老年性黃斑變性黃斑區(qū)脈絡(luò)膜分水帶的流體力學(xué)特點(diǎn)

高林林，李亞萍*，黎曉新，譚文長，魏 蘭，邱 俊，薛麗芳，趙凱軍，孫大軍

(1.吉林大學(xué)第二醫(yī)院 眼科中心，吉林 長春130041；2.北京大學(xué)人民醫(yī)院 眼科中心； 3.北京大學(xué)力學(xué)研究所；4.空軍航空大學(xué)門診部；5.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院)

老年性黃斑變性(AMD)是21世紀(jì)眼科界亟待解決的重大難題之一。AMD分為滲出型和萎縮型。90%AMD的嚴(yán)重視力喪失是滲出型所致。滲出型AMD的主要病理特點(diǎn)為脈絡(luò)膜新生血管(CNV)的形成。目前，CNV治療不可逾越的難題是CNV的復(fù)發(fā)和對(duì)視功能不可逆的影響。因此，如何能預(yù)防CNV的發(fā)生是AMD治療的關(guān)鍵。1998 年，Robert D[1]研究指出：滲出型AMD的91.7%的CNV發(fā)生于黃斑區(qū)脈絡(luò)膜分水帶(CWZ)。2003年，李亞萍等[2]研究也首次發(fā)現(xiàn)亞洲人90.3%滲出型AMD的CNV好發(fā)于黃斑區(qū)CWZ，并經(jīng)研究證實(shí)在滲出型AMD中CWZ是缺血的區(qū)域。滲出型AMD中CWZ為什么缺血？本文對(duì)滲出型AMD的CWZ流體力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行研究，旨在探討滲出型AMD的CNV發(fā)生的原因。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

1.1.1AMD組 2002年7月-2010年5月，臨床診斷為AMD患者60例，患者年齡45-82歲，平均年齡60歲；男性39例，女性21例。皆為單側(cè)眼；視力：指數(shù)/30 cm-0.8。所有患者均經(jīng)常規(guī)眼前段檢查，散瞳直接和間接檢眼鏡及眼底照相。有黃斑區(qū)視網(wǎng)膜下出血、漿液性色素上皮脫離、滲出和脂質(zhì)沉著、盤狀瘢痕(滲出型)；黃斑色素紊亂、中心凹反射減弱或消失、散在軟疣或硬疣(萎縮型)。所有患者均符合AMD的診斷標(biāo)準(zhǔn)[3]，其中萎縮型AMD20例30只眼,滲出型40例40只眼(CNV眼：40眼；非CNV眼：40眼)。AMD組高血壓患者7例 ，其中是滲出型的有5例，萎縮型的2例，均藥物控制血壓至正常。冠心病8例，其中是滲出型的有7例，萎縮型的1例。

1.1.2對(duì)照組 另選取在此期間就診、年齡與AMD患者相匹配的無AMD的患者40例(老年性白內(nèi)障27例、結(jié)膜結(jié)石5例，慢性結(jié)膜炎4例，玻璃體后脫離4例)40只眼作為對(duì)照組。對(duì)照組高血壓患者6例，藥物控制至正常。冠心病4例。平均年齡65歲。

1.2 方法

1.2.1血流速度、阻力指數(shù)、波動(dòng)指數(shù)的測(cè)定 采用美國惠普HP-8500型彩色多普勒血流儀，探頭頻率7.5MH。患者取平仰臥位，閉目，眼瞼上涂導(dǎo)聲膠，探頭置于眼瞼上，顯示清晰的眼球及視神經(jīng)二維圖像。加上彩色血流顯像，于球后5mm視神經(jīng)顳側(cè)找到顳側(cè)睫狀后短動(dòng)脈(temporal short posterior ciliary arteries,t-SPCA)，再找到向鼻側(cè)分支的鼻側(cè)睫狀后短動(dòng)脈(nasal SPCA,n- SPCA)；球后15mm近視神經(jīng)鼻側(cè)找到眼動(dòng)脈(ophthalmic arteriy,OA)。SPCA取樣在SPCA入眼最接近于球壁的分叉處，將取樣容積(0.15 cm)對(duì)準(zhǔn)最亮的一段紅色信號(hào)，使取樣線盡量平行于血管，找到最佳頻譜后凍結(jié)圖像，測(cè)量收縮期最大流速(vmax)、舒張末期血流速度(vmin)及阻力指數(shù)(RI)、搏動(dòng)指數(shù)(PI)。測(cè)量三次取平均值，檢查均由一名操作熟練的、不知實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的醫(yī)師完成，流速單位m/s。每次測(cè)定前先測(cè)雙眼內(nèi)壓(IOP)及視力。

1.2.3AMD組、對(duì)照組患者均行血粘滯度化驗(yàn)。所有患者除了進(jìn)行上述常規(guī)眼部檢查外均行ICGA檢查。

2 結(jié)果

滲出AMD的CNV眼、非CNV眼與萎縮性AMD組、對(duì)照組比較阻力指數(shù)(RI)明顯增加，P<0.01；全血粘滯度(η)明顯增加，P<0.01；最大剪切力(τmax)、平均剪切力(τmean)明顯降低，P<0.01。滲出AMD的CNV眼與非CNV眼比較，阻力指數(shù)(RI)無明顯差異，P>0.01；全血粘滯度(η)無明顯差異，P>0.01；最大剪切力(τmax)、平均剪切力(τmean)無明顯差異，P>0.01。萎縮性AMD組與對(duì)照組比較，阻力指數(shù)(RI)無明顯差異，P>0.01；全血粘滯度(η)無明顯差異，P>0.01；最大剪切力(τmax)、平均剪切力(τmean)無明顯差異，P>0.01，(見表1，圖1-4)。

表1 CWZ內(nèi)剪切力在滲出AMD的非CNV眼、滲出AMD的CNV眼、萎縮性AMD組和對(duì)照組中的比較

P<0.05水平，RI：①與③、④組比較，有顯著差別。②與③、④組比較，有顯著差別。Tmax：①與②、③、④組比較，有顯著差別。②與③、④組比較，有顯著差別。Tmean：①與②、③、④組比較，有顯著差別。②與③、④組比較，有顯著差別。η：①與③、④組比較，有顯著差別。②與③、④組比較，有顯著差別。

圖1 滲出型AMD非CNV眼的CWZ內(nèi)顳側(cè)睫狀后短動(dòng)脈的剪切力波形 圖2 滲出型AMD 的CNV眼的CWZ內(nèi)顳側(cè)睫狀后短動(dòng)脈的剪切力波形 圖3 萎縮型AMD的CWZ內(nèi)顳側(cè)睫狀后短動(dòng)脈的剪切力波形 圖4 正常組的CWZ內(nèi)顳側(cè)睫狀后短動(dòng)脈的剪切力波形

3 討論

滲出型AMD的主要病理特點(diǎn)是脈絡(luò)膜新生血管形成。人73%的眼部血液流入脈絡(luò)膜，在黃斑區(qū)具有血流量大、血流速度快的特點(diǎn)。如果黃斑區(qū)有血液循環(huán)障礙，勢(shì)必對(duì)黃斑部視網(wǎng)膜有重大的影響。很多學(xué)者研究表明AMD的脈絡(luò)膜、視網(wǎng)膜血液灌注異常[5，6]。CWZ是生理性的睫狀動(dòng)脈在脈絡(luò)膜分區(qū)供應(yīng)的交界處[7]。睫狀后短動(dòng)脈(SPCAs)之間的分水帶：PCAs發(fā)出 15-20支睫狀后短動(dòng)脈，分為鼻側(cè)組和顳側(cè)組，在黃斑區(qū)分區(qū)供應(yīng)時(shí)形成。

本研究發(fā)現(xiàn)，滲出型AMD的患者血液粘滯度增高，CWZ區(qū)的血液流動(dòng)剪切力降低、阻力指數(shù)明顯增高。

血液粘滯度是紅細(xì)胞聚集性、變形性、白細(xì)胞、血漿蛋白等血液組分流變特性的綜合反映。血管中影響血液流量的因素主要為壓力梯度、血管半徑和血液黏度。所以，血液粘滯度對(duì)微循環(huán)血流灌注起到重要的作用。血液粘滯度增高可以直接損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞。血液粘滯度增高可以導(dǎo)致血栓形成、動(dòng)脈粥樣斑塊形成[8]。

滲出型AMD的患者血液粘滯度增高，滲出型AMD的CWZ區(qū)血流減慢,90.6%CNV易于發(fā)生在CWZ。所以，血液粘滯度在黃斑區(qū)CWZ的t-SPCA中可能也引起血液動(dòng)力學(xué)變化。

血液在動(dòng)脈中流動(dòng),動(dòng)脈必須具備適應(yīng)所處力學(xué)環(huán)境并在力學(xué)環(huán)境改變時(shí)作出適應(yīng)性變化的能力。通常稱之為在一定力學(xué)環(huán)境中的血管重建。研究表明[9],在引起血管重建的諸因素中,黏性血液流動(dòng)作用于血管壁的切應(yīng)力具有重要的作用[9]。

2001年，柳兆榮[4]通過分析動(dòng)脈中血液脈動(dòng)流的特性,提出一種通過測(cè)量管軸上的血流速度計(jì)算血管壁剪切力的方法,所得結(jié)果為定量確定血管壁剪切力。超聲流速檢測(cè)的空間分辨率 (通常沿血管徑向的分辨率為 1 mm左右 )可能給管軸流速測(cè)量帶來的誤差很小 (通常相對(duì)誤差小于 5%)。但如果直接用于測(cè)量管壁鄰近流速,誤差就相當(dāng)大了。這也正是本文利用此方法通過測(cè)量管軸上的血流速度 (而不直接測(cè)管壁鄰近流速的徑向梯度 )確定血管壁剪切力原因之一。

眾所周知，動(dòng)脈粥樣硬化好發(fā)于動(dòng)脈分支開口處、彎曲動(dòng)脈的凸面，而在直通的血管很少見到病變。這種現(xiàn)象簡單地用血漿LDL濃度升高、生理和內(nèi)環(huán)境改變等都不能很好地解釋。2001年，Delcourt C[10]等流行病學(xué)調(diào)查指出，AMD的早期發(fā)病與心血管疾病，尤其高脂飲食、動(dòng)脈硬化直接相關(guān)。一位學(xué)者對(duì)醫(yī)院心血管內(nèi)科的病人調(diào)查，發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈粥樣硬化的病人80%發(fā)生AMD。本研究中對(duì)照組有四例冠心病患者，但是他們眼部黃斑區(qū)并無CWZ結(jié)構(gòu)，所以CNV的發(fā)生可能不單與動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)，而且與動(dòng)脈分支開口處、彎曲動(dòng)脈的凸面等結(jié)構(gòu)有關(guān)。

CWZ區(qū)恰恰具有多個(gè)動(dòng)脈分叉處,同時(shí)黃斑區(qū)具有高代謝的要求。本研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組、萎縮型AMD比較，滲出型AMD的CWZ處SPCA血液流動(dòng)剪切力降低，血流阻力增加。而滲出型AMD的CNV眼與非CNV眼剪應(yīng)力差異不明顯的可能原因，主要是它們是同一個(gè)病人的兩只眼，一只眼患滲出型AMD有CNV，另一只眼無CNV，但是無CNV眼也有CWZ結(jié)構(gòu)。

動(dòng)脈分支、彎曲處在流場(chǎng)中的血流剪切力較低，極易形成湍流。剪切力的降低可以直接影響血管內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)、信號(hào)傳導(dǎo)和調(diào)控基因的表達(dá)[8，11]。血管內(nèi)皮是損傷或功能變化的初始靶部位，血流與血管壁正常的相互作用被擾亂可以損傷血管內(nèi)皮[12]。血管病變易發(fā)生在復(fù)雜流動(dòng)區(qū)域，說明血液動(dòng)力學(xué)的作用力在這些區(qū)域?qū)ρ軆?nèi)皮細(xì)胞有更大的損傷作用，而且在體外已經(jīng)證明了低剪切力和剪切力梯度，都可以調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的功能[13]。所以，滲出型AMD黃斑CWZ區(qū)血流具有較低的剪切力干擾正常的血流，長期以往必將損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，進(jìn)而使內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，加之慢性缺血，導(dǎo)致CNV的發(fā)生。