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多焦视网膜电图在青光眼早期诊断中的应用

来源:中华现代眼耳鼻喉科杂志 作者:范瑞,李争艳,阎启昌 2007-4-26

摘要: [摘要] 多焦视网膜电图(multifocalelectroretinogram,mfERG)在眼科领域的应用是视觉电生理学的一项重要新进展,用它评价视网膜外层和中层功能障碍(如视网膜营养不良)的价值已得到肯定。但用多焦视网膜电图检测主要以内层视网膜损害为主的青光眼,尤其是用于早期诊断,仍存在许多问题有待解决。本文介绍了多焦视网膜电......


     [摘要]   多焦视网膜电图(multifocalelectroretinogram,mfERG)在眼科领域的应用是视觉电生理学的一项重要新进展,用它评价视网膜外层和中层功能障碍(如视网膜营养不良)的价值已得到肯定。但用多焦视网膜电图检测主要以内层视网膜损害为主的青光眼,尤其是用于早期诊断,仍存在许多问题有待解决。本文介绍了多焦视网膜电图的基本原理、正常人多焦视网膜电图特征、青光眼及高眼压症多焦视网膜电图的改变以及多焦视网膜电图与青光眼视野缺损的关系。

    [关键词]   多焦视网膜电图;青光眼;早期诊断

      青光眼是我国的常见病,占致盲眼病的第四位,人群中的发病率约为0.21%~1.64%[1],青光眼致盲人数占盲人总数的5.3%~21%[2]。因此,对于青光眼的早期诊断显得尤为重要。近年研究认为,青光眼内层视网膜(内丛状层和节细胞层)最早出现损害,因此对青光眼早期内层视网膜损伤的检测非常重要。目前最常用的方法是视野检测,但有研究表明,青光眼在常规视野检查出现异常时,约25%~40%的视网膜神经节细胞已死亡[3],且为不可逆改变。因此,寻找视野之外的其他视功能检查方法及完善或发展这些方法,是青光眼早期诊断研究领域中需要努力探索的方向。

    20世纪90年代初,Sutter等[4]提出应用多焦视网膜电图来定量评价视网膜的功能,已逐渐在临床及科研上得到了推广。传统的全视野视网膜电图是用闪光刺激记录视网膜的总体电反应,对微小病灶不敏感,也不能对病灶进行定位。局部视网膜电图是记录视网膜对局部闪光刺激的反应,其具有信/噪比低、信号弱、需多次叠加的特性,不能在较短时间内检测大量局部区域的电反应。而多焦视网膜电图能够同时分别刺激视网膜的多个不同区域,将视网膜不同区域的反应分离并提取出来,并用一立体图像(见图1)显示视网膜不同部位的反应密度,直观地反映各部位的视功能,且可进一步在二维图上分析不同象限、不同区域的反应密度及峰时,也可对某一特定区域进行分析和比较。由于多焦视网膜电图几乎同时对视网膜的不同部位进行刺激,多部位的刺激时间几乎重叠,因此多焦视网膜电图既弥补了全视野视网膜电图不能对病灶进行定位,又解决了局部视网膜电图难以在较短时间内测试大量区域的问题。

    1   多焦视网膜电图的基本原理

    多焦视网膜电图是应用m系列控制伪随机刺激方法[5,6],达到同时分别刺激视网膜多个不同部位,并应用快速Walsh变换,计算刺激与反应之间的互相关函数,以单通道的常规电极记录多个不同部位的混合反应信号,并将对应于各部位的波形分离出来。这种系统可分别分析视觉系统的线性和非线性成分,从而反映视觉系统不同层次的功能。

    多焦视网膜电图的刺激图形通常采用随离心度增加而增大的六边形阵列图形(见图2),六边形的大小依据视网膜视锥细胞密度分布而设置。由于离心度越大,单位面积视网膜产生的电反应越小,因此这种随离心度增加而增大的六边形阵列刺激图形可使刺激野的中心与周边的反应振幅和信/噪比差异减小。各刺激图形均在两种状态中交替切换,两种状态的切换由伪随机二进制m序列环(binary msequence cycle)控制。在这种伪随机二进制m序列环调控下,每种状态在任何刺激时刻出现的概率为0.5(即相对于六边形局部闪光刺激图形来说,刺激野中50%的六边形呈黑色,50%呈白色)。此外,在伪随机m序列环调控下可保证在不同刺激起始时间,仅在此起始时间的六边形有反应,而其他区域六边形无反应,使得各个局部六边形反应之间互不相关(正交)。这样就可以通过对伪随机m序列的交叉相关分析和采用Walsh变换计算刺激与反应之间的相关函数,在一个通道的记录信号中将视网膜不同部位的反应波形分离提取出来(见图3)。 图1   多焦视网膜电图反应密度的地形图 图2   一种刺激图形轮廓图3   多焦视网膜电图(略)

    多焦视网膜电图反应分一阶反应(first order kernel,FOK)和二阶反应(second order kernel,SOK)。一阶反应是对单个输入信号的独立脉冲响应,代表对刺激的平均亮度反应。即受刺激小的区域在一个完整伪随机m序列环调控下,2种状态交替刺激产生的两个平均反应之差。对于六边形黑白闪光图形刺激,一阶反应在数值上等于白光刺激的平均反应。一阶反应主要反映视觉系统反应的线性特征。一般认为,一阶反应主要起源于外层视网膜,代表外层视网膜的功能状况。二阶反应主要反映前后两次刺激之间相互作用的脉冲响应,在数值上等于前后两次相同状态刺激相互作用的平均反应减去前后两次不同状态刺激相互作用的平均反应。二阶反应为前后两次刺激的相互作用,主要反映视觉系统反应的非线性部分特征。现认为,二阶反应主要起源于内层视网膜,代表内层视网膜的功能状况。

    多焦视网膜电图主要(一阶反应)为一个双相波,开始出现一个负相波,随后是一个正相波,正相波后还可能出现第二个负相波。这三个波分别命名为N1、P1、N2,其测量标准如下:N1反应的振幅从基线至N1的波谷;P1反应的振幅从N1的波谷至P1的波峰;N1和P1的潜时从刺激开始至波谷或波峰的时间。正常人的各波图形表现为:一维图显示黄斑中心凹的波幅最大,向周边逐渐减弱;二维图显示暖色调为波幅最大的黄斑中心凹,向周边色调逐渐变冷;三维图显示有一陡峭的山峰,峰尖表示黄斑中心凹反应区,峰底表示周边视网膜的反应区。

    多焦视网膜电图较传统视觉电生理有其独到之处,因而Sutter首次报道以来,越来越多地被运用到临床和基础研究领域,尤以对青光眼的应用为最多,它为客观评价早期青光眼性视功能损害提供了新的潜在手段。

    2   正常人多焦视网膜电图特征

    2.1   黄斑中心凹多焦视网膜电图反应最高  

    多焦视网膜电图以中心凹反应最大,越向旁边黄斑区及周部,多焦视网膜电图振幅越低[4,7,8],潜时也越延长。Kondo[9]发现,随着偏心度的增加,各波反应密度(即单位面积的反应幅度)明显下降,其中P1波比N1、N2波下降更快。与Sutter和Tran[4]的研究结果相同,提示多焦视网膜电图的反应密度与视网膜视锥细胞的分布相一致,即表现为黄斑区反应密度高,在三维反应密度图上呈现峰状。

    2.2   多焦视网膜电图的不对称分布   Kondo等[10]对21只正常眼进行多焦视网膜电图记录,观察到正常眼在近视网膜中心凹处多焦视网膜电图鼻、颞侧反应不对称,颞侧视网膜的反应密度较鼻侧高,上下两半视网膜的反应密度差异无显著性。Parks等[7]记录20只正常眼多焦视网膜电图,结果显示一阶反应潜时在视野各部位差异无显著性。Nagatomo等[11]也测量了20只正常眼的多焦视网膜电图一阶反应,发现N1波和P1波波幅在中心凹最大,随离心率增加而减弱,而P1波中变异最大的也在中心凹,视网膜上半部N1波和P1波的潜时比下半部视网膜短,而波幅则较之大,提示可能存在上部视网膜功能优势,视网膜鼻、颞侧反应的潜时和波幅差异无显著性。Seeliger等[12]用正常眼多焦视网膜电图一阶反应潜时做出一阶反应潜时地形图,发现正常眼多焦视网膜电图潜时个体变异很小,在生理盲点、刺激野上下边界和黄斑区潜时较长,在黄斑区周围潜时较短,在颞侧视网膜潜时最短。多焦视网膜电图的鼻-颞侧变异现象可能与视网膜内层的神经节细胞、无长突细胞及丛间细胞功能活动有关。Frishman等[13]发现,向猴眼玻璃体内注射河豚毒素(TTX)或N-甲基-左/右旋天冬氨酸(NMDLA)时,可以消除这种鼻-颞侧变异。原因是两者可以去除多焦视网膜电图主要成分。Hood等[14]发现,人眼多焦视网膜电图波形也具有与猴眼相似的鼻-颞侧变异特征,但不如猴眼明显,因为猴眼的多焦视网膜电图中内层视网膜的功能较大。

    2.3   年龄对多焦视网膜电图的影响   Anzai等[15]记录了32例(32眼)年轻和老年健康志愿受检者的多焦视网膜电图波形,观察了中央、鼻侧、颞侧、上方和下方区各项反应随年龄增长的变化状况,发现多焦视网膜电图的N1波和P1波的振幅与潜时均与年龄相关,随着年龄的增大局部反应的波幅趋于减小,而潜时逐渐延长。这与吴德正等[16]和谭浅等[17]观察到的结果一致。后者得出的结论是:随着年龄的增长,多焦视网膜电图的各波振幅密度值及潜时的变化与视网膜感光细胞功能逐渐减低有关。

    3   青光眼及高眼压多焦视网膜电图的改变

    Graham等[18]发现,青光眼的多焦视网膜电图一阶反应与传统闪光视网膜电图相似,仅在一些晚期青光眼患者出现轻微的振幅下降,但多数患者的二阶反应则已有显著异常,且异常程度与病程及神经纤维层变薄程度相关。研究中还发现这种异常也出现于视野正常的可疑青光眼者,提示多焦视网膜电图可能来源于神经节细胞层,因而推测二阶反应与视网膜神经节细胞层的功能有关,对辅助诊断青光眼有帮助。而Hasegawa等[19]在分析了14例26眼的原发性开角性青光眼和26例正常人26眼的多焦视网膜电图和Humphrey静态视野计后,发现当出现青光眼视野损伤时,多焦视网膜电图潜时延长,而幅度并不下降。Chan等[20]对高眼压症者和正常人的多焦视网膜电图的一阶、二阶反应进行了分析比较,所有高眼压症者(≥22 mmHg)经过全面眼部检查及视野分析,排除眼部损害,结果高眼压症者多焦视网膜电图的一阶、二阶反应极大地低于正常者,二阶反应较一阶反应减弱显著,而黄斑较周边减弱显著。因此认为,一阶、二阶反应分析对于检测高眼压症视网膜功能改变很有帮助。二阶反应分析对于检测内层视网膜的活动非常重要,同时也是检测早期青光眼的重要指标,而其中黄斑反应减弱可能是早期青光眼改变的重要指征。刘瑞珏等[21]比较分析了28例35眼正常对照者、7例7眼高眼压者和11例14眼开角型青光眼患者的全视野最大反应及多焦视网膜电图后,发现青光眼和高眼压组多焦视网膜电图一阶反应P1波反应密度低于正常组,其潜时无明显延长,提示多焦视网膜电图的一阶反应在高眼压和青光眼均有改变。黄丽娜等[22]分别对早期原发性开角型青光眼组49眼、可疑原发性开角型青光眼组23眼、正常对照组41眼进行多焦视网膜电图检查,早期和可疑原发性开角型青光眼组同时行视野检查,记录并分析多焦视网膜电图的六环和颞上、颞下、鼻上、鼻下4个象限的平均P1振幅和潜时。他们发现早期和可疑开角性青光眼组六环和4个象限的平均P1振幅较正常组下降,差异有显著性(P<0.05),其中中心黄斑区的下降幅度尤其明显。但不同组别间P1波潜时的延长则差异无显著性。俞晓艺等[23]分别对早期原发性开角型青光眼组18例31眼,正常对照组24例48眼进行多焦视网膜电图检查,原发性开角型青光眼早期1环、2环及4个象限二阶反应的P1波反应密度均比正常对照者降低,各环及各象限的二阶反应的P1波反应密度的差异具有显著性,潜时的差异均无显著性。

    4   多焦视网膜电图与青光眼视野缺损的关系

    Hasegawa等[19]对比分析14例26眼的原发性开角型青光眼和26例26眼正常人的多焦视网膜电图和Humphrey静态视野计,发现两组间P1-N1和P1-N2的波幅差异无显著性;原发性开角型青光眼组的P1波和N2波潜时变化小,但与正常组差异有非常显著性(P<0.01)。同时发现N1、P1和N2波的峰潜时与标准视野的平均灵敏度(dB)呈显著负相关,其相关系数分别为N1波0.20(P<0.05),P1波0.41(P<0.001),N2波0.59(P<0.001);而P1-N1以及P1-N2波幅与平均灵敏度之间没有显著相关性,因而认为,当青光眼视野恶化时,主要表现为其多焦视网膜电图的潜时延长而非波幅增加,而青光眼视神经功能障碍进一步发展时,多焦视网膜电图波幅并不减小。

    综上所述,作为一种近年来才发展起来的一项新的检查技术,多焦视网膜电图能够更加精确、敏感和快速地检测视功能,在青光眼的诊断中已初步体现了其优越性。它作为新一代的视觉电生理技术有广阔的发展前景,将会把视觉电生理的诊断技术和视觉电生理学的研究引向一个新纪元。

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    作者单位: 1 110003 辽宁沈阳,中国医科大学附属第四临床医院(△通讯作者)

    2 115100 辽宁大石桥,大石桥市中心医院眼科

  (编辑:夏   琳)


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