干眼患者基于淚膜動態變化的圖像特征分析

丁婧娟，韓 雪，蔣 沁，薛勁松

0 引言

干眼是一種由多種因素導致的眼表疾病，其主要特征是淚膜的穩定性失衡，同時合并眼部多種癥狀(如干澀感、異物感等)。淚膜(tear film，TF)不穩定、淚液滲透壓升高、眼表炎癥與損傷以及神經異常是干眼的主要發病機制[1]。由于淚膜的不穩定與淚膜各層結構之間相互作用的動態失衡密切相關，觀察淚膜在瞬目過程中各層成分變化對干眼的診斷具有重要的價值。目前，臨床上應用多種方法評估淚膜各種成分的變化，常見有非侵入性淚膜破裂時間(non-invasive tear film break-up time，NIBUT)[2]、淚液分泌試驗(Schirmer’s test，SⅠt)以及LipiView脂質層圖像觀察技術[3]等，然而這些檢測方法仍存在一定的局限性，如未評估眼表解剖結構變化對淚膜穩定性的影響及瞬目運動時淚膜的動態變化過程。因此，需要尋求一種評價淚膜動態變化的直觀方法判斷淚膜的穩態失衡，目前相關臨床研究甚少。本研究使用眼表綜合分析儀觀察并評價瞬目后淚膜脂質層(tear film lipid layer，TFLL)的動態變化及瞬目后熒光素染色下淚膜破裂的形態(tear film break-up pattern，BUP)和動態變化過程，結合兩種動態視頻結果，綜合評價淚膜穩態失衡的臨床表現，以期對干眼亞型的診斷起到輔助作用。

1 對象和方法

1.1對象前瞻性研究。收集2019-09/2020-12在我院干眼門診就診的患者66例132眼，其中男27例，女39例，平均年齡43.86±13.58歲。納入標準：滿足以下條件其中之一者：眼表疾病指數(ocular surface disease index，OSDI)問卷評分≥13分，SⅠt<10mm/5min或淚河高度(tear meniscus height，TMH)≤0.2mm，首次淚膜破裂時間(first non-invasive tear film break-up time，NIBUTf)<10s，平均淚膜破裂時間(average non-invasive tear film break-up time，NIBUTav)<14s[2]。排除標準：有上瞼下垂、眼瞼內翻、眼瞼外翻等過度干擾眼瞼和眼表疾病者，有眼科手術史者，非首次確診的干眼患者，進行過相關藥物治療、物理治療、光子治療的患者。本研究遵循《赫爾辛基宣言》的原則進行，經醫院倫理委員會審批通過，納入患者均對本研究知情同意并簽署知情同意書。

1.2方法為避免滴眼液對研究結果的影響，要求所有患者在檢查前停止使用滴眼液至少1h。眼表檢查按照先非侵入性檢查后侵入性檢查的順序進行。

1.2.1淚膜的非侵入性檢查使用Keratograph 5M眼表綜合分析儀檢測TMH和NIBUT(NIBUTf和NIBUTav)，囑患者頭部靠緊額托，固視，囑其“閉眼-睜眼-閉眼-睜眼，保持睜眼”后采集，為了保證數據的可靠性，均測量3次以上，并計算平均值[4]。使用干眼分析儀DED-1L采集TFLL擴散的動態圖像，記錄脂質層動態視頻(4～8s)，并觀察脂質層顏色、厚度、擴展的速度、分布是否均勻以及有無瞼脂顆粒，并參考既往研究[5-7]將TFLL動態圖像分為1～6級。

1.2.2淚膜的侵入性檢查角膜熒光素染色(fluorescein staining，FL)后，使用Keratograph 5M眼表綜合分析儀拍攝淚膜動態視頻，用氯霉素滴眼液潤濕熒光素鈉試紙條后，輕輕接觸患者下眼瞼結膜囊，囑瞬目3次，待熒光素鈉在角膜上均勻分布后，囑平視前方，瞬目3次后保持睜眼狀態，采集淚膜動態變化視頻(20～30s)，觀察并記錄淚膜破裂動態變化的特征，包括淚膜破裂后破裂區域(以下簡稱為“黑斑”)出現的時相(如水液層沉積前/后、脂質層擴散前/后等)、形狀、在眼表的位置等。此外，觀察角膜熒光素染色(FL)情況并加以記錄和評價，FL評分采用美國國家眼科研究所(National Eye Institute，NEI)評價標準[8]，將角膜分為5個部分(角膜上部、下部、鼻側、顳側、中央)，無染色記為0分，有染色的分輕、中、重3級，共0～15分。

2 結果

2.1納入患者基本情況根據熒光素染色后淚膜破裂形態(BUPs)[9]將納入患者分為片狀破裂組(area break-up group，AB)、類圓形破裂組(circle break-up group，CB)、線狀破裂組(line break-up group，LB)、點狀破裂組(spot break-up group，SB)和不規則破裂組(random break-up group，RB)。五組患者性別構成、年齡比較，差異均無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 各組患者基本資料的比較

2.2各組患者淚膜參數的比較各組患者NIBUTf、NIBUTav、TMH比較差異均有統計學意義(P<0.001)，見表2，圖1。各組患者NIBUTf組間兩兩比較，除點狀破裂組和不規則破裂組差異無統計學意義(P=0.881)，其余差異均有統計學意義(P<0.05)；各組患者NIBUTav兩兩比較，除點狀破裂組和不規則破裂組差異無統計學意義(P=0.997)，其余差異均有統計學意義(P<0.05)；各組患者TMH兩兩比較，除類圓形破裂組和線狀破裂組差異無統計學意義(P=0.986)、點狀破裂組和不規則破裂組差異無統計學意義(P=0.993)，其余差異均有統計學意義(P<0.05)。各組患者FL評分比較差異有統計學意義(P<0.001)。片狀破裂組患者NIBUTf、NIBUTav、TMH均低于其他組，FL評分高于其他組。

圖1 各組患者淚膜參數的比較 A：NIBUTf；B：NIBUTav；C：TMH。aP<0.05，bP<0.01 vs 片狀破裂組；cP<0.05，dP<0.01 vs 類圓形破裂組；eP<0.05，fP<0.01 vs 線狀破裂組。

表2 各組患者淚膜參數的比較

2.2各組患者淚膜動態變化圖像分析觀察角膜熒光素染色后淚膜破裂的動態圖像，結果顯示各組患者淚膜破裂的形態、速度、分布位置及與瞬目的關系均不同，見圖2。各組患者TFLL分級分別為5(5，6)、4(3，4)、2(1，2)、3(2，3)、3(2，3)級，差異有統計學意義(H=70.855，P<0.001)，見表3。各級TFLL動態變化圖像特征見圖3。

表3 各組患者淚膜脂質層分級情況 眼(%)

圖2 各組患者角膜熒光素染色后淚膜破裂圖像 A：片狀破裂組，破裂區域呈大片缺損；B：類圓形破裂組，破裂區域呈類圓形，在瞼裂區隨機出現；C：線狀破裂組，破裂區域呈線狀，多位于瞼裂區下方；D：點狀破裂組，破裂區域呈點狀，在瞼裂區隨機出現；E：不規則破裂組，破裂區域形狀不規則，在瞼裂區隨機出現。白色箭頭示淚膜破裂區域(即“黑斑”)。

圖3 淚膜脂質層分級圖像 A：1級，均勻分布、色彩斑斕、擴展速度快的正常脂質層；B：2級，分布均勻、色彩單一、擴展速度稍快的較薄脂質層；C：3級，偶有顆粒、顏色單一、擴展速度較慢的薄脂質層；D：4級，擴展速度快但分布不均、瞼脂顆粒較多、色彩斑斕的較厚脂質層；E：5級，分布不均、色彩單一、擴展速度慢的較薄脂質層；F：6級，分布不均、暗淡灰色，幾乎不擴展，非常薄甚至暴露角膜的脂質層。

3 討論

近年來，亞洲干眼協會提出了干眼的新定義，認為淚膜不穩定是引起干眼癥狀的關鍵機制之一[1]。淚膜由三層結構組成，最外層是瞼板腺分泌的瞼脂，充當脂質屏障以防止淚液蒸發和污染[10-11]；中層常被認為是水液層[12]，該層與黏蛋白(mucin，MUC)層之間還有一種黏液-水凝膠(即分泌型黏蛋白)[13]，分泌型黏蛋白不僅能夠捕獲并去除疏水性雜質(如脂質、灰塵顆粒等)，而且能夠保護上皮免受污染，維持黏蛋白層的潤濕性[14-15]；最內層為黏蛋白層，其中的角膜上皮多糖萼富含膜相關型黏蛋白和相關親水分子，起到維持淚膜潤濕性的作用[16-17]。由此可見，淚膜各層結構之間的相互協同作用共同維持淚膜的穩定性。而干眼患者由于淚膜各層的質或量受到影響，導致淚液蒸發，淚膜的水液層變薄[14，18]，進而使得淚膜脂質層脂質顆粒擴散到分泌型黏蛋白層，甚至擴散到角膜上皮表面[19]，引起角膜表面局部潤濕性下降，最終導致淚膜破裂。因此，觀察淚膜形成和破裂的動態過程對干眼的診斷及其分類具有重要意義。

本研究發現當淚膜破裂的形態呈片狀破裂時，與其他組相比，其TMH和NIBUT最低，說明片狀破裂組患者淚液量極度缺乏。本研究發現，片狀破裂組患者黑斑在瞬目后立刻出現，呈大面積出現在整個瞼裂區中下部。既往研究顯示，在淚膜形成過程中，角膜上下部之間存在表面張力梯度，這種張力梯度不僅使得脂質層向上擴散(即Gibbs-Marangoni效應)，也將沉積于下眼瞼的水性淚液拉向角膜上部[20-21]，所以當淚液極度缺乏時，TFLL由于沒有水液層支撐而無法充分擴展，繼而無法充分發揮對水液層的向上拖曳作用，最終引起了淚膜破裂。此外，有研究表明分泌型黏蛋白會由于淚液的重度缺乏無法被稀釋，進而變成黏液斑塊和細絲狀物質黏附在角膜上，這將影響淚膜的水液層、脂質層和黏蛋白層[14，22]，最后導致大面積淚膜破裂。為了進一步證實上述結論，本研究觀察了片狀破裂組患者的TFLL，發現暗淡斑駁，擴展速度很慢，甚至無法擴展(5級和6級)，這說明水樣性淚液的極度缺乏確實對TFLL產生了很大的影響。此外，淚膜長期出現片狀破裂，可導致大面積角膜或結膜上皮干燥，使得眼表更容易受到損害，片狀破裂組患者FL評分最高的結果證實了這一點。故推測淚膜的片狀破裂主要是由水樣性淚液的極重度缺乏引起的。

當淚膜破裂的形態呈類圓形破裂時，黑斑在瞬目后淚膜擴散之前立刻出現，分布位置隨瞬目而改變。正常情況下，一旦TFLL開始擴散，水液層會被TFLL牽拉向上移動[20-21]，但類圓形破裂在瞬目后先出現黑斑，隨后脂質層才開始擴散，并且擴散的TFLL并沒有將黑斑全部覆蓋(即出現了角膜局部干燥區域)，研究表明MUC16的缺乏可引起這種角膜局部干燥區域的出現[23]。與健康人相比，干眼患者缺少具有親水特性的糖萼蛋白[24]，再加上干眼患者角膜上皮細胞在成熟性和未分化性上也有極大的不同[25]，會導致淚膜破裂后黑斑并不擴散。本研究觀察類圓形破裂組患者的淚膜破裂動態圖像發現，其黑斑面積在淚膜破裂后并不擴大，這說明角膜上皮膜相關型黏蛋白上的糖萼局部受到彌散性損害。值得注意的是，有研究報道，對這種類圓形破裂的干眼患者補充3%地夸磷索鈉(一種針對性補充水樣性淚液，MUC1、MUC4、MUC16以及分泌型黏蛋白的滴眼液)后，其癥狀能得到有效緩解[26]，這也進一步證實了上述結論。此外，本研究發現類圓形破裂組患者TFLL分級多分布在4級， TFLL較厚，但其分布卻不均勻。研究表明，正常厚度的脂質層能防止淚液蒸發，而當TFLL太厚或分布不均時，瞼板腺分泌了過量甚至質量改變的脂質顆粒，這些脂質顆粒容易擴散到分泌型黏蛋白層，甚至擴散到角膜上皮表面，從而破壞淚膜穩定性，引起淚膜破裂[10]。由此可見，瞼脂分泌過多或質的改變可能是引起該組患者淚膜不穩定的另一個原因。因此，我們認為角膜出現這種局部干燥區域，即類圓形破裂是由于缺乏MUC16或糖萼受到了脂質等雜質污染導致的。

當淚膜破裂的形態呈線狀破裂時，黑斑出現在TFLL擴散結束之前，位于瞼裂區下方區域，破裂區域內熒光素強度隨時間而下降，直到上眼瞼向上運動停止后熒光強度才趨于恒定。線狀破裂組患者NIBUTf、NIBUTav和TMH的結果顯示淚膜輕度缺水。這與既往研究[14-16]結果一致，下方的水液層由于受到上下兩個不同方向的作用力(即下淚河向下的吸引力和脂質層向上的牽拉力)引起角膜下部的淚液量暫時減少。此外，本研究還觀察到當睜眼時間延長時，線狀的黑斑會快速融合擴大，這是因為當淚液量分泌減少時，會加重上述提到的角膜下方區域淚液量暫時缺乏的情況，增加脂質層向上牽拉水液層時產生的摩擦力，使得脂質層擴散受阻，從而導致淚膜破裂。結合線狀破裂組患者TFLL擴散的圖像發現該組患者TFLL正常或僅有輕微改變(1級和2級)，這也進一步說明淚液量輕度減少?；谝陨贤茰y淚膜出現線狀破裂是由輕度水樣性淚液缺乏導致的。

本研究發現，點狀破裂組和不規則破裂組患者之間TMH和NIBUT比較無差異，甚至部分患者的TMH>0.2mm，即兩組患者多數不符合TFOS-DEWS Ⅱ[2]的干眼診斷標準，這說明多數正常眼或輕度干眼患者的淚膜破裂形態多為點狀或不規則。兩組患者TFLL大多較薄，分布均勻，偶有顆粒(分布在1～3級)，說明淚膜的點狀破裂和不規則破裂主要是由TFLL變薄使得淚液蒸發過強導致。通過觀察動態圖像發現，在瞬目停止數秒后(即TFLL完全擴散后)，點狀破裂組和不規則破裂組患者的黑斑才出現在瞼裂區隨機部位，這也進一步證實了上述結論。不規則破裂偶有NIBUT較短的情況，當出現該情況時，多伴有TFLL質的改變，此時黑斑面積較小，但遍布于整個瞼裂區，可見脂質層質的改變和角膜點染對不規則破裂組患者的淚膜穩定性也有一定影響。因此，瞼脂分泌不足或脂質顆粒污染導致的淚液蒸發過強是引起淚膜點狀破裂和不規則破裂的主要原因之一。

綜上，本研究通過分析熒光素染色后淚膜破裂和TFLL的動態圖像特征，并結合淚膜靜態檢查參數，發現不同熒光素染色后淚膜破裂形態可以直觀地反映干眼患者淚膜各層結構的病變情況，為干眼的診斷及分類提供了參考和指導。但本研究仍存在許多不足之處，淚膜破裂的動態過程是由多種因素導致的，故需擴大樣本量、長期隨訪，取得更完整、更客觀的臨床資料，進一步探索淚膜破裂的動態過程及其對干眼的診療價值。