干眼患者基于淚膜動(dòng)態(tài)變化的圖像特征分析

丁婧娟，韓 雪，蔣 沁，薛勁松

0 引言

干眼是一種由多種因素導(dǎo)致的眼表疾病，其主要特征是淚膜的穩(wěn)定性失衡，同時(shí)合并眼部多種癥狀(如干澀感、異物感等)。淚膜(tear film，TF)不穩(wěn)定、淚液滲透壓升高、眼表炎癥與損傷以及神經(jīng)異常是干眼的主要發(fā)病機(jī)制[1]。由于淚膜的不穩(wěn)定與淚膜各層結(jié)構(gòu)之間相互作用的動(dòng)態(tài)失衡密切相關(guān)，觀察淚膜在瞬目過(guò)程中各層成分變化對(duì)干眼的診斷具有重要的價(jià)值。目前，臨床上應(yīng)用多種方法評(píng)估淚膜各種成分的變化，常見(jiàn)有非侵入性淚膜破裂時(shí)間(non-invasive tear film break-up time，NIBUT)[2]、淚液分泌試驗(yàn)(Schirmer’s test，SⅠt)以及LipiView脂質(zhì)層圖像觀察技術(shù)[3]等，然而這些檢測(cè)方法仍存在一定的局限性，如未評(píng)估眼表解剖結(jié)構(gòu)變化對(duì)淚膜穩(wěn)定性的影響及瞬目運(yùn)動(dòng)時(shí)淚膜的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。因此，需要尋求一種評(píng)價(jià)淚膜動(dòng)態(tài)變化的直觀方法判斷淚膜的穩(wěn)態(tài)失衡，目前相關(guān)臨床研究甚少。本研究使用眼表綜合分析儀觀察并評(píng)價(jià)瞬目后淚膜脂質(zhì)層(tear film lipid layer，TFLL)的動(dòng)態(tài)變化及瞬目后熒光素染色下淚膜破裂的形態(tài)(tear film break-up pattern，BUP)和動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，結(jié)合兩種動(dòng)態(tài)視頻結(jié)果，綜合評(píng)價(jià)淚膜穩(wěn)態(tài)失衡的臨床表現(xiàn)，以期對(duì)干眼亞型的診斷起到輔助作用。

1 對(duì)象和方法

1.1對(duì)象前瞻性研究。收集2019-09/2020-12在我院干眼門(mén)診就診的患者66例132眼，其中男27例，女39例，平均年齡43.86±13.58歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：滿足以下條件其中之一者：眼表疾病指數(shù)(ocular surface disease index，OSDI)問(wèn)卷評(píng)分≥13分，SⅠt<10mm/5min或淚河高度(tear meniscus height，TMH)≤0.2mm，首次淚膜破裂時(shí)間(first non-invasive tear film break-up time，NIBUTf)<10s，平均淚膜破裂時(shí)間(average non-invasive tear film break-up time，NIBUTav)<14s[2]。排除標(biāo)準(zhǔn)：有上瞼下垂、眼瞼內(nèi)翻、眼瞼外翻等過(guò)度干擾眼瞼和眼表疾病者，有眼科手術(shù)史者，非首次確診的干眼患者，進(jìn)行過(guò)相關(guān)藥物治療、物理治療、光子治療的患者。本研究遵循《赫爾辛基宣言》的原則進(jìn)行，經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審批通過(guò)，納入患者均對(duì)本研究知情同意并簽署知情同意書(shū)。

1.2方法為避免滴眼液對(duì)研究結(jié)果的影響，要求所有患者在檢查前停止使用滴眼液至少1h。眼表檢查按照先非侵入性檢查后侵入性檢查的順序進(jìn)行。

1.2.1淚膜的非侵入性檢查使用Keratograph 5M眼表綜合分析儀檢測(cè)TMH和NIBUT(NIBUTf和NIBUTav)，囑患者頭部靠緊額托，固視，囑其“閉眼-睜眼-閉眼-睜眼，保持睜眼”后采集，為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，均測(cè)量3次以上，并計(jì)算平均值[4]。使用干眼分析儀DED-1L采集TFLL擴(kuò)散的動(dòng)態(tài)圖像，記錄脂質(zhì)層動(dòng)態(tài)視頻(4～8s)，并觀察脂質(zhì)層顏色、厚度、擴(kuò)展的速度、分布是否均勻以及有無(wú)瞼脂顆粒，并參考既往研究[5-7]將TFLL動(dòng)態(tài)圖像分為1～6級(jí)。

1.2.2淚膜的侵入性檢查角膜熒光素染色(fluorescein staining，F(xiàn)L)后，使用Keratograph 5M眼表綜合分析儀拍攝淚膜動(dòng)態(tài)視頻，用氯霉素滴眼液潤(rùn)濕熒光素鈉試紙條后，輕輕接觸患者下眼瞼結(jié)膜囊，囑瞬目3次，待熒光素鈉在角膜上均勻分布后，囑平視前方，瞬目3次后保持睜眼狀態(tài)，采集淚膜動(dòng)態(tài)變化視頻(20～30s)，觀察并記錄淚膜破裂動(dòng)態(tài)變化的特征，包括淚膜破裂后破裂區(qū)域(以下簡(jiǎn)稱為“黑斑”)出現(xiàn)的時(shí)相(如水液層沉積前/后、脂質(zhì)層擴(kuò)散前/后等)、形狀、在眼表的位置等。此外，觀察角膜熒光素染色(FL)情況并加以記錄和評(píng)價(jià)，F(xiàn)L評(píng)分采用美國(guó)國(guó)家眼科研究所(National Eye Institute，NEI)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[8]，將角膜分為5個(gè)部分(角膜上部、下部、鼻側(cè)、顳側(cè)、中央)，無(wú)染色記為0分，有染色的分輕、中、重3級(jí)，共0～15分。

2 結(jié)果

2.1納入患者基本情況根據(jù)熒光素染色后淚膜破裂形態(tài)(BUPs)[9]將納入患者分為片狀破裂組(area break-up group，AB)、類圓形破裂組(circle break-up group，CB)、線狀破裂組(line break-up group，LB)、點(diǎn)狀破裂組(spot break-up group，SB)和不規(guī)則破裂組(random break-up group，RB)。五組患者性別構(gòu)成、年齡比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表1。

表1 各組患者基本資料的比較

2.2各組患者淚膜參數(shù)的比較各組患者NIBUTf、NIBUTav、TMH比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，見(jiàn)表2，圖1。各組患者NIBUTf組間兩兩比較，除點(diǎn)狀破裂組和不規(guī)則破裂組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.881)，其余差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；各組患者NIBUTav兩兩比較，除點(diǎn)狀破裂組和不規(guī)則破裂組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.997)，其余差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；各組患者TMH兩兩比較，除類圓形破裂組和線狀破裂組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.986)、點(diǎn)狀破裂組和不規(guī)則破裂組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.993)，其余差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。各組患者FL評(píng)分比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。片狀破裂組患者NIBUTf、NIBUTav、TMH均低于其他組，F(xiàn)L評(píng)分高于其他組。

圖1 各組患者淚膜參數(shù)的比較 A：NIBUTf；B：NIBUTav；C：TMH。aP<0.05，bP<0.01 vs 片狀破裂組；cP<0.05，dP<0.01 vs 類圓形破裂組；eP<0.05，fP<0.01 vs 線狀破裂組。

表2 各組患者淚膜參數(shù)的比較

2.2各組患者淚膜動(dòng)態(tài)變化圖像分析觀察角膜熒光素染色后淚膜破裂的動(dòng)態(tài)圖像，結(jié)果顯示各組患者淚膜破裂的形態(tài)、速度、分布位置及與瞬目的關(guān)系均不同，見(jiàn)圖2。各組患者TFLL分級(jí)分別為5(5，6)、4(3，4)、2(1，2)、3(2，3)、3(2，3)級(jí)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(H=70.855，P<0.001)，見(jiàn)表3。各級(jí)TFLL動(dòng)態(tài)變化圖像特征見(jiàn)圖3。

表3 各組患者淚膜脂質(zhì)層分級(jí)情況 眼(%)

圖2 各組患者角膜熒光素染色后淚膜破裂圖像 A：片狀破裂組，破裂區(qū)域呈大片缺損；B：類圓形破裂組，破裂區(qū)域呈類圓形，在瞼裂區(qū)隨機(jī)出現(xiàn)；C：線狀破裂組，破裂區(qū)域呈線狀，多位于瞼裂區(qū)下方；D：點(diǎn)狀破裂組，破裂區(qū)域呈點(diǎn)狀，在瞼裂區(qū)隨機(jī)出現(xiàn)；E：不規(guī)則破裂組，破裂區(qū)域形狀不規(guī)則，在瞼裂區(qū)隨機(jī)出現(xiàn)。白色箭頭示淚膜破裂區(qū)域(即“黑斑”)。

圖3 淚膜脂質(zhì)層分級(jí)圖像 A：1級(jí)，均勻分布、色彩斑斕、擴(kuò)展速度快的正常脂質(zhì)層；B：2級(jí)，分布均勻、色彩單一、擴(kuò)展速度稍快的較薄脂質(zhì)層；C：3級(jí)，偶有顆粒、顏色單一、擴(kuò)展速度較慢的薄脂質(zhì)層；D：4級(jí)，擴(kuò)展速度快但分布不均、瞼脂顆粒較多、色彩斑斕的較厚脂質(zhì)層；E：5級(jí)，分布不均、色彩單一、擴(kuò)展速度慢的較薄脂質(zhì)層；F：6級(jí)，分布不均、暗淡灰色，幾乎不擴(kuò)展，非常薄甚至暴露角膜的脂質(zhì)層。

3 討論

近年來(lái)，亞洲干眼協(xié)會(huì)提出了干眼的新定義，認(rèn)為淚膜不穩(wěn)定是引起干眼癥狀的關(guān)鍵機(jī)制之一[1]。淚膜由三層結(jié)構(gòu)組成，最外層是瞼板腺分泌的瞼脂，充當(dāng)脂質(zhì)屏障以防止淚液蒸發(fā)和污染[10-11]；中層常被認(rèn)為是水液層[12]，該層與黏蛋白(mucin，MUC)層之間還有一種黏液-水凝膠(即分泌型黏蛋白)[13]，分泌型黏蛋白不僅能夠捕獲并去除疏水性雜質(zhì)(如脂質(zhì)、灰塵顆粒等)，而且能夠保護(hù)上皮免受污染，維持黏蛋白層的潤(rùn)濕性[14-15]；最內(nèi)層為黏蛋白層，其中的角膜上皮多糖萼富含膜相關(guān)型黏蛋白和相關(guān)親水分子，起到維持淚膜潤(rùn)濕性的作用[16-17]。由此可見(jiàn)，淚膜各層結(jié)構(gòu)之間的相互協(xié)同作用共同維持淚膜的穩(wěn)定性。而干眼患者由于淚膜各層的質(zhì)或量受到影響，導(dǎo)致淚液蒸發(fā)，淚膜的水液層變薄[14，18]，進(jìn)而使得淚膜脂質(zhì)層脂質(zhì)顆粒擴(kuò)散到分泌型黏蛋白層，甚至擴(kuò)散到角膜上皮表面[19]，引起角膜表面局部潤(rùn)濕性下降，最終導(dǎo)致淚膜破裂。因此，觀察淚膜形成和破裂的動(dòng)態(tài)過(guò)程對(duì)干眼的診斷及其分類具有重要意義。

本研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)淚膜破裂的形態(tài)呈片狀破裂時(shí)，與其他組相比，其TMH和NIBUT最低，說(shuō)明片狀破裂組患者淚液量極度缺乏。本研究發(fā)現(xiàn)，片狀破裂組患者黑斑在瞬目后立刻出現(xiàn)，呈大面積出現(xiàn)在整個(gè)瞼裂區(qū)中下部。既往研究顯示，在淚膜形成過(guò)程中，角膜上下部之間存在表面張力梯度，這種張力梯度不僅使得脂質(zhì)層向上擴(kuò)散(即Gibbs-Marangoni效應(yīng))，也將沉積于下眼瞼的水性淚液拉向角膜上部[20-21]，所以當(dāng)淚液極度缺乏時(shí)，TFLL由于沒(méi)有水液層支撐而無(wú)法充分?jǐn)U展，繼而無(wú)法充分發(fā)揮對(duì)水液層的向上拖曳作用，最終引起了淚膜破裂。此外，有研究表明分泌型黏蛋白會(huì)由于淚液的重度缺乏無(wú)法被稀釋，進(jìn)而變成黏液斑塊和細(xì)絲狀物質(zhì)黏附在角膜上，這將影響淚膜的水液層、脂質(zhì)層和黏蛋白層[14，22]，最后導(dǎo)致大面積淚膜破裂。為了進(jìn)一步證實(shí)上述結(jié)論，本研究觀察了片狀破裂組患者的TFLL，發(fā)現(xiàn)暗淡斑駁，擴(kuò)展速度很慢，甚至無(wú)法擴(kuò)展(5級(jí)和6級(jí))，這說(shuō)明水樣性淚液的極度缺乏確實(shí)對(duì)TFLL產(chǎn)生了很大的影響。此外，淚膜長(zhǎng)期出現(xiàn)片狀破裂，可導(dǎo)致大面積角膜或結(jié)膜上皮干燥，使得眼表更容易受到損害，片狀破裂組患者FL評(píng)分最高的結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)。故推測(cè)淚膜的片狀破裂主要是由水樣性淚液的極重度缺乏引起的。

當(dāng)淚膜破裂的形態(tài)呈類圓形破裂時(shí)，黑斑在瞬目后淚膜擴(kuò)散之前立刻出現(xiàn)，分布位置隨瞬目而改變。正常情況下，一旦TFLL開(kāi)始擴(kuò)散，水液層會(huì)被TFLL牽拉向上移動(dòng)[20-21]，但類圓形破裂在瞬目后先出現(xiàn)黑斑，隨后脂質(zhì)層才開(kāi)始擴(kuò)散，并且擴(kuò)散的TFLL并沒(méi)有將黑斑全部覆蓋(即出現(xiàn)了角膜局部干燥區(qū)域)，研究表明MUC16的缺乏可引起這種角膜局部干燥區(qū)域的出現(xiàn)[23]。與健康人相比，干眼患者缺少具有親水特性的糖萼蛋白[24]，再加上干眼患者角膜上皮細(xì)胞在成熟性和未分化性上也有極大的不同[25]，會(huì)導(dǎo)致淚膜破裂后黑斑并不擴(kuò)散。本研究觀察類圓形破裂組患者的淚膜破裂動(dòng)態(tài)圖像發(fā)現(xiàn)，其黑斑面積在淚膜破裂后并不擴(kuò)大，這說(shuō)明角膜上皮膜相關(guān)型黏蛋白上的糖萼局部受到彌散性損害。值得注意的是，有研究報(bào)道，對(duì)這種類圓形破裂的干眼患者補(bǔ)充3%地夸磷索鈉(一種針對(duì)性補(bǔ)充水樣性淚液，MUC1、MUC4、MUC16以及分泌型黏蛋白的滴眼液)后，其癥狀能得到有效緩解[26]，這也進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)論。此外，本研究發(fā)現(xiàn)類圓形破裂組患者TFLL分級(jí)多分布在4級(jí)， TFLL較厚，但其分布卻不均勻。研究表明，正常厚度的脂質(zhì)層能防止淚液蒸發(fā)，而當(dāng)TFLL太厚或分布不均時(shí)，瞼板腺分泌了過(guò)量甚至質(zhì)量改變的脂質(zhì)顆粒，這些脂質(zhì)顆粒容易擴(kuò)散到分泌型黏蛋白層，甚至擴(kuò)散到角膜上皮表面，從而破壞淚膜穩(wěn)定性，引起淚膜破裂[10]。由此可見(jiàn)，瞼脂分泌過(guò)多或質(zhì)的改變可能是引起該組患者淚膜不穩(wěn)定的另一個(gè)原因。因此，我們認(rèn)為角膜出現(xiàn)這種局部干燥區(qū)域，即類圓形破裂是由于缺乏MUC16或糖萼受到了脂質(zhì)等雜質(zhì)污染導(dǎo)致的。

當(dāng)淚膜破裂的形態(tài)呈線狀破裂時(shí)，黑斑出現(xiàn)在TFLL擴(kuò)散結(jié)束之前，位于瞼裂區(qū)下方區(qū)域，破裂區(qū)域內(nèi)熒光素強(qiáng)度隨時(shí)間而下降，直到上眼瞼向上運(yùn)動(dòng)停止后熒光強(qiáng)度才趨于恒定。線狀破裂組患者NIBUTf、NIBUTav和TMH的結(jié)果顯示淚膜輕度缺水。這與既往研究[14-16]結(jié)果一致，下方的水液層由于受到上下兩個(gè)不同方向的作用力(即下淚河向下的吸引力和脂質(zhì)層向上的牽拉力)引起角膜下部的淚液量暫時(shí)減少。此外，本研究還觀察到當(dāng)睜眼時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，線狀的黑斑會(huì)快速融合擴(kuò)大，這是因?yàn)楫?dāng)淚液量分泌減少時(shí)，會(huì)加重上述提到的角膜下方區(qū)域淚液量暫時(shí)缺乏的情況，增加脂質(zhì)層向上牽拉水液層時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，使得脂質(zhì)層擴(kuò)散受阻，從而導(dǎo)致淚膜破裂。結(jié)合線狀破裂組患者TFLL擴(kuò)散的圖像發(fā)現(xiàn)該組患者TFLL正?；騼H有輕微改變(1級(jí)和2級(jí))，這也進(jìn)一步說(shuō)明淚液量輕度減少。基于以上推測(cè)淚膜出現(xiàn)線狀破裂是由輕度水樣性淚液缺乏導(dǎo)致的。

本研究發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)狀破裂組和不規(guī)則破裂組患者之間TMH和NIBUT比較無(wú)差異，甚至部分患者的TMH>0.2mm，即兩組患者多數(shù)不符合TFOS-DEWS Ⅱ[2]的干眼診斷標(biāo)準(zhǔn)，這說(shuō)明多數(shù)正常眼或輕度干眼患者的淚膜破裂形態(tài)多為點(diǎn)狀或不規(guī)則。兩組患者TFLL大多較薄，分布均勻，偶有顆粒(分布在1～3級(jí))，說(shuō)明淚膜的點(diǎn)狀破裂和不規(guī)則破裂主要是由TFLL變薄使得淚液蒸發(fā)過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致。通過(guò)觀察動(dòng)態(tài)圖像發(fā)現(xiàn)，在瞬目停止數(shù)秒后(即TFLL完全擴(kuò)散后)，點(diǎn)狀破裂組和不規(guī)則破裂組患者的黑斑才出現(xiàn)在瞼裂區(qū)隨機(jī)部位，這也進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)論。不規(guī)則破裂偶有NIBUT較短的情況，當(dāng)出現(xiàn)該情況時(shí)，多伴有TFLL質(zhì)的改變，此時(shí)黑斑面積較小，但遍布于整個(gè)瞼裂區(qū)，可見(jiàn)脂質(zhì)層質(zhì)的改變和角膜點(diǎn)染對(duì)不規(guī)則破裂組患者的淚膜穩(wěn)定性也有一定影響。因此，瞼脂分泌不足或脂質(zhì)顆粒污染導(dǎo)致的淚液蒸發(fā)過(guò)強(qiáng)是引起淚膜點(diǎn)狀破裂和不規(guī)則破裂的主要原因之一。

綜上，本研究通過(guò)分析熒光素染色后淚膜破裂和TFLL的動(dòng)態(tài)圖像特征，并結(jié)合淚膜靜態(tài)檢查參數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同熒光素染色后淚膜破裂形態(tài)可以直觀地反映干眼患者淚膜各層結(jié)構(gòu)的病變情況，為干眼的診斷及分類提供了參考和指導(dǎo)。但本研究仍存在許多不足之處，淚膜破裂的動(dòng)態(tài)過(guò)程是由多種因素導(dǎo)致的，故需擴(kuò)大樣本量、長(zhǎng)期隨訪，取得更完整、更客觀的臨床資料，進(jìn)一步探索淚膜破裂的動(dòng)態(tài)過(guò)程及其對(duì)干眼的診療價(jià)值。