海德堡是德国著名的旅游文化之都,也是科学和艺术中心。年德国最古老的大学海德堡大学成立于此,科学家、哲学家和艺术家辈出。
海德堡公司的总部也位于此,以共焦激光技术为核心,专注于眼科,开发出了多个显示眼部超微结构的无创影像产品。前面几期我的同事已经给各位老师分享过了眼底相关的内容,今天我们把目光转向角膜和眼表。
HRT角膜模块的诞生并非来自海德堡公司的设想,而是眼科医生临床观察需求的实现。罗斯托克大学是德国第三古老的大学。年成立,至今年的历史,以跨学科的综合实力雄厚著称,在自然科学、工程学、医学、生命科学以及人文社科领域拥有雄厚的跨学科研究实力,世界五百强大学之一。全球知名的角膜专家Guthoff教授得知海德堡掌握共焦激光成像技术并成功应用于眼底之后,便与海德堡公司联合开发出了HRT的角膜模块RCM,将角膜结构观察带入活体细胞学水平的时代。
Guthoff教授团队同海德堡公司合作,在眼底激光扫描共聚焦显微镜的基础上,研发了世界上第一台活体角膜激光扫描共聚焦显微镜,明显提高了采集图像的穿透性和分辨率。经过十余年的发展,目前眼科临床型共聚焦显微镜已发展得非常成熟,可以实现对活体组织超微结构的无创性检查,在角膜的生理、病理及疾病诊断方面都具备以往其他检查设备无可比拟的优势。共焦激光成像系统工作示意图:来自于共焦平面的反射光可被探测器接收;来自于非共焦平面的散射光可有效被栅栏样结构阻挡,不能被探测器接收,从而保证了图像的高分辨率。和HRA造影的原理是一样的。只不过把共焦激光的焦平面调整到了角膜。
由于激光是受激辐射的光扩大,具有天然的相干、准直的特性,因此对于水肿和浑浊的角膜有更好的穿透性,图像显示的分辨率也能得到显著的提高。请注意,每一幅图像的面积很小,分辨率很高,这就对设备的操作有更高的要求。
下面我们再一起回顾一下HRT的检查过程。
请大家注意,多准备几支开睑器,建议选用儿童开睑器,因为我们每天要检查的病人会有不同的传染源。每个病人检查之后再进行灭菌的处理。
这两张图片显示的就是我们在安装角膜帽时的两种状态。左边这张图是加载了凝胶之后在镜头前形成一个果冻样的粘附。之后我们把角膜帽帽套上,就形成了右边这张图所显示的耦合桥把角膜帽和镜头桥接在了一起。
调节镜头位置时会用到三个旋钮。1所示的是下方旋钮的外圈,用于调节左右。里圈较粗的是2号所显示用于调节上下。3位于最高处这一个旋钮就是用来调节镜头的前后。
1.调左右
2.调上下
3.调前后
提醒一点,在开始采集图像之前一定要先调零,这样我们才能够更准确的记录扫描的深度。调零有两种方法。一种是在接触病人角膜之前进行调零,通过调焦调整监视器所显示的图像全部为白色,然后点击Reset按钮设置为零平面。另一种就是当角膜帽和病人产生接触,显示出鳞状上皮的时候设置为零平面。建议采用的一种的方法,而第二种方法可以相对的缩短操作时间,也可以用作我们忘记调零时的一种补充操作。
PPT上所显示的两张图片就是通常在调零时会看到的两种情况。左边这一张,白色的图片上显示的是调零比较理想的情况下通过监视器看到的画面。右侧的灰白图像是焦平面并没有调到角膜帽顶点式所显示的,调零没有完成。
图一所显示的红色反光点可以看到和镜头位于同一水平线,镜头接触到角膜表面时,就可以清晰地显示这个区域。图2和图3就是过高和过低的两种状况,需要调节镜头的位置。
一点来自实际操作过程当中的经验。医院,在HRT检查旁边,匹配一台裂隙灯。检查之前先通过裂隙灯观察病灶区并拍摄外眼像,定位待检查区的准确位置。之后再引导病人进行固视,这样可以减少操作时间。
下面几段小视频是国外医生分享的HRT准备及操作过程。可以看到他多加了一个步骤,在病人角膜表面也点上了卡波姆凝胶。两个作用,一是保护角膜上皮,保持湿润,二是为了清晰地显示待脱落的鳞状上皮细胞。
这是内皮层附近大量菌丝(sequence模式)(前15秒)和基质层新生血管(后16秒)和影像资料这是菌丝(volume模式)的影像资料上面是在扫描时会用到的三种图像获取模式。单扫模式时可能会获取如左下方图像所显示的切面图。这和角膜的结构是相关的。如果焦平面和上皮内皮等角膜各层结构平行时,我们获得是单一的细胞结构,或某一层次的单张图像。当我们成一个切面角度来进行获取图像,就会同时截取整个角膜各层细胞的一幅图像呈现出来。
由于HRT每一个扫描界面只有x微米的大小。所以当我们想观察较大的病灶区时,可以让病人配合进行轻微的眼球转动,进行视野的平移。
HRT的阅片我们从正常的角膜结构开始读起。
正常的角膜组织:明确分辨出角膜上皮层的三种细胞(表层鳞状上皮、翼状上皮、基底层柱状上皮),基底膜附近的角膜神经纤维丛和树突状细胞清晰可见,基质层的基质细胞和胶原纤维网状结构密度由浅到深逐渐变化,内皮细胞边界清楚并可进行精确的计数分析。
HRT内皮细胞计数功能,可以作为角膜内皮细胞计数器的补充。当病人角膜条件不好,水肿严重,穿透不足时,可以用HRT进行角膜内皮的显示,并手动圈选进行计数。
步骤如下:
1.先圈选角膜内皮细胞显示最清楚的区域。
2.点选所选方框中的细胞个数。原则:四条边框中上下两条边框选其一,左右两条边框选其一。与其相交的半个细胞可以进行点选,避免复选。
3.保存,内皮细胞计数自动显示在操作界面的右侧方块中。可以单独打印内皮细胞计数功能的报告。
表层细胞:细胞直径25-30微米,扁平状,细胞壁高反光,中央有细胞核。
翼状细胞:多边形,排列紧密,细胞边界高反光,细胞体低反光,细胞核不可见。
基底细胞:明暗相间。
也有人称为柳枝样或柳线型分布。
后弹力层:无结构的均质中度反光。
内皮:规则排列的5-7边形,大小一致,边界清晰,细胞边界低反光,部分可见圆形点状低反光细胞核。
现在HRT检查已经从大家最常用的感染性角结膜疾病,拓展到了更宽的领域,特别是在很多科研的方向进行前瞻性的研究。可以用于观察角结膜超微结构。
不同的菌株菌属的真菌在HRT显示也不同。我们前面看到的很多图片。有顺向的,杂乱无章的,有很多分叉的,等等。这也是目前临床在开展的研究之一。通过HRT影像即进行病原学的确定。有专家也指出在真菌性的角膜炎,我们只要在HRT当中发现一张典型图像即可确诊。
表层和浅层的感染,我们通过刮片,涂片等微生物学的检查方式可以获得结果。但是对于深层得真菌性角膜炎的诊断,HRT就具有不可比拟的优势。
进行一段时间的治疗之后,需要用HRT对病人进行随访来观察目前菌丝的状态。当它出现断裂,肿胀,我们认为这个病人已经处于恢复期,但是用药并不能停止,仍然有复发活化的可能。跟踪随访指导用药是HRT重要的临床价值之一。
近年来,棘阿米巴性角膜炎的报道有升高的趋势。包囊表现为10-25微米大小的圆形高反光厚壁结构,可单独、成对、成串或成簇排列,包囊周围常无或较少有炎细胞的浸润;阿米巴滋养体较少见,表现为不规则高反光结构。
共焦激光角膜显微镜的敏感性和特异性表现都很好。在检查过程中出现真菌和阿米巴的单张典型图像即可确诊。
应用共焦激光角膜显微镜观察角膜各层次的结构可以帮助判断病毒性角膜炎的分型。
与荧光染色的树枝状表现一致。
气候性滴状角膜变性是一种具有明显地域性的,进行性加重的角膜变性疾病。通常集中发生在紫外线照射量大,野外工作人群较集中的地区。共焦激光角膜显微镜获取的切面图像和病理图片表现一致。
带状角膜变性常见于较严重的慢性眼病的后期,以钙沉着于角膜组织为特征。
圆锥角膜是一种常见的角膜变性,表现为角膜的持续性变薄。以角膜扩张、中央变薄向前突出,呈圆锥形为特征,造成轻到重度的近视和散光。早期可通过眼镜进行视力矫正,但随着散光的加重则需佩戴特殊的接触镜。大多数病例中病情进展纪年而视力趋于稳定,而有些病人则需要进行角膜移植或角膜交联。术后也可使用HRT进行植片是否免疫排斥和及胶联结构的观察。
上皮基底膜营养不良也称为地图-点状-指纹状营养不良,是前部角膜营养不良中最常见的一种。常见于角膜上皮巨大的轻微灰色呈地图样的改变。
这种营养不良发生自基底膜异常,这时上皮细胞不能很好的附着于基底膜,转而引发反复的上皮剥脱,上皮最外层与角膜其他部分脱离。
地图-点状-指纹状营养不良双眼对称发病,常见于40-70岁成人,年轻时起病。
临床也有该类营养不良集中发病几年时间后自愈而不影响视力的典型病例。上皮剥脱时可配戴软性角膜接触镜,可在刮除上皮后,压迫绷带包扎。部分患者采用准分子激光去除糜烂角膜上皮,可促进新上皮愈合,有较好效果。
发生于角膜前弹力层的角膜病变,双眼对称,进展缓慢。
颗粒状角膜营养不良发生于角膜基质层,双眼对称,进展缓慢。通常童年开始发病,早期一般没有症状,随着病程的进展病灶可相互融合。
角膜基质内可见不规则高反光,由淀粉或纤维蛋白在浅到中基质的异常沉积而命名。早期在裂隙灯下可见不规则的分支状细条和点状结节,逐渐扩展增粗增大,交织成网或呈带有结节的格子状。病变可向基质深层扩展。聚集加深使角膜浑浊而影响视力。
也见纤维蛋白在角膜外层的上皮下沉积的病例。这类病例侵犯角膜上皮而引起:(1)角膜曲率的改变而暂时性的影响视力;(2)暴露角膜神经而引起疼痛,甚至正常的眨眼也会疼痛。
格子状角膜营养不良发病早在10岁前(多于2~7岁)即已发病。不少患者在30~40岁时而由于上皮下瘢痕化和雾状浑浊引起的视力减退症状即需角膜移植手术。
片状、点状不规则的高反光,遮挡深层角膜基质影像。
施耐德角膜营养不良又称中央结晶状角膜营养不良。是一种对视力影响较轻的角膜基质营养不良。较少见,胆固醇和磷脂异常沉积,渐进性角膜浑浊为特点。注意,松针样结构一般长度较短、排列杂乱、无分格,应与真菌菌丝鉴别。
后部多型性角膜营养不良的主要异常在角膜内皮细胞。角膜上皮层,前弹力层及基质层细胞结构大致正常。后弹力层增厚可见不规则线状,片状,高反光结构。局部可见内皮细胞缺失。形态破坏。
Fuch’s营养不良好发双眼,进展缓慢。虽然很多病人在其30-40岁时医生就发现了早期特征,但通常到50-60岁时病人才发觉对视力的影响。
Fuch’s营养不良由于内皮细胞不明原因的逐步凋亡产生。随着内皮细胞丢失数量的增加,内皮功能失代偿,基质水分流失,引发角膜水肿和视物变形。最终,角膜吸收过多水分并导致疼痛和视力下降。上皮水肿改变角膜的正常弯曲度而危害视力,并引起组织的雾状浑浊。上皮水肿还导致上皮下水泡,破裂时会引起剧痛。
当病变影响日常生活时,可考虑进行角膜移植。短期研究表明,Fuch’s角膜营养不良的移植成功率较高,然而,有研究表明移植后角膜的长期成活率不佳。
角膜屈光手术后的HRT检查主要