屈光度和眼軸長度對豚鼠視網膜神經纖維層厚度和視乳頭形態的影響

李濤，周曉東 ，江瀚然，朱杰

(復旦大學附屬金山醫院，上海 201508)

豚鼠作為一種良好的實驗動物，已被廣泛用于實驗性近視的研究。此外，豚鼠因其視神經乳頭結構與靈長類動物及人類相似，也被用作高眼壓的動物實驗模型，探討高眼壓對視神經的超微結構損害［1］。視網膜神經纖維層(retinal nerve fiber layer，RNFL)厚度及視乳頭形態分析是目前青光眼診斷中的重要依據，人類近視與青光眼具有密切關系，近視程度與RNFL 厚度具有相關性。因此，在使用豚鼠作為高眼壓動物模型時，需要考慮豚鼠屈光狀態對RNFL 厚度的影響。但尚未見到運用光學相干斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)測量豚鼠RNFL 厚度及視乳頭形態的有關報道。本研究擬使用OCT 客觀分析豚鼠RNFL 厚度及視乳頭形態，并探討豚鼠等效球鏡和眼軸長度與這些參數的相關性。

1 材料和方法

1.1 實驗動物

普通級5 ～6 周齡英國種短毛三色雄性豚鼠20只，購自上海市松江區車墩實驗動物良種場【SCXK(滬)2012-0008】，體重為140 ～150 g，按實驗動物使用的3R 原則給予人道主義關懷。在復旦大學附屬金山醫院動物房中飼養3 個月【SYXK(滬)2010-0098】，保持室溫在20 ～26℃，濕度50%，采用日光燈照明，光照周期12 h 明:12 h 暗;自由攝食、進水。

1.2 實驗方法

1.2.1 等效球鏡測量

右眼使用睫狀肌麻痹劑復方托吡卡胺滴眼液(參天制藥有限公司，中國)，每5 min 滴1 次，共4次，30 min 后進行帶狀光檢影驗光(YZ24 型，中國蘇州六六公司)，由驗光經驗豐富的檢查者檢影(散光以半量計入球鏡)。

1.2.2 眼軸長度測量

應用Super SW1000 眼科A 超測量儀，A 超頻率為11 MHz，測量前先行角膜表面麻醉，測量時探頭對準角膜中心并垂直于角膜平面，測定右眼眼軸長度手動模式連續測量5 次，計算平均值，精確到0.01 mm。

1.2.3 OCT 檢查

豚鼠處于自然清醒狀態，每只豚鼠僅檢查右眼用于分析。撐開眼瞼，固定于OCT(Cirrus-HD 4000，德國Carl Zeiss 公司)頜架合適位置。通過監視屏觀察，保證OCT 探測光源對準視乳頭。選用Optic Disc Cube 200 ×200 程序掃描，系統自動識別視乳頭中心，自動確定計算圓環的位置。選擇RNFL 和ONH OU 程序分析結果。豚鼠OCT 掃描過程均由兩位醫師在OCT 檢查室內進行操作完成，一名醫師負責保持豚鼠眼睛位置，同時協助調整被檢眼距離OCT 掃描鏡頭的距離，以使監視器可以清晰看到視乳頭和大血管;另一名醫師負責進行OCT 操作。重復檢測3 次以上，對其中成像清晰者存盤以備分析(圖1)。

圖1 豚鼠右眼(等效球鏡:+2 D)視網膜神經纖維層厚度和視乳頭形態分析Fig.1 Analysis of retinal nerve fiber layer thickness and optic disc morphology of the right eye(spherical equivalent:+2 D)in a guinea pig.

1.3 統計分析

使用SPSS 11.6 統計學軟件分析，GraphPad Prism5 軟件繪圖。實驗結果以均數±標準差(±s)表示，并進行正態性檢驗。豚鼠等效球鏡和眼軸長度分別與RNFL、盤沿面積、視盤面積、平均杯盤比、垂直杯盤比、杯容積采用線性回歸分析。以P ＜0.05 作為差異有顯著性的標準。

2 結果

本實驗中20 只豚鼠的右眼平均等效球鏡為(－0.29±2.58)D(－4.00 ～+3.00 D)，眼軸長度為(8.52±0.04)mm(8.43 ～8.58 mm)。豚鼠右眼RNFL 平均厚度為(90.6±42.0)μm，上方、顳側、下方、鼻側RNFL 厚度分別為(84.5±62.7)μm、(83.3±52.3)μm、(92.1±60.3)μm、(104.2±55.4)μm，盤沿面積、視盤面積分別為(0.85 ± 0.46)mm2、(1.28±0.54)mm2，平均杯盤比、垂直杯盤比分別為(0.56±0.11)、(0.52 ±0.17)，杯容積為(0.062 ±0.036)mm3。

2.1 等效球鏡與多個參數之間的關系

豚鼠等效球鏡與RNFL 平均厚度、上方RNFL厚度、顳側RNFL 厚度、下方RNFL 厚度、鼻側RNFL厚度呈正相關(圖2)。隨著等效球鏡增加，RNFL平均厚度及各方位厚度均變厚。等效球鏡每增加1D，RNFL 平均厚度、上方RNFL 厚度、顳側RNFL厚度、下方RNFL 厚度、鼻側RNFL 厚度分別約變化15.31、17.70、12.41、14.63、15.57 μm。等效球鏡與盤沿面積、視盤面積、平均杯盤比、垂直杯盤比、杯容積無相關性(表1)。

圖2 等效球鏡與視網膜神經纖維層厚度的線性回歸分析Fig.2 Linear regression analysis of the relationship of spherical equivalent with retinal nerve fiber layer thickness.

表1 豚鼠等效球鏡與視乳頭形態參數的相關性Tab.1 Correlation between spherical equivalent and morphological parameters of the optic disc in the guinea pigs

2.2 眼軸長度與多個參數之間的關系

豚鼠眼軸長度與RNFL 平均厚度、上方RNFL厚度、顳側RNFL 厚度、下方RNFL 厚度、鼻側RNFL厚度呈負相關(圖3)。隨著眼軸長度增加，RNFL平均厚度及各方位厚度均變薄。眼軸長度每增加0.1 mm，RNFL 平均厚度、上方RNFL 厚度、顳側RNFL 厚度、下方RNFL 厚度、鼻側RNFL 厚度分別約變化99.53、117.3、70.78、105、100.5 μm。眼軸長度與盤沿面積、視盤面積、平均杯盤比、杯容積無相關性;與垂直杯盤比正相關(R2= 0.2;P =0.048)(表2)。

圖3 眼軸長度與視網膜神經纖維層厚度的線性回歸分析Fig.3 Linear regression analysis of the relationship of axial length with retinal nerve fiber layer thickness.

表2 豚鼠眼軸長度與視乳頭形態參數的相關性Tab.2 Correlation between axial length and morphological parameters of optic nerve head in the guinea pigs

3 討論

OCT 作為一種非接觸式、非侵入性、高分辨率的活體生物病理學檢查方法，目前已廣泛應用于臨床和科研工作中。在動物實驗中，OCT 已用于小雞［2］、牛［3］、兔［4］、樹鼠［5］和小鼠［6］等的視網膜檢查。李翊［7］曾用OCT 觀察了豚鼠眼底形態結構，測量了視網膜和脈絡膜厚度，但未描述RNFL 和視乳頭形態結構的有關特征。

對實驗動物，如猴［8，9］和大鼠［10］的RNFL 厚度測量，多是基于青光眼的動物模型，即通過OCT 測量明確疾病的動物模型RNFL 厚度變化。劉敬東等［10］觀察了慢性高眼壓大鼠模型的RNFL 平均厚度，并未對各方位的RNFL 厚度作進一步探討分析。而靈長類動物猴［8，9］，即便是青光眼模型，其RNFL厚度分布也類似與人類，上下象限厚于鼻顳象限。RNFL 厚度的直接影響因素包括青光眼和近視等，而青光眼與近視存在一定相關性，并認為近視是青光眼發病的危險因素。研究近視眼RNFL 厚度及視乳頭形態特征有助于將近視導致的RNFL 厚度及視乳頭形態改變與早期青光眼加以鑒別。

本實驗使用第四代FD-OCT 觀察豚鼠RNFL 和視乳頭形態，選用Optic Disc Cube 200 ×200 程序掃描即對視乳頭超過6 ×6 mm2的區域進行容積掃描而測量RNFL 厚度，選擇RNFL 和ONH OU 程序分析檢測結果，發現豚鼠等效球鏡和眼軸長度與RNFL 平均厚度具有相關性:等效球鏡越負，RNFL 厚度越薄;眼軸長度越長，RNFL 厚度越薄。這與人類的觀察結果是一致的［11－13］。

本實驗中豚鼠等效球鏡與上方、顳側、下方、鼻側RNFL 厚度均正相關，而眼軸長度與這些參數呈負相關。陳偉等［14］在7 －18 歲青少年中發現，等效球鏡和眼軸長度與上方RNFL 厚度無相關性，顳側RNFL 厚度與等效球鏡負相關，下方、鼻側RNFL 厚度與眼軸長度負相關。Kang 等［15］發現相比于正視眼，近視眼的顳側RNFL 將更厚，而上下方RNFL 會更薄。他們認為這是由于視乳頭周圍的視網膜神經纖維的分布模式并非完全一樣所導致的。此外，我們發現在豚鼠的RNFL 厚度分布中，鼻側最厚，下方其次，上方再次之，顳側最薄。這與人類RNFL 分布不同:人類RNFL 分布呈駝峰形曲線，即上、下方象限均較厚，為兩個“波峰”;鼻、顳側象限均較薄，為兩個“波谷”。我們推測豚鼠視乳頭周圍視網膜的組織結構分布可能與人類不同。

Abbott 等［5］通過OCT 對形覺剝奪性近視樹鼠的視網膜進行觀察，發現近視眼的視網膜厚度較對照眼薄，鼻側較顳側更薄的程度更大，但是他們并未測量比較RNFL 厚度。本研究發現隨著等效球鏡和眼軸長度變化，鼻側RNFL 厚度變化程度比其他方位更大。我們推測在動物模型中，隨著近視程度加深和眼軸延長，視乳頭周圍的視網膜厚度變薄，同時RNFL 也變薄，但鼻側因其解剖結構特點而導致視網膜和RNFL 厚度變化尤其顯著。

此外，我們發現豚鼠等效球鏡和眼軸長度的變化與視乳頭形態參數，如盤沿面積、視盤面積、平均杯盤比、垂直杯盤比、杯容積均無相關性;等效球鏡和垂直杯盤比無相關性，僅眼軸長度與垂直杯盤比存在正相關。這些視乳頭形態參數對于青光眼的診斷和隨訪的敏感指標，具有一定的參考作用。青光眼患者的視杯容積、杯盤比和垂直杯盤比均顯著增加;而盤沿面積顯著降低［16，17］。以往的動物實驗中，研究者更關注于RNFL 的變化，而對于這些視乳頭形態參數的報道很少。近視患者，尤其是高度近視患者，因為視乳頭傾斜、視乳頭旁萎縮弧等異常結構變化往往會影響視乳頭輪廓的描繪，進而干擾視乳頭參數的計算。豚鼠視乳頭在眼底的位置分布與人類不同以及等效球鏡差異不大，可能是本實驗中豚鼠盤沿面積等這些參數差異無顯著性的主要原因。

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