本文介绍的是上海应用技术大学戴翠霞教授课题组对活体大鼠的脉络膜新生血管病变过程进行OCT、PAM双模态成像评估的研究工作，发表在《Journal of Innovative Optical Health Sciences》期刊2021年第3期。
In vivo evaluation of laser-induced choroidal neovascularization in rats simultaneously using optical coherence tomography and photoacoustic microscopy
采用OCT、PAM双模态成像技术跟踪评估激光诱导大鼠脉络膜新生血管（CNV）
Fengxian Du, Lei Gao, Lin Li, Qian Li, Fenghua Wang, Chuanqing Zhou, Cuixia Dai
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研究背景
新生血管性年龄相关性黄斑变性（AMD）是致盲的主要原因之一，其病变标志是脉络膜新生血管（CNV）的形成。尽管采用某些治疗手段（例如注射抗VEGF药物）可以防止部分AMD患者的视力丧失，但是目前仍有很大一部分AMD患者遭受严重的视力损伤。一直以来，人们对脉络膜新生血管的发病机制尚不明确，对病变发展过程的研究尚不完善。因此，深入研究CNV的发病机理及演变过程对于预防和治疗AMD具有至关重要的临床价值。
内容简介
本文基于课题组搭建的OCT、PAM双模态系统，结合两种非侵入性成像技术对CNV病变进行了特异性互补的检测和跟踪评估。研究分别在激光诱导CNV后的第1、3、5、7、14、21天对大鼠眼底进行实时跟踪成像，结果显示：OCT、PAM双模态图像高分辨、高对比度地显示出CNV演变过程中眼底结构和血流的变化，并由此可进行CNV病变面积和厚度变化的量化分析。此研究将为CNV病变机理研究提供有力的技术手段。
图文导读
1.OCT-PAM系统
图1：OCT-PAM双模态系统示意图
a)系统设置示意图；b)系统平台实物图；其中：PC1，PC2，控制扫描和数据采集的计算机；SLD，超辐射发光二极管；BS，分束镜；PD，光电探测器；FP1，FP2，光纤准直器；SMF，单模光纤；HM，二向色镜；2D GM，二维扫描振镜；UT，超声换能器；M1，反射镜；L1-L4，透镜；1-PAM系统激光耦合模块；2-OCT系统参考臂模块；3-OCT光谱仪模块；；4-PAM系统光路；5-OCT系统光路
2. 对正常大鼠视网膜和激光诱导大鼠CNV的OCT、PAM双模态成像
图2：正常视网膜和激光诱导CNV的双模态成像及与组织病理学图像的比较；GCL，神经节细胞层；INL，内核层；ONL，外核层；RPE，视网膜色素上皮；白色箭头指向RPE层，黄色箭头指向RPE层上方的血管。比例尺:120μm
如图2所示，实验同时获得的OCT、PAM图像可清晰显示正常视网膜和激光诱导CNV视网膜(激光诱导7天后)之间的特征差异。与大鼠眼底石蜡切片（H&E）相对照，OCT图像可提供与组织学相匹配的视网膜结构信息，PAM图像可提供高对比度的血管和RPE层信息。
3. CNV演变过程中OCT、PAM双模态图像特征及与组织学信息对照分析
图3：采用OCT、PAM图像评估激光诱导的CNV变化过程并与组织病理学图像进行对照；红色箭头指向CNV区域，白色箭头指向RPE层，黄色箭头指向RPE层以上的血管。比例尺:50μm
如图3所示，OCT图像显示出造模后CNV病变部位结构变化信息：第3天RPE层造模中断部分附近的反射显示出视网膜下区域新生血管生长；第5天到第7天视网膜和视网膜下高度反射区域逐渐增大到最大尺寸；第14天至第21天造模位置反射逐渐降低，CNV病变逐渐减小。从PAM图像显示的光吸收特性可以看出：第3天在RPE层的断裂位置观察到微弱的吸收表明新的毛细血管形成；第5天显示的更多吸收特征表明CNV变得更加严重；第7天CNV光吸收增大到最大值；第14天和第21天的PAM图像显示吸收减少，CNV病变逐渐减小。将OCT、PAM图像和H＆E染色切片对照得出：OCT、PAM双模态信息可以高分辨、高对比度地显示出激光诱导CNV损伤的进展过程。
4. 同一位置处激光诱导CNV病变进展的双模态跟踪成像
图4：使用OCT、PAM双模态系统对同一位置的CNV变化进行成像；从左到右：OCTen face图像；PAMen face图像；OCT B-scan图像；PAM B-scan图像。红色箭头指向CNV区域。比例尺：120um
如图4所示，OCT B-scan图像高分辨地提供了CNV演变的结构信息。PAMen face图像高对比度地显示了CNV变化的细节，可以清晰区分病灶中央和病灶边缘的CNV信息。
5. 量化分析激光诱导CNV的厚度和面积随时间的变化过程
图5：CNV大小的评估；(a) 采用OCT B-scan图像计算病变厚度；(b) 采用PAMen face图像计算病变面积
如图5所示，利用OCT B-scan、PAMen face图像计算造模后第3、5、7、14、21天CNV病变的厚度和面积。结果显示：CNV厚度和面积在造模后第7天达到峰值之后迅速下降，于第21天达到最小。其中，CNV厚度和面积在第5 ~ 7天显著升高，在第7 ~ 21天显著降低，在第7天到第14天之间减小最快。
综上所述，本研究提供了一种采用OCT、PAM双模态非侵入性成像技术在体评估激光诱导大鼠CNV病变特征的方法。结合OCT图像纵向高分辨和PAM图像横向高对比度所提供的组织光散射和光吸收信息，可以对CNV病变的发展变化进行定性、定量分析。本研究将有助于更好地理解CNV的发病机制。
通讯作者简介
戴翠霞，上海应用技术大学教授。长期从事光学相干层析成像、光声成像、荧光成像等生物医学光学成像技术及应用研究。现任中国生物医学工程学会生物医学光子分会委员。近年来在Optics letters、Optics express、Biomedical Optics Express、Investigative Ophthalmology and Visual Science、Journal of biomedical optics等期刊及会议发表论文50余篇。主持各类国家、省部级项目8项，并作为主要成员参加了国家重大仪器、上海市科委科技攻关等项目研究。
期刊简介
《Journal of Innovative Optical Health Science》(简称JIOHS)期刊由教育部主管，华中科技大学主办，新加坡世界科学出版社和华中科技大学《创新光学健康科学杂志（英文）》编辑部共同出版。该刊主编为海南大学校长、华中科技大学武汉光电国家研究中心主任骆清铭院士。JIOHS期刊已被SCI（IF1.661）、Ei、Scopus等数据库收录，且为开放获取（OA）期刊。该刊曾入选2018年中国科技期刊影响力提升计划D项目。
JIOHS期刊的办刊宗旨为刊载生物医学光子学领域的新理论、新进展、新成果，促进国内外学术交流，推动光子学技术在生物医学领域的研究应用，提高我国在该领域的科研水平和国际影响力。内容包括但不限于：光子治疗学和诊断学、光学临床运用技术与系统、组织光学、激光生物组织相互作用和组织工程学、生物医学光谱学、高级显微和成像技术、纳米生物光子学和光学分子成像、多模式混合生物医学成像、微纳加工和医学微系统。
原文刊载于【JIOHS】公众号
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