健康人不同測量范圍的視網膜血氧飽和度差異研究

唐雯 李丹 裴利 張麗萍 段俊國,2 蹇文淵,2

視網膜為維持正常生理代謝需要極高的氧代謝水平[1]，視網膜血氧飽和度也是一個極其敏感的指標，而視網膜微血管是唯一可以在活體狀態下可以直接、無創地觀測到的生物體終末微血管。lanmber-beer定律是非侵入性視網膜血氧飽和度測定技術的基本依據，利用視網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，將傳統眼底照相技術與特制的血氧模塊相結合，采用不同的特定波長進行眼底照相，將獲得的不同波長的視網膜血氧飽和度圖像通過計算機軟件處理及分析，計算獲得視網膜血氧值數據[2-4]。

而隨著現代信息技術及圖像技術的發展,便捷的獲得定量化、客觀化的視網膜血氧飽和度數值已經成為現實。目前國外僅有兩家研制出非侵入性的基于眼底相機的視網膜血氧儀，分別是美國的Oxymap T1和德國的 Imedos (Vesselmap系統)，已經開展了一系列相關研究。國內僅有一家自主研制的多波長視網膜血氧儀，目前也逐漸開始運用于科研研究及臨床使用。但無論應用哪種視網膜血氧儀或分析軟件，在分析視網膜圖像時，各研究者使用的測量范圍仍無統一，本研究將使用國內自主開發研制的多波長視網膜血氧儀及分析系統，探究使用不同測量范圍測得的視網膜血氧飽和度相關數據是否具有差異。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本次研究于2021年7月至2021 年9月在成都中醫大銀海眼科醫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》關于人類受試者的規定，并經成都中醫大銀海眼科醫院倫理審查委員會審查批準(審批號：2018yh-001)。本研究已經在中國臨床試驗網站注冊(注冊號：ChiCTR1900021204)所有受試者的知情并簽署同意書。本研究納入標準：(1)年齡：18～30歲；(2)屈光度數在+1.0D～-1.0D，最佳矯正視力>1.0；(3)眼前節及眼底檢查、眼壓無異常。排除標準：(1)屈光介質混濁導致難以評價其眼底圖像者；(2)視網膜血管阻塞、葡萄膜炎、視網膜色素變性、青光眼、糖尿病視網膜病變等眼部疾病史及眼部外傷或手術史；(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 使用和生視界視網膜血氧儀進行視網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檢查，排除眼部疾病。若單眼符合納入標準，則以符合標準眼為研究對象；若雙眼均符合納入標準則以右眼為研究對象。所有受試者均在暗室安靜休息5分鐘后進行視網膜血氧飽和度圖像采集。每只眼睛連續采集3張以視盤為中心的圖像，每張圖片拍攝的時間間隔為 1 分鐘，最終選取質量最好的圖像進行分析。圖像數據的采集均由同一名經嚴格培訓且能夠熟練使用和生視界的視網膜量化分析系統(HIQA)的醫師進行。

1.2.2眼底圖像測量及分析 本研究通過HIQA實現視網膜血氧飽和度的測量分析。以視盤為圓心，視盤直徑為衡量標準，畫兩個同心圓，測量范圍為兩圓之間的環形范圍，本次選取的測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兩個同心圓之間的區域，選取測量范圍內所有自動識別到的血管，測量其血氧飽和度，包括動脈和靜脈，測量到的視網膜血氧飽和度值采用血管直徑的四次方加權公式得到更接近真實的視網膜血氧飽和度加權平均值，公式如下：

其中S指每一條血管的視網膜血氧飽和度， D指血管直徑。

1.2.3統計分析 使用SPSS 19.0軟件實現數據的統計與分析，數據描述使用均數±標準差進行描述，組間比較采用方差分析進行分析，所有假設檢驗P值取雙側(P<0.05有意義)。

2 結果

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，其詳細信息見表1。

表1 一般資料

2.2 不同范圍視網膜血氧飽和度測量結果

通過不同測量范圍測量分析得到的視網膜動脈血氧飽和度(SaO2-A)、視網膜靜脈血氧飽和度(SaO2-V)、視網膜血氧飽和度動靜脈差值(SaO2-AV)詳細見表2及圖1～3。

表2 不同測量范圍的視網膜血氧飽和度值

圖1 不同測量范圍視網膜動脈血氧飽和度

圖2 不同測量范圍視網膜靜脈血氧飽和度

圖3 不同測量范圍視網膜血氧飽和度動靜脈差值

3 討論

本研究探討了以0.75DD為邊緣開始的不同測量區域間的視網膜動脈血氧飽和度值(P=0.994)、視網膜靜脈血氧飽和度值(P=0.85)、視網膜血氧飽和度動靜脈差值(P=0.639)，統計結果表明，不同測量范圍視網膜動靜脈血氧飽和度的差異不顯著，不具有統計學意義。視盤及其邊緣因視網膜神經纖維層而現高亮區域，而這些高反射區域會造成視網膜血氧值大范圍的波動、偏離真實，因此本次研究測量范圍從視盤邊緣0.75DD開始。

美國的Oxymap T1在使用手冊中推薦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行相關研究時，選取了不同的測量區域。如Battu[5]在研究印度人群視網膜色素變性和黃斑營養不良時，以視盤為圓心，畫一個距視盤邊緣50像素的圓，第二個圓也以視盤為中心，直徑是第一個圓的兩倍，視網膜血氧飽和度的測量范圍為兩個圓之間的區域；Lim[6]在研究時選擇了距離視盤邊緣20像素至220像素之間的區域；Vergmann 等人[7]在評價增殖性糖尿病視網膜病變的激光治療療效時以及楊婧研等人[8]在研究中國人群視網膜飽和度正常范圍時選取的范圍是以視盤為圓心的0.5DD的圓至3DD的圓之間的環形區域；Liu[9]在研究中國青少年的視網膜血氧飽和度時，選取了以視盤為圓心，距視盤邊緣的2DD至3DD的兩個圓之間的范圍；還有學者在開展相關研究時選取了1.5DD至3DD之間的區域[10-13]。德國的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指標時選取了距視盤邊緣的0.5DD至1DD的兩個圓之間的范圍，Heitmar 等人[15]在探究白內障是否會對視網膜血氧值的影響時也采用了相同的區域；Hammer[16]使用在研究不同光刺激下的血氧飽和度時采用了1DD至1.5DD之間的區域；另外一些研究者在使用德國Imedos 視網膜血氧儀進行相關研究時[17-21]也都采用了推薦的距視盤邊緣1～1.5DD之間的區域。由此可見，在不同的研究中，各位研究者采取了不同的測量區域。

本研究的數據統計表示，使用不同測量區域分析出的視網膜血氧值的不具有顯著差異。考慮到血管直徑與視網膜血氧值與具有相關性，為糾正血管直徑的影響，采用了血管直徑的四次方加權的校正方式使其接近于真實的視網膜血氧飽和度平均值[22-23]。通過這種方式，矯正和平衡了由于范圍的差異導致的血管直徑粗細不同對視網膜血氧飽和度的影響。這可能是使用了不同的測量范圍，但其視網膜血氧飽和度仍無顯著不同的其中之一的原因。

本研究納入樣本量較少，不同測量范圍的視網膜血氧飽和度差異研究以及原因有待進一步研究和探討。由于視網膜血氧飽和度具有敏感性、無創性、便捷性等特征，其在研究全身循環與代謝、生理病理機制等方面具有獨特地位，在疾病的預測、診療、療效評價等方面也具有重要意義，通過將拍攝過程，分析方式等方面的標準化，可以更準確地獲得相關數據，充分挖掘其生理病理意義，發揮其重要作用。