角膜神經(jīng)漩渦結(jié)構(gòu)的形態(tài)特點(diǎn)以及與眼表狀態(tài)的關(guān)系△

劉子源 郝然 周義霖 荊大蘭 王海昆 高爽 李學(xué)民

角膜神經(jīng)漩渦是角膜上皮基底神經(jīng)叢向中央放射狀走行，在角膜頂點(diǎn)鼻下方匯聚形成的一個(gè)渦狀結(jié)構(gòu)[1]。角膜神經(jīng)漩渦具有重要的定位意義，它位置相對(duì)固定，易于辨認(rèn)，在激光掃描共聚焦顯微鏡檢查中較其他區(qū)域的神經(jīng)測(cè)量重復(fù)性好[2]。同時(shí)，多個(gè)研究已經(jīng)證實(shí)[3-4]，角膜神經(jīng)漩渦對(duì)檢測(cè)糖尿病神經(jīng)病變具有較好的敏感性。角膜神經(jīng)漩渦是一個(gè)有著重要臨床應(yīng)用價(jià)值的定位結(jié)構(gòu)。目前,雖然對(duì)角膜神經(jīng)漩渦結(jié)構(gòu)的研究取得了一些成果，但是對(duì)這一結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)仍不全面。本研究在觀察大量角膜神經(jīng)漩渦圖像的基礎(chǔ)上，對(duì)其形態(tài)特征、生長(zhǎng)遷移方式及其與眼表狀態(tài)的關(guān)系等方面進(jìn)行了分析，更新了人們對(duì)角膜神經(jīng)漩渦的認(rèn)識(shí)，從而幫助臨床醫(yī)師更好地利用這一解剖標(biāo)志。

1 資料與方法

1.1 一般資料本研究為回顧性研究。研究對(duì)象為2018年1月至2020年6月在北京大學(xué)第三醫(yī)院眼科行眼表檢查的患者452例(836眼)，其中男149例272眼，女303例564眼，年齡為(60.1± 16.7)歲，有384例為雙眼入組?；颊咄瓿?～6(1.5±0.8)次檢查，其中174例完成2次及以上檢查。隨訪時(shí)間為1～13(3.0±2.5)個(gè)月，共計(jì)分析1262人次檢查結(jié)果。入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡18～90歲；(2)完成角膜激光掃描共聚焦顯微鏡和眼表綜合分析儀檢查；(3)角膜神經(jīng)漩渦圖像清晰。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)眼部急性炎癥；(2)眼部外傷和手術(shù)病史；(3)角膜瘢痕、翼狀胬肉、圓錐角膜；(4)未拍攝到清晰角膜神經(jīng)漩渦圖像。本研究經(jīng)北京大學(xué)第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)科學(xué)研究倫理委員會(huì)評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法和圖像收集下瞼中央淚河高度、淚膜破裂時(shí)間和上瞼瞼板腺形態(tài)均由眼表綜合分析儀(德國(guó)OCULUS公司)獲得。角膜神經(jīng)漩渦圖像由激光斷層掃描系統(tǒng)(德國(guó)海德堡公司)Rostock角膜模塊獲得，圖像大小為400 μm×400 μm。每眼獲取的角膜神經(jīng)漩渦圖像不低于5張。

1.2.2 圖像處理與分析由兩名研究人員對(duì)圖像進(jìn)行分析、核對(duì)。首先，對(duì)眼表綜合分析儀采集的上瞼瞼板腺形態(tài)圖像進(jìn)行分級(jí)，獲得瞼板腺缺損評(píng)分(MGD)。依據(jù)如下：0級(jí)，無(wú)缺損；1級(jí)，小于1/3面積缺損；2級(jí)，1/3至2/3面積缺損；3級(jí)，大于2/3面積缺損[5]。其次，對(duì)激光斷層掃描系統(tǒng)獲得的角膜神經(jīng)漩渦進(jìn)行處理和記錄，包括使用 Adobe Photoshop 圖像處理軟件將神經(jīng)漩渦圖像進(jìn)行拼接，然后判讀漩渦方向和形態(tài)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較均值，雙眼間比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。眼別、性別等分布差異采用卡方檢驗(yàn)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)：α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 角膜神經(jīng)漩渦的形態(tài)和方向本研究觀察到2種神經(jīng)漩渦形態(tài)：螺旋狀漩渦和網(wǎng)狀漩渦。螺旋狀漩渦的神經(jīng)分支少，主干神經(jīng)連續(xù)走行構(gòu)成螺旋狀；網(wǎng)狀漩渦分支多，無(wú)明顯主干神經(jīng)，分支互相交聯(lián)成網(wǎng)狀(見(jiàn)圖1A和圖1B)。在本次觀察結(jié)果中，螺旋狀漩渦占65.9%，網(wǎng)狀漩渦占34.1%。

漩渦方向有3種：順時(shí)針、逆時(shí)針和無(wú)方向。螺旋狀漩渦或網(wǎng)狀漩渦的方向可以為順時(shí)針或逆時(shí)針(見(jiàn)圖1A和圖1B)，但有時(shí)在網(wǎng)狀漩渦的神經(jīng)匯聚處方向不明確(圖1C)，表現(xiàn)為放射狀匯聚。多數(shù)漩渦是順時(shí)針?lè)较?，?79眼，占81.2%；少數(shù)是逆時(shí)針，共59眼，占7.1%；方向不明確的有98眼，占 11.7% 。在螺旋狀漩渦中，順時(shí)針?lè)较蛘?4.5%，在網(wǎng)狀漩渦中，順時(shí)針?lè)较蛘?9.2%，兩組漩渦方向分布差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。所有右眼中順時(shí)針?shù)鰷u占81.7%，左眼中順時(shí)針?shù)鰷u占81.3%，左右眼中漩渦方向分布差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

圖1 角膜神經(jīng)漩渦形態(tài)和方向檢測(cè)結(jié)果 A：螺旋狀漩渦逆時(shí)針?lè)较颍籅：網(wǎng)狀漩渦順時(shí)針?lè)较?；C：網(wǎng)狀漩渦無(wú)方向。

漩渦形態(tài)和方向的變化：在本研究的隨訪期內(nèi)，均可見(jiàn)漩渦神經(jīng)按漩渦方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)式位移(圖2)，但是漩渦的形態(tài)類型(螺旋狀或網(wǎng)狀)，漩渦方向(順時(shí)針、逆時(shí)針或不明確)等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在隨訪期內(nèi)未見(jiàn)轉(zhuǎn)換。

圖2 角膜神經(jīng)漩渦變化的隨訪結(jié)果 A 和B分別為 31歲女性患者右眼在2018年4月11日和2019年4月1日的角膜神經(jīng)漩渦圖像，可見(jiàn)神經(jīng)干按漩渦方向(順時(shí)針)發(fā)生旋轉(zhuǎn)(白色箭頭)；C和D分別為43歲男性患者右眼在2018年11月27日和2019年2月26日的角膜神經(jīng)漩渦圖像，可見(jiàn)其呈衣領(lǐng)樣的神經(jīng)漩渦發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(白色三角)。

2.2 雙眼角膜神經(jīng)漩渦的對(duì)稱性在雙眼入組的384例患者中，僅發(fā)現(xiàn)9例患者雙眼漩渦形態(tài)類型不一致(圖3)，其余形態(tài)類型均一致。有319例(83.07%)患者雙眼漩渦方向一致，65 例(16.93%)患者方向不一致，其中32例雙眼分別是順時(shí)針?shù)鰷u和逆時(shí)針?shù)鰷u。雙眼漩渦方向不一致者中右眼為順時(shí)針?shù)鰷u者占46.9%，左眼為順時(shí)針?shù)鰷u者占53.1%，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

圖3 雙眼神經(jīng)漩渦形態(tài)一致性檢測(cè)結(jié)果 A:44歲女性右眼網(wǎng)狀漩渦;B:圖A患者左眼螺旋狀漩渦。

2.3 螺旋狀漩渦和網(wǎng)狀漩渦的眼表狀態(tài)比較螺旋狀漩渦眼的下瞼中央淚河高度[(0.19±0.07)mm]較網(wǎng)狀漩渦[(0.21±0.07)mm]低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。但淚膜破裂時(shí)間、上瞼MGD評(píng)分兩組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。順時(shí)針?shù)鰷u眼的淚膜破裂時(shí)間[(4.34±1.94)s]比逆時(shí)針?shù)鰷u[(3.76±1.66)s]長(zhǎng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；上瞼MGD評(píng)分為(1.94±0.83)分，較逆時(shí)針?shù)鰷u的(2.23±0.76)分低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。提示逆時(shí)針?shù)鰷u的瞼板腺功能較順時(shí)針?shù)鰷u差，淚膜穩(wěn)定性低。但瞼板腺功能與年齡相關(guān)，為排除年齡等全身因素影響，將雙眼神經(jīng)漩渦方向分別為順時(shí)針和逆時(shí)針的32例患者進(jìn)行雙眼眼表狀態(tài)比較，發(fā)現(xiàn)同樣結(jié)果，順時(shí)針?shù)鰷u的淚膜破裂時(shí)間較逆時(shí)針長(zhǎng)，且上瞼MGD評(píng)分較逆時(shí)針低，但差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。

3 討論

激光共聚焦顯微鏡的廣泛使用讓越來(lái)越多的角膜微觀結(jié)構(gòu)為人們所知，角膜神經(jīng)漩渦結(jié)構(gòu)就是其中之一[6-7]。角膜神經(jīng)漩渦由走行于角膜上皮基底細(xì)胞與前彈力層之間的角膜上皮基底神經(jīng)叢在角膜頂點(diǎn)下方偏鼻側(cè)匯聚形成[8]。因漩渦位置較為固定，易于辨認(rèn)，可重復(fù)定位，是理想的隨訪角膜神經(jīng)改變的解剖標(biāo)志[9]。已有多個(gè)研究以角膜神經(jīng)漩渦作為觀察對(duì)象，證實(shí)了該結(jié)構(gòu)的臨床應(yīng)用價(jià)值[10-11]。但是人們對(duì)漩渦結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)仍不全面，存有諸多疑問(wèn)，這將影響研究者利用漩渦結(jié)構(gòu)對(duì)角膜神經(jīng)病變進(jìn)行定性、定量分析。因此本研究回顧了1262人次的角膜神經(jīng)漩渦圖像，對(duì)漩渦的形態(tài)特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。

Marfurt 等[12]利用免疫組織化學(xué)法觀察了8種哺乳動(dòng)物的角膜神經(jīng)上皮基底神經(jīng)叢，發(fā)現(xiàn)3種不同的角膜神經(jīng)匯聚形式，其中狗、豚鼠、小鼠、大鼠和獼猴的角膜神經(jīng)由周邊向中央?yún)R聚形成漩渦樣結(jié)構(gòu)，而兔和牛的角膜神經(jīng)從顳側(cè)向鼻側(cè)行進(jìn)，在鼻下角鞏膜緣匯聚而不形成漩渦，豬角膜神經(jīng)呈放射狀分布但在上部偏中心處匯聚成一點(diǎn)。可見(jiàn)角膜神經(jīng)的匯聚形態(tài)是多樣的，漩渦只是其中一種，而狗、豚鼠、小鼠、大鼠和獼猴的漩渦形態(tài)與人類接近。

本研究對(duì)人角膜神經(jīng)進(jìn)行觀察也發(fā)現(xiàn)了不同漩渦形態(tài)類型，即簡(jiǎn)單連續(xù)的螺旋狀和復(fù)雜交織的網(wǎng)狀。這兩種不同形態(tài)的漩渦在以往研究中也有發(fā)現(xiàn)，但沒(méi)有被研究者提出，反而進(jìn)行了互相矛盾的解讀。Petropoulos等[4]在研究糖尿病周圍神經(jīng)病變的角膜神經(jīng)漩渦改變時(shí)比較了1例正常對(duì)照的網(wǎng)狀漩渦和1例糖尿病患者的螺旋狀漩渦，以此說(shuō)明糖尿病可降低漩渦神經(jīng)密度。通過(guò)本次觀察結(jié)果我們認(rèn)為這樣的比較存在問(wèn)題。首先，螺旋狀漩渦結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，神經(jīng)分支少，而網(wǎng)狀漩渦結(jié)構(gòu)復(fù)雜，神經(jīng)分支多，兩者漩渦形態(tài)差異決定了神經(jīng)密度不同，而不一定是糖尿病帶來(lái)的神經(jīng)改變。將2種不同類型的漩渦進(jìn)行神經(jīng)密度比較不夠嚴(yán)謹(jǐn)。其次，在其他糖尿病角膜神經(jīng)改變的研究中，螺旋狀漩渦的正常人和網(wǎng)狀漩渦的糖尿病患者均會(huì)出現(xiàn)[3]，這與Petropoulos等[4]的圖示結(jié)果相反，說(shuō)明在糖尿病和非糖尿病人群中，兩種漩渦類型均有分布，糖尿病不是引起漩渦形態(tài)差異的原因。本研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)漩渦是螺旋狀漩渦，少數(shù)為網(wǎng)狀漩渦，這也與Petropoulos等[4]的結(jié)論不同。以上分析提醒我們角膜神經(jīng)漩渦確實(shí)存在2種不同形態(tài)類型，需要對(duì)其進(jìn)行更為深入的研究才能科學(xué)解讀角膜神經(jīng)漩渦的疾病表現(xiàn)。

角膜神經(jīng)漩渦具有方向性[8,13]，在以往研究中描述為順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较?。但是本研究發(fā)現(xiàn)有一些角膜神經(jīng)向中心呈放射狀匯聚后不形成明顯的漩渦，沒(méi)有明確的旋轉(zhuǎn)方向。在Lagali 等[14]的研究中，對(duì)角膜進(jìn)行5 mm直徑范圍的掃描拼圖中也出現(xiàn)神經(jīng)放射狀匯聚，但沒(méi)有明顯漩渦出現(xiàn)。雖然他們并沒(méi)有提出這是一種特殊的匯聚方式，也未對(duì)其進(jìn)行解釋或說(shuō)明，但是這證實(shí)了無(wú)漩渦方向的神經(jīng)匯聚方式在人角膜中是切實(shí)存在的，不同于順時(shí)針或逆時(shí)針?shù)鰷u，是一種獨(dú)特的神經(jīng)走行方式。

角膜神經(jīng)漩渦的形成原因尚不清楚。有研究推測(cè)與外力導(dǎo)致角膜變形有關(guān)，如眨眼帶來(lái)的剪切力[15]，在角膜塑形鏡配戴者中亦發(fā)現(xiàn)鏡片壓迫可使漩渦形態(tài)發(fā)生改變[16]。既往研究發(fā)現(xiàn)，干燥綜合征患者的角膜基底神經(jīng)形態(tài)會(huì)發(fā)生改變，且與干眼的嚴(yán)重程度相關(guān)[17]，但是目前尚無(wú)觀察漩渦結(jié)構(gòu)與眼表狀態(tài)關(guān)系的研究。我們比較了兩種漩渦的眼表狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)螺旋狀漩渦淚河高度較網(wǎng)狀漩渦明顯降低，而逆時(shí)針?shù)鰷u比順時(shí)針?shù)鰷u淚膜穩(wěn)定性差，且瞼板腺缺損更為嚴(yán)重。為排除全身因素影響，我們比較了雙眼不同漩渦方向的個(gè)體，發(fā)現(xiàn)順時(shí)針?shù)鰷u與逆時(shí)針?shù)鰷u的眼表差異特征仍存在，這提示漩渦的形態(tài)類型和方向可能與淚膜的水液和脂質(zhì)含量有相關(guān)性，但尚需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本來(lái)證實(shí)此結(jié)論，并進(jìn)一步分析因果關(guān)系。

角膜的神經(jīng)是動(dòng)態(tài)變化的，有研究者發(fā)現(xiàn)它不斷由周邊向漩渦遷移，并測(cè)量了它移動(dòng)的直線距離以推算遷移速度[18-19]。通過(guò)本研究我們認(rèn)為以直線距離計(jì)算神經(jīng)遷移速度不夠科學(xué)。通過(guò)隨訪我們發(fā)現(xiàn)漩渦神經(jīng)沿其漩渦方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式遷移，因此神經(jīng)的遷移速度以角速度計(jì)算更為準(zhǔn)確。這也解釋了為何以往研究發(fā)現(xiàn)以直線遷移距離推算神經(jīng)運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，在近漩渦處速率低，而在周邊處速率高[20]，且不同研究者的結(jié)果不統(tǒng)一的問(wèn)題。以角速度測(cè)算可以解決上述問(wèn)題。同時(shí)本研究觀察到3個(gè)月內(nèi)角膜神經(jīng)漩渦旋轉(zhuǎn)的角度已很明顯，而隨訪1 a的旋轉(zhuǎn)角度與3個(gè)月結(jié)果接近。對(duì)此有3種解釋：(1)不同人有不同的遷移速率；(2)漩渦發(fā)生了360°以上的旋轉(zhuǎn)；(3)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變。但在本研究患者最長(zhǎng)13個(gè)月的隨訪中，未發(fā)現(xiàn)角膜神經(jīng)漩渦方向逆轉(zhuǎn)。

綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)角膜神經(jīng)漩渦存在2種形態(tài)類型，螺旋狀漩渦和網(wǎng)狀漩渦，以螺旋狀多見(jiàn)；漩渦有3種方向，以順時(shí)針多見(jiàn)。雙眼角膜神經(jīng)漩渦形態(tài)和方向常相同。神經(jīng)漩渦按其方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式位移，不發(fā)生形態(tài)和方向的逆轉(zhuǎn)。不同漩渦形態(tài)、方向伴隨不同的眼表狀態(tài)，其相關(guān)性尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。