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基于光学相干断层扫描技术的猫视网膜静脉阻塞模型研究

视网膜静脉阻塞(Retinal Vein Occlusion, RVO)是仅次于糖尿病性视网膜病变的第二大视网膜血管疾病,是导致视力丧失的重要原因之一。其病理特征包括视网膜静脉扩张、炎症性水肿及微血管异常(如毛细血管无灌注、微动脉瘤和旁路血管形成)。尽管RVO的发病机制复杂,可能与动静脉交叉处的静脉受压、血管壁退化及血液学异常有关,但具体过程尚不完全清楚。

目前对RVO患者的视网膜血流动力学变化和微血管结构重塑的研究受到限制,因为通常无法获取疾病发生前的血流参数数据。因此,本研究通过构建猫的RVO模型,利用Doppler光学相干断层扫描(DOCT)和光学相干断层扫描血管成像(OCTA)技术,探索RVO发生后视网膜血流和微血管结构的动态变化。这一动物模型为深入了解RVO的病理机制及潜在治疗靶点提供了重要参考。


研究方法

1. 实验模型与血流阻塞诱导
  • 实验动物
    研究对象为6只健康的成年欧洲短毛猫(体重2.3至3.6千克),由实验动物供应商提供。所有实验均遵循《眼科与视觉研究中动物使用声明》的伦理规范,并获得旭川医科大学动物伦理委员会批准。
  • RVO模型的建立
    • 使用氩绿色激光(波长532 nm)进行视网膜光凝。光凝点选择在距视盘边缘1-3个视盘直径范围内,避免损伤邻近动脉。
    • 激光参数设置为200 μm光斑直径、0.2秒持续时间、300-500 mW功率。对目标静脉施加20-30次光凝直至血流停止,确认阻塞效果后通过OCTA实时监测。
2. 监测方法与数据收集
  • 血流动力学监测(DOCT)
    • 利用改良的光谱域OCT设备测量视网膜主要血管的血管直径(D)、血流速度(V)及视网膜血流量(RBF)。
    • 对比激光光凝前(基线值)、光凝后即时、及光凝后第1、4、7和14天的数据变化。
  • 微血管结构成像(OCTA)
    • 使用商用扫频OCT设备(波长1050 nm,扫描速度10万次/秒),结合OCTA Ratio Analysis算法分析微血管变化。扫描范围包括阻塞部位附近12 × 12 mm和3 × 3 mm区域,分别记录浅层与深层微血管网络的重塑情况。
  • 视网膜厚度测量
    • OCT扫描分析光凝前后视网膜不同部位(近端、阻塞点、远端)的厚度变化,观察随时间推移的炎症水肿趋势。
  • 系统性与眼部参数监测
    • 在整个观察期内记录猫的平均动脉压(MABP)、心率、血氧饱和度(SpO₂)及眼压(IOP),并计算眼灌注压(OPP)。

研究结果

1. 视网膜血流动力学变化
  • 动脉血流(aRBF)
    • 光凝后第1天,动脉血流量(aRBF)显著增加(160.6% ± 8.6%,P < 0.001),随后逐渐下降,从第4天起低于基线值,且在整个观察期内未恢复至基线水平。
  • 静脉血流(vRBF)
    • 光凝后静脉血流量(vRBF)立即显著下降至基线值的17.4%(P = 0.001),随后逐渐回升,但在第14天仍未恢复至基线水平。
    • 静脉直径和血流速度的趋势与vRBF一致,光凝后显著下降,第4天开始回升,但始终低于基线值。
2. 微血管结构的动态变化
  • OCTA成像结果
    • 光凝后视网膜静脉扩张,周围毛细血管网开始重塑并形成旁路血管。
    • 第4天旁路血管成熟,第14天旁路血管直径缩小,与正常静脉相近。
    • B-scan影像显示旁路血管来源于既有毛细血管的扩张,而非新生血管形成。
3. 视网膜厚度变化
  • 光凝后即刻及第1天,阻塞区域的视网膜厚度显著增加,提示急性炎症性水肿的发生。
  • 从第4天起视网膜厚度开始下降,第14天恢复至基线水平,与急性期水肿的消退相一致。
4. 系统性与眼部参数

在观察期内,平均动脉压、心率、血氧饱和度及眼压无显著变化,说明光凝操作对整体生理参数影响较小。


讨论

1. 动脉与静脉血流的动态变化

研究发现,光凝后动脉血流短暂增加可能与静脉阻塞后灌注压改变有关,但这一增加未能持续,提示视网膜血流自动调节的失调。此外,尽管静脉血流在光凝后逐渐恢复,但始终未达到基线水平,表明视网膜血液循环的长期受损。

2. 旁路血管的形成机制

通过OCTA成像证实,旁路血管主要由既有毛细血管的扩张形成,而非新生血管。这一过程可能受到灌注压差及局部炎症因子的影响,为进一步研究血管重塑机制提供了基础。

3. 视网膜厚度与炎症的关系

视网膜厚度的变化与炎症性水肿的发生和消退密切相关。急性期动脉血流的增加可能与炎症因子(如VEGF)的释放有关,后续研究可通过阻断炎症通路进一步验证这一假设。

4. 临床意义与模型优势

该研究首次系统记录了RVO发生后血流动力学和微血管结构的动态变化,为深入理解RVO的病理机制提供了动物模型支持。然而,该模型为急性光凝诱导,与人类慢性RVO的发生机制可能存在差异,需结合慢性疾病模型进一步验证。

参考文献:

Longitudinal Changes in Retinal Blood Flow in a Feline Retinal Vein Occlusion Model as Measured by Doppler Optical Coherence Tomography and Optical Coherence Tomography Angiography