《Eye & ENT Research》:Optic Nerve Head Measurements Across Optical Coherence Tomography Platforms and Incidental Optic Nerve Head Drusen in Community Screenings
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背景:自动化垂直杯盘比(VCDR)测量常用于视神经评估,但不同光学相干断层扫描(OCT)平台的测量结果可能存在差异,尤其是在视神经乳头玻璃膜疣(ONHD)等非典型视神经解剖结构的眼睛中。
目的:本研究旨在评估社区筛查环境中三台OCT设备在正常视神经乳头(ONH
背景:自动化垂直杯盘比(VCDR)测量常用于视神经评估,但不同光学相干断层扫描(OCT)平台的测量结果可能存在差异,尤其是在视神经乳头玻璃膜疣(ONHD)等非典型视神经解剖结构的眼睛中。
目的:本研究旨在评估社区筛查环境中三台OCT设备在正常视神经乳头(ONH)、ONHD及筛查阳性病例中自动化VCDR测量的变异性。
方法:研究分析了2024年1月至2025年1月期间的筛查数据。受试者接受了视力测试、眼压测量及非散瞳3D广角OCT成像,使用设备为Topcon Maestro-1、Topcon Maestro-2或Canon Xephilio OCT-R1之一。眼睛被分为对照组、ONHD组或筛查阳性组。按设备汇总VCDR值。在ONHD眼中,采用单样本检验将测量VCDR与预期解剖值零进行比较。
结果:ONHD检出率为16.96%。在对照组中,平均VCDR为0.58(Canon Xephilio OCT-R1)、0.55(Maestro-1)和0.62(Maestro-2)。在17只配对对照眼中,Canon Xephilio OCT-R1与Maestro-1之间的VCDR无显著差异(平均差=?0.018,p=0.48)。在ONHD眼中,平均VCDR分别为0.27(Canon Xephilio OCT-R1)、0.28(Maestro-1)和0.41(Maestro-2),均显著大于零(p≤0.019)。使用Maestro-2成像的筛查阳性病例显示出较大的VCDR(平均=0.73),尽管视网膜神经纤维层(RNFL)/神经节细胞复合体(GCC)及视野正常或接近正常。
结论:自动化VCDR测量因OCT设备而异,在ONHD和大杯盘中差异最为显著。采用设备感知的多参数解读可能有助于减少社区筛查中的错误分类。
论文解读
一、研究背景与问题
青光眼是一种以神经节细胞复合体(GCC)进行性退变和视网膜神经纤维层(RNFL)变薄为特征的可致盲性疾病,早期发现和干预对延缓永久性视力损害至关重要。临床上青光眼的诊断依赖多项指标,包括眼压(IOP)大于22 mmHg、垂直杯盘比(VCDR)≥0.70、明显的杯盘比不对称、OCT上RNFL丢失和GCC变薄,以及可重复的视野(VF)缺损。其中VCDR作为视杯垂直径与视神经乳头(ONH)垂直径之比,是重要的青光眼筛查指标,无青光眼人群中仅有约5%的个体VCDR大于0.70。
然而,即使在健康个体中,ONH解剖结构也存在显著变异,可能呈圆形、垂直椭圆形或倾斜形态。这些正常解剖变异使青光眼疑似眼的解读更加复杂,生理性大杯可能类似早期青光眼性杯凹。此外,视神经乳头玻璃膜疣(ONHD)进一步增加了判读难度。ONHD以视盘内黏蛋白和多糖钙化为特征,可遮蔽神经视网膜边缘,导致VCDR测量不准确。某些OCT设备的分割算法可能因低反射性玻璃膜疣沉积物填充杯凹空间而将ONH判读为无可识别杯凹,从而得出VCDR为零的结果;但其他算法可能根据杯凹和边缘的划分方式给出非零或升高的VCDR值。
不同OCT设备采用不同的ONH分析和测量系统,导致同一眼睛的VCDR测量结果存在差异。然而,在真实社区筛查环境中,自动化VCDR估计系统在不同设备间的比较研究较少,尤其是在非典型ONH形态或存在ONHD的情况下。本研究正是基于这一临床需求,评估三种OCT设备在社区筛查中自动化VCDR测量的变异性,重点关注正常ONH、ONHD及筛查阳性病例。
二、研究设计与技术方法
研究人员开展了一项回顾性研究,分析了2024年1月至2025年1月期间在新泽西州纽瓦克社区视力筛查活动中收集的数据。筛查由学术机构组织的医学生志愿者在眼科医生监督下执行,采用标准化方案。参与者接受Snellen视力测试、Canon TX-F喷气式眼压计测量眼压,并在暗室中进行非散瞳OCT-B成像。研究使用三台具有不同VCDR算法的设备:Canon Xephilio OCT-R1、Topcon Maestro-1和Topcon Maestro-2。由于筛查在社区地点进行,每次活动仅运输一台台式OCT设备;其中一次活动同时使用Canon Xephilio OCT-R1和Topcon Maestro-1,为配对对照眼比较提供了条件。
研究人群分为三组:正常ONH外观且无青光眼发现的对照组、ONHD病例组和筛查阳性组。ONHD病例通过三台设备均可获得的3D广角12 mm×9 mm OCT扫描中特征性低反射沉积物识别,疑似病例追加以内部固视目标为中心的径向ONH重扫描以增强确认。由于玻璃膜疣填充的拥挤视盘通常缺乏真正挖掘,研究人员以零作为ONHD眼VCDR的预期解剖参考值进行探索性单样本检验。VCDR≥0.60的眼睛被标记为青光眼筛查阳性并转诊至青光眼专科医生进一步评估,包括OCT结构参数、眼压、前节成像及Topcon Tempo视野计检查。
统计方法包括:对照组按设备计算VCDR的描述性统计;配对对照眼采用配对t检验和Wilcoxon符号秩检验评估设备间系统差异;ONHD眼采用单样本t检验比较测量VCDR与预期值零的差异;筛查阳性组仅作描述性汇总。所有分析使用R 4.x、Microsoft Excel及AI辅助计算平台完成,显著性水平设为p<0.05。研究经罗格斯大学机构审查委员会批准,符合赫尔辛基宣言和HIPAA法规。
三、研究结果
3.1 总数据集:共纳入112名具有可分级OCT-B扫描和自动化VCDR测量的参与者,分为89名正常ONH对照组(79.46%)、19名ONHD个体(16.96%)和4名筛查阳性病例(3.57%)。人群以中年为主(平均49.74±13.28岁),女性占多数(76.79%),主要自我认同为西班牙裔(40.18%)或黑人(32.14%)。
3.2 对照组:157只正常ONH眼在三台设备上的平均VCDR分别为:Canon Xephilio OCT-R1(88只眼,0.58±0.14)、Topcon Maestro-1(31只眼,0.55±0.14)和Topcon Maestro-2(38只眼,0.62±0.097)。17只配对对照眼在Canon Xephilio OCT-R1(0.64±0.15)和Topcon Maestro-1(0.62±0.17)上的平均差为?0.018(95% CI=?0.065至+0.030),配对t检验(p=0.48)和Wilcoxon符号秩检验(p=0.82)均无显著差异。
3.3 视神经乳头玻璃膜疣:19例ONHD病例检出率16.96%,多为双侧(57.89%)。三台设备均显示ONHD眼的平均VCDR显著大于预期值零:Canon Xephilio OCT-R1(15只眼,平均0.27±0.30,p=0.003)、Topcon Maestro-1(10只眼,平均0.28±0.30,p=0.019)和Topcon Maestro-2(12只眼,平均0.41±0.31,p<0.001)。其中Topcon Maestro-2的偏差最大,其采用Don Hood算法,结合ISNT规则和GCC但较少依赖RNFL丢失,在低反射玻璃膜疣沉积物存在时可能无法正确识别杯凹边界。
3.4 筛查阳性病例:4名参与者(3.57%)在Topcon Maestro-2上显示大VCDR(范围0.62–0.83,平均0.73±0.11),但所有病例视野正常或接近正常(平均VFI=99.00%±1%),RNFL/GCC厚度在设备规范范围内或接近正常。这些病例可能代表生理性大杯、早期青光眼或算法驱动的杯凹过度估计。
四、讨论与结论
研究讨论部分指出,ONHD在一般人群中的报道发病率低于3%,但本研究中OCT-B常规成像和确认性径向重扫描发现了高达16.96%的偶然检出率,提示ONHD在常规临床实践中可能被低估,系统性的结构成像在社区筛查中具有重要价值。配对对照眼分析显示Canon Xephilio OCT-R1和Topcon Maestro-1之间无系统偏移,但置信区间仍与可能存在的轻中度差异一致,提示存在条件-设备交互效应——玻璃膜疣或非典型ONH可能改变某些仪器量化VCDR的方式。
不同OCT设备因分割算法、边界定义和映射区域差异而存在系统偏移,各设备的输出不可直接互换。本研究特别发现,依赖几何边界检测的算法受潜在病理影响:Topcon Maestro-2在ONHD眼中VCDR过度估计最显著,可能源于玻璃膜疣和视盘拥挤导致分割算法与ONH解剖交互作用,计算出更大的杯凹指标。筛查阳性亚组中倾斜ONH眼显示大VCDR但视野正常,尚无法确定是真实解剖变异还是算法伪影。ONHD可与青光眼共存,其RNFL变薄和视野缺损可独立于青光眼进展,与VCDR过度估计叠加时可能导致误诊。研究局限性包括非散瞳条件、缺乏眼底自发荧光检查、每次筛查仅使用一台设备以及样本量较小。
结论部分强调,社区筛查中采用设备感知的多参数筛查策略可能有助于减少误分类。VCDR估计的变异性在ONHD和非典型ONH表现中尤为突出,此时真实解剖挖掘可能极小或不确定。在无法为个体患者持续使用单一OCT设备的情况下,任何差异的解读都应考虑设备和算法相关差异,而非直接视为真实解剖变化。未来研究可探索算法改进以减少测量误差。