屈光度和眼軸長(zhǎng)度對(duì)豚鼠視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度和視乳頭形態(tài)的影響

李濤，周曉東 ，江瀚然，朱杰

(復(fù)旦大學(xué)附屬金山醫(yī)院，上海 201508)

豚鼠作為一種良好的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，已被廣泛用于實(shí)驗(yàn)性近視的研究。此外，豚鼠因其視神經(jīng)乳頭結(jié)構(gòu)與靈長(zhǎng)類動(dòng)物及人類相似，也被用作高眼壓的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，探討高眼壓?duì)視神經(jīng)的超微結(jié)構(gòu)損害［1］。視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層(retinal nerve fiber layer，RNFL)厚度及視乳頭形態(tài)分析是目前青光眼診斷中的重要依據(jù)，人類近視與青光眼具有密切關(guān)系，近視程度與RNFL 厚度具有相關(guān)性。因此，在使用豚鼠作為高眼壓動(dòng)物模型時(shí)，需要考慮豚鼠屈光狀態(tài)對(duì)RNFL 厚度的影響。但尚未見(jiàn)到運(yùn)用光學(xué)相干斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)測(cè)量豚鼠RNFL 厚度及視乳頭形態(tài)的有關(guān)報(bào)道。本研究擬使用OCT 客觀分析豚鼠RNFL 厚度及視乳頭形態(tài)，并探討豚鼠等效球鏡和眼軸長(zhǎng)度與這些參數(shù)的相關(guān)性。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

普通級(jí)5 ～6 周齡英國(guó)種短毛三色雄性豚鼠20只，購(gòu)自上海市松江區(qū)車墩實(shí)驗(yàn)動(dòng)物良種場(chǎng)【SCXK(滬)2012-0008】，體重為140 ～150 g，按實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用的3R 原則給予人道主義關(guān)懷。在復(fù)旦大學(xué)附屬金山醫(yī)院動(dòng)物房中飼養(yǎng)3 個(gè)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(jìn)水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 等效球鏡測(cè)量

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

1.2.2 眼軸長(zhǎng)度測(cè)量

應(yīng)用Super SW1000 眼科A 超測(cè)量?jī)x，A 超頻率為11 MHz，測(cè)量前先行角膜表面麻醉，測(cè)量時(shí)探頭對(duì)準(zhǔn)角膜中心并垂直于角膜平面，測(cè)定右眼眼軸長(zhǎng)度手動(dòng)模式連續(xù)測(cè)量5 次，計(jì)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(tài)，每只豚鼠僅檢查右眼用于分析。撐開(kāi)眼瞼，固定于OCT(Cirrus-HD 4000，德國(guó)Carl Zeiss 公司)頜架合適位置。通過(guò)監(jiān)視屏觀察，保證OCT 探測(cè)光源對(duì)準(zhǔn)視乳頭。選用Optic Disc Cube 200 ×200 程序掃描，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別視乳頭中心，自動(dòng)確定計(jì)算圓環(huán)的位置。選擇RNFL 和ONH OU 程序分析結(jié)果。豚鼠OCT 掃描過(guò)程均由兩位醫(yī)師在OCT 檢查室內(nèi)進(jìn)行操作完成，一名醫(yī)師負(fù)責(zé)保持豚鼠眼睛位置，同時(shí)協(xié)助調(diào)整被檢眼距離OCT 掃描鏡頭的距離，以使監(jiān)視器可以清晰看到視乳頭和大血管;另一名醫(yī)師負(fù)責(zé)進(jìn)行OCT 操作。重復(fù)檢測(cè)3 次以上，對(duì)其中成像清晰者存盤(pán)以備分析(圖1)。

圖1 豚鼠右眼(等效球鏡:+2 D)視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度和視乳頭形態(tài)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(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS 11.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析，GraphPad Prism5 軟件繪圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，并進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。豚鼠等效球鏡和眼軸長(zhǎng)度分別與RNFL、盤(pán)沿面積、視盤(pán)面積、平均杯盤(pán)比、垂直杯盤(pán)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(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(cè)、下方、鼻側(cè)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(pán)沿面積、視盤(pán)面積分別為(0.85 ± 0.46)mm2、(1.28±0.54)mm2，平均杯盤(pán)比、垂直杯盤(pán)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(gè)參數(shù)之間的關(guān)系

豚鼠等效球鏡與RNFL 平均厚度、上方RNFL厚度、顳側(cè)RNFL 厚度、下方RNFL 厚度、鼻側(cè)RNFL厚度呈正相關(guān)(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(cè)RNFL厚度、下方RNFL 厚度、鼻側(cè)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(pán)沿面積、視盤(pán)面積、平均杯盤(pán)比、垂直杯盤(pán)比、杯容積無(wú)相關(guān)性(表1)。

圖2 等效球鏡與視網(wǎng)膜神經(jīng)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(tài)參數(shù)的相關(guān)性Tab.1 Correlation between spherical equivalent and morphological parameters of the optic disc in the guinea pigs

2.2 眼軸長(zhǎng)度與多個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系

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

圖3 眼軸長(zhǎng)度與視網(wǎng)膜神經(jīng)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(zhǎng)度與視乳頭形態(tài)參數(shù)的相關(guān)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(xué)檢查方法，目前已廣泛應(yīng)用于臨床和科研工作中。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，OCT 已用于小雞［2］、牛［3］、兔［4］、樹(shù)鼠［5］和小鼠［6］等的視網(wǎng)膜檢查。李翊［7］曾用OCT 觀察了豚鼠眼底形態(tài)結(jié)構(gòu)，測(cè)量了視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜厚度，但未描述RNFL 和視乳頭形態(tài)結(jié)構(gòu)的有關(guān)特征。

對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，如猴［8，9］和大鼠［10］的RNFL 厚度測(cè)量，多是基于青光眼的動(dòng)物模型，即通過(guò)OCT 測(cè)量明確疾病的動(dòng)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(duì)各方位的RNFL 厚度作進(jìn)一步探討分析。而靈長(zhǎng)類動(dòng)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(guān)性，并認(rèn)為近視是青光眼發(fā)病的危險(xiǎn)因素。研究近視眼RNFL 厚度及視乳頭形態(tài)特征有助于將近視導(dǎo)致的RNFL 厚度及視乳頭形態(tài)改變與早期青光眼加以鑒別。

本實(shí)驗(yàn)使用第四代FD-OCT 觀察豚鼠RNFL 和視乳頭形態(tài)，選用Optic Disc Cube 200 ×200 程序掃描即對(duì)視乳頭超過(guò)6 ×6 mm2的區(qū)域進(jìn)行容積掃描而測(cè)量RNFL 厚度，選擇RNFL 和ONH OU 程序分析檢測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)豚鼠等效球鏡和眼軸長(zhǎng)度與RNFL 平均厚度具有相關(guān)性:等效球鏡越負(fù)，RNFL 厚度越薄;眼軸長(zhǎng)度越長(zhǎng)，RNFL 厚度越薄。這與人類的觀察結(jié)果是一致的［11－13］。

本實(shí)驗(yàn)中豚鼠等效球鏡與上方、顳側(cè)、下方、鼻側(cè)RNFL 厚度均正相關(guān)，而眼軸長(zhǎng)度與這些參數(shù)呈負(fù)相關(guān)。陳偉等［14］在7 －18 歲青少年中發(fā)現(xiàn)，等效球鏡和眼軸長(zhǎng)度與上方RNFL 厚度無(wú)相關(guān)性，顳側(cè)RNFL 厚度與等效球鏡負(fù)相關(guān)，下方、鼻側(cè)RNFL 厚度與眼軸長(zhǎng)度負(fù)相關(guān)。Kang 等［15］發(fā)現(xiàn)相比于正視眼，近視眼的顳側(cè)RNFL 將更厚，而上下方RNFL 會(huì)更薄。他們認(rèn)為這是由于視乳頭周圍的視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維的分布模式并非完全一樣所導(dǎo)致的。此外，我們發(fā)現(xiàn)在豚鼠的RNFL 厚度分布中，鼻側(cè)最厚，下方其次，上方再次之，顳側(cè)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(gè)“波峰”;鼻、顳側(cè)象限均較薄，為兩個(gè)“波谷”。我們推測(cè)豚鼠視乳頭周圍視網(wǎng)膜的組織結(jié)構(gòu)分布可能與人類不同。

Abbott 等［5］通過(guò)OCT 對(duì)形覺(jué)剝奪性近視樹(shù)鼠的視網(wǎng)膜進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)近視眼的視網(wǎng)膜厚度較對(duì)照眼薄，鼻側(cè)較顳側(cè)更薄的程度更大，但是他們并未測(cè)量比較RNFL 厚度。本研究發(fā)現(xiàn)隨著等效球鏡和眼軸長(zhǎng)度變化，鼻側(cè)RNFL 厚度變化程度比其他方位更大。我們推測(cè)在動(dòng)物模型中，隨著近視程度加深和眼軸延長(zhǎng)，視乳頭周圍的視網(wǎng)膜厚度變薄，同時(shí)RNFL 也變薄，但鼻側(cè)因其解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而導(dǎo)致視網(wǎng)膜和RNFL 厚度變化尤其顯著。

此外，我們發(fā)現(xiàn)豚鼠等效球鏡和眼軸長(zhǎng)度的變化與視乳頭形態(tài)參數(shù)，如盤(pán)沿面積、視盤(pán)面積、平均杯盤(pán)比、垂直杯盤(pán)比、杯容積均無(wú)相關(guān)性;等效球鏡和垂直杯盤(pán)比無(wú)相關(guān)性，僅眼軸長(zhǎng)度與垂直杯盤(pán)比存在正相關(guān)。這些視乳頭形態(tài)參數(shù)對(duì)于青光眼的診斷和隨訪的敏感指標(biāo)，具有一定的參考作用。青光眼患者的視杯容積、杯盤(pán)比和垂直杯盤(pán)比均顯著增加;而盤(pán)沿面積顯著降低［16，17］。以往的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，研究者更關(guān)注于RNFL 的變化，而對(duì)于這些視乳頭形態(tài)參數(shù)的報(bào)道很少。近視患者，尤其是高度近視患者，因?yàn)橐暼轭^傾斜、視乳頭旁萎縮弧等異常結(jié)構(gòu)變化往往會(huì)影響視乳頭輪廓的描繪，進(jìn)而干擾視乳頭參數(shù)的計(jì)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(shí)驗(yàn)中豚鼠盤(pán)沿面積等這些參數(shù)差異無(wú)顯著性的主要原因。

［1］歐波.高眼壓豚鼠視神經(jīng)損害的超微結(jié)構(gòu)研究［J］.中國(guó)熱帶醫(yī)學(xué)，2003，3:352 －353.

［2］Huang Y，Cideciyan AV，Papastergiou GI，et al.Relation of optical coherence tomography to microanatomy in normal and rd chickens［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，1998，39(12):2405－2416.

［3］Chauhan DS，Marshall J.The interpretation of optical coherence tomography images of the retina［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，1999，40(10):2332 －2342.

［4］駱榮江，葛堅(jiān)，郭彥，等.兔眼視網(wǎng)膜厚度的光學(xué)相干斷層掃描測(cè)量與組織學(xué)檢查的相關(guān)性研究［J］.中華眼底病雜志，2000，16(2):111 －113.

［5］Abbott CJ，Grunert U，Pianta MJ，et al.Retinal thinning in tree shrews with induced high myopia:optical coherence tomography and histological assessment［J］.Vision Res，2011，51(3):376－385.

［6］Horio N，Kachi S，Hori K，et al.Progressive change of optical coherence tomography scans in retinal degeneration slow mice［J］.Arch Ophthalmol，2001，119(9):1329 －1332.

［7］李翊.應(yīng)用光學(xué)相干斷層掃描檢測(cè)豚鼠眼底結(jié)構(gòu)形態(tài)［J］.國(guó)際眼科雜志，2011，11(10):1722 －1723.

［8］黃麗娜，Joles Schuman，Wang N.光學(xué)相干斷層成像與組織形態(tài)學(xué)檢測(cè)猴青光眼視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度的比較［J］.中華眼科雜志，2001，37(3):31 －35.

［9］Schuman JS，Pedut-Kloizman T，Pakter H，et al.Optical coherence tomography and histologic measurements of nerve fiber layer thickness in normal and glaucomatous monkey eyes［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2007，48(8):3645 －3654.

［10］劉東敬，陳曉明，孟丹，等.光相干斷層掃描連續(xù)監(jiān)測(cè)大鼠慢性高眼壓模型視盤(pán)神經(jīng)纖維厚度變化［J］.中華眼底病雜志，2007，23(5):352 －354.

［11］Zhu BD，Li SM，Li H，et al.Retinal nerve fiber layer thickness in a population of 12-year-old children in central China measured by iVue-100 spectral-domain optical coherence tomography:the Anyang Childhood Eye Study［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2013，54(13):8104 －8111.

［12］Aykut V，Oner V，Tas M，et al.Influence of axial length on peripapillary retinal nerve fiber layer thickness in children:a study by RTVue spectral-domain optical coherence tomography［J］.Curr Eye Res，2013，38(12):1241 －1247.

［13］Lim HT，Chun BY.Comparison of OCT measurements between high myopic and low myopic children ［J］.Optom Vis Sci，2013，90(12):1473 －1478.

［14］陳偉，傅培，楊琦，等.7 ～18 歲近視青少年視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度及其影響因素的分析［J］.中華眼科雜志，2010，46(11):1011 －1015.

［15］Kang SH，Hong SW，Im SK，et al.Effect of myopia on the thickness of the retinal nerve fiber layer measured by Cirrus HD optical coherence tomography［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2010，51(8):4075 －4083.

［16］郭冉陽(yáng)，劉利莉，付文麗.OCT 測(cè)量視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度及視盤(pán)參數(shù)在青光眼早期診斷中的應(yīng)用及意義［J］.眼科新進(jìn)展，2011，21(9):854 －856.

［17］Lee JY，Lee YK，Moon JI，et al.Spectral domain optical coherence tomography cross-sectional image of optic nerve head during intraocular pressure elevation［J］.Int J Ophthalmol，2014，7(6):1022 －1029.