不同屈光狀態兒童及青少年的脈絡膜參數比較及與眼球生物學參數相關性

紀風濤，王 慧，王志敏，戴 維，王 欽，李永蓉，廖榮豐

0 引言

近視是常見的屈光不正類型，通常發生于兒童及青少年時期[1-2]。據報道全球年輕人近視患病率為10%～30%，而東亞和東南亞部分地區近視患病率高達80%～90%[3]，因此近視已成為一個公共衛生問題。目前控制近視發生發展的機制尚未闡明，研究發現脈絡膜可能通過視覺驅動局部信號級聯影響鞏膜細胞外基質重塑來調節眼部生長和屈光發育[4-5]。近年來，增強深度成像光學相干斷層掃描(enhanced depth imaging-optical coherence tomography, EDI-OCT)提高了脈絡膜、鞏膜交界面的可視化，能清晰可見整個脈絡膜結構。通過二值化方法可以測量后極部脈絡膜血管總面積(total choroidal area，TCA)和管腔面積(luminal area，LA)[6]，脈絡膜血管指數(choroidal vascularity index，CVI)為LA與TCA的比值，是評估黃斑區脈絡膜血流的新型標志物，也有研究用于評估近視進展中的脈絡膜狀態[7]。既往研究發現兒童CVI與年齡相關，與屈光度和眼軸長度(axial length，AL)均無相關性[8]，而最近的一項對兒童近視的研究卻得出了相反的結論，CVI與年齡不相關，而與屈光度明顯相關[9]；因此本研究旨在通過EDI-OCT觀察不同屈光狀態兒童及青少年眼球生物學參數及后極部脈絡膜結構相關參數的變化，并進一步分析它們之間的相關性。

1 對象和方法

1.1對象橫斷面研究。收集就診于合肥市第二人民醫院眼科3～18歲的121例兒童及青少年眼部資料，均取右眼入組。納入標準：年齡3～18歲、裸眼或最佳矯正視力≥0.8。排除標準：有眼科手術史或任何可能導致視力損害的眼部或全身疾病、配戴角膜塑形鏡或眼部應用阿托品等近視控制方法者。本研究遵循《赫爾辛基宣言》，并得到了合肥市第二人民醫院(安徽醫科大學附屬合肥醫院)倫理委員會的批準(No.2020-60)。所有患兒監護人均簽署了書面知情同意書。

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1.2方法睫狀肌麻痹下利用全自動綜合驗光儀測量屈光度，計算等效球鏡(spherical equivalent refraction，SER)；使用光學生物測量儀(IOL Master 500)測量AL、角膜曲率(corneal curvature, CC)，角膜曲率半徑(corneal radius of curvature, CRC)=(1.337-1)×1000÷角膜曲率。通過頻域OCT(SD-OCT)EDI模式掃描黃斑脈絡膜厚度(choroidal thickness, CT)圖像，手動標記黃斑中心凹下CT，中央凹下CT定義為從視網膜色素上皮層(retinal pigment epithelium, RPE)到中央凹中心脈絡膜鞏膜交界面的距離。為避免CT的日間變化，所有OCT圖像均由同一技術人員在上午9∶00～12∶00局部應用0.5%復方托吡卡胺滴眼液散瞳后拍攝，采集的EDI-OCT圖像分別由兩位眼科醫生獨立評估，兩人均認為脈絡膜圖像清晰可辨時，該圖像可以進行下一步分析。使用Image J軟件(1.47版，由美國馬里蘭州貝塞斯達國立衛生研究院公開提供，http://imagej.nih.gov/ij/)對脈絡膜區域進行二值化[10]，首先將OCT掃描圖像導入到Image J軟件中，選擇以中心凹為鼻、顳側各為3mm的區域，總長度為6mm，將其納入到ROI管理器中，手動標記脈絡膜的內外邊界，然后將圖像轉換為8bit。使用Niblack自動局部閾值工具對8bit圖像進行二值化。將二值化圖像重新轉換為RGB圖像，并使用閾值工具測量TCA、LA，計算基質面積(stromal area，SA)SA為TCA與LA的差值。CVI為LA與TCA的比值(圖1)。所有數據均由同一名經驗豐富眼科醫生測量3次后取平均值。

圖1 OCT掃描圖像 A：OCT B掃描圖像；B： Image J軟件二值化后OCT圖像，黃色區域表示所分析的脈絡膜區域。

2 結果

2.1三組患者一般資料比較本研究共納入121例兒童及青少年右眼資料，其中男65例，女56例，平均年齡為10.89±2.98歲。根據SER將患者分為三組：正視組(-0.50D

2.2三組患者脈絡膜參數比較由于年齡在三組之間有統計學差異，年齡作為協變量納入到單變量線性模型中，當觀察到具有統計學意義的主效應和交互作用時，進行Bonferroni調整的兩兩比較。矯正年齡前三組患者脈絡膜參數隨著近視度數的增加均減少，三組間CT、TCA、LA、SA比較差異均有統計學意義(P<0.05)，且CT、TCA、LA、SA三組之間兩兩比較差異均有統計學意義(P<0.001)，三組間CVI比較差異無統計學意義(F=2.670，P=0.073)，見表2。矯正年齡后三組之間CVI差異有統計學意義(F=4.142，P=0.018)，調整后Bonferroni多重比較顯示中高度近視組CVI明顯低于正視組，差異有統計學意義(P=0.014)，而正視組與低度近視組、低度近視組與中高度近視組CVI比較差異均無統計學意義(P=0.211、0.263)。矯正年齡后三組間CT、TCA、LA、SA比較差異均有統計學意義(P<0.001)，見表3。不同性別間CVI比較有差異，與男性CVI(0.62±0.03)相比，女性CVI(0.64±0.03)顯著增加，差異有統計學意義(t=-2.329，P=0.022)。

表2 矯正年齡前三組患者脈絡膜參數比較

表3 矯正年齡后三組患者脈絡膜參數比較

表4 眼球生物學參數與脈絡膜參數的相關性

2.3眼球生物學參數與脈絡膜參數的相關性Spearman相關性分析顯示SER與TCA、LA、SA、CT均中等正相關(P<0.001)；年齡與SA呈負相關(P<0.05)；性別與CVI正相關(rs=0.225，P=0.013)。Pearson相關分析提示AL與TCA、LA、SA、CT均中等負相關(P<0.001)；CRC僅與SA負相關(P<0.05)，見表4。

2.4多元線性回歸分析基于表4相關性分析結果，在調整年齡、CRC和性別后，將有意義的脈絡膜參數TCA、CT、LA、SA納入到多元線性回歸模型中，逐步回歸結果顯示SER與LA顯著相關(P=0.020)，而CT是影響AL的主要因素(P=0.028)，見表5。

表5 線性回歸分析影響SER及AL的脈絡膜參數

3 討論

高度血管化的脈絡膜位于鞏膜和視網膜之間，對于維持正常視力和眼部功能至關重要。最近的研究表明脈絡膜在控制眼球生長以及近視等屈光不正發展的機制中發揮關鍵作用[11-12]。雖然近視發生發展的確切機制尚未闡明，但越來越多的證據顯示脈絡膜的重要作用。既往的多項研究也揭示了近視兒童CT變化的特征及相關因素[13-14]，然而CT僅反映整個脈絡膜血管系統，無法反映基質和管腔血管成分的改變，而將OCT圖像二值化可以清晰顯示脈絡膜管腔及基質成分，從而更好地分析其在近視發生發展中的變化。OCT圖像二值化方法在既往研究中已顯示出良好的重復性和一致性[8,15]。本研究通過對EDI-OCT圖像二值化，分析了兒童及青少年不同屈光狀態脈絡膜參數的變化，并比較它們之間的差異，我們發現隨著近視度數增加CT變薄，黃斑中心凹周圍6mm寬視野區域TCA、SA和LA均減少，三組之間均有統計學差異；由于年齡在三組中有明顯統計學差異，因此我們在調整年齡后對三組CVI進行了比較，發現三組之間CVI具有統計學差異，提示中高度近視組LA減少多于SA，CT變薄主要在于管腔面積減少，而不是基質減少，表明兒童及青少年隨著近視加深，脈絡膜血流可能減少，這與Wu等[16]研究結果一致；但與Guler等[17]對成年人不同屈光度CVI的研究結果不同，他們發現成年人隨著近視度數的增加，SA和LA都以相同的速度下降，CVI保持不變；而在另一項對成年人后極部寬視野CVI的研究發現，近視CT變薄主要歸因于脈絡膜基質成分變薄，而不是管腔成分[18]；表明兒童和成人不同屈光度脈絡膜參數的改變存在顯著差異[19]，因此近視兒童脈絡膜的結構特征可能與成人有本質區別。

年齡是CT和脈絡膜結構變化的一個重要影響因素。本研究結果顯示年齡與CT和SA負相關，與LA、CVI無明顯相關性。Xiong等[20]對3001名6～19歲中國學齡兒童及青少年的橫斷面研究中發現年齡與CT呈負相關。Li等[8]對近視兒童脈絡膜結構的研究中發現年齡與SA和CVI顯著相關，隨著年齡的增長CVI增加。Ruiz-Medrano等[19]通過掃頻OCT研究了3～85歲的健康人群中脈絡膜的血管密度，在他們的研究中，CVI隨著年齡的增長而減小，SA不受年齡的影響。在我們的研究中SA隨著年齡增加而減少，CVI與年齡無相關性，研究結果中出現這種差異可能是由于患者數量、SER范圍差異造成的，應進一步研究。既往關于性別對CT影響的研究得出了不一致的結果：Barteselli等[21]采用EDI SD-OCT發現男性的CT明顯大于女性；而Ruiz-Medrano等[19]利用SS-OCT發現沒有性別差異。本研究中，沒有發現CT具有性別差異，但我們發現女性CVI明顯高于男性，這與Akgarip等[9]的研究結果一致。

另外，我們對SER和AL與脈絡膜相關參數進行了多元線性回歸分析，由于多元線性回歸模型僅包括獨立因素，而在相關性分析中許多變量不是獨立的，例如CRC和AL、SER和AL以及年齡和AL，這可能人為地夸大了估計回歸系數的方差，因此我們在矯正了相關因素之后進行了逐步回歸分析，結果顯示只有LA是影響SER的獨立因素，而中心凹下CT是影響AL的因素，這與Liu等[12]研究結果一致。然而Li等[8]研究結果顯示兒童SER與任何脈絡膜參數都沒有顯著相關性。Akgarip等[9]對200例10～15歲輕中度近視兒童CVI影響因素的分析中發現SER與CVI顯著相關，AL與CVI無相關性。目前尚不清楚出現這種差異的原因，但值得注意的是以上兩項研究分析的脈絡膜區域分別是中心凹7.5mm和3mm區域，我們的研究是位于中心凹6mm范圍的脈絡膜區域，而近視眼脈絡膜參數存在顯著的區域差異，從中央凹向周邊區域CT逐漸減小，脈絡膜血管指數逐漸增加[21]，因此選擇不同脈絡膜區域所得到的結果可能存在差異。盡管屈光狀態和AL改變與脈絡膜參數的變化之間的確切機制尚不清楚，但動物實驗已經證明在形覺剝奪性近視期間，增加脈絡膜血流量可抑制AL的增長及近視進展[22]。

本研究也存在一些局限性:(1)我們的研究是橫斷面設計，未來將進行縱向研究；(2)脈絡膜參數的測量受到OCT圖像質量和人工測量的影響，本研究中我們有兩名人員分別審核OCT圖像質量，任何一位認為不可接受隨即剔除，并采用了多次測量來確保結果的可靠性。總之本研究比較了不用屈光狀態兒童及青少年脈絡膜參數的變化，與成人研究結果不同，隨著近視的增加，TCA、LA、SA均減少，中高度近視眼CVI較正視眼明顯降低，LA是SER的影響因素，表明中心凹下脈絡膜血流改變可能與近視進展有關。未來縱向研究脈絡膜血流變化對近視屈光度及眼球改變的預測將很有價值。