水平直線加速度對兔眼影響的實驗觀察

毛科杰，彭秀軍，曹利群

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·軍事醫學·

水平直線加速度對兔眼影響的實驗觀察

毛科杰，彭秀軍，曹利群

[摘要]目的研究水平直線加速度對兔眼的影響。方法設置4個水平直線加速度負荷強度組，分別為單日低負荷組、單日高負荷組、14 d低負荷組、14 d高負荷組。用新西蘭兔在水平加速度模擬裝置上進行實驗，采用裂隙燈顯微鏡、彩色眼底照相、光學相干斷層成像及圖形視覺電生理檢查兔眼的改變并對不同負荷的改變進行比較。結果單日低負荷組、單日高負荷組、14 d低負荷組兔形態學檢查及電生理功能檢查均未見明顯異常；14 d高負荷組形態學檢查未見明顯異常，而圖形視覺誘發電位(P-VEP)在負荷后1 h及1 d出現N75、P100、N145潛伏期延長[(81.63±5.36) ms，(117.38±6.27) ms，(142.42±7.91) ms]，差異有統計學意義(P<0.05)。負荷后1 h出現P100和N145振幅減小[(3.98±1.04) μV，(-3.53±1.04) μV]，差異有統計學意義(P<0.05)。除了N145振幅，其余異常均在7 d后大致恢復[(71.91±9.30) ms，(97.63±8.76) ms，(119.17±8.80) ms，(5.14±1.28) μV]，而N145振幅則于1 d后恢復正常(-5.44±1.82) μV，差異有統計學意義(P<0.05)。結論水平直線加速度對兔眼的影響表現為一種慢性的可逆性的功能性改變，且需要達到一定強度。

[關鍵詞]加速度；眼損傷；兔

運動物體的速度在大小或方向上的變化率，即為加速度。使物體的運動狀態發生改變，即產生加速度的條件就是力的作用，作用時間大于1 s時，稱為持續性加速度。在重力生理學中，通常將多個加速度的矢量合進行方向和大小的統一標注，一般以重力加速度G的倍數來表示加速度的數值，以xyz表示加速度矢量軸，以正負符號表示加速度矢量方向[1]。而人們從日常生活，如旋轉木馬[1]，到航空、航天飛行等都會經歷各種加速度，尤其是飛行員在降落時，更是會受到胸-背向的水平直線加速度(Gx)。關于Gx對人體的效應，國內外已做了大量的研究，多集中于循環功能、呼吸功能等，對于視覺系統的研究卻少有報道。有研究發現，Gx作用下的受試者對簡單視覺刺激的反應能力和視覺辨別的反應能力呈進行性下降[2]，由于國內普遍使用的是68型人體離心機，受試者存在背角并受到垂直線性加速度(Gz)作用，故對于單純性的Gx視覺損傷變化規律及機制有待探討。筆者利用水平加速度模擬裝置進行動物實驗研究，探究Gx眼損傷的特點和機制。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1實驗動物海軍總醫院實驗動物中心提供24只(48只眼)清潔級健康新西蘭雄兔(動物編號：SCXK(京)2012-0004)，體質量(2.3±0.1)kg，3～4歲齡。所有實驗動物均于實驗前行裂隙燈顯微鏡檢查和散瞳后眼底檢查，眼前后節均未見異常。

1.1.2藥品與試劑復方托品酰胺滴眼液(北京雙鶴現代醫藥技術公司)。

1.1.3主要儀器生物力學響應試驗系統Leadertech12-SWLX/09(北京領邦儀器技術有限公司)，裂隙燈顯微鏡(日本TOPCON公司)，眼科光學相干斷層掃描儀OCT(德國海德堡公司)，彩色眼底照相機TRC-NW7SFi(日本TOPCON公司)，視覺電生理檢查系統APS-2000(重慶康華科技有限公司)。

1.2方法

1.2.1分組將24只新西蘭兔按隨機數字表法分為4組，每組6只兔，雙眼檢測。A組為單日低負荷組，B組為單日高負荷組，C組為14 d低負荷組，D組為14 d高負荷組。

1.2.2造模及處理所有實驗動物自由進食、飲水。在生物力學響應試驗系統上設置加速度為5g，持續時間1.8 s(預設值)。對A組進行加速度負荷10次，每次間隔5 min。B組進行加速度負荷60次，每次間隔5 min。C組每日進行加速度負荷10次，每次間隔5 min，持續14 d。D組每日進行加速度負荷60次，每次間隔5 min，持續14 d。每組分別于負荷前、負荷后1 h、1 d、7 d連續觀察其眼部臨床特點、測試其視覺電生理變化等。

1.2.3眼部觀察將新西蘭兔置于兔盒中，行圖形視覺誘發電位(P-VEP)檢查、裂隙燈顯微鏡下眼前節觀察、散瞳后視網膜OCT及彩色眼底照相。

1.3統計學處理

采用SPSS 21.0軟件對各組兔眼VEP潛伏期和振幅進行t檢驗，結果以均數±標準差(x±s)表示。P<0.05表示差異有統計學意義。

2結果

2.1臨床觀察

裂隙燈下檢查，各組兔加速度負荷后各時間點雙瞼球結膜無充血，角膜透明，熒光素鈉染色未見異常著色，前房正常，房水清，虹膜無粘連，瞳孔等大等圓，晶狀體皮質透明。彩色眼底照相檢查，各組加速度負荷前后對比均無明顯改變，眼底呈橘紅色，無明顯滲出、出血、腫脹，視乳頭呈橢圓形，邊界清晰。眼底OCT檢查，各組加速度負荷前后視網膜結構均無明顯異常，未見異常信號。

2.2P-VEP檢查

將4組加速度負荷前后圖形視覺誘發電位潛伏期和振幅相互比較，可見：單日低負荷組、單日高負荷組、14d低負荷組在加速度負荷前后各時段并無明顯差異(P>0.05)。14d高負荷組兔在加速度負荷后1h、1d均出現N75、P100、N145 3種波的潛伏期延長，差異有統計學意義(P<0.05)，N75、P100波的潛伏期于負荷后7d大致恢復，N145波的潛伏期于負荷后7d恢復正常，見表1。而P100、N145波的振幅在加速度負荷后1h減小(P<0.05)，其中N145波振幅于1d恢復正常，P100波振幅于7d大致恢復，見表2。可見連續14d高頻率加速度負荷可使P-VEP檢測結果發生改變。

表1各組兔加速度負荷前后N75、P100、N145波潛伏期的比較(ms，x±s，每組12只眼)

指標組別負荷前負荷后1h負荷后1d負荷后7dN75單日低負荷組62.08±8.2663.46±9.8869.21±9.0066.58±9.55單日高負荷組70.04±9.2466.08±9.9873.50±4.9771.96±8.9614d低負荷組64.29±7.1963.54±8.9867.96±8.8868.21±8.7114d高負荷組71.79±6.3181.63±5.36a77.25±6.26a71.91±9.30bP100單日低負荷組92.33±8.3998.58±8.7698.92±9.4897.71±5.47單日高負荷組94.50±6.1898.75±8.7899.00±7.39100.04±8.0114d低負荷組94.00±6.1898.92±5.9797.75±9.2698.25±8.5414d高負荷組95.54±5.86117.38±6.27a101.71±6.87ab97.63±8.76bN145單日低負荷組120.54±12.34125.50±13.77122.00±14.35127.38±9.14單日高負荷組127.67±13.56125.04±16.99122.42±12.06129.33±11.6414d低負荷組126.04±11.99130.21±11.34123.92±13.94127.29±9.3014d高負荷組123.29±10.68142.42±7.91a134.00±11.68a119.17±8.81b

注：與負荷前比較aP<0.05；與負荷后1 h比較bP<0.05

表2　各組兔加速度負荷前后N75、P100、N145波振幅的比較(μV，x±s，每組12只眼)

注：與負荷前比較aP<0.05；與負荷后1 h比較bP<0.05

3討論

圖形視覺誘發電位，即P-VEP，是視網膜受到黑白棋盤格等圖形刺激后，經放置在枕區的頭皮電極記錄到的電位反應。它主要反映自視網膜神經節細胞到視覺中樞的形覺信息的傳遞功能[3]，能敏感地反應視神經各區神經元的軸索和髓鞘的完整性及功能狀態[4]。本實驗結果顯示，長期的高頻率加速度負荷會使視功能產生短暫的可逆性改變，而其他各組織均無明顯的結構上的改變。由于飛行員的日常飛行訓練一般不超過10次，所以將低加速度負荷次數定為10次/d。筆者曾在預實驗期間將每日加速度負荷提高到80次/d，實驗動物會出現煩躁、腹瀉、甚至死亡，故將本實驗最高負荷次數定為60次/d。實驗中，加速度大小的選擇，則是根據垂直加速度致意識喪失(G-LOC)和加速度模擬平臺條件限制決定為5g，以期出現前驅反應及探究預警方法[5]。

從實驗中每日10次負荷與60次負荷的比較，以及單日負荷與連續14 d負荷的比較可以看出，5 Gx對兔眼的影響隨著負荷次數的增加而改變，在單日60次加速度負荷組中無明顯改變，可見5Gx加速度對兔眼的影響并不是急性的，而是長期慢性的改變。其機制可能是在實驗過程中，新西蘭兔先后受到正向和負向的5 Gx，導致體內血液重新分布，使視神經經歷了先缺血后灌注充血，長期重復此過程可產生大量的具有強氧化能力的羥自由基，繼而氧化視網膜及視神經節細胞中的多不飽和脂肪酸，而產生大量自由基[6]，從而破壞細胞，釋放大量谷氨酸[7]并開放鈣離子通道，激活一氧化氮合酶，產生一系列毒性損傷，使其傳導性及興奮性降低。因視神經節細胞存在動態的自我修復過程[8]，所以在7 d時視功能恢復到正常。關于Gx作用下視神經節細胞的形態變化，以及顱內各組織剪應力和應激造成的中樞抑制在此過程中的影響，還有待進一步的研究。

與Gz不同的是，Gx作用下缺血再灌注過程更短暫且不徹底，同時，+Gx作用下玻璃體對視神經存在壓力，-Gx作用下相對活動性大的玻璃體對視網膜存在牽引力，使得兩種加速度對眼的影響有所區別。瞬時高Gz使兔的內臟表現為不同程度的點片狀出血，重者出現胸腹腔積血，甚至肝臟破裂等全身損傷[9]，這種全身的損傷會加重對眼部的影響。那么，在Gx作用下眼與全身其他臟器之間的聯系也值得進一步探討。

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(本文編輯：彭潤松)

Observation on the effects of horizontal linear acceleration on oculus in rabbits

Mao Kejie，Peng Xiujun, Cao Liqun

(Clinical College of Navy General Hospital，Anhui Medical University, Beijing 100048，China)

[Abstract]ObjectiveTo investigate the effects of horizontal linear acceleration on oculus in rabbits.Methods Four levels of horizontal linear acceleration intensity, i.e. the single-day mild load group, the single-day high load group, the 14-day mild load group and the 14-day high load group, were set for the experiment. The New Zealand white rabbits were used for the experiment with the horizontal linear acceleration simulator. Changes in the eyes of the experimental animals were detected by slit-lamp microscope, color ocular fundus photography, optical coherence tomography and pattern visual evoked potential. Comparisons were made in the changes induced by different loads between the groups.ResultsMorphological and electrophysiological detections revealed that there was no significant abnormity in the animals of the single-day mild load group, the single-day high load group and the 14-day mild load group. No significant morphological changes could be seen in the 14-day high load group. However, P-VEP indicated that the latent period of N75, P100 and N145 waves were prolonged at hour 1 and day 1 with the acceleration load [(81.63±5.36)ms, P<0.05; (117.38±6.271) ms, P<0.05; (142.42±7.91)ms, P<0.05)]. The amplitudes of P100 and N145 waves were decreased an hour after acceleration [(3.98±1.04)μV, P<0.05; (-3.53±1.045) μV, P<0.05)]. The changes in all the amplitudes returned to normal 7 days after acceleration load [(71.91±9.30)ms, P<0.05; (97.63±8.76)ms, P<0.05; (119.17±8.80) ms, P<0.05; (5.14±1.28) μV, P<0.05)], with the exception of N145 wave which returned to normal 1 day after acceleration load [(-5.44±1.82)μV, P<0.05)].ConclusionThe effects of horizontal linear acceleration on oculus in rabbits displayed chronically reversible functional changes, furthermore, certain intensity was required to induce the changes.

[Key words]Acceleration; Ocular injury; Rabbit

(收稿日期：2015-06-23)

[中圖分類號]R852.21

[文獻標識碼]A[DOI]10.3969/j.issn.1009-0754.2016.02.001

[通信作者]彭秀軍，電子信箱：PXJ1@vip.sina.com

[基金項目]“十二五”全軍重大課題(AHJ11Z001)

·論著·

[作者單位]100048北京，安徽醫科大學海軍總醫院臨床學院(毛科杰)；海軍總醫院眼科(彭秀軍、曹利群)