吲哚青绿血管造影术及其临床应用
自20世纪60年代初荧光素眼底血管造影( fundus fluorescein angiography, FFA)用于眼科临床以来, FFA已成为眼底病检查诊断的主要手段之一。FFA技术的应用,使我们可动态地观察视网膜血管结构及其血流动力学改变。由于脉络膜血管被视网膜色素上皮( retinalp igmental ep ithelium, RPE)色素及脉络膜本身的色素阻挡,很难像视网膜血管样容易被观察到。因此,人们对脉络膜血管构筑的了解远不如像对视网膜血管那样清楚。对脉络膜血管结构了解较少,并不意味着脉络膜血管的病理生理作用不重要,因为约90%的眼部循环流经脉络膜血管,许多致病因子都易聚积于脉络膜而发生多种脉络膜疾患。为了能在活体
上更好地观察到脉络膜血管构筑,早在1969年国外就有学者采用吲哚青绿( indocyanine green, ICG)及红外光对狗和猴子进行脉络膜血管造影的研究,随后又在人身上进行了系列研究。但由于脉络膜血管构筑的复杂性及ICG的荧光效率较低(比荧光素弱25倍) ,很难采用像FFA那样的记录方法来清晰有效地记录到脉络膜的循环状况。直到20 世纪80 年代,随着录
像技术和激光扫描眼底镜( scanning laserophthalmoscope, SLO ) 引入吲哚青绿血管造影
( indocyanine green angiography, ICGA) ,增加了图像的时间分辨率或空间分辨率,并与数字化计算机图像处理技术结合起来进行图像的处理及分析。这些技术的进展大大提高了ICGA的临床应用价值。目前, ICGA作为FFA的一种补充技术,已在世界各地较普遍开展起来。下面就ICGA的基本原理与特性、设备及技术、临床释义注意要点及临床应用等方面作简单介绍。 1 ICGA的基本原理与特性
ICGA是用ICG为染料,近红外光或红外激光为激发光源,通过高速摄影或实时摄像并经计算机图像处理系统记录眼底尤其是脉络膜循环动态图像的一种技术。从上述ICGA的基本原理中我们可以看出,造影所用的染料( ICG)和激发光(近红外光或红外激光)是影响ICGA的基本因素。
作者单位: 510060广州,教育部眼科学重点实验室 中山大学中山眼科中心 通讯作者:文峰( Email: wenfeng208@yahoo. com. cn) 1. 1 ICG的结构与特性 图1 ICG的结构式
ICG又称靛青绿或福氏绿,是一种三碳箐染料,相对分子质量775 000,分子式C43 H47N2O6 S2Na (图1) 。 其特点为:
( 1)最大吸收波长805 nm,最大荧光波长835 nm,均在近红外光范围内。 ( 2)与血浆蛋白结合率高达98%,其中又主要与血浆中较大分子形状的高密度和低密度脂蛋白相结合,形成较大体积的ICG2血浆蛋白复合体,故极少从脉络膜毛细血管漏出。
( 3)ICG分子为三维立体结构,其两个多环结构(polycyclicpart)具有亲脂性(如亲磷脂成分) ,而其硫酸盐基团( sulfate group)具有亲水性(图1) ,因此ICG具有亲脂和亲水的双重特性。
(4) ICG的血浆清除有两个高峰,第1个高峰在染料注入后的3～4 min,第2个高峰在1 h后。(5) ICG由肝实质细胞从血浆中摄取后以整分子形式排入胆
汁,不再经过肠肝循环,故对眼组织无染色,且短时间内允许重复造影。 (6) ICG的荧光效率仅为荧光素的4%。
(7)由于ICG的峰吸收波长与二极管激光发出的波长一致,故可用于ICG染料增强的二极管激光光凝。
( 8)由于脉络膜新生血管( choroidalneovascularization, CNV)组织内或CNV长入部位积蓄
有较高浓度的ICG,而ICG的吸收峰(805 nm)与传统半导体激光波长( 810 nm)相近,加上ICG对光敏感、皮肤光毒性低及清除迅速等特点,近年来将ICG作为一种光敏剂应用于ICG 介导的光栓疗法( ICG2mediated photothrombosis, IMP) 来治疗CNV。
( 9 ) 因ICG可使内界膜和晶状体的前囊膜染色,可应用于黄斑裂孔手术时内界膜的辨认与剥离及白内障的连续环形撕囊术。 1. 2 ICGA的禁忌证及不良反应
由于ICG制剂含有少量碘及染料排泄的原因,有以下几种情况的患者禁忌行ICGA:
( 1)碘过敏史者。
(2)贝壳类食物过敏史者。
( 3 )严重过敏史者: 尽管ICG与青霉素、磺胺类没有明显交叉反应,但对于这些药物有严重过敏史的患者应谨慎使用。 (4)尿毒症患者。 (5)严重的肝病患者。
( 6 )怀孕妇女。在ICGA的安全性方面,现认为ICGA比FFA更安全且易于被患者耐受,仅少数患者( 0122% ～0134% ) 可出现恶心、荨麻疹、骚痒、便意、静脉疼痛及低血压等不良反应,但也有发生低血压性休克和过敏性休克等严重不良反应的报道。尚未见眼科应用ICG导致患者死亡的报道。国内报道2例高龄患者在注入ICG和荧光素混合液后行眼底血管造影出现较严重过敏性反应的病例。因此,尽管ICGA的不良反应较少,但我们应意识到少数患者也可能发生较严重的不良反应,尤其对伴有心血管疾病或过敏体质的高龄患者,更应小心谨慎。要求检查室的急救药品和器材准备齐全,以确保在造影检查过程中一旦出现严重过敏反应或发生心脑血管疾病时,患者能得到及时的治疗及抢救。ICG与荧光素的特征比较见表1。
表1 吲哚青绿与荧光素的特性鉴别 特点吲哚青绿荧光素
最大吸收波长805 nm 490 nm 最大荧光波长835 nm 520 nm 血浆蛋白结合率98% 约60% 相对分子质量775 000 376 000 亲脂性强较弱 亲水性较强强
荧光效率弱(荧光素的4% ) 强 组织染色无有
肝肠循环不经过经过 耐受性较好较差
光毒性小较大 安全性好较好
2 ICGA的设备及技术 2. 1 基本仪器设备
主要有近红外光眼底摄像系统、激光扫描眼底镜系统、计算机图像处理系统等设备。
2. 1. 1 近红外光眼底摄像系统
包括: (1)数字化红外眼底照相机。( 2)高分辨率的黑白摄像机。( 3)图像监视器及同步计时器。( 4)图像打印机。( 5)计算机图像采集分析系统。
2. 1. 2 SLO系统 SLO是用一聚焦的、暗的激光束扫描眼底来获取图像。其应用于造影的特点为: ( 1)灵敏度高,图像对比度好。(2)照明亮度低(亮度不足间接检眼镜的1 /1 000) ,患者感觉舒适。(3)景深大,从虹膜到视网膜均可聚焦。(4)高效率造影:光收集效率高,做FFA 时荧光素需要量仅为普通量的1 /10。（5)适于小瞳孔或屈光间质混浊下造影。Biscoff等于1995年对SLO进行了改进,把单个波长的SLO 改装成2个波长系统,允许同步记录ICGA和FFA,且成像清晰。其原理为通过采用氩激光及红外激光作光源,配置两个相应的光接收探头,并对滤光片及计算机图像处理系统进行了改动,使其能同时接收FFA的黄绿色可见光及ICGA的红外光信息并分别记录,从而可对一个患者同时做ICGA和FFA,称为ICG和荧光素同步造影( simultaneous indocyanine green andfluorescein angiography) 。目前的同步血管造影系统还具有动态造影图像、三维造影技术及可检测RPE细胞内脂褐质产生的自发荧光等特性。
2. 1. 3 计算机图像处理系统 由于脉络膜血流动力学特点及ICG的荧光效率较弱,使得ICGA图像不尽如人意,一些脉络膜结构难以清晰显示出来,故需进行图像处理。随着计算机软、硬件技术的高速发展,不仅可获得较清晰的ICGA图像,而且可对图像进行定量测量和分析,也可将不同阶段的图像或其他研究中的图像进行同画面对比分析,以获得更多的信息。 2. 2 技术新进展
2. 2. 1 高速ICGA 临床观察结果表明,用1帧/ s的拍摄速度已可满足对视网膜血流动态变化的分析。但由于脉络膜血流比视网膜血流大20～30倍,因此,用1帧/ s的拍摄速度来记录脉络膜血流的动态图像是不够的。尤其在显示CNV的滋养血管上,更应采用高速造影来分析。目前的高速ICGA可达到16帧/ s ( SLO系统)或30帧/ s (眼底摄像系统) 。
2. 2. 2 ICGA的序列图像减影技术 该技术可用于增强CNV的滋养血管及脉络膜血流的可见性。其原理是通过对连续拍摄的相邻两张ICGA图片的像素进行减影分析(p ixel2by2p ixel subtraction) ,获得在像素亮度上有变化的图像,从而显示染料通过脉络膜小动脉到毛细血管的形态变化。 2. 3 造影方法
ICGA的一般造影方法: ( 1)造影前应详细询问受检者有无碘、贝壳类食物过敏史及其他严重过敏史,有无严重的肝肾疾病,对育龄妇女应询问有无怀孕,若有上述情况出现应禁忌做ICGA;若同时做FFA,应询问有无FFA禁忌证;请患者签署造影同意书。(2)造影前详细检查眼底或仔细阅看FFA片,掌握造影的位置及重点。(3)登记患者的一般情况及造影资料。( 4)根据所用仪器确定是否散瞳:应用SLO系统可散瞳或不散瞳检查;应用近红外光眼底摄像系统应将瞳孔散至最大。(5)服用抗过敏和止吐药物(如扑尔敏、VitB6 ) 。(6)拍摄患者的彩色眼底像、
无赤光眼底像及对比像。(7)将25 mg或50 mg ICG溶于专用的无菌注射用水3ml中制成ICG浓溶液以作造影用;将5ml注射用水溶于装有25 mg ICG的残余瓶内,制成ICG稀释液, 以备预试验用。造影用ICG的一般剂量为:015～110 mg/kg,推荐剂量不超过5 mg/kg。应注意,溶解ICG一定要用专用的无菌注射用水,不得使用其他溶液如生理盐水等。( 8)预试验:于肘前静脉注射预试验用ICG稀释液1 ml,并定时注入少量稀释液以防止针头堵塞。观察20 min内患者有无过敏反应及其他不适。(9)若无过敏反应再在4 s内于肘前静脉快速注入ICG浓溶液(在注射ICG浓溶液前先注入1 ml的ICG稀释液) ,同时启动同步计时器、图像监视器,从监视器荧幕上或目镜内观察造影过程,注意早期图像与重点病变部位的拍摄,将造影图像储存于眼底
图像处理系统内。每间隔5min拍摄一次,直至30min以上。(10)标记注射: ICGA 造影晚期由于视网膜血管荧光的消退,使得脉络膜异常荧光的定位欠确切,为解决这一问题,可于常规注射ICG染料行ICGA后约30 min再快速注入少量的ICG染料(注射量一般为第1次注入后预留下的1 ml) ,此时视网膜和脉络膜血管可再次清晰显影,有利于病灶的较准确定位。这种ICG的再注射称为“标记注射”。(11)造影完毕后重新观察及分析储存的造影图像,并从图像处理系统上选择有代表性的造影图像进行打印,作为报告记录用。(12)若同时做ICGA和FFA,可将20%荧光素钠3 ml混溶于上述ICG浓溶液内一同注入肘前静脉(如激光扫描眼底镜系统) ,或于注入ICG后5 min再注入荧光素,分别选择不同的滤光片组合做ICGA和FFA (如红外眼底摄像系统) 。 3 ICGA临床释义注意要点
由于所采用的激发光、染料的特性及脉络膜血流动力学的复杂性,以及ICGA所见的异常荧光不仅与病变本身的结构有关,而且与所用的图像采集系统有关等原因,使得ICGA的荧光图像比FFA更为复杂,其临床诠释也比FFA更困难。下面就ICGA的临床释义方面应注意的几个问题作简单阐述。 3. 1 ICGA的分期问题
有关ICGA的分期尚无统一标准。由于ICGA显示的脉络膜动静脉没有FFA显示的视网膜动静脉层流等标志,再加上脉络膜血流速度很快及ICG2血浆蛋白复合体的弱渗透性,使得ICGA的分期很难像FFA那样分为动脉期、动- 静脉期、静脉期等。目前主要用两种方法对ICGA的图像进行时间上的描述。
3. 1. 1 按造影时间段分期 分为造影早期、中期及晚期。(1)造影早期:指染料注入5 min内。如前所述,ICG血浆清除第1个高峰在染料注入后的3～4 min,因此该期的脉络膜血管荧光最强,大的脉络膜动脉、静脉及视网膜血管均可见到。( 2)造影中期:指染料注射后5～20 min,此期脉络膜静脉开始模糊,逐渐与朦胧的脉络膜毛细血管融为一体,成为弥散性均匀一致 的脉络膜荧光。(3)造影晚期:指染料注射后20～40min, ICG血浆清除第2个高峰在染料注入后1 h的特性保证了后期像的可观察性,该期的视盘荧光暗黑,脉络膜大血管呈弱荧光轮廓。
3. 1. 2 按造影的确切时间描述 如注射后×分×秒,造影×分×秒等。
3. 2 熟悉睫状后动脉系统与脉络膜血管的构筑及特点ICGA从根本上来说是一种能动态、客观地记录脉络膜血流动力学改变的技术。因此分析造影图像时应熟悉与之相关的睫状后动脉系统与脉络膜血管的构筑及特点,从而为合理分析病变损害区的荧光表现打下良好的基础。眼动脉是颈内动脉的第1分支,眼动脉在眼眶内发出视网膜中央动脉和睫状后动脉。从眼动
脉发出的睫状后动脉一般有2支,位于视神经鼻侧的称为鼻侧睫状后动脉,它供应脉络膜鼻侧部分的血液;位于视神经颞侧的为颞侧睫状后动脉,供应脉络膜颞侧的血液。因此,由于鼻侧与颞侧睫状后动脉各自供应鼻侧或颞侧脉络膜部分的血液,导致在视神经或其周围出现一垂直的带状生理性脉络膜灌注不良区,称为分水带(watershed zone) 。少数人可从眼动脉发出3～4支睫状后动脉,这种情形下可出现不同形状的分水带。睫状后动脉沿视神经前行,到达眼球后部于视神经周围分出10～20支睫状后短动脉和2支睫状后长动脉。睫状后短动脉在视神经周围的后部巩膜进入脉络膜上腔后再分出7～10支小分支。这些小分支呈放射状向赤道部伸展,呈现尖朝向后极部,底朝向赤道部的三角形供血区域。这种血流动力学特点是临床上
发生“三角形缺血综合征”的解剖学基础。脉络膜血管分为大血管层、中血管层和毛细血管
层。毛细血管几乎呈直角自小动脉分出,黄斑区小动脉量多而行径较短,黄斑区的脉络膜毛细血管密度最大,因此黄斑下的脉络膜动脉压最高,这是黄斑区易罹患病变的解剖因素。为了保证视网膜外层的血供和代谢,脉络膜毛细血管的管径较大且内皮细胞间存在较大的孔隙,这使得小分子蛋白和荧光素很容易从脉络膜毛细血管内皮间的孔隙漏出来,但具有大分子结构的ICG2血浆蛋白复合体却很难渗漏出去。脉络膜静脉系统呈分区回流血液,毛细血管过渡为毛细血管后小静脉,进而形成较粗的静脉支,最后形成4～6支涡静脉,分别回流各自象限的血液。睫状后短动脉于视神经周围穿入巩膜后分出2～4支或更多的分支,鼻侧和颞侧睫状后短动脉小分支在巩膜内互相吻合形成Haller2Zinn环,该动脉环并不是完整的圆环。从Haller2Zinn环发出的分支供应的区域有: (1)前部视神经周围的软膜。(2)视神经筛板区。(3)视乳头周围的脉络膜,与来自脉络膜睫状后短动脉的小分支汇合。(4)睫状视网膜动脉。在部分高度近视眼,因RPE色素和脉络膜色素的稀疏及减少, ICGA早期可观察到Haller2Zinn环。 3. 3 ICGA特性与释义的关系
3. 3. 1 ICG2血浆蛋白复合体与释义的关系 如前所述, ICG与血浆蛋白结合率高达98% ,其中又主要与血浆中较大分子形状的高密度和低密度脂蛋白相结合,因此ICG2血浆蛋白复合体的体积和相对分子质量均较大。这种大的结合蛋白分子决定了ICG的渗透性较弱,且较缓慢。因此,对一些微小血管病变如小管径的典型CNV、视网膜微小血管的扩张,由于ICG渗透性较弱的特点,使得我们难以采用ICGA去判断这些微小血管的渗透性改变。换句话来说, ICGA对微小血管病变的显示欠敏感。很多时候,直到造影的后期才在病灶区内出现ICG的轻微染色。
3. 3. 2 ICG的亲脂基团和亲水基团与释义的关系 ICG分子中的多环结构具有亲脂性(尤其对磷脂成分具有高度亲和力) ,而其硫酸盐基团却有亲水性。因此ICG分子具有亲脂和亲水双重特性。这种特性在解释一些病灶发生的强弱荧光方面有重要意义。如玻璃膜疣内的含磷脂成分的多少决定了其在ICGA呈弱荧光还是强荧光。又如结晶样视网膜变性患眼的结晶样小体在ICGA后期表现为弥散性点状染色,这是由于结晶样小体内含有较丰富的脂质成分,对ICG分子有较高亲和力的缘故。因此,在对某些病灶的强弱荧光解释方面,我们应考虑到ICG的亲脂性和亲水性在其中可能发挥的作用。
3. 3. 3 近红外光的强穿透性与释义的关系 由于ICGA的近红外光对RPE的穿透性高达90% ,且血液中的血红蛋白仅吸收微量的ICG荧光。这些特性使