《Bioengineering》：Choriocapillaris Thinning in Myopic Macular Degeneration Revealed by Swept-Source Optical Coherence Tomography C-Scan Imaging
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背景：脉络膜毛细血管层（CC）负责供应外层视网膜，可能参与近视性黄斑变性（MMD）的发生；然而，在体定量评估仍具挑战性。本研究旨在利用扫频源光学相干断层扫描（SS-OCT）C-scan成像定量测量CC厚度（CCT），并表征其在MMD中的变化。方法：本研究将受试
背景：脉络膜毛细血管层（CC）负责供应外层视网膜，可能参与近视性黄斑变性（MMD）的发生；然而，在体定量评估仍具挑战性。本研究旨在利用扫频源光学相干断层扫描（SS-OCT）C-scan成像定量测量CC厚度（CCT），并表征其在MMD中的变化。方法：本研究将受试者分为对照组（CN）、单纯高度近视组（SHM）和病理性近视组（PM）。每组纳入30只眼。采用扫频源光学相干断层扫描获取3 × 3 mm体积扫描数据。从en-face（C-scan）图像中分割脉络膜毛细血管层，以确定其厚度及其变异系数。从体积数据中定量测量脉络膜厚度（CT）、管腔体积、基质体积和脉络膜血管指数。结果：可重复性极佳（组内和组间评分者ICC分别为0.987和0.970）。PM组的CCT低于CN组和SHM组（平均差值分别为9.94 μm和7.95 μm；均p < 0.001），SHM组略低于CN组（1.99 μm；p = 0.005），同时PM组变异系数增加。CT和轴长与CCT独立相关（分别为p = 0.002和0.020）。中介分析表明，脉络膜厚度约占轴长与脉络膜毛细血管层厚度之间关联的52.5%（p < 0.05）。CCT区分PM与SHM的性能极佳（AUC = 0.996；截断值8.9 μm）。结论：在MMD中，脉络膜毛细血管层厚度显著降低，且空间相对异质性增加。其与轴长和脉络膜厚度相关，并表现出极佳的判别性能。
研究背景：全球高度近视患病率持续上升，尤其在亚洲国家，预计到2050年高度近视患者将达约9.38亿，占全球人口的9.8%。高度近视进展可伴发近视性黄斑变性（MMD）、视网膜脱离、白内障和开角型青光眼等并发症，其中MMD是近视最重要的并发症和视力损害的主要原因。高度近视相关MMD风险为正视眼的845.08倍，若干预措施不改善，到2050年因MMD导致视力损害的患者预计将增至5570万，其中三分之一可能失明。既往研究报道了脉络膜厚度（CT）与MMD进展的关联，随着疾病严重程度增加可观察到进行性脉络膜变薄。除脉络膜变薄外，研究人员既往研究证实脉络膜血管指数（CVI）降低与病理性近视的视力损害相关，并首次报道了病理性近视中CVI的疾病特异性改变，以显著的鼻颞不对称性为特征。在脉络膜的各个血管层中，脉络膜毛细血管层（CC）紧邻视网膜色素上皮（RPE）和Bruch膜（BM）复合体，构成脉络膜最内层血管层，因其高密度和血流而成为代谢交换的关键部位，为光感受器提供重要的氧气和营养支持。因此，研究MMD中脉络膜毛细血管层的变化至关重要。然而，CC的分割面临若干挑战：既往研究报道人类脉络膜毛细血管层与Sattler层/Haller层之间的界限不清晰，使得在光学相干断层扫描（OCT）B-scan上直接分割困难。Zhou等人利用OCT血管成像（OCTA）信号进行区分，但其方法需要获取原始OCT信号。据报道，CC在en-face（C-scan）OCT图像上呈现均匀的网状模式，使得其分割成为可能。因此，本研究设计利用这一特征，基于C-scan图像进行CC分割，旨在探讨病理性近视中CC厚度的变化，并为识别和理解MMD提供新的参考。
研究人员开展了横断面研究，于2023年5月至2025年9月从医院高度近视门诊连续招募196名参与者，所有参与者均接受相同的筛查检查。通过频率匹配从该队列中选择30组参与者三联组（90只眼；每组三联组包括一名对照、一名单纯高度近视和一名病理性近视参与者），使三组的年龄和性别分布在组水平上具有可比性（均p > 0.05），选择在图像分割之前进行。每名参与者纳入一只眼；当双眼均符合条件时，选择轴长较长的眼。其余参与者（n = 106）目前正在进行图像处理，未纳入本分析。研究眼分为三组：（a）对照组（CN），包括球镜等效值（SE）在?3.0至+1.0屈光度（D）之间的正视和低度近视眼；（b）单纯高度近视组（SHM），包括SE ≤ ?6.0 D或轴长≥26.5 mm且眼底照相无近视病理改变的眼；（c）病理性近视组（PM），包括SE ≤ ?6.0 D或轴长≥26.5 mm且眼底有病理改变的眼。本研究中仅纳入MMD眼（弥漫性脉络膜视网膜萎缩，根据国际病理性近视Meta分析[META-PM]分类系统为类别2 [C2]），主要累及视盘周围或黄斑区。排除标准包括近视性Plus病变如脉络膜新生血管，以及可能影响OCT图像质量或视网膜和脉络膜结构的眼部疾病，包括眼压（IOP）> 21 mmHg、年龄相关性黄斑变性、显著白内障、糖尿病视网膜病变、眼内手术史和视网膜脱离。
研究结论：本研究引入了一种定量成像方法，揭示了轻度近视性黄斑变性中CCT显著降低且空间相对变异性增加。CC变薄主要与整体脉络膜变薄和轴长伸长相关。此外，CCT在区分病理性近视与单纯高度近视方面表现出极佳的诊断性能，优于其他脉络膜参数和轴长。这些发现表明CCT可能作为一种与轻度近视性黄斑变性存在相关的新型定量成像标志物；其用于早期检测、风险分层和监测的潜在价值需要在纵向研究中确立。
研究人员为开展本研究采用的主要关键技术方法包括：采用扫频源光学相干断层扫描（SS-OCT；VG200S，SVision Imaging，洛阳，中国）进行图像采集，中心波长1050 nm，扫描速度200,000 A-scans/s，轴向分辨率6.3 μm，采用围绕黄斑3 × 3 mm的容积扫描模式，每个OCT容积由512 × 512 × 1024体素组成，对应横向采样间隔约5.86 × 5.86 × 3 μm；使用Bennett公式进行放大率校正；基于C-scan图像进行CC分割，应用Niblack局部阈值法（窗口大小15 × 15像素；阈值系数k = 0.01）增强边界可视化以辅助手动标注，由两名训练有素的评分者在3D Slicer（版本5.6.2）中独立手动标注CC边界；通过深度学习自动定量测量黄斑区2.5 × 2.5 mm区域内的其他脉络膜参数，包括CT（BM边界与脉络膜-巩膜交界之间的距离）、管腔体积（LV）和基质体积（SV）（基于Niblack自动局部阈值算法二值化后划分），CVI定义为LV与总脉络膜体积（LV + SV）的比值；采用SPSS Statistics 26.0进行统计分析，包括χ2检验、单因素方差分析及Tukey事后检验、Kruskal–Wallis检验及Dunn事后检验（Bonferroni校正）、Pearson相关、组内相关系数（ICC）和Bland–Altman图验证信度、单变量和多变量线性回归分析、Wald检验、中介分析、受试者工作特征（ROC）曲线分析，以及分层bootstrap重采样（1000次迭代）进行内部验证。样本队列来源于医院高度近视门诊连续招募的196名参与者。
研究结果：
3.1 基本患者特征：研究纳入90只眼，CN、SHM和PM组各30只。PM组中弥漫性脉络膜视网膜萎缩主要累及黄斑区（26/30只眼），较少眼显示视盘周围受累（4/30）。三组在年龄、性别或IOP方面无显著差异（分别为p = 0.304、p = 0.223和p = 0.636）。然而，AL、SE和BCVA观察到显著差异（均p < 0.001）。PM组AL更长、近视更严重且BCVA更差于CN和SHM组。SHM组AL长于CN组、近视程度更高且BCVA更差。
3.2 脉络膜毛细血管层测量的信度分析：从三组各随机选择5只眼（共15只眼）对相同的15个OCT容积进行重复标注。组内和组间信度极佳，ICC分别为0.987（95% CI，0.925–0.996）和0.970（95% CI，0.833–0.990）。Bland–Altman分析显示，两次重复测量确定的CC厚度差异在大多数情况下位于一致性界限内。一致性界限描述单只眼单次评分的预期差异，而组间差异基于30只眼的组均值；CN与SHM组间平均差值的标准误为0.66 μm，95%置信区间为0.66–3.31 μm。随机评分误差增加单眼测量的不确定性而不系统性偏移组均值，所报告的置信区间已反映此不确定性。三组共有的系统性边界偏移将使所有CCT值向同一方向位移，并在组间对比中大部分抵消。
3.3 CCT及其他脉络膜参数的差异：获取每组眼底和OCT图像，处理CC层进行分割并生成厚度图。PM组平均CC厚度显著低于CN和SHM组（平均差值分别为9.94 μm和7.95 μm；均p < 0.001）。SHM组也略但显著低于CN组（差值1.99 μm；p = 0.005）。PM组CCT变异系数显著高于CN和SHM组（均p < 0.001）。然而，CN和SHM组之间无显著差异（p = 0.099）。CCT的绝对空间SD在CN、SHM和PM组分别为3.09 ± 0.63 μm、3.24 ± 0.60 μm和2.55 ± 0.61 μm（ANOVA p < 0.001；Tukey：PM vs. SHM，p < 0.001；PM vs. CN，p = 0.002；SHM vs. CN，p = 0.583），表明PM组绝对空间离散度未增加；PM组较高的CV（46.5 ± 10.9%）因此反映平均CCT的降低。在探索性分析中，眼内CCT分布的偏度在CN、SHM和PM组分别为+0.25 ± 0.21、+0.26 ± 0.25和+0.50 ± 0.23，所有30只PM眼均显示正偏度（Kruskal–Wallis p < 0.001；Dunn–Bonferroni：PM vs. SHM，p = 0.003；PM vs. CN，p = 0.001），并与CT（r = ?0.363，p < 0.001）和AL（r = +0.354，p < 0.001）相关。CT、LV和SV在三组间差异显著（均p < 0.001）。SHM和PM组的CVI高于CN组（p < 0.05）。然而，SHM和PM组之间差异不显著（p = 0.991）。
3.4 CCT与其他参数的关联：单变量回归分析显示CCT与CT、LV和SV正相关，与AL和CVI负相关（均p < 0.05）。鉴于CT、LV、SV和CVI之间存在显著共线性，选择CT作为脉络膜结构的代表性参数进行进一步分析。在多变量模型中，CT和AL与CCT保持独立相关（标准化β_CT = 0.423，β_AL = ?0.303；分别为p = 0.002和0.020）。两个系数绝对值相等的Wald检验（H0：β_轴长 + β_脉络膜厚度 = 0）显示无显著差异（差值0.120；F(1,85) = 0.24；p = 0.62）。这些组间差异在调整年龄、性别、轴长和脉络膜厚度后仍然稳健。中介分析显示CT显著中介了AL与CCT之间的关联。AL对CCT的总效应显著（p < 0.001），调整CT后直接效应减弱。通过CT的间接效应显著（p < 0.05），约占总效应的52.5%。BCVA与CCT、CT、LV和SV显著相关（均p < 0.001），但与CVI不相关（p = 0.052）。
3.5 脉络膜参数和模型的诊断性能：进行ROC曲线分析评估脉络膜参数和AL区分SHM与PM的能力。CCT表现出极佳的诊断性能，最佳截断值为8.9 μm（AUC = 0.996，95% CI：0.978–1.000；敏感度 = 93.3%；特异度 = 100%）。CT和AL的最佳截断值分别为158.3 μm（AUC = 0.903，95% CI：0.823–0.984；敏感度 = 86.7%；特异度 = 76.7%）和28.2 mm（AUC = 0.793，95% CI：0.678–0.908；敏感度 = 56.7%；特异度 = 93.3%）。LV和SV的AUC分别为0.902（95% CI：0.821–0.983）和0.899（95% CI：0.817–0.981），而CVI未显示显著判别能力（AUC = 0.501，95% CI：0.354–0.648；p = 0.988）。使用分层bootstrap重采样（1000次迭代，每次重采样内重新选择截断值）进行内部验证，bootstrap AUC 95% CI为0.983–1.000，表明判别稳定；最佳截断值在重采样间范围为8.2至10.4 μm（中位数9.7，IQR 8.9–9.7），表明具体截断值依赖于样本。在固定截断值8.9 μm下，表观（样本内）敏感度为93.3%（95% CI，77.9–99.2），特异度为100%（95% CI，88.4–100）。在留出（out-of-bag）评估中，敏感度为90.0%（27/30；95% CI，73.5–97.9），特异度为93.3%（28/30；95% CI，77.9–100.0），表明表观特异度乐观约7个百分点。
讨论部分总结：研究人员使用SS-OCT C-scan成像评估了CN、SHM和PM组的CC厚度。既往OCTA研究关于高度近视中CC改变的报告不一致，Al-Sheikh等人报道高度近视中CC血流受损面积增加，而Mo等人报道病理性近视中CC密度降低但单纯高度近视中未降低。这些差异可能部分归因于使用固定厚度CC slab定义进行测量。鉴于高度近视中脉络膜毛细血管层可能显著变薄，固定厚度slab可能无意中纳入来自更深层中大型脉络膜血管的信号，从而混淆CC血流评估。因此，在高度近视和近视性黄斑变性中，CC的准确分割尤为关键。研究人员对每只眼的CC边界进行个体化定义，并证明PM组CCT显著降低，这与既往报道一致。研究人员还检查了CCT与其他参数的关联，并确定了CCT及相关参数区分PM与SHM的最佳截断值。研究人员开发了一种基于OCT C-scan图像定量测量CC厚度的方法。既往研究报道CC层在恒河猴中清晰可见，但在人类中常显示可变反射率和可视化不佳，导致手动B-scan分割的可重复性低（ICC = 0.590）。Zhou等人结合OCT和OCTA A-scan强度剖面与峰值检测来估计CC厚度，但该技术依赖原始信号，在无法检测血流的区域可能失败。En-face OCT成像在可视化CC方面优于横截面扫描，但早期研究通过计数图像层数间接推断CC厚度，限制了准确性。相比之下，研究人员直接在所有C-scan层上标注CC边界，并在3D中重建CC以从B-scan获得厚度测量。这种C-scan引导和基于Niblack算法的分割工作流程最小化了分割误差，提高了客观性和精确性。观察者内和观察者间重复性在1–3 μm以内，明显小于病理性近视中观察到的CC变薄程度。由于这种边界定位不确定性大致固定，而病理性近视中CCT变得非常小，其相对贡献在最薄的眼更大，这些眼的单眼值应相应谨慎解释，在没有独立参考标准的情况下，此类眼的边界放置无法超出一致性统计和补充图S1所示的信号特征对应关系进行验证。由于每个报告的CCT是面积平均测量且不确定性在组间非差异性，组间比较不会因该不确定性而膨胀。在本研究中，病理性近视中CCT显著降低，与正视和低度近视眼相比，单纯高度近视中显示轻微但显著的降低。CN与SHM组之间AL和CCT的差异分别为2.90 mm和1.99 μm（CCT平均降低12.7%），而SHM与PM组之间分别为1.56 mm和7.95 μm（CCT平均降低57.9%）。这表明CCT降低的幅度相对于AL不成比例地增加，特别是在从SHM向PM过渡期间，提示CC变薄不能完全由机械牵张解释。值得注意的是，本研究PM组主要由轻度MMD眼组成。即使在这一早期阶段，也已观察到CCT的显著降低。在这些横断面数据中，跨组观察到的CCT下降似乎在从单纯高度近视向病理性近视过渡期间加速；这种组水平模式不应解释为个体内疾病进展。这些发现提示CC变薄可能是与轻度MMD相关的特征性结构改变。值得注意的是，病理性近视中CCT的绝对空间SD未增加；较高的CV反映相对而非绝对空间变异性的增加，因为平均CCT显著降低。眼内CCT分布在病理性近视中更正偏，而少数对照和单纯高度近视眼显示负偏度，这一模式与原本较厚的脉络膜毛细血管层上的局灶性变薄一致。综合来看，严格作为源自横断面数据的假设生成性观察，这些发现提示空间CCT变异性可能在局灶性变薄阶段 initially 增加，并随着变薄变为弥漫性而重组；它们本身不建立任何时间序列。为进一步探索这一观察的潜在因素，回归分析证明AL和CT均与CCT显著相关。两个标准化系数绝对值相等的Wald检验显示无显著差异（F(1,85) = 0.24，p = 0.62），表明轴长和脉络膜厚度与CCT独立且相当地相关。中介分析进一步揭示了AL、CT和CCT之间的关系。AL与CCT之间总关联的约52%归因于通过CT的间接路径。这些现象表明整体脉络膜变薄代表了连接轴长伸长与脉络膜毛细血管层改变的主要结构路径。脉络膜毛细血管层是由Sattler层小动脉供应的吻合血管网络。脉络膜变薄可能涉及血管和基质成分的减少，可能损害微血管支持和灌注，并促成本地缺氧、内皮功能障碍和毛细血管损伤。因此，轴长伸长的被动牵张可能不能完全解释CC变薄，可能涉及血管重塑或脉络膜血流调节异常等其他过程。然而，本研究的横断面设计不允许因果推断；观察到的间接效应应解释为统计中介而非已证明的因果路径。未来需要纵向研究和机制研究来验证这些发现。脉络膜毛细血管层的小叶结构使局部和相对独立的血流成为可能，促进快速代谢交换。其独特的血管几何形状、丰富的面向RPE的开窗和高通透性支持光感受器和视网膜色素上皮的高代谢需求。脉络膜血流减少被认为促成巩膜缺氧和近视进展。然而，尽管脉络膜显著变薄，单纯高度近视中视觉功能通常相对保留，表明保留的脉络膜毛细血管层灌注可能有助于维持外层视网膜代谢。据报道，极薄的脉络膜厚度（如低于40 μm）与高度近视眼视力下降风险增加相关。严重的脉络膜毛细血管层萎缩可能破坏外层视网膜代谢稳态并导致显著视力丧失，特别是在病理性近视中。本研究纳入的PM组为弥漫性脉络膜视网膜萎缩眼，对应相对早期的近视性黄斑病变阶段。当前队列中视力损害仍然相对有限。需要纳入更晚期近视性黄斑病变眼的研究来阐明脉络膜毛细血管层改变与严重视力损害之间的关系。CCT、AL和其他脉络膜参数用于区分病理性近视与单纯高度近视。CCT表现出最佳的诊断性能，AUC为0.996，敏感度93.3%，特异度100%，最佳截断值8.9 μm。留出（out-of-bag）评估产生敏感度90.0%和特异度93.3%，表明100%的表观特异度乐观约7个百分点；截断值应视为暂定，临床使用前需要在独立队列中进行外部验证。在彩色眼底照相上观察到弥漫性脉络膜视网膜萎缩眼中有CC变薄，提示脉络膜毛细血管层微血管改变与特征性眼底表现之间存在关联。这些发现表明CCT可能提供MMD早期眼底改变的定量成像关联，桥接微血管改变和临床可见的萎缩特征。与AL或CT等全局结构参数相比，CCT可能更直接反映脉络膜毛细血管层水平的微血管损害，这可能解释其优越的诊断性能。弥漫性脉络膜视网膜萎缩代表轻度MMD，是最常见的MMD形式，反映进行性且通常不可逆的退行性改变的开始。因此，对于尚未发展为弥漫性脉络膜视网膜萎缩的高度近视眼，预防进展为MMD对于保护视觉功能至关重要。在此背景下，CCT可能作为一种实用且敏感的横断面成像标志物与轻度MMD的存在相关；其预后价值及其在风险分层或监测中的潜在作用需要在纵向研究中确立。本研究存在若干局限性。第一，横断面设计无法确定时间或因果关系。需要纵向研究来阐明CCT变化与MMD发生和进展之间的关系。第二，病理性近视队列主要仅纳入弥漫性脉络膜视网膜萎缩眼。因此，研究结果不能外推至更晚期病变，如类别3或类别4眼伴近视性脉络膜新生血管，其中脉络膜毛细血管层改变可能参与血管生成过程。未来研究应包括更晚期近视性黄斑病变级别的眼。此外，晚期脉络膜毛细血管层的极度变薄和结构改变可能对准确分割和定量评估构成额外挑战。第三，分析的样本是较大连续招募队列（196名参与者）中年龄和性别匹配的子集；其余参与者目前正在处理中，随着全队列分析，研究结果应得到确认。此外，这是一项单中心研究，样本量适中，此处报告的估计值，特别是诊断截断值，应在更大和更多样化的队列中验证。此外，未专门排除后巩膜葡萄肿，其与CC变薄的潜在关联不能排除。对于存档的图像容积，没有独立的金标准（如组织学测量或基于血流的OCTA），因此最薄眼中边界放置的准确性无法直接验证。最后，CC描绘依赖手动分割，这 labor-intensive 并可能限制可扩展性。自动化方法的发展，特别是基于深度学习的方法，可能提高效率和可重复性，从而促进大规模研究和未来临床转化。
