中的特异性表现。