弱視的神經(jīng)影像學技術(shù)檢查研究進展

孫燕，嚴興科，侯靜梅，吳保華，劉安國，鄭雯

弱視是指眼部無器質(zhì)性病變，以功能性因素為主所引起的遠視力≤0.8 且不能矯正者[1-2]。目前反映弱視主觀視功能的檢查手段有視力、矯正視力、對比敏感度、三級視功能等。然而眾多研究表明，弱視中樞病變存在于大腦皮質(zhì)[3-5]，功能性異常引發(fā)的腦皮質(zhì)形態(tài)學改變影響著弱視的發(fā)病，也影響著弱視病變的診療及愈后。

當前認為，弱視發(fā)病從視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞至中樞視皮質(zhì)均可發(fā)生不同程度的功能及形態(tài)學異常，最終影響視覺信號處理[6]。臨床視功能檢查可初步判斷患者弱視的類型及程度、治療及恢復狀況，但影像學技術(shù)的發(fā)展使人們對弱視的中樞性研究的評價更直觀、更深入、更便捷，從而帶動了弱視病因及病機的研究。目前，針對弱視發(fā)病采用的影像學檢查手段包括超聲（ultrasonic，US）、光學相干斷層掃描（optical coherence tomography，OCT）、功能近紅外光譜成像（functional near-infrared spectroscopy，fNIRs）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技術(shù)等。本文對近年來弱視的神經(jīng)影像學檢查技術(shù)和應(yīng)用情況進行概述。

1 眼科臨床影像學檢查

1.1 US 檢查

US 是指弱超聲波照射眼部組織界面時發(fā)生反射及折射，將組織的反射波進行圖像化處理的技術(shù)。該技術(shù)主要從示波屏上的波幅、數(shù)目以及波的先后次序等來判斷有無病變。A型超聲是根據(jù)超聲波穿過眼組織不同界面的時間幅度顯示的一維圖象。B 型超聲利用組織界面發(fā)生反射，部分聲波返回形成回聲，回聲經(jīng)換能器形成光點顯示在監(jiān)視器上，多個光點可構(gòu)成一幅眼球和眼眶的二維斷層圖像，從而顯示出眼部病理改變[7]。目前，對弱視眼行眼部超聲檢查可獲得眼軸長數(shù)值，被證實與弱視眼屈光度具有相關(guān)性。臨床上，陳茜等[8]對各類型弱視眼行視網(wǎng)膜及黃斑部厚度的測量，發(fā)現(xiàn)其與屈光不正性、屈光參差、高度近視及斜視性弱視發(fā)病機制、病變程度、弱視分類、弱視發(fā)病與年齡、眼軸之間有相關(guān)性?？ㄋ沟萚9]發(fā)現(xiàn)，使用AB 型超聲檢查弱視眼在屈光度數(shù)、晶狀體調(diào)節(jié)力、玻璃體深度和總軸長等方面與健眼相比較，差異有統(tǒng)計學意義，可對各屈光成分軸長與弱視屈光度變化、弱視類型與程度的相關(guān)性進行探討，并思考與病變機制的關(guān)系。換言之，AB 超行弱視眼軸長的測量對研究弱視發(fā)病機制及病變程度具有重要意義，同時各部分軸長的變化與屈光度變化間也存在尚未完全探知的相關(guān)性。AB 超檢查的測量誤差可通過培訓專人負責操作儀器等方式來減少。

1.2 OCT 檢查

OCT 是一種非接觸性的、在活體上對視網(wǎng)膜細微結(jié)構(gòu)進行橫斷面掃描的方法，利用低相干光對生物組織進行斷層掃描，并以圖形或數(shù)字形式顯示，提供量化診斷指標，對患者無損傷且分辨率高于B 超、CT 和MRI[10-12]。

目前運用OCT、頻域OCT 對視網(wǎng)膜進行掃描，發(fā)現(xiàn)不同類型弱視組視網(wǎng)膜、黃斑區(qū)不同區(qū)域厚度及體積有所不同。張艷芳等[13]對弱視及正常兒童進行的視網(wǎng)膜厚度與容積比進行測量發(fā)現(xiàn)，遠視性弱視組A4、A6、A7、A8 區(qū)網(wǎng)膜厚度厚于近視組。大量研究顯示，弱視程度、類型及發(fā)病原因不同，其患者視網(wǎng)膜各區(qū)厚度有所不同。近年來有關(guān)青少年屈光不正的研究中，李應(yīng)翠[14]、孔樂等[15]行OCT 檢查黃斑中心凹視網(wǎng)膜厚度及容積均較正常對照組大，尤以內(nèi)環(huán)鼻側(cè)和上方視網(wǎng)膜顯著,且常與弱視程度相關(guān)，與等效球鏡呈顯著正相關(guān)，與眼軸長度及眼壓呈負相關(guān)，為弱視解剖學及發(fā)病機制積累了數(shù)據(jù)。因此表明，OCT 檢查局限于視網(wǎng)膜黃斑厚度體積的測量，但測量結(jié)果相對精確，對其檢測結(jié)果聯(lián)系中樞機制理論研究，可進一步判斷視網(wǎng)膜解剖結(jié)構(gòu)功能的改變與中樞神經(jīng)大腦皮質(zhì)功能改變的相關(guān)性，便于探討弱視發(fā)病機制、病變類型、程度及臨床療效，通過弱視檢查手段判斷治療效果，指明治療方向。

2 fNIRs 技術(shù)

fNIRs 技術(shù)是利用在700～900 nm 范圍內(nèi)近紅外波段光對人體不同組織具有良好通透性，對血紅蛋白（hemoglobin，Hb）、含氧血紅蛋白（oxyhemoglobin，Hb02）的光吸收系數(shù)存在差異的特性，研究生物組織結(jié)構(gòu)性質(zhì)的一種光譜分析技術(shù)。因其具有實時、方便、成本低廉等優(yōu)點為臨床提供了一種新的可床邊實施應(yīng)用的分析檢查手段。目前fNIRs 已被用于研究諸如弱視等伴有運動處理缺陷的疾病的血液動力學變化[16]。Iwata 等[17]對于弱視患者的fNIRs 檢查研究發(fā)現(xiàn)，兩眼睜開的受試者HbO2變化明顯高于一只眼睛閉著的受試者，從腦功能激活的角度來看，在不遮擋健康眼睛的情況下進行弱視治療可能效果最好。本項目團隊根據(jù)前期研究成果推測，針刺進行弱視治療能明顯改善HbO2、Hb 和總血紅蛋白（total hemoglobin,tot-Hb）的濃度，顯著調(diào)節(jié)視皮層異常神經(jīng)元功能，可通過fNIRs 配合實驗研究探討弱視腦機制改變[18]。

因fNIRs 能夠記錄來自視覺皮層的移動刺激的血流動力學反應(yīng)，在弱視研究中可針對不同的治療手段治療前后對其視皮層血流變化的部位及范圍進行觀察，有利于明確弱視發(fā)生機制及判斷弱視發(fā)生及治療的即時腦功能反應(yīng)，與MRI 聯(lián)合應(yīng)用能夠彌補其精確度較差，定位欠準確的情況。

3 MRI 技術(shù)

MRI 技術(shù)是利用原子核在磁場中的信號重建而成像，具有較高的軟組織分辨率、可任意斷面成像、無電離輻射，是一種安全無創(chuàng)的生物自旋成像技術(shù)。MRI 在眼科臨床診療中對眼外肌、眼眶及視神經(jīng)病變甚至軟組織、骨性組織及血管也有極好的顯示[19]，增強后更具優(yōu)勢，在一定程度上已代替CT檢查[20]。因可使視皮質(zhì)區(qū)或周圍腦組織顯影故可協(xié)助弱視病變定位。Lebedeva IS 等[21]對單眼弱視兒童行MRI 腦灰質(zhì)參數(shù)分析見，弱視眼視力與其腦皮質(zhì)厚度具有正相關(guān)性，大腦半球間厚度差異未見。而Allen 等[22]通過MRI 技術(shù)發(fā)現(xiàn)弱視眼大腦激活范圍明顯減少。這些發(fā)現(xiàn)支持弱視兒童視皮質(zhì)結(jié)構(gòu)異常的假設(shè)。

3.1 功能磁共振成像

功能性磁共振成像 （functional magnetic resonance imaging，fMRI）其實質(zhì)就是在磁共振成像的基礎(chǔ)上獲取大腦活動的功能圖像，以獲取被試者對所給語言、圖形、聲音等刺激進行加工時產(chǎn)生的fMRI 信號并加以分析，以確定這些刺激與對應(yīng)腦區(qū)的關(guān)系，從而分析其腦機制。fMRI 技術(shù)中的腦血流測定包含有注射造影劑、彌散加權(quán)、灌注和血氧水平依賴成像等方法。Nguyen 等[23]使用fMRI 發(fā)現(xiàn)弱視眼視皮層激活度低，治療后多處皮質(zhì)如次級視覺皮層、楔葉、舌回、額頂部等激活強度增加至與正常相等或更強。證實早期而有效的弱視治療可以誘導皮質(zhì)可塑性，從而提高視力。劉虎等[24]也用fMRI 比較了斜視性弱視組和正常組雙眼像素指數(shù)發(fā)現(xiàn)，斜視性弱視的發(fā)病機制可能與皮層細胞減少以及弱視眼對高空間頻率視信息存在的采樣、編碼異常有關(guān)。

由此可見，fMRI 對于弱視未行治療及治療前后中樞部位的組織變化及功能異常的強弱的研究，可對弱視的發(fā)病的中樞機制和視皮層神經(jīng)元形態(tài)結(jié)構(gòu)功能的可塑性研究有很大幫助[14]。但fMRI 在弱視研究中存在的問題有，當一定的刺激誘導如視力表等使患者產(chǎn)生信號，若患者依從性不佳，結(jié)論的準確性則被質(zhì)疑；對弱視患者視覺皮質(zhì)中樞精確定位及形態(tài)學支持尚存在困難。

3.2 血氧依賴性的功能核磁共振成像

血氧依賴性的功能核磁共振 （blood oxygen level dependent functional magnetic resonance imaging，BOLD-fMRI）是目前最常用的fMRI 技術(shù)，它的主要原理是血液中包含逆磁物質(zhì)氧合血紅蛋白和順磁物質(zhì)去氧血紅蛋白，當給予刺激時，需要消耗體內(nèi)的氧合葡萄糖，刺激開始時一段時間內(nèi)血氧水平下降，隨著神經(jīng)元的興奮，帶來更多的血氧，去氧血紅蛋白相對減少，這樣兩種不同磁化物質(zhì)的增減狀態(tài)不同，表現(xiàn)的不同信號反映了相關(guān)腦區(qū)的激活狀態(tài)。因可以探測到已激活的大腦皮層位置及其范圍，對于研究弱視發(fā)病機制及后續(xù)治療效果評價有很大優(yōu)勢。Zeng 等[25]在BOLD-fMRI 檢查過程中，發(fā)現(xiàn)弱視患者的Brodmann 區(qū)域（BA）17 及其他外泌體區(qū)域與正常視力組相比，活動區(qū)域減少，激活水平降低。Gupta等[26]研究發(fā)現(xiàn)利用遮蓋療法治療斜視性弱視，治療后較治療前大腦枕葉、顳葉及頂葉視皮層激活范圍明顯擴大，證實了人類弱視可能導致枕葉皮質(zhì)功能障礙，降低初級視區(qū)活動。李陽等[27]運用BOLD-fMRI 階段性評價屈光參差性弱視兒童在規(guī)范弱視訓練后視皮質(zhì)。各階段功能區(qū)激活主要集中在左枕葉（Brodmann18 區(qū))、枕中回(Brodmann19 區(qū))、邊緣葉(Brodmann19 區(qū))、雙側(cè)頂上小葉 （Brodmann7 區(qū))、右枕葉舌回（Brodmann17 區(qū))，從中得出結(jié)論弱視者大腦皮質(zhì)Brodmann區(qū)（18、19、7、11 區(qū)）活動減少，經(jīng)規(guī)范化治療后激活區(qū)較治療前激活面積顯著擴大。BOLD-fMRI 可將獲得的功能圖像定位于結(jié)構(gòu)圖像，通過分析軟件獲得精確的視覺皮層激活圖，同時聯(lián)合VEP、OCT 及PET，使對大腦皮層激活區(qū)域的分區(qū)及分析清晰可見，客觀精確。BOLD-fMRI 對于弱視色覺及視覺運動覺功能降低的神經(jīng)機制尚不明確[28]。

3.3 彌散張量成像

彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是在彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項無創(chuàng)直觀的MRI 技術(shù)，它根據(jù)組織內(nèi)水分子各向異性的彌散運動所致的信號差異來判斷組織及神經(jīng)纖維軸索及髓鞘的病理改變。是目前唯一能在活體顯示白質(zhì)纖維束的走行，反映白質(zhì)纖維束的病理狀態(tài)及其鄰近病變的解剖關(guān)系等信息的非侵入性手段，滿足了弱視發(fā)病機制中樞研究的要求。近年有學者利用DTI 技術(shù)證明視放射微觀結(jié)構(gòu)與視覺系統(tǒng)的發(fā)育成熟有關(guān)[29]。Xie 等[30]在用DTI 對弱視兒童進行視輻射的掃描和纖維跟蹤技術(shù)重建后對其同項異性進行分析并得出結(jié)論，弱視組視輻射的前部容積數(shù)低，這間接反映出弱視患者視皮質(zhì)的功能不足。郭明霞等[31]利用DTI 對屈光不正性弱視患者檢測胼胝體和視輻射各項異性分數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，屈光不正性弱視患者背側(cè)視皮質(zhì)區(qū)域激活范圍與強度以及視輻射FA 值顯著降低，表明弱視視皮層功能損害的主要機制可能是胼胝體后部和視輻射發(fā)育不良，視皮層神經(jīng)元活動減少或神經(jīng)元同步化活動減少，由此可見，DTI 檢查尤其聯(lián)合運用BOLD-fMRI 檢查對視刺激下視皮質(zhì)的活動部位以及視路腦白質(zhì)的激活范圍、強度變化均有參數(shù)顯示?？蓪⒐δ茏兓徒Y(jié)構(gòu)異常相互聯(lián)系，從而進一步了解弱視的發(fā)病機制，方便并從中尋找有效的治療方法。

4 視覺誘發(fā)電位

視覺誘發(fā)電位（vision evoked potential，VEP）指將視覺刺激給予神經(jīng)系統(tǒng)，在相應(yīng)部位記錄到的電位變化，當視覺系統(tǒng)某一水平發(fā)生病變或功能障礙時，誘發(fā)電位的相應(yīng)部分出現(xiàn)潛伏期、波幅及波形改變。對于視神經(jīng)病變DTI 可發(fā)現(xiàn)VEP 異常的患側(cè)視路的FA 值較正常眼和對照組明顯降低，平均擴散率(Mean diffusion rate，MD)值明顯升高，證實了視路腦白質(zhì)存在脫髓鞘和軸突損傷，并且發(fā)現(xiàn)DTI 參數(shù)值與VEP P100 波潛伏期之間具有顯著相關(guān)性；證實了VEP 的異常在全視路中存在相應(yīng)投射區(qū)[32]。這表明弱視患兒除了視皮層功能缺陷外，還存在著更為復雜的白質(zhì)纖維束功能障礙，可DTI探查。本項目組曾行針刺治療功能性弱視的臨床觀察及圖形視覺誘發(fā)電位 （pattern visual evoked potential,P-VEP）研究，發(fā)現(xiàn)針刺治療后弱視眼視力明顯改善[33]。結(jié)合弱視VEP的改變觀察DTI 的變化，對視神經(jīng)外周段及中樞段病理改變的具體部位的一致性進行分析，進一步判斷弱視的發(fā)病機制及病變過程，應(yīng)用前景廣泛。

5 小結(jié)與展望

弱視病因復雜，類型繁多，病程遷延，臨床視功能檢查分析可獲得患兒外在的視覺指標，如何應(yīng)用檢查方法為弱視病因判斷、分型治療及療效評估提供合理的理論支持，成為筆者研究的方向?，F(xiàn)階段弱視的臨床檢查方法難以直接評估其發(fā)病的中樞病理機制，而影像學技術(shù)能夠直觀無創(chuàng)的檢測眼部及視覺中樞的病理改變，使弱視研究更直觀、更深入、更便捷，帶動弱視病因及病機的研究。也有研究者對弱視的研究，有從臨床觀察[34]和對治療經(jīng)驗[35]進行總結(jié)。筆者通過對現(xiàn)有研究的總結(jié)梳理，目前研究中采用AB 超眼軸檢查對眼內(nèi)各成分深度如前房深度、晶體調(diào)節(jié)前后厚度、玻璃體深度等進行測量，結(jié)合OCT 檢查的視網(wǎng)膜各區(qū)容積數(shù)據(jù)，與臨床研究中患兒視力、屈光度、對比敏感度、三級視功能等變化情況的聯(lián)系進行探討。fNIRs 技術(shù)及BOLD-fMRI 技術(shù)的應(yīng)用，推動了弱視腦功能機制研究，通過MRI 技術(shù)對弱視及眼部病變進行解剖像大腦定位，BOLD-MRI 可對各功能區(qū)域變化及功能連接變化程度進行反映及分析，而DTI 聯(lián)合VEP 討論對視神經(jīng)通路傳導及腦白質(zhì)的相應(yīng)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)建立聯(lián)系及關(guān)系，非常有助于對疾病變化的機制進行判斷。

弱視是由視覺剝奪引起的視皮層的生理學改變、雙眼相互作用或斜視所發(fā)生的視覺中樞的功能性變化而引起，同時存在腦皮質(zhì)的主動性抑制及外側(cè)膝狀體的組織學改變。雖然目前尚無法使分子生物學與臨床視光學、神經(jīng)眼科學很好地結(jié)合并應(yīng)用于視中樞神經(jīng)組織的本質(zhì)研究。但隨著臨床檢查手段的完善、多種檢查手段的聯(lián)合應(yīng)用及分析，主觀視功能檢查聯(lián)合VEP 以及神經(jīng)影像學技術(shù)特別是多模態(tài)磁共振成像技術(shù)的融合應(yīng)用，將為弱視視覺信號傳導到大腦皮層的功能及代謝變化，為其臨床表現(xiàn)及弱視腦功能的作用機制，提供有力的療效評價手段。