紅光及藍光刺激下正常人瞳孔直接對光反射的特點分析

余芳 姚新旺 楊艷茹 張敏

瞳孔直接對光反射是指光照射眼時引起該眼瞳孔縮小的反應。臨床上可通過對雙側眼瞳孔直接對光反射的特征描計,如瞳孔的收縮幅度等來反映疾病及其嚴重程度［1］。亦有研究者進行了分別以紅光和藍光作為刺激光的瞳孔對光反射在各類疾病中的試驗研究［2,3］。然而在研究異常瞳孔直接對光反射的特征前,先研究清楚正常人的瞳孔直接對光反射的特征就顯得非常有必要,而既往研究者多采用單一的白色光作為刺激光［4］。本研究分別采用紅光、藍光作為刺激光源,使用優化的瞳孔檢查方法,觀察正常人的瞳孔直接對光反射各參數的變化規律,以期尋找到更為敏感的刺激光。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2012 年3～12 月隨機選取深圳市眼科醫院的健康工作人員、家屬及學生共32 例(55 眼),根據年齡分為年長組［41～56 歲,14 例(24 眼)］和年少組［21～40 歲,18 例(31 眼)］。年長組中女6 例(15 眼),男6 例(9 眼)；右眼12 眼,左眼12 眼；年齡41～56 歲,平均年齡48.2 歲。年少組中女7 例(11 眼),男11 例(20 眼)；右眼16 眼,左眼15 眼；年齡21～34 歲,平均年齡25.4 歲。

1.2 納入標準 老花、遠視或近視絕對值均應≤1.00 D,雙眼裸眼或矯正視力≥1.0；無眼部疾病史；眼?？茩z查情況,屈光間質透明,眼球前后節均無異常；色覺檢查無異常；無全身性疾病史；1 個月內無任何用藥史。

1.3 方法 兩組分別采用紅光及藍光分別作為刺激光進行瞳孔直接對光反射檢查,觀察紅光及藍光分別刺激下瞳孔的收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑等指標的變化。選用法國METROVISION 公司生產的Monpack3 瞳孔測試儀,該儀器由計算機分析系統、控制系統、刺激光發射器所組成,發射器內置紅外線攝像頭以及刺激光源。用外紅內黑的雙層厚紙片將門窗及玻璃遮蓋,形成暗室,房間亮度約為2 cd/m2(照度計檢測)；設置瞳孔測試儀刺激光源的亮度及顏色:亮度為13 cd/m2,顏色坐標：藍光(x=0.15,y=0.07)、紅光(x=0.63,y=0.33)。

檢查者囑受檢者于暗室內安靜休息20 min［5］。先檢查右眼,后檢查左眼。用事先準備好的黑色眼罩罩住受檢者的左眼,將受檢者的頭固定在托架上,囑其右眼盯著顯示屏上的紅色小方塊。檢查者通過計算機顯示屏觀察受檢者的情況,使其瞳孔位于顯示屏黃色窗口的中央。采用獨立光刺激模式先后分別用藍、紅兩種光作為刺激光源,每次每眼給光刺激2.8 s,間隔0.2 s,共12 次,計算機分析處理系統自動記錄12 次的平均值。并統計分析兩組的收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑等。

1.4 觀察指標 比較在藍光及紅光刺激下年長組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數,在藍光及紅光刺激下年少組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數,兩組在紅、藍光分別刺激下瞳孔對光反應參數。

1.5 統計學方法 采用SPSS13.0 統計學軟件對數據進行處理。計量資料以均數±標準差()表示,符合正態分布或方差齊時采用兩獨立樣本t 檢驗,不符合正態分布或方差不齊時則采用Mann-Whitney U 檢驗；配對樣本用Wilcoxon 符號秩檢驗。P<0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 在藍光及紅光刺激下年長組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數比較 在紅光刺激下,年長組不同眼別和性別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1。在藍光刺激下,年長組不同眼別和性別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表1 在紅光刺激下年長組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數比較()

表1 在紅光刺激下年長組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數比較()

注：不同眼別、性別比較,P>0.05

表2 在藍光刺激下年長組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數比較()

表2 在藍光刺激下年長組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數比較()

注：不同眼別、性別比較,P>0.05

2.2 在藍光及紅光刺激下年少組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數比較 在紅光刺激下,年少組不同眼別和性別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表3。在藍光刺激下,年少組不同眼別和性別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表4。

表3 在紅光刺激下年少組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數比較()

表3 在紅光刺激下年少組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數比較()

注：不同眼別、性別比較,P>0.05

表4 在藍光刺激下年少組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數比較()

表4 在藍光刺激下年少組不同性別及眼別的瞳孔對光反應參數比較()

注：不同眼別、性別比較,P>0.05

2.3 兩組在紅、藍光分別刺激下瞳孔對光反應參數比較 兩組在藍光及紅光刺激下瞳孔的收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均具有統計學意義(P<0.05)。見表5。年長組紅光刺激下瞳孔的收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑與藍光刺激比較差異具有統計學意義(P<0.05)；年長組紅光刺激下瞳孔的收縮速度較快、收縮幅度較大、收縮前瞳孔直徑較大、潛伏期較短,藍光刺激下瞳孔的收縮速度較慢、收縮幅度較小、收縮前瞳孔直徑較小、潛伏期較長。見表6。年少組紅光刺激下瞳孔的收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑與藍光刺激比較差異具有統計學意義(P<0.05)；年少組紅光刺激下瞳孔的收縮速度較快、收縮幅度較大、收縮前瞳孔直徑較大、潛伏期較短,藍光刺激下瞳孔的收縮速度較慢、收縮幅度較小、收縮前瞳孔直徑較小、潛伏期較長。見表7。

表5 兩組在紅、藍光分別刺激下瞳孔對光反應參數比較()

表5 兩組在紅、藍光分別刺激下瞳孔對光反應參數比較()

注：與年少組比較,aP<0.05

表6 在紅光及藍光刺激下年長組的瞳孔對光反應參數比較

表7 在紅光及藍光刺激下年少組的瞳孔對光反應參數比較

3 討論

當光刺激信號由被刺激眼的視網膜上的感光細胞接受后,經光反射纖維與視神經纖維伴行,至視交叉(分交叉纖維和不交叉纖維)進入視束,再經上丘臂到達中腦頂蓋前區,終止于頂蓋前核,在核內交換神經元,發出纖維,一部分與同側縮瞳核相聯系,一部分與對側縮瞳核相聯系,兩側縮瞳核發出神經纖維,經動眼神經入眶止于睫狀神經節,更換神經元,節后纖維支配瞳孔括約肌,引起雙側瞳孔縮小,這一過程被稱為瞳孔對光反射通路［6］。本研究目的在于研究單眼瞳孔的直接對光反射。瞳孔大小由瞳孔開大肌和瞳孔括約肌控制,分別由交感神經及副交感神經支配,其兩者之間相互協調與制約,共同控制著瞳孔的變化形態［7］。作者研究瞳孔的變化特征主要從瞳孔的收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑著手。收縮速度是指瞳孔直接對光反應時的平均變化速度；收縮幅度是指瞳孔直接對光反應過程中瞳孔直徑的變化幅度,即光刺激前的瞳孔直徑與瞳孔收縮到最小時的直徑之差；收縮潛伏期是指從開始光刺激到瞳孔開始收縮之間的時間間隔,這三個參數主要反映副交感神經的功能狀況［8］。瞳孔收縮前瞳孔直徑是指光刺激出現至瞳孔開始收縮前瞳孔的大小,反映交感神經 (瞳孔開大肌)和副交感神經 (瞳孔括約肌)之間的平衡關系［9］。

3.1 性別 受檢者在紅光及藍光分別作為刺激光進行瞳孔直接對光反射檢測試驗時,在紅光刺激下,年長組不同性別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。在藍光刺激下,年長組不同性別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。在紅光刺激下,年少組不同性別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。在藍光刺激下,年少組不同性別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。表明在同一年齡段內,男女瞳孔直接對光反射無差別。練蘋等［10］以白光作為刺激光對正常人瞳孔直接對光反射特征的研究結論與本研究結論一致。

3.2 眼別 本研究所使用的瞳孔測試儀是目前市場上較為先進的全自動測試儀,其準確性較傳統的瞳孔測試儀更高。在本研究中,在紅光刺激下,年長組不同眼別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。在藍光刺激下,年長組不同眼別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。在紅光刺激下,年少組不同眼別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。在藍光刺激下,年少組不同性別的瞳孔收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均無統計學意義(P>0.05)。即正常人的瞳孔直接對光反射的各參數變化特點與眼別無關,此研究結果與繼往研究［11,12］結論一致。20 余年前,Kawasaki等［11］利用瞳孔測試儀的雙眼交替刺激模式,評價相對性瞳孔傳入障礙的變異性,發現正常人也可存在雙眼瞳孔傳入的不對稱,但一般程度較小,提示臨床意義不大。而用瞳孔測試儀可排除瞳孔反應瞬時波動的影響,隨訪發現這些正常被檢者瞳孔對光反射阻滯量的大小是隨意波動的,而且隨意分布在左眼或右眼,區別于存在瞳孔傳入性疾病［12］。

3.3 年齡 本研究選擇41～56 歲14 例作為年長組,21～34 歲18 例作為年少組,進行對比研究。年長組及年少組受檢者在紅光及藍光分別作為刺激光下進行瞳孔直接對光反射檢測中,結果顯示：兩組在藍光及紅光刺激下瞳孔的收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑比較差異均具有統計學意義(P<0.05)。說明年長者較年少者的瞳孔直接對光反射的各特征數據有所改變,考慮可能是因為隨著年齡的增大視覺傳導通路包括視網膜在內各組織功能退化所致。本研究結論與以往研究一致。練蘋等［10］曾選定年齡段為12～66 歲的100 例正常人,平均年齡(31±2)歲,按10 歲為1 個年齡段分為5 組,以白光作為刺激光進行瞳孔對光反射檢測,結論顯示瞳孔面積、反應幅度、收縮速度隨年齡增大而減小,反應潛伏期隨年齡增大而延長。

3.4 藍色及紅色刺激光 瞳孔直接對光反射反映了光感受器、雙極細胞、神經節細胞、光反射纖維、神經核等整個視覺神經系統信號傳入及傳出的功能狀態,其中光感受器由視桿及視錐細胞組成［6］。視桿細胞施暗適應,視錐細胞施明適應。視錐細胞接受外界色覺信息,并將其轉為電信號,再經過包括視網膜在內的視覺通路,經層層編碼、處理后傳遞到大腦皮層后,人們就能看到五彩繽紛的世界了［13］。因為視錐細胞分為三種,其外節分別含有三種不同的光敏視色素,對應的最大光譜吸收峰值為440 nm(藍色)、535 nm(綠色)、565 nm(紅色)［14］,所以假設用不同的單色光給予人眼刺激信號,或許可以得到不同的瞳孔對光反射特征,因此,作者用紅色及藍色兩種單色光分別對正常人眼進行刺激試驗。

本研究結果顯示,年長組紅光刺激下瞳孔的收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑與藍光刺激比較差異具有統計學意義(P<0.05)；年長組紅光刺激下瞳孔的收縮速度較快、收縮幅度較大、收縮前瞳孔直徑較大、潛伏期較短,藍光刺激下瞳孔的收縮速度較慢、收縮幅度較小、收縮前瞳孔直徑較小、潛伏期較長。年少組紅光刺激下瞳孔的收縮速度、收縮幅度、潛伏期、收縮前瞳孔直徑與藍光刺激比較差異具有統計學意義(P<0.05)；年少組紅光刺激下瞳孔的收縮速度較快、收縮幅度較大、收縮前瞳孔直徑較大、潛伏期較短,藍光刺激下瞳孔的收縮速度較慢、收縮幅度較小、收縮前瞳孔直徑較小、潛伏期較長。此研究發現藍光作為刺激光時,瞳孔收縮幅度明顯小于紅光刺激,這與Yuhas 等［3］在試驗中發現一致,即在實驗組與正常對照組內,藍光刺激的瞳孔波動幅度明顯小于紅光刺激值。

本研究中,不同光之間之所以有如此顯著性的差異,可能是因為視網膜上紅、藍視錐細胞的含量不同,紅色視錐細胞含量較大,藍色視錐細胞含量較小。視網膜上的藍視錐細胞選擇性地與“藍錐雙極細胞”連接,并將光信號輸入至小雙紋理神經節細胞的內層軸突,從而傳輸至大腦皮層［15］。在黃斑中心10°以內的中央視網膜,一個雙極細胞接受外層視網膜上的紅或綠視錐細胞感受器的輸入,并和單個神經節細胞相連,建立從單個視錐細胞向大腦傳輸信息的“專線”［16］。

在臨床工作中,發現很多后天獲得性眼病會導致患者對某種或某些顏色不敏感甚至色盲,其原因之一可能是損傷了黃斑部的視錐細胞所致。本研究得出,瞳孔對紅光具有更高的敏感性,若將其運用于視神經炎、糖尿病視網膜病變等的檢測,或可降低檢測的假陰性率,從而提高檢測的準確性。今后,作者將繼續研究,以白光或綠光作為刺激光,與紅光之間進行比較,以進一步確定此項檢查的敏感性和特異性,為臨床的普遍推廣應用奠定基礎。

綜上所述,正常人的瞳孔直接對光反射的特點與年齡具有顯著關聯,與眼別及性別無關；在等亮度的紅光及藍光中,瞳孔對紅光的光反射可能具有較高的敏感性,對藍光的光反射敏感性可能較低。