多焦視網膜電圖在視網膜疾病中的應用進展

王俊文，李 拓

0引言

視網膜電圖(electroretinogram，ERG)是一項臨床常用的客觀評估視網膜功能的檢查技術，它通過角膜電極接收并記錄視網膜收到光線刺激后而產生的電生理信號，從而使得視網膜疾病性質以及嚴重程度得到客觀表現。早在1873年英國物理學家Dewar第一次完成了人類ERG的測量[1-2]。ERG信號通常在明適應或暗適應環境下捕獲，用于評估視錐或視桿細胞的功能[3]。為了更規范和科學地使用ERG，國際臨床視覺電生理學會(International Society for Clinical Electrophysiology of Vision，ISCEV)在1989年介紹了關于ERG使用的指南，并對該指南進行了多次更新，最近的一次更新是在2015年[4-5]。ERG主要包括三種類型：全域視網膜電圖(full-field electroretinogram)、圖形視網膜電圖(pattern electroretinogram)以及多焦視網膜電圖[6-7](multifocal electroretinogram, mfERG)。通常情況下ERG的表現并非特異性，存在同病異“影”或同“影”異病的情況，尤其是前兩者，它們是基于整個視網膜的電活動，有研究顯示當病變累計不超過20%視網膜范圍其ERG都有可能顯示正常[8]?；谶@一缺點，mfERG的優勢就得以顯現出來。

1992年美國學者Sutter等[9]報道使用了mfERG這項技術，與其它ERG相比能夠準確、定量反映視網膜各個部位的功能。mfERG采用偽隨機的二進制m序列(pseudorandom m-sequences)，通過陰極射線(cathode ray tube，CRT)顯示器或液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)或掃描激光檢眼鏡(scanning laser ophthalmoscope，SLO)來顯示由多個六邊形組成的刺激區域，通常是由61個、103個或者241個六邊形組成，六邊形的個數越多每個六邊形所對應的視網膜區域越小，檢查精度就越高，六邊形的大小分布依據視錐和視桿細胞的分布密度而定，通常而言越靠近黃斑中心凹區域的六邊形面積越小，隨著離心程度的增大六邊形的面積也就隨之增大[6-7, 9-11]。這些六邊形按照一定的規律閃爍，但每一個六邊形都不會同時開始閃爍，它們之間存在一定時間間隔，這個規律就是偽隨機的二進制m序列。然后通過角膜電極接收并傳入計算機通過一定的算法來處理這些視網膜收到刺激后而產生的電生理信號，從而可以客觀量化地捕獲視網膜各個區域的功能情況[6-7, 9, 11]。有研究表明，所發出的刺激只要不低于單個六邊形面積的一半，mfERG均能采集到有效的信號[12]，因此該技術能應用于微小的視網膜病變。mfERG的一階反應(first-order kernel，FOK)波形由第一個負向的N1波、第二個正向的P1波和隨后的一個較弱的負向N2波組成，一般認為N1波主要反映視錐細胞的功能，P1波主要反映雙極細胞的功能[13]。mfERG中最常用的指標主要來自FOK參數，另外一部分來自二階反應(second-order kernel，SOK)，SOK主要反映內層視網膜功能[14]。隨著mfERG技術的發展，該技術已經廣泛地應用于臨床，如視網膜血管疾病、黃斑病變以及遺傳性視網膜營養不良等，本文就mfERG在視網膜疾病中的應用進行綜述。

1視網膜血管疾病

1.1糖尿病性視網膜病變糖尿病性視網膜病變(diabetic retinopathy, DR)是糖尿病的并發癥之一，它是美國勞動年齡人群失明的主要原因，每年約有24000人因為DR 導致失明[15]。最早由Palmowski等[16]將mfERG應用于DR并于1997年發表相關的文章，發現DR患者的FOK和SOK振幅降低，潛伏期延長，而在沒有DR的糖尿病患者中只有SOK振幅降低。由于SOK主要反映內層視網膜的功能情況，因此可推測早期糖尿病患者的視網膜功能損害主要在內層視網膜。Fortune等[17]在1999年的一項研究表明在非增生期糖尿病性視網膜病變(nonproliferative diabetic retinopathy, NPDR)患者發生病變的視網膜部位潛伏期明顯延長，其他未受累部位潛伏期也有所延長，在未發生DR的對側眼中潛伏期也有輕微延長，因此mfERG能在糖尿病患者發生DR之前就顯示視網膜功能障礙，且mfERG的潛伏期延遲程度可揭示視網膜病變的嚴重程度。后來的研究也證實了在成年糖尿病患者未發生DR之前有14%～21%的患者發生了mfERG潛伏期延遲[18-20]。龔鎧等[21]研究表明與正常對照組相比，DR組FOK和SOK中P1波振幅均降低。Nagesh等[22]的研究顯示無論DR患者是否發生糖尿病性黃斑水腫(diabetic macular edema, DME)，mfERG的N1波和P1波振幅均降低。最近，Goel等[19]的一項前瞻性病例觀察研究也有同樣的發現，同時他們還發現最佳矯正視力(best-corrected visual acuity, BCVA)與P1波和N1波振幅正相關，與二者的潛伏期負相關。

一直以來，DR患者的視神經功能都比沒有DR的糖尿病患者要差，在與DR相關的各種非增生性變化中，DME患者似乎與mfERG潛伏期延長密切相關[23]。Greenstein等[24]的研究顯示DME患者的mfERG不僅有潛伏期延長而且振幅也明顯下降。在Holm等[25]的一項研究中發現在DR患者中有硬性滲出的部位mfERG的潛伏期明顯高于無滲出部位，即使在遠離中心凹部位的硬性滲出也會對黃斑功能產生不良影響。同時mfERG可以用于DR患者的早期診斷，糖尿病患者視網膜功能紊亂似乎發生在疾病的早期，在臨床診斷DR之前mfERG已經能夠顯示相應的功能改變，這些在青少年1型和2型糖尿病以及新診斷2型糖尿病而未發生DR的成年人中得以證實[26-29]。Laron等[30]的一項研究表明mfERG潛伏期與未發生DR的1型糖尿病患者糖化血紅蛋白呈正相關。除此之外，mfERG還可以用于激光治療或術后視網膜功能的評估以及患者的隨訪[31-34]。

1.2早產兒視網膜病變早產兒視網膜病變(retinopathy of prematurity, ROP)是一種以早產兒視網膜血管系統異常為特征的疾病，多見于32周胎齡以下、出生體質量不足1.5kg和有高濃度吸氧史的早產兒[35]。Fulton等[36]對11例曾患有ROP的患者進行研究發現與正常對照組相比，ROP組mfERG的振幅降低潛伏期延長，且越靠近黃斑中心凹區域差異越明顯。這一研究結果在2016年得到Michalczuk等[37]的研究證實。Altschwager等[38]的研究表明mfERG的N1波與P1波的振幅隨ROP的嚴重程度增加而降低，所有振幅以黃斑中心凹處最大并隨到中心凹處的距離增加而降低，同時他們還發現正常組與輕度ROP組P1波振幅相似，他們認為早產是視錐細胞介導的中心視網膜功能的獨立影響因素，且其影響程度隨ROP嚴重程度增加而增加。近來也有報道顯示輕度ROP患者與無ROP患者等振幅相似，且都小于足月正常對照組，因此他們認為早產本身可能就與視網膜功能缺陷有關[39]。目前mfERG在ROP中的研究還相對較少，且缺乏多中心大樣本隨機對照試驗，這還需今后的研究來彌補這一缺陷。

2黃斑病變

2.1中心性漿液性脈絡膜視網膜病變中心性漿液性脈絡膜視網膜病變(central serous chorioretinopathy, CSC)是一種以神經上皮層漿液性脫離和/或視網膜色素上皮層脫離為特征的疾病，病變多局限于黃斑部，好發于中青年男性[40]。Marmor等[41]在1999年第一次將mfERG用于CSC，他們發現患者不僅受累眼黃斑部N1波和P1波振幅下降，潛伏期延長，而且在黃斑以外的視網膜區域也同樣發現振幅下降，有趣的是在對側眼檢查中也發現了振幅輕微下降，因此他們推測CSC會導致廣泛的視網膜功能障礙，累計雙眼及視網膜局限隆起以外的部位。Lai等[42]的一項橫斷面研究顯示CSC患者的mfERG無論FOK還是SOK均出現振幅降低，且越靠近黃斑受累部位振幅下降越明顯，所以他們認為CSC患者視網膜功能障礙主要局限于黃斑中心凹處，但可能存在某種損傷適應機制在黃斑以外的視網膜區域。在國內一些學者的研究中也發現了類似結果[43-46]。mfERG不僅可用于CSC的診斷，而且可以用于療效評價與隨訪。Wu等[47]利用mfERG評估CSC患者經過半定量維替泊芬聯合光動力治療(photodynamic therapy, PDT)后的視網膜功能，治療后12mo隨訪發現mfERG的N1波和P1波振幅明顯升高但仍然低于正常對照組，同時mfERG的改變與BCVA和光學相干斷層掃描(optical coherence tomography, OCT)的結果具有相關性，因此他們證實了mfERG用于CSC療效評價與隨訪的有效性。

2.2年齡相關性黃斑變性年齡相關性黃斑變性(age related macular degeneration, ARMD)又稱老年性黃斑變性(senile macular degeneration, SMD)是導致視力損害和失明的主要原因，在全球造成了嚴重的社會和經濟后果，在65～75歲人群中患病率約為9%～25%，70歲以上人群中約有80%因為該病致盲[48]。大量的研究發現ARMD患者mfERG的P1波及N1波振幅明顯降低，潛伏期延長，尤其是在濕性型ARMD更為明顯[48-51]。Feigl等[52]的最初的一項研究發現mfERG無法很好的區分早期ARMD和正常對照。然而在之后的一項研究中他們發現在早期ARMD患者中P1波潛伏期明顯延遲[53]。同時mfERG還廣泛用于ARMD的療效評估和治療后隨訪。Moschos等[54]發現ARMD合并脈絡膜新生血管(choroidal neovascularization, CNV)患者經過PDT治療后的視力的改變與mfERG所監測的黃斑區電活動變化相一致，因此他們認為mfERG可客觀評價PDT治療ARMD的療效。這一結果得到Kojima等[55]的驗證，他們發現PDT治療后，無論明顯CNV患者還是隱匿性CNV患者P1波潛伏期明顯縮短，且這與OCT所記錄的黃斑區視網膜厚度減少相一致。PDT聯合貝伐珠單抗治療濕性型ARMD，治療后3mo和6mo發現N1波振幅明顯升高，P1波振幅在治療后6mo明顯升高，且P1波具有更好的敏感性[56]，且mfERG反應與視力和黃斑厚度改變一致[57]。同時，Deoliveiradias等[58]最近的一項研究發現濕性ARMD患者接受阿柏西普治療52wk后P1波及N1波振幅明顯升高，P1波潛伏期明顯縮短。因此在ARMD患者的診斷、療效評價和隨訪中mfERG都是一項很好的檢查手段。

2.3黃斑裂孔黃斑裂孔(macular hole, MH)是指黃斑中心全層神經上皮缺失，目前臨床上對于MH的診斷與隨訪仍然主要依賴于OCT，但其主要是一項基于形態學的檢查，無法完成對黃斑部視網膜功能的評估，而mfERG對黃斑區微小的功能變化較為敏感，能夠客觀、定量地評估黃斑部視網膜的功能[59]。Apostolopoulos等[60]的一項研究納入20例接受手術治療的MH患者，發現所有患者術后mfERG的平均反應密度均明顯提高。Yip等[61]的一項研究發現在MH患者中mfERG一階反應平均振幅下降主要集中在黃斑區，二階反應平均振幅下降主要在黃斑以外的視網膜區域，且mfERG所檢測到黃斑區視網膜功能的損害與OCT所檢測到的黃斑裂孔的孔徑大小密切相關。沈沛陽等[62]的一項研究發現，MH患者接受25G玻璃體切割聯合空氣填充治療后mfERG中心凹及旁中心凹區平均振幅明顯升高，而在4～6環區域平均潛伏期明顯延長。不僅如此，mfERG還可以用于單眼發生MH患者對側眼發生MH的風險評估。Tuzson等[63]研究40例單眼發病的MH患者，利用mfERG評估對側眼的視網膜功能發現有13眼平均振幅下降，而在之后的隨訪中OCT證實這13眼確實發生了MH，因此他們建議發生MH的患者應利用mfERG密切隨訪對側眼。這一研究結果在最近的幾項研究中均得以證實，同時還發現mfERG在一環和二環的平均振幅降低提示發生MH的風險增大，因此他們認為mfERG是對MH預后及療效評估的一項預測工具[64-66]。

2.4黃斑視網膜前膜黃斑視網膜前膜簡稱黃斑前膜，是一種較常見的玻璃體視網膜交界面的疾病，輕者可以沒有臨床表現，但也可能因為前膜覆蓋黃斑中心視網膜區域而導致視力減退、視物變形，甚至發生牽拉性視網膜脫離[67]。目前臨床上常用視敏度和OCT來評估黃斑部的功能與解剖結構改變[68]。Gao等[69]的一項研究發現黃斑前膜患者相較于正常對照組P1波平均振幅密度明顯降低，潛伏期明顯延長，而且黃斑部視網膜的厚度與P1波潛伏期密切相關，因此他們認為P1波的改變是診斷黃斑前膜的一項敏感指標。宋殊琪等[70]的研究發現黃斑前膜患者術后6mo隨訪時振幅密度較術前明顯提高。然而Lim等[71]納入了18例接受黃斑前膜剝除聯合內界膜剝除的黃斑前膜患者，經過隨訪發現，在術后3mo時僅有5例患者P1波振幅輕度升高，而對于所有患者的平均振幅卻有所下降，在術后12mo時僅有3例患者P1波振幅稍升高，而平均振幅卻下降；同樣N1波平均振幅在術后3mo和術后12mo均下降；而且他們還發現P1波與N1波的振幅與最佳矯正視力沒有明顯的相關性。因此對于黃斑前膜患者術后mfERG的改變存在爭議，需要進一步的研究來論證。另外，Lai等[72]的一項研究發現，在黃斑前膜患者接受手術中使用吲哚菁綠的濃度會對視網膜功能造成影響，他們發現術后3mo 0.5mg/mL組P1波與N1波振幅與術前無明顯差異，而1.25mg/mL組P1波與N1波振幅較術前明顯降低，而在術后6mo mfERG改變均無明顯差異，因此他們認為高濃度吲哚菁綠會造成短暫的視網膜功能損害。

3遺傳性視網膜營養不良

3.1視網膜色素變性視網膜色素變性(retinitis pigmentosa, RP)是一類以進行性感光細胞變性為特征的遺傳性視網膜疾病，其通常從視網膜中周部起病并逐漸累計黃斑部，目前發現約有50個基因與RP的發病相關[73-74]。臨床上ERG是RP常用的檢查方法，b波消失為其特征性改變。大量的研究發現RP患者mfERG的N1波與P1波平均振幅密度明顯降低，且周邊視網膜區域潛伏期明顯延長，這可能與RP從周邊視網膜起病有關[75-78]。Moon等[79]的一項研究發現RP患者IS/OS的破壞在mfERG的表現為平均振幅降低，且黃斑部視網膜越薄mfERG平均振幅越低。Nagy等[80]對23例RP患者長期隨訪(隨訪時長3～10a)發現盡管mfERG無法取代常規ERG及視野檢查在RP中的應用地位，但當晚期RP患者ERG呈現“熄滅型”時，mfERG仍然能夠很好地量化視網膜功能損害程度。最近Todorova等[78]的一項研究發現視網膜血管血氧飽和度檢測與全域ERG、眼電圖和mfERG的改變呈現顯著相關性，這可能成為除電生理檢查外一項新的補充檢查手段。

3.2眼底黃色斑點癥眼底黃色斑點癥(fundus flavimaculatus)又稱Stargardt病，該病最早于1909年由Stargardt報道，他認為這是一種特殊的黃斑營養不良，其特征是在出生后20a內視力下降，黃斑出現萎縮性病變[81]。早在1998年Kretschmann等[82]就發現Stargardt患者的mfERG反應較正常人明顯減弱，而潛伏期改變不明顯。國內目前關于Stargardt病mfERG應用的研究相對較少。羅光偉等[83]對7例Stargardt患者研究發現N1波與P1波振幅均明顯降低、潛伏期明顯延長，且視網膜不同部位振幅降低程度不一致，以黃斑部最為明顯。Sisk等[84]人的研究發現，Stargardt患者的mfERG波形異常區域超過了眼底自發熒光(fundus autofluorescence, FAF)和譜域光學相干斷層掃描(spectral domainoptical coherence tomography, SD-OCT)所檢查的區域，因此他們認為光感受器的功能異常通常先于解剖結構的明顯改變。而且當Stargardt患者僅有輕微臨床癥狀或無明顯臨床癥狀及眼底改變時mfERG就已經能夠發現黃斑部視網膜功能下降[85]。Praidou等[86]報道了2例兒童Stargardt患者，對他們進行常規的電生理檢查如ERG、眼電圖和視覺誘發電位都只發現了很微弱甚至可以忽略的改變，而mfERG反應明顯減弱，因此他們認為mfERG適用于兒童，是早期診斷Stargardt的敏感工具。但這一結論仍需要更多的臨床試驗來支持。除此之外，mfERG還被廣泛用于Stargardt療效評估以及遺傳學研究[87-89]。

4小結與展望

mfERG已被引入并廣泛應用于臨床約20a，它的優勢主要在于能在短時間內客觀量化地記錄視網膜各個部位的功能。通過對視網膜不同部位mfERG振幅及潛伏時間的分析，可以發現后天獲得性或者遺傳性疾病引起的某一局部或整體視網膜功能障礙，而且能很好的評估黃斑部的視網膜功能。同時臨床醫生能夠利用mfERG監測由于系統疾病或者治療而引起的視網膜功能障礙或者毒性視網膜病變，當然其在視網膜疾病手術或非手術治療后的療效評估中也起著重要作用。mfERG不僅能用于臨床的診斷、療效評估、隨訪以及預后風險預測等方面，同時，隨著多焦技術及電生理技術的不斷發展，mfERG甚至還能成為一種可靠的研究評價手段，很好地用于動物實驗、細胞實驗和遺傳學研究等基礎研究領域。