健康人不同測(cè)量范圍的視網(wǎng)膜血氧飽和度差異研究

唐雯 李丹 裴利 張麗萍 段俊國(guó),2 蹇文淵,2

視網(wǎng)膜為維持正常生理代謝需要極高的氧代謝水平[1]，視網(wǎng)膜血氧飽和度也是一個(gè)極其敏感的指標(biāo)，而視網(wǎng)膜微血管是唯一可以在活體狀態(tài)下可以直接、無(wú)創(chuàng)地觀測(cè)到的生物體終末微血管。lanmber-beer定律是非侵入性視網(wǎng)膜血氧飽和度測(cè)定技術(shù)的基本依據(jù)，利用視網(wǎng)膜血管中氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的具有光譜吸收率的差異性，將傳統(tǒng)眼底照相技術(shù)與特制的血氧模塊相結(jié)合，采用不同的特定波長(zhǎng)進(jìn)行眼底照相，將獲得的不同波長(zhǎng)的視網(wǎng)膜血氧飽和度圖像通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件處理及分析，計(jì)算獲得視網(wǎng)膜血氧值數(shù)據(jù)[2-4]。

而隨著現(xiàn)代信息技術(shù)及圖像技術(shù)的發(fā)展,便捷的獲得定量化、客觀化的視網(wǎng)膜血氧飽和度數(shù)值已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。目前國(guó)外僅有兩家研制出非侵入性的基于眼底相機(jī)的視網(wǎng)膜血氧儀，分別是美國(guó)的Oxymap T1和德國(guó)的 Imedos (Vesselmap系統(tǒng))，已經(jīng)開(kāi)展了一系列相關(guān)研究。國(guó)內(nèi)僅有一家自主研制的多波長(zhǎng)視網(wǎng)膜血氧儀，目前也逐漸開(kāi)始運(yùn)用于科研研究及臨床使用。但無(wú)論應(yīng)用哪種視網(wǎng)膜血氧儀或分析軟件，在分析視網(wǎng)膜圖像時(shí)，各研究者使用的測(cè)量范圍仍無(wú)統(tǒng)一，本研究將使用國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)研制的多波長(zhǎng)視網(wǎng)膜血氧儀及分析系統(tǒng)，探究使用不同測(cè)量范圍測(cè)得的視網(wǎng)膜血氧飽和度相關(guān)數(shù)據(jù)是否具有差異。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

本次研究于2021年7月至2021 年9月在成都中醫(yī)大銀海眼科醫(yī)院眼健康中心招募健康受試者10人。本次研究遵循《赫爾辛基宣言》關(guān)于人類受試者的規(guī)定，并經(jīng)成都中醫(yī)大銀海眼科醫(yī)院倫理審查委員會(huì)審查批準(zhǔn)(審批號(hào)：2018yh-001)。本研究已經(jīng)在中國(guó)臨床試驗(yàn)網(wǎng)站注冊(cè)(注冊(cè)號(hào)：ChiCTR1900021204)所有受試者的知情并簽署同意書(shū)。本研究納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡：18～30歲；(2)屈光度數(shù)在+1.0D～-1.0D，最佳矯正視力>1.0；(3)眼前節(jié)及眼底檢查、眼壓無(wú)異常。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)屈光介質(zhì)混濁導(dǎo)致難以評(píng)價(jià)其眼底圖像者；(2)視網(wǎng)膜血管阻塞、葡萄膜炎、視網(wǎng)膜色素變性、青光眼、糖尿病視網(wǎng)膜病變等眼部疾病史及眼部外傷或手術(shù)史；(3)心腦血管疾病史及腎臟疾病史。

1.2 檢查方法

1.2.1儀器及拍攝方法 使用和生視界視網(wǎng)膜血氧儀進(jìn)行視網(wǎng)膜血氧飽和度圖像的拍攝。拍攝前受試者均行視力、眼壓、裂隙燈、眼底照相等眼科相關(guān)檢查，排除眼部疾病。若單眼符合納入標(biāo)準(zhǔn)，則以符合標(biāo)準(zhǔn)眼為研究對(duì)象；若雙眼均符合納入標(biāo)準(zhǔn)則以右眼為研究對(duì)象。所有受試者均在暗室安靜休息5分鐘后進(jìn)行視網(wǎng)膜血氧飽和度圖像采集。每只眼睛連續(xù)采集3張以視盤為中心的圖像，每張圖片拍攝的時(shí)間間隔為 1 分鐘，最終選取質(zhì)量最好的圖像進(jìn)行分析。圖像數(shù)據(jù)的采集均由同一名經(jīng)嚴(yán)格培訓(xùn)且能夠熟練使用和生視界的視網(wǎng)膜量化分析系統(tǒng)(HIQA)的醫(yī)師進(jìn)行。

1.2.2眼底圖像測(cè)量及分析 本研究通過(guò)HIQA實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜血氧飽和度的測(cè)量分析。以視盤為圓心，視盤直徑為衡量標(biāo)準(zhǔn)，畫(huà)兩個(gè)同心圓，測(cè)量范圍為兩圓之間的環(huán)形范圍，本次選取的測(cè)量范圍分別為距視盤邊緣0.75～1.75 DD、0.75～2 DD、0.75～2.25DD、1～2 DD、1～2.25DD、1～2.5DD兩個(gè)同心圓之間的區(qū)域，選取測(cè)量范圍內(nèi)所有自動(dòng)識(shí)別到的血管，測(cè)量其血氧飽和度，包括動(dòng)脈和靜脈，測(cè)量到的視網(wǎng)膜血氧飽和度值采用血管直徑的四次方加權(quán)公式得到更接近真實(shí)的視網(wǎng)膜血氧飽和度加權(quán)平均值，公式如下：

其中S指每一條血管的視網(wǎng)膜血氧飽和度， D指血管直徑。

1.2.3統(tǒng)計(jì)分析 使用SPSS 19.0軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，數(shù)據(jù)描述使用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行描述，組間比較采用方差分析進(jìn)行分析，所有假設(shè)檢驗(yàn)P值取雙側(cè)(P<0.05有意義)。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

本研究共納入受試者10例(男4例，女6例)，年齡(24.7±2.45)歲，其詳細(xì)信息見(jiàn)表1。

表1 一般資料

2.2 不同范圍視網(wǎng)膜血氧飽和度測(cè)量結(jié)果

通過(guò)不同測(cè)量范圍測(cè)量分析得到的視網(wǎng)膜動(dòng)脈血氧飽和度(SaO2-A)、視網(wǎng)膜靜脈血氧飽和度(SaO2-V)、視網(wǎng)膜血氧飽和度動(dòng)靜脈差值(SaO2-AV)詳細(xì)見(jiàn)表2及圖1～3。

表2 不同測(cè)量范圍的視網(wǎng)膜血氧飽和度值

圖1 不同測(cè)量范圍視網(wǎng)膜動(dòng)脈血氧飽和度

圖2 不同測(cè)量范圍視網(wǎng)膜靜脈血氧飽和度

圖3 不同測(cè)量范圍視網(wǎng)膜血氧飽和度動(dòng)靜脈差值

3 討論

本研究探討了以0.75DD為邊緣開(kāi)始的不同測(cè)量區(qū)域間的視網(wǎng)膜動(dòng)脈血氧飽和度值(P=0.994)、視網(wǎng)膜靜脈血氧飽和度值(P=0.85)、視網(wǎng)膜血氧飽和度動(dòng)靜脈差值(P=0.639)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，不同測(cè)量范圍視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈血氧飽和度的差異不顯著，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。視盤及其邊緣因視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層而現(xiàn)高亮區(qū)域，而這些高反射區(qū)域會(huì)造成視網(wǎng)膜血氧值大范圍的波動(dòng)、偏離真實(shí)，因此本次研究測(cè)量范圍從視盤邊緣0.75DD開(kāi)始。

美國(guó)的Oxymap T1在使用手冊(cè)中推薦0.5倍視盤直徑、2倍視盤直徑、3倍視盤直徑、5 倍視盤直徑、3～5 倍視盤直徑(Disc diameter，DD)，但在許多研究者在進(jìn)行相關(guān)研究時(shí)，選取了不同的測(cè)量區(qū)域。如Battu[5]在研究印度人群視網(wǎng)膜色素變性和黃斑營(yíng)養(yǎng)不良時(shí)，以視盤為圓心，畫(huà)一個(gè)距視盤邊緣50像素的圓，第二個(gè)圓也以視盤為中心，直徑是第一個(gè)圓的兩倍，視網(wǎng)膜血氧飽和度的測(cè)量范圍為兩個(gè)圓之間的區(qū)域；Lim[6]在研究時(shí)選擇了距離視盤邊緣20像素至220像素之間的區(qū)域；Vergmann 等人[7]在評(píng)價(jià)增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變的激光治療療效時(shí)以及楊婧研等人[8]在研究中國(guó)人群視網(wǎng)膜飽和度正常范圍時(shí)選取的范圍是以視盤為圓心的0.5DD的圓至3DD的圓之間的環(huán)形區(qū)域；Liu[9]在研究中國(guó)青少年的視網(wǎng)膜血氧飽和度時(shí)，選取了以視盤為圓心，距視盤邊緣的2DD至3DD的兩個(gè)圓之間的范圍；還有學(xué)者在開(kāi)展相關(guān)研究時(shí)選取了1.5DD至3DD之間的區(qū)域[10-13]。德國(guó)的Imedos推薦使用1～1.5倍視盤直徑，Waizel 等人[14]在研究自身免疫性病的相關(guān)指標(biāo)時(shí)選取了距視盤邊緣的0.5DD至1DD的兩個(gè)圓之間的范圍，Heitmar 等人[15]在探究白內(nèi)障是否會(huì)對(duì)視網(wǎng)膜血氧值的影響時(shí)也采用了相同的區(qū)域；Hammer[16]使用在研究不同光刺激下的血氧飽和度時(shí)采用了1DD至1.5DD之間的區(qū)域；另外一些研究者在使用德國(guó)Imedos 視網(wǎng)膜血氧儀進(jìn)行相關(guān)研究時(shí)[17-21]也都采用了推薦的距視盤邊緣1～1.5DD之間的區(qū)域。由此可見(jiàn)，在不同的研究中，各位研究者采取了不同的測(cè)量區(qū)域。

本研究的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表示，使用不同測(cè)量區(qū)域分析出的視網(wǎng)膜血氧值的不具有顯著差異。考慮到血管直徑與視網(wǎng)膜血氧值與具有相關(guān)性，為糾正血管直徑的影響，采用了血管直徑的四次方加權(quán)的校正方式使其接近于真實(shí)的視網(wǎng)膜血氧飽和度平均值[22-23]。通過(guò)這種方式，矯正和平衡了由于范圍的差異導(dǎo)致的血管直徑粗細(xì)不同對(duì)視網(wǎng)膜血氧飽和度的影響。這可能是使用了不同的測(cè)量范圍，但其視網(wǎng)膜血氧飽和度仍無(wú)顯著不同的其中之一的原因。

本研究納入樣本量較少，不同測(cè)量范圍的視網(wǎng)膜血氧飽和度差異研究以及原因有待進(jìn)一步研究和探討。由于視網(wǎng)膜血氧飽和度具有敏感性、無(wú)創(chuàng)性、便捷性等特征，其在研究全身循環(huán)與代謝、生理病理機(jī)制等方面具有獨(dú)特地位，在疾病的預(yù)測(cè)、診療、療效評(píng)價(jià)等方面也具有重要意義，通過(guò)將拍攝過(guò)程，分析方式等方面的標(biāo)準(zhǔn)化，可以更準(zhǔn)確地獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，充分挖掘其生理病理意義，發(fā)揮其重要作用。