屈光參差性弱視治療前后視皮層功能磁共振成像的研究

于春紅，殷小龍，鄧燕，彭小維，廖瑜俊，熊偉偉

（南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院兒童眼科，南昌 330006）

弱視在兒童眼病中較為常見,按病因可分為不同類型，其中屈光參差性弱視較為常見，它是由于雙眼屈光參差比較大而發(fā)生的弱視[1]。 弱視多從幼兒開始發(fā)病，在出生后不久，如果幼兒發(fā)現(xiàn)有先天性的白內(nèi)障、上瞼下垂遮蓋瞳孔區(qū)、雙眼的高度屈光參差、高度屈光不正（遠視、散光、近視）、斜視等,就會出現(xiàn)弱視。 一直以來，有許多學(xué)者對于弱視的原因進行研究探索，Hess RF 等研究認為， 弱視患者主要在視覺皮層發(fā)生改變[2]，而對于弱視患者在初級視覺皮層和高級視覺皮層的神經(jīng)元活動情況,仍具有一些不同的研究觀點[3-6]，血氧水平依賴功能磁共振成像 (blood oxygenation level dependentfunctional magnetic resonance imaging,BOLD-fMRI)技術(shù)，能夠反映大腦神經(jīng)的功能狀態(tài)，同時，可以對視覺相關(guān)皮層進行定量、定位，具有直觀、無創(chuàng)的特點。 本研究采用BOLD-fMRI 技術(shù)，分析屈光參差性弱視在治療前、后大腦皮層功能特點，對兒童屈光參差性弱視的神經(jīng)大腦皮層功能做一探討。

1 資料與方法

1.1 研究對象 實驗組：選取屈光參差性弱視患者26 例，其中男性 13 例，女性 13 例，年齡 4-9 歲，均為單眼弱視，弱視眼經(jīng)過治療后達到基本治愈。 診斷標準按2019 年《弱視診斷專家共識》執(zhí)行。 首先對患者進行散瞳檢影驗光、配鏡，納入標準：雙眼柱鏡屈光度相差≥1.00D 或雙眼球鏡屈光度相差≥1.50D。排外其它眼部及全身疾病。根據(jù)全國兒童斜、弱視防治學(xué)組制定的弱視治療療效評價標準（1996 年）， 基本治愈為治療后的矯正視力恢復(fù)到≥0.9； 弱視眼治療的方法采用的是散瞳驗光后配鏡、精細視力訓(xùn)練、單眼遮蓋法等綜合療法。對照組：正常兒童20 例，男、女各10 例，入選條件：年齡4-9 歲；裸眼視力均正常，無眼部及其它全身疾病。

1.2 血氧水平依賴功能磁共振成像的檢測

1.2.1 視覺刺激 采用德國羅蘭視覺電生理儀，分別使用 2.00、1.00、0.50、0.25c/d 的空間頻率， 翻轉(zhuǎn)頻率8Hz，對比度87%的黑白棋盤格；采用左右眼單眼刺激；注視屏幕中央“+”固視點。掃描過程每6個時相組成一個序列。

1.2.2 MRI 信號收集 使用SIEMENS MAGNETOM Verio 3T 磁共振儀。 首先用快速的自旋回波，采集16 層的斜軸面圖像，T1WI 相，與距狀裂平行。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析及觀察指標 圖像經(jīng)FADA 軟件做數(shù)據(jù)分析。觀察指標：大腦皮層神經(jīng)元興奮水平：改變不同的刺激條件，取信號強度最大的一個像素及其相鄰的24 個像素的信號強度， 做為相對應(yīng)刺激條件下，大腦皮層神經(jīng)元的平均興奮水平[7]；雙眼像素指數(shù)（binocular voxels index，BVI）:是指弱視患者的兩眼分別刺激得到的興奮像素之和與雙眼同時接受刺激時得到的總興奮像素的比值[8]。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析方法 采用SPSS20.0 軟件，大腦皮層神經(jīng)元興奮情況與P100 波潛時的相關(guān)性用直線相關(guān)分析， 對雙眼大腦皮層在不同刺激條件下的比較、及治療前后的比較，采用方差分析，P＜0.05作為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 fMRI 檢測不同區(qū)域視覺皮層的興奮水平 屈光參差性弱視患者的正常眼，在梭狀回、枕葉視大腦皮層V1、V2、后頂葉、下顳區(qū)等區(qū)域都有興奮，這與劉虎的研究一致[8]，以枕葉距狀裂周圍的V1、V2 最明顯， 而弱視眼受刺激的激活區(qū)較對側(cè)眼明顯減小 (P＜0.05)（表 1）。

表1 弱視眼、對側(cè)眼視覺皮層興奮水平的比較()

表1 弱視眼、對側(cè)眼視覺皮層興奮水平的比較()

空間頻率（c/d）大腦皮層興奮水平弱視眼 對側(cè)眼F P P13P12P23 0.25 0.50 1.00 2.00 2.17±0.20 2.26±0.19 1.39±0.13 1.58±0.17 2.69±0.23 2.87±0.24 3.24±0.27 3.19±0.19 273 146 325 186 0.000 0.000 0.000 0.000 0.022 0.016 0.003 0.002 0.024 0.027 0.001 0.006 0.052 0.025 0.055 0.055

2.2 P100 波潛伏期與大腦視覺皮層興奮水平的關(guān)聯(lián)性 屈光參差性弱視對側(cè)眼和弱視眼P100 波潛伏期與大腦視覺皮層興奮水平均呈負相關(guān)(P＜0.05)（表 2）。

表2 屈光參差性弱視P100 波潛時與大腦皮層神經(jīng)元興奮水平的相關(guān)性

2.3 治療前后大腦視覺皮層興奮水平對比 屈光參差性弱視的弱視眼治療后，較治療前比較，大腦視覺皮層興奮水平有明顯增加，有顯著性差異(P＜0.05)（表 3）。

3 討論

3.1 BOLD-MfRI 的原理與特點 具有直觀、 無創(chuàng)性， 能夠檢測弱視患者相關(guān)的大腦視覺皮層興奮水平，以往對于弱視患者神經(jīng)通路方面的探究，多采用PVEP 技術(shù)和細胞電生理[9]。 PVEP 優(yōu)點是具有整體性， 能反映神經(jīng)通路上弱視眼的神經(jīng)興奮水平，但不夠全面、直觀。 BOLD-MfRI 的基本原理是[10]:神經(jīng)元的活化與血流和血氧的改變密不可分,由于去氧血紅素和帶氧血紅素二者之間磁導(dǎo)率不同,從而導(dǎo)致磁共振信號不同。Yang 等[11]使用fMRI檢測，發(fā)現(xiàn)左旋多巴治療弱視后，弱視眼的視覺皮層的興奮狀態(tài)在強度、范圍方面明顯提高，較治療前有統(tǒng)計學(xué)差異。

3.2 BOLD 一fMRI 定位視功能 心理物理學(xué)研究及動物實驗證實[12]:視覺處理是“從下到上”。 視覺的神經(jīng)通道在V1 區(qū)以后有二個走向: 一是從V1區(qū)后，經(jīng)過MT 區(qū)，再投射至大腦的后頂葉，另一個走向是從Vl 區(qū)投射至大腦的顳下葉。 本文研究發(fā)現(xiàn)，屈光參差性弱視在枕葉的視皮層、頂葉以及顳葉幾個不同區(qū)域，都有大腦皮層興奮，但弱視眼比正常眼的興奮區(qū)域明顯低，這與劉虎等[8]研究結(jié)果一致。 劉虎等[8]研究還發(fā)現(xiàn)，斜視性弱視患者也有同樣的表現(xiàn)。 從理論來講，屈光參差性弱視眼在用眼過程中，物體成像不清晰，傳入的視覺信號也就明顯減少， 因此弱視眼的視覺通路以及視覺皮層沒有足夠的刺激來源，功能上也會相對減弱。

表3 治療前后大腦視覺皮層興奮水平對比()

表3 治療前后大腦視覺皮層興奮水平對比()

空間頻率（c/d）大腦皮層興奮水平弱視眼治療前 弱視眼治療后F P P13P12P23 0.25 0.50 1.00 2.00 2.17±0.20 2.26±0.19 1.39±0.13 1.58±0.17 3.16±0.25 3.52±0.23 3.76±0.24 3.85±0.22 276 151 324 181 0.000 0.000 0.000 0.000 0.012 0.018 0.004 0.001 0.024 0.027 0.003 0.006 0.052 0.025 0.054 0.052

3.3 弱視眼受刺激下大腦皮層神經(jīng)元的變化 以往有研究認為， 屈光參差的雙眼在視覺發(fā)育的早期，采用不同空間頻率刺激，視大腦皮層神經(jīng)元的興奮并不是一樣的。 本研究中，分別選用不同的空間頻率棋盤方格做為刺激條件， 屈光參差性弱視的弱視眼大腦皮層神經(jīng)元興奮狀態(tài)明顯低， 與對側(cè)正常眼比較，有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)；經(jīng)過綜合治療后，弱視眼達到初步治愈時，大腦皮層神經(jīng)元興奮水平明顯增加；這一結(jié)果與之前關(guān)于VEP、細胞電生理方面的研究相一致[13，14]。 屈光參差性弱視兩眼柱鏡或球鏡度數(shù)相差大， 物體通過眼球在眼底形成的物像大小不等，清晰度也不同，導(dǎo)致大腦很難把兩眼的物像融合成一個物像， 兩眼間相互干擾，基本治愈后，兩眼成像抑制解除，弱視眼的大腦皮層神經(jīng)元興奮水平因而增加。

目前，越來越多的學(xué)者將fMRI 用于視覺領(lǐng)域的探索， 多見于對不同類型的弱視分析其視覺皮層的初級改變[15,16]，本研究分析了屈光參差性弱視的雙眼、特別是基本治愈后的弱視眼的大腦皮層，在四個不同空間頻率刺激時的激活特點。 fMRI 不僅是加深了視覺電生理方面的研究， 而且通過fMRI，可以更直觀、全面地了解弱視的大腦各皮層不同區(qū)域功能的狀況， 促進弱視神經(jīng)機制方面的研究。