斜視弱視的臨床與基礎(chǔ)研究

趙堪興

(天津市眼科醫(yī)院 天津 300020)

0 引 言

世界衛(wèi)生組織提出到 2020年全球根治可避免盲，并將兒童盲作為“視覺 2020”行動的 5個重點(diǎn)領(lǐng)域之一。兒童盲的特點(diǎn)是盲齡長，對患者的生活及社會就業(yè)的影響更大。在各種兒童致盲性眼病中，弱視是引起兒童盲與低視力的主要原因之一；斜視嚴(yán)重影響視覺發(fā)育及雙眼單視，是造成兒童立體盲的主要原因，同時也是引起弱視的主要因素之一；一些遺傳性眼病嚴(yán)重影響視覺發(fā)育和正常雙眼視功能的建立，具有極高的致盲率。在我國，斜視患病率為 3%，弱視的患病率為2.8%。該項目將基礎(chǔ)與臨床研究相結(jié)合，從疾病相關(guān)結(jié)構(gòu)與功能的各個方面展開深入系統(tǒng)研究，在兒童斜視弱視的流行病學(xué)、學(xué)齡前兒童弱視的診斷標(biāo)準(zhǔn)、弱視的多導(dǎo) VEP、細(xì)胞電生理、分子生物學(xué)與功能磁共振研究，眼外肌直肌滑車(Pulley)的臨床研究，先天性顱神經(jīng)發(fā)育異常疾病群(CCDDs)的臨床表型、神經(jīng)影像學(xué)、遺傳學(xué)特征，復(fù)雜性斜視術(shù)式創(chuàng)新，斜視手術(shù)的微創(chuàng)技術(shù)與規(guī)范化，相關(guān)遺傳性眼病的發(fā)病機(jī)制及快速遺傳學(xué)篩查技術(shù)等方面取得了一系列技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

1 弱視的臨床與基礎(chǔ)研究

1.1 開展了首個唯一以人群為基礎(chǔ)的大樣本兒童斜視與弱視的流行病學(xué)研究，確立了學(xué)齡前兒童弱視診斷標(biāo)準(zhǔn)[1,2]

弱視是視覺發(fā)育期內(nèi)由于異常視覺經(jīng)驗引起的單眼或雙眼最佳矯正視力下降。兒童弱視如果不能早期發(fā)現(xiàn)和及時治療，可造成終生視力低下和缺少完善的立體視功能。但長期以來我國兒童弱視的診斷沿用成人視力標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械地根據(jù)原弱視診斷以視力低于0.9為標(biāo)準(zhǔn)，由此造成了學(xué)前兒童弱視診斷擴(kuò)大化的情況。由于我國人口基數(shù)大，即便是高估 1個百分點(diǎn)的患病率，造成的影響也是很嚴(yán)重的。弱視的過度診斷影響了兒童身心健康，造成數(shù)百萬家庭不必要的經(jīng)濟(jì)與社會負(fù)擔(dān)，浪費(fèi)了醫(yī)療資源。2004年趙堪興教授組織團(tuán)隊開展了首個以人群為基礎(chǔ)的大樣本兒童斜視弱視與視力發(fā)育的流行病學(xué)調(diào)查研究。結(jié)果表明，如果機(jī)械地根據(jù)矯正視力低于0.9作為弱視診斷標(biāo)準(zhǔn)，受檢人群中“弱視”檢出率可高達(dá) 5.4%，其中3～5歲兒童“弱視”檢出率達(dá)10%以上。但是，如果結(jié)合正態(tài)分布法和百分位數(shù)法計算結(jié)果，將不同年齡段兒童設(shè)立不同的正常視力下限，該組兒童的“弱視”檢出率為 2.8%，且各年齡組兒童的“弱視”檢出率無明顯差異。由此表明，以矯正視力低于 0.9作為弱視診斷標(biāo)準(zhǔn)對于低齡兒童顯然偏高，易將一些視力發(fā)育緩慢的低齡兒童歸入弱視范疇，錯誤地提高了弱視檢出率，導(dǎo)致部分兒童誤診和誤治。該研究明確了我國3～15歲兒童視力發(fā)育的規(guī)律，提出了學(xué)齡前不同年齡兒童的正常視力標(biāo)準(zhǔn)，即：年齡在 3～5歲兒童視力的正常值下限為 0.5，6歲及以上兒童視力的正常值下限為 0.7。該標(biāo)準(zhǔn)已被國內(nèi)專家廣泛接受，取得了專家共識，并寫入我國高等醫(yī)學(xué)院校本科規(guī)劃教材《眼科學(xué)》(第7版、第8版)。該標(biāo)準(zhǔn)的推廣規(guī)范了學(xué)齡前兒童弱視診斷，抑制了弱視診斷的擴(kuò)大化，極大降低了在弱視診療中醫(yī)療資源的浪費(fèi)，弱視亂治現(xiàn)象得到有效控制。如按每年減少 1個百分點(diǎn)的擴(kuò)大診斷，每年即可減少約 22億元衛(wèi)生資源浪費(fèi)。同時，該研究成果也推動了弱視的早期篩查，推動了國家衛(wèi)生計生委《弱視防治技術(shù)服務(wù)規(guī)范》的修訂和《兒童眼及視力保健技術(shù)服務(wù)規(guī)范》的實(shí)施。

1.2 開展了一系列弱視及視覺發(fā)育的基礎(chǔ)研究，創(chuàng)新了弱視功能評估方法[3，4]

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為單眼弱視對側(cè)眼是正常的，弱視患者的非弱視眼與正常眼有無區(qū)別一直是一個非常棘手的難題。常規(guī)的視覺功能檢測手段如視力檢查、傳統(tǒng)的 VEP檢查等均難以解決這一難題。趙堪興教授在國內(nèi)率先研發(fā)了多導(dǎo)VEP地形圖電生理系統(tǒng)用于弱視兒童的功能研究。該研究在國際上首次發(fā)現(xiàn)了內(nèi)斜視弱視非弱視眼全視野圖形刺激也有輕度半視野刺激的效應(yīng)，同時半視野刺激內(nèi)斜視弱視非弱視眼鼻側(cè)視網(wǎng)膜的反應(yīng)小于刺激顳側(cè)視網(wǎng)膜。該研究表明了多導(dǎo) VEP地形圖可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)單導(dǎo) VEP不能揭示的現(xiàn)象，為重新認(rèn)識“非弱視眼”提供了嶄新的機(jī)會。該研究提示對內(nèi)斜視弱視的對側(cè)眼稱“正常眼”或健眼顯然不妥，提出了對側(cè)眼并非“健眼”的理論假說。在此基礎(chǔ)上，在國內(nèi)率先開展了一系列的有關(guān)弱視及視覺發(fā)育的細(xì)胞電生理、分子生物學(xué)、功能磁共振和眼球運(yùn)動功能研究，取得了創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)。對單眼視覺剝奪后視覺發(fā)育關(guān)鍵期內(nèi)以及非關(guān)鍵期內(nèi)貓視皮質(zhì)神經(jīng)元內(nèi)即刻早期基因的表達(dá)變化進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)其表達(dá)受到視覺經(jīng)驗的調(diào)控，即單眼剝奪可抑制其表達(dá)，視覺刺激可以促進(jìn)其表達(dá)，提示了弱視及視覺發(fā)育過程中表觀遺傳學(xué)機(jī)制的參與，為弱視的早期治療提供了理論依據(jù)。血氧水平依賴的功能磁共振是具有高空間分辨力的無創(chuàng)傷性腦功能研究方法，本研究對斜視性弱視患者的功能核磁共振改變進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)斜視性弱視組雙眼像素指數(shù)下降，在較高空間頻率刺激時，弱視眼驅(qū)使皮層神經(jīng)元平均活動水平較對側(cè)眼降低，這與單細(xì)胞電生理、視覺誘發(fā)電位的研究結(jié)果相一致。首次發(fā)現(xiàn)了斜視性弱視患者雙眼像素指數(shù)較屈光參差性弱視患者雙眼像素指數(shù)減少更明顯，提示兩種弱視類型存在不同的皮層機(jī)制。既往觀點(diǎn)認(rèn)為弱視的發(fā)病部位主要位于視皮層，本研究通過功能磁共振研究首次發(fā)現(xiàn)小腦及皮層下結(jié)構(gòu)活動的異常，提示弱視除了視覺感知系統(tǒng)的異常，可能存在眼球運(yùn)動處理相關(guān)區(qū)域的異常。這一假說被本項目組隨后運(yùn)用高速視頻眼動記錄的方法對弱視患者進(jìn)行的研究結(jié)果所證實(shí)，研究成果被著名期刊引用，并被美國科學(xué)促進(jìn)會作為 Breaking News報道。

2 斜視的臨床與基礎(chǔ)研究

2.1 從多角度開展了斜視的病因?qū)W研究

采用顯微解剖、影像重建、臨床觀察等手段創(chuàng)建了眼外肌 Pulley異常性疾病的術(shù)前病因診斷及術(shù)中 Pulley定位技術(shù)，采用分子遺傳、神經(jīng)影像、臨床觀察等手段驗證和豐富了CCDDs疾病群的“神經(jīng)發(fā)育缺陷”假說。[5，6]

斜視的病因既存在中樞性因素也存在外周性因素，但長期以來關(guān)于斜視的具體發(fā)病部位及發(fā)病機(jī)制卻不甚清楚，這嚴(yán)重影響到對各種復(fù)雜性斜視的明確診斷以及治療方式的創(chuàng)新。趙堪興課題組借助多種技術(shù)手段，從多角度開展了斜視的病因?qū)W研究，在斜視的中樞性與外周性病因?qū)W研究方面均取得重要創(chuàng)新性研究成果，并推動了相關(guān)手術(shù)技術(shù)的創(chuàng)新。在斜視外周機(jī)制的研究方面，眼外肌 Pulley被認(rèn)為是由膠原纖維、彈力纖維和平滑肌形成的包繞在眼外肌周圍的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。但 Pulley是否存在、是否具有功能，Pulley異常是否導(dǎo)致斜視等問題長期存在爭議。此外，眼科醫(yī)生所熟悉的是 Tenon囊、節(jié)制韌帶、肌鞘這些與眼外肌有關(guān)的經(jīng)典解剖結(jié)構(gòu)，如何在術(shù)前確定患者存在 Pulley位置異常，如何在術(shù)中尋找 Pulley的位置并通過手術(shù)矯正因 Pulley異常引起的疑難斜視是臨床醫(yī)師面臨的迫切問題。趙堪興課題組在國內(nèi)率先開展了眼外肌直肌 Pulley結(jié)構(gòu)組織學(xué)、生物力學(xué)和影像學(xué)的再創(chuàng)新研究，明確了 Pulley具有改變眼外肌力作用方向的功能，確認(rèn)了 Pulley位置異常是引起某些復(fù)雜的非共同性斜視的病因，首次明確了 Pulley在眼眶中的空間分布、臨近組織關(guān)系、術(shù)中直視下解剖定位標(biāo)志，豐富了國際該領(lǐng)域的研究成果，為非共同性斜視的臨床診斷和手術(shù)設(shè)計提供了指導(dǎo)。該項研究成果寫入我國眼科學(xué)權(quán)威著作《中華眼科學(xué)》。在中樞機(jī)制的研究方面，既往國際主流觀點(diǎn)認(rèn)為先天性眼外肌纖維化(CFEOM)、Duane眼球后退綜合征(DS)、Moebius綜合征(MS)等特殊類型斜視的病因是肌源性的。Brown于 1950年首次報道了這類疾病，并根據(jù)其眼外肌運(yùn)動限制性的臨床特征，以及在手術(shù)和眼外肌活檢中發(fā)現(xiàn)大量纖維結(jié)締組織取代了眼外肌，而將此類疾病歸因于眼外肌原發(fā)性纖維化所致。趙堪興課題組利用天津市眼科醫(yī)院作為全國斜視疑難病診治中心地位的有利條件，對此類疾病開展了長期的病例與家系收集工作，采用分子遺傳學(xué)、神經(jīng)影像學(xué)并結(jié)合臨床特征觀察等方法，以多個方面的有力證據(jù)改變了傳統(tǒng)的觀點(diǎn)。趙教授課題組在國際上率先鑒定了數(shù)個先天性眼外肌纖維化KIF21A 突變位點(diǎn)(2860C＞T、2861G＞A、84C＞G)，KIF21A是一個編碼驅(qū)動蛋白的基因，趙教授首次提出CFEOM與KIF21A不能輸送第III顱神經(jīng)運(yùn)動軸突、神經(jīng)肌肉接頭和眼外肌發(fā)育所需的物質(zhì)有關(guān)，進(jìn)一步支持了這類特殊類型斜視是由支配眼球運(yùn)動的顱神經(jīng)發(fā)育異常所導(dǎo)致的嶄新觀點(diǎn)。為進(jìn)一步證實(shí)和豐富這一新的學(xué)說，趙教授課題組又利用神經(jīng)影像學(xué)手段對 CFEOM、DS、MS等特殊類型斜視開展了深入研究，揭示了這一系列疾病存在共同的神經(jīng)影像學(xué)特征，即存在一條或多條顱神經(jīng)先天發(fā)育異常。由于上述系列發(fā)現(xiàn)，這類疾病目前已被歸類為一組新的疾病群，即先天性顱神經(jīng)發(fā)育異常疾病群(CCDDs)。趙教授課題組關(guān)于 CCDDs所開展的一系列研究成果已先后寫入《眼科學(xué)》(第 7、8版)、《斜視弱視學(xué)》(第1版)等我國醫(yī)學(xué)院校本科規(guī)劃教材。

2.2 基于斜視病因?qū)W研究成果

創(chuàng)新了CCDDs疾病群、旋轉(zhuǎn)性斜視、高度近視眼限制性斜視、垂直分離性斜視、合并斜視的先天性眼球震顫等復(fù)雜性斜視的手術(shù)術(shù)式；發(fā)展了斜視微創(chuàng)和顯微手術(shù)技術(shù)，參與確立了斜視手術(shù)技術(shù)評估國際規(guī)則。[7，8]

基于斜視病因?qū)W研究成果，趙堪興課題組創(chuàng)新改進(jìn)了 CFEOM、DS等 CCDDs疾病群的手術(shù)矯正方法，創(chuàng)新改進(jìn)了矯正外旋斜視術(shù)式及矯正高度近視眼限制性內(nèi)斜視術(shù)式，創(chuàng)新了合并斜視的先天性眼球震顫手術(shù)術(shù)式，研究和再創(chuàng)新了矯治垂直分離性斜視的上直肌后固定術(shù)和下斜肌轉(zhuǎn)位術(shù)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，對存在明顯的斜視和代償頭位的DS患者行手術(shù)治療，而對于原在位無明顯斜視但有明顯的眼球后退的DS患者不予手術(shù)。趙堪興教授突破禁區(qū)創(chuàng)新了拮抗肌同時后徙技術(shù)，改善了 DS患者眼球突出度，效果顯著。旋轉(zhuǎn)性斜視為常見的復(fù)雜性斜視類型，因造成復(fù)視、物象傾斜、眩暈等癥狀使患者工作生活及精神心理受到嚴(yán)重影響，由于其病因多由于上斜肌麻痹所致，而上斜肌的特殊解剖學(xué)特點(diǎn)使其具有復(fù)雜的力學(xué)機(jī)制和生理功能，這給手術(shù)矯正這類斜視增加了難度。日本學(xué)者 Harada-Ito曾提出利用上斜肌前部纖維主要行使使眼球內(nèi)旋的功能將上斜肌前半部分予以簡單加強(qiáng)，趙堪興教授在國內(nèi)首次對該術(shù)式做出了創(chuàng)新改進(jìn)，使上斜肌前部纖維平面與視軸跟趨于垂直，加強(qiáng)了上斜肌的內(nèi)旋作用，更加有效避免手術(shù)引起的垂直斜視，該改進(jìn)術(shù)式已在國內(nèi)廣泛推廣。高度近視眼限制性斜視是一種特殊類型的獲得性斜視，表現(xiàn)為進(jìn)展性內(nèi)下斜視及后期眼球外轉(zhuǎn)和上轉(zhuǎn)運(yùn)動障礙。以往傳統(tǒng)的內(nèi)退外縮術(shù)或 Jensen直肌連接術(shù)的手術(shù)效果不理想，術(shù)后易復(fù)發(fā)。趙堪興教授采用影像學(xué)手段證實(shí)此類斜視存在眼外肌移位和后鞏膜葡萄腫及眼球后極向顳上疝出，據(jù)此對矯正此類斜視的Yokoyama術(shù)進(jìn)行了重要創(chuàng)新改進(jìn)，有效糾正了高度近視眼限制性內(nèi)下斜視的眼球后極顳上方脫位，同時眼位及眼球運(yùn)動獲得明顯改善。先天性眼球震顫的手術(shù)矯正常采用 Anderson法、Kestenbaum法或Parks法，但此類手術(shù)主要適用于單純先天性眼球震顫有代償頭位者，一旦同時還合并斜視，則使得手術(shù)的設(shè)計變得復(fù)雜，增加了術(shù)后效果的不確定性，甚至難于一次手術(shù)獲得良好的效果。趙堪興教授首次提出了對于有代償頭位合并斜視的先天性眼球震顫病人采取主導(dǎo)眼手術(shù)矯正頭位并另眼手術(shù)矯正斜視的術(shù)式，使得此類復(fù)雜性眼球震顫患者通過一次手術(shù)獲得滿意效果，該法在全國獲得廣泛推廣。長期以來斜視手術(shù)屬于外眼手術(shù)范疇，普通水平斜視手術(shù)操作相對單純，易于掌握，但是對于垂直斜視、旋轉(zhuǎn)性斜視、CCDDs等復(fù)雜性斜視因涉及專門的理論知識、檢查技術(shù)和手術(shù)設(shè)計，令非?？漆t(yī)師望而生畏，又由于垂直肌和斜肌解剖及功能的復(fù)雜性，更增加了手術(shù)的復(fù)雜性和難度。趙堪興教授帶領(lǐng)課題組通過 10余年顯微手術(shù)實(shí)踐以及對相關(guān)手術(shù)器械及技術(shù)的改進(jìn)，逐步形成了斜視手術(shù)微創(chuàng)理念和操作體系，把顯微外科技術(shù)成功引入斜視手術(shù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“直視下手術(shù)”，實(shí)現(xiàn)了術(shù)后眼球運(yùn)動和雙眼視功能的最佳恢復(fù)，降低了各種并發(fā)癥的風(fēng)險。趙堪興教授的手術(shù)理念及一系列手術(shù)創(chuàng)新獲得了國際認(rèn)可，并受邀作為高級作者參與制定并發(fā)表了國際斜視手術(shù)評估規(guī)則。

3 相關(guān)遺傳性致盲眼病的研究[9，10]

遺傳性眼病在兒童中具有極高的致盲率，嚴(yán)重影響視覺發(fā)育和正常雙眼視功能的建立，其中視網(wǎng)膜色素變性(RP)是以夜盲為主要特征的重要致盲性遺傳眼病。趙堪興教授帶領(lǐng)團(tuán)隊通過對中國人常染色體顯性遺傳 RP(adRP)進(jìn)行分析，定位了一個新的 RP連鎖位點(diǎn)，被國際基因命名委員會(HGNC)命名為RP33。此位點(diǎn)為中國自主知識產(chǎn)權(quán)的首個(目前唯一)RP位點(diǎn)。本項目還首次克隆了SNRNP200基因，并通過在酵母上的功能實(shí)驗，證實(shí)其為 RP致病相關(guān)基因，提出了 adRP發(fā)生的新機(jī)制：即 pre-mRNA剪接缺陷的分子基礎(chǔ)可能是源于 SNRNP200依賴的U4/U6解旋功能的缺陷，而非 U4/U6-U5的組裝缺陷。佛羅里達(dá)大學(xué)的Swanson教授指出：“U4/U6解旋功能的缺陷是研究RNA剪接與疾病關(guān)系的重要發(fā)現(xiàn)之一”。[11]本研究成果獲多國科學(xué)家追蹤研究，被瑞士及英國科學(xué)家證實(shí) SNRNP200也引起歐美高加索人 adRP。[12，13]基于 pre-mRNA 剪接基因是 adRP的重要病因，課題組建立了對 RP患者進(jìn)行快速遺傳學(xué)篩查的有效方法，在全國廣泛推廣。

4 項目的推廣

通過該項目的開展，極大地推動了我國“斜視與小兒眼科”的學(xué)科建設(shè)。共主辦全國性學(xué)術(shù)會議14次，國家級繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育學(xué)習(xí)班 34次，主持各類專題講座200余次，完成斜視弱視進(jìn)修學(xué)習(xí)班72期，促成了與美國斜視與小兒眼科學(xué)會(AAPOS)合作，創(chuàng)辦了中國斜視與小兒眼科學(xué)科帶頭人培養(yǎng)項目(AAPOS-TJEH Project)，舉辦該項目培訓(xùn) 19期，完成國際化人才培訓(xùn)600余人次，為培養(yǎng)高水平的人才打造了發(fā)展平臺。通過本項目的開展，已為全國培養(yǎng)了百余名學(xué)科帶頭人和千余名的學(xué)術(shù)骨干，培養(yǎng)畢業(yè)博、碩士研究生 100余人，其中 48人已取得博士學(xué)位，一批學(xué)生已成長為“985”和“211工程”院校的學(xué)科帶頭人和學(xué)術(shù)骨干。本項目發(fā)表論文 289篇，其中 SCI論文 44篇，最高單篇 IF＝12.3，他引1,455次。主編人民衛(wèi)生出版社《眼科學(xué)》教材和專著 5部，副主編專著 2部，參編教材和著作多部。項目成果在國內(nèi)各知名院校和醫(yī)療單位以及基層單位普遍推廣，開發(fā)的新技術(shù)、新方法、新理念無保留地輸出給全國各地，有力推動了學(xué)科發(fā)展，取得了巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

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