健康人視網(wǎng)膜血管參數(shù)變化研究△

裴利 蹇文淵 羅圓 龍迭戈 譚蓉 胡瑤 段俊國(guó)

視網(wǎng)膜血管是全身唯一可以直接觀察并測(cè)量的血管，通過(guò)視網(wǎng)膜可簡(jiǎn)單、快速、無(wú)創(chuàng)、可視化地觀察血管變化，特別是微循環(huán)變化。在視網(wǎng)膜量化測(cè)量評(píng)估方面，以往更多的是關(guān)于視網(wǎng)膜血管管徑的研究，其次是血管彎曲度，分形維數(shù)則很少。有文獻(xiàn)報(bào)道視網(wǎng)膜血管形態(tài)幾何參數(shù)與民族、遺傳等有關(guān)[1-2]，目前有關(guān)中國(guó)正常人視網(wǎng)膜血管幾何參數(shù)特點(diǎn)的研究較少。本研究旨在測(cè)量我國(guó)正常人群的視網(wǎng)膜血管彎曲度、血管管徑、分形維數(shù)，并探討這些參數(shù)與年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)的關(guān)系，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料本研究在成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院體檢中心招募正常受試者。本研究經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)并取得所有受試者的知情同意。納入受試者147名147眼，其中男52名，女95名。

納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡18～75歲；(2)屈光度為-2.0～+1.0 D。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)屈光介質(zhì)混濁，難以進(jìn)行眼底圖像評(píng)價(jià)者；(2)眼壓高于21 mmHg(1 kPa=7.5 mmHg)者；(3)合并青光眼、視網(wǎng)膜色素變性、老年黃斑變性、視網(wǎng)膜動(dòng)脈阻塞、視網(wǎng)膜靜脈阻塞等可能影響視網(wǎng)膜血管彎曲度及血管管徑、分形維數(shù)的眼科疾病者；(4)合并心腦血管、消化、呼吸及其他系統(tǒng)疾病可能影響視網(wǎng)膜血管彎曲度及血管管徑、分形維數(shù)者。所有入選者均需雙眼符合入選標(biāo)準(zhǔn)，選擇右眼為主研究眼。

1.2 檢查方法

1.2.1 儀器及拍攝方法眼底彩照通過(guò)眼底相機(jī)(KoWA nonmyd WX，日本)完成采集，受試者均行最佳矯正視力、裂隙燈顯微鏡、眼壓等常規(guī)檢查，隨后使用復(fù)方托吡卡胺滴眼液(華潤(rùn)雙鶴藥業(yè)有限公司，北京)散瞳至瞳孔直徑6～8 mm后，由同一操作者使用眼底相機(jī)在暗室下進(jìn)行采集，每眼分別采集2張45°以視盤(pán)為中心的圖像，2張45°以黃斑為中心的圖像，選取圖像質(zhì)量較佳者進(jìn)行分析。

1.2.2 眼底圖像測(cè)量參照文獻(xiàn)[3-9]的方法，采用和生視網(wǎng)膜量化分析系統(tǒng)(Healthsun Retinal Image Quantification Analysis，HIQA)分析視網(wǎng)膜血管彎曲度、血管管徑及分形維數(shù)(圖1)。采用45°以黃斑為中心的圖像，利用軟件自動(dòng)進(jìn)行分形維數(shù)檢測(cè)。采用45°以視盤(pán)為中心的圖像，以視盤(pán)中心為圓心，分別以1.5個(gè)和3.0個(gè)視盤(pán)直徑畫(huà)圓，選取位于兩圓之間區(qū)域的血管，所選血管為各個(gè)象限內(nèi)動(dòng)靜脈相伴行的主干，長(zhǎng)度需大于1/7個(gè)視盤(pán)直徑(圖2)。有分支者選取分支前的主干分析；存在血管交叉者選取交叉前的靠近視盤(pán)的血管分析。先檢測(cè)動(dòng)脈，再檢測(cè)靜脈，均以顳上-鼻上-鼻下-顳下象限順序檢測(cè)，利用軟件進(jìn)行視網(wǎng)膜血管彎曲度、血管管徑自動(dòng)測(cè)量，其中血管彎曲度的軟件計(jì)算測(cè)量方法詳見(jiàn)文獻(xiàn)[7]。根據(jù)左右眼、不同象限、性別、年齡段、BMI分組，比較各指標(biāo)差異。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 20.00軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，數(shù)據(jù)間比較采用t檢驗(yàn)及方差分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)：α=0.05。

圖1 眼底彩照及血管分形維數(shù)檢測(cè)圖

圖2 視網(wǎng)膜血管分析示意圖。注：兩個(gè)白色圓圈之間(距離視盤(pán)中心1.5～3.0個(gè)視盤(pán)直徑內(nèi))的血管部分為視網(wǎng)膜血管彎曲度、血管管徑檢測(cè)處，視網(wǎng)膜動(dòng)脈為紅色，視網(wǎng)膜靜脈為藍(lán)色

2 結(jié)果

2.1 左右眼比較左右眼的視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈血管彎曲度、血管管徑、分形維數(shù)比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)，見(jiàn)表1。

2.2 不同象限比較根據(jù)視網(wǎng)膜象限分組，對(duì)不同組別間的視網(wǎng)膜血管彎曲度、血管管徑及分形維數(shù)進(jìn)行整體比較。顳側(cè)象限與鼻側(cè)象限視網(wǎng)膜動(dòng)脈彎曲度、動(dòng)靜脈管徑比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P=0.000)。顳側(cè)象限與鼻側(cè)象限視網(wǎng)膜靜脈彎曲度比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

2.3 不同性別間比較男性與女性間相比，女性視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈彎曲度比男性高，但視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈彎曲度、動(dòng)靜脈管徑比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。分形維數(shù)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。見(jiàn)表3。

2.4 不同年齡段間比較以受試者年齡間隔10歲進(jìn)行分組，共分為5個(gè)亞組，對(duì)不同組別間的視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈彎曲度、動(dòng)靜脈管徑及分形維數(shù)進(jìn)行整體比較。結(jié)果顯示，不同年齡段間視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈彎曲度、動(dòng)靜脈管徑以及分形維數(shù)比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05)，且隨著年齡增大，視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈彎曲度增加，動(dòng)脈管徑變小，靜脈管徑在成年人隨年齡先大后小再變大，波谷樣變化，分形維數(shù)變小。見(jiàn)表4。

眼別眼數(shù)視網(wǎng)膜動(dòng)脈彎曲度視網(wǎng)膜靜脈彎曲度視網(wǎng)膜動(dòng)脈管徑/μm視網(wǎng)膜靜脈管徑/μm分形維數(shù)左眼1470.513±0.2640.263±0.201119.199±12.946147.614±17.2860.125±0.005右眼1470.513±0.2860.292±0.208117.544±13.615145.538±17.9850.125±0.004P值0.9860.2300.2870.3150.782

象限眼數(shù)視網(wǎng)膜動(dòng)脈彎曲度視網(wǎng)膜靜脈彎曲度視網(wǎng)膜動(dòng)脈管徑/μm視網(wǎng)膜靜脈管徑/μm顳側(cè)1470.996±0.4610.823±0.379132.633±22.779170.527±33.603鼻側(cè)1471.127±0.4330.790±0.368116.667±20.238145.432±28.060P值0.0000.2750.0000.000

性別眼數(shù)視網(wǎng)膜動(dòng)脈彎曲度視網(wǎng)膜靜脈彎曲度視網(wǎng)膜動(dòng)脈管徑/μm視網(wǎng)膜靜脈管徑/μm分形維數(shù)男520.479±0.2920.263±0.188116.935±14.501149.684±20.3390.126±0.003女950.527±0.2840.303±0.216117.796±13.297143.823±16.7240.124±0.004P值0.3640.2890.7290.072<0.001

年齡/歲眼數(shù)視網(wǎng)膜動(dòng)脈彎曲度視網(wǎng)膜靜脈彎曲度視網(wǎng)膜動(dòng)脈管徑/μm視網(wǎng)膜靜脈管徑/μm分形維數(shù)20～30600.411±0.2620.214±0.141122.153±12.262153.356±16.8050.126±0.004>30～40100.560±0.3460.288±0.177109.195±10.670138.686±16.0880.124±0.004>40～50570.583±0.2810.375±0.248113.861±12.971137.686±13.6060.125±0.003>50～60170.584±0.2860.287±0.209121.316±14.981147.224±20.2100.122±0.005>6030.668±0.0480.284±0.055101.799±14.588151.568±41.9570.123±0.002P值0.0090.001<0.001<0.0010.003

2.5 不同BMI間的比較根據(jù)BMI偏輕、正常、超重分為3個(gè)亞組，對(duì)不同組別間的視網(wǎng)膜血管彎曲度、血管管徑及分形維數(shù)進(jìn)行整體比較，結(jié)果顯示視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈管徑比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05)，視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈管徑隨BMI增高而減小。不同BMI組別間視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈彎曲度與分形維數(shù)比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。見(jiàn)表5。

BMI/kg·m-2眼數(shù)視網(wǎng)膜動(dòng)脈彎曲度視網(wǎng)膜靜脈彎曲度視網(wǎng)膜動(dòng)脈管徑/μm視網(wǎng)膜靜脈管徑/μm分形維數(shù)<18.5180.482±0.3300.286±0.182125.512±13.203149.140±11.9670.124±0.00418.5～22.9870.510±0.2850.290±0.231117.589±13.031147.990±9.0340.125±0.004>22.9420.532±0.2740.297±0.169114.035±13.826138.916±16.4050.124±0.004P值0.8210.9780.0100.0170.490

3 討論

最佳的血管結(jié)構(gòu)會(huì)以最小的能量消耗實(shí)現(xiàn)最有效的血流輸送[10]。視網(wǎng)膜血管的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)會(huì)隨血流動(dòng)力學(xué)改變而變化，對(duì)早期的病理生理學(xué)細(xì)微變化敏感。正常視網(wǎng)膜血管是直的或輕微彎曲的，血管壁光滑，新生血管和血流量增加均可導(dǎo)致迂曲、擴(kuò)張，而血管痙攣和血管壁增厚會(huì)使管腔變窄。分形維數(shù)測(cè)量血管樹(shù)的分支復(fù)雜程度，更大的值表示更復(fù)雜的分支模式。較新的全局參數(shù)(包括曲折度、分形維數(shù))構(gòu)成的視網(wǎng)膜血管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)幾何模式，能夠更加全面反映全身微循環(huán)狀態(tài)和眼部灌注水平。

正常人左右眼視網(wǎng)膜血管結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)明顯變化。通過(guò)各象限視網(wǎng)膜血管彎曲度、管徑的比較，發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜動(dòng)脈彎曲度顳側(cè)小于鼻側(cè)，視網(wǎng)膜靜脈彎曲度顳側(cè)大于鼻側(cè)，而動(dòng)靜脈管徑顳側(cè)均大于鼻側(cè)。這可能是因?yàn)轱D側(cè)視網(wǎng)膜起主要的感光功能，新陳代謝比鼻側(cè)旺盛，需氧量增加，因此顳側(cè)分支動(dòng)脈寬而直，顳側(cè)分支靜脈寬且長(zhǎng)，血流量比鼻側(cè)多，顳側(cè)血流速度快，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的血流量大，氧含量也越多。Garhofer等[11]發(fā)現(xiàn)顳上象限的血流速度最快，然后依次是顳下、鼻上、鼻下，也表明顳側(cè)血流速度較鼻側(cè)快，本研究從血管形態(tài)結(jié)構(gòu)解釋了這一特點(diǎn)。

女性體內(nèi)雌激素對(duì)血管的保護(hù)作用可能使這些血管結(jié)構(gòu)參數(shù)具有性別差異。我們對(duì)不同性別分析僅顯示男性分形維數(shù)比女性高，具有更復(fù)雜的血管分支，而視網(wǎng)膜血管彎曲度、管徑?jīng)]有性別差異，與國(guó)外研究報(bào)道中女性的視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈管徑、視網(wǎng)膜靜脈血管彎曲度均大于男性[12-13]不一致，可能由于樣本中性別分布不同所致。

有研究顯示，老年大鼠視網(wǎng)膜血管彎曲、管腔狹窄、管徑不規(guī)則[14]；另外一項(xiàng)研究認(rèn)為，人視網(wǎng)膜毛細(xì)血管細(xì)胞在50歲左右開(kāi)始減少、消失，最后變成無(wú)細(xì)胞的毛細(xì)血管，是人視網(wǎng)膜血管正常老化過(guò)程的表現(xiàn)[15]。關(guān)于分形維數(shù)的研究顯示分形維數(shù)與年齡有關(guān)[16]。較小的df，代表“稀疏”的視網(wǎng)膜血管網(wǎng)，獨(dú)立與年齡相關(guān)[17]。由此可見(jiàn)，視網(wǎng)膜血管與年齡變化密切相關(guān)。本研究結(jié)果顯示，隨著年齡變大，視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈彎曲度增加，動(dòng)靜脈管徑、分形維數(shù)變小，與上述研究相符，可能由于隨著年齡增加，細(xì)胞丟失，毛細(xì)血管壁變得凹凸不平，血管硬化，毛細(xì)血管變窄和變長(zhǎng)、彎曲，失去壁細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的毛細(xì)血管沒(méi)有血液運(yùn)輸功能，有功能的毛細(xì)血管減少，視網(wǎng)膜血管網(wǎng)相對(duì)稀疏。靜脈管徑的改變與動(dòng)脈并不一致，我們從血流動(dòng)力學(xué)方面推測(cè)青年時(shí)管徑較寬，可能是因?yàn)檠髁慷?，管腔充盈，管徑寬；中年時(shí)血流量減少，但血管形態(tài)變化不明顯，管徑相對(duì)變??；而老年時(shí)靜脈血管彈性減退，血管壁塌陷，血液瘀滯，血管擴(kuò)張、管腔增大。

本研究結(jié)果表明，視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈彎曲度有隨BMI升高而增加的趨勢(shì)，視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈管徑隨BMI增高而減小，分形維數(shù)沒(méi)有明顯變化。國(guó)外也有研究表明，BMI與視網(wǎng)膜血管管徑、血管彎曲度相關(guān)[18]，提示肥胖者存在微血管異常，但相關(guān)機(jī)制尚不清楚。

本研究納入樣本量較少，只對(duì)中國(guó)健康人群進(jìn)行測(cè)量和分析，新加坡一項(xiàng)多民族研究顯示，中國(guó)人視網(wǎng)膜血管管徑、血管彎曲度、分形維數(shù)比馬來(lái)西亞人和印度人高[19]，但由于所使用測(cè)量軟件及采用公式的不同，兩項(xiàng)研究不能進(jìn)行測(cè)量值的比較，目前國(guó)外關(guān)于各象限視網(wǎng)膜血管彎曲度、血管管徑比較的研究尚少，因此也無(wú)法進(jìn)行對(duì)比。結(jié)構(gòu)性視網(wǎng)膜改變?yōu)槲⒀h(huán)潛在新生物標(biāo)記，與視網(wǎng)膜功能狀態(tài)可能相互補(bǔ)充，我們認(rèn)為，進(jìn)行視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和功能的綜合評(píng)分是必要的，可以更好地評(píng)估體內(nèi)微循環(huán)狀態(tài)和某些疾病。