健康人不同测量范围的视网膜血氧饱和度差异研究

唐雯 李丹 裴利 张丽萍 段俊国,2 蹇文渊,2

视网膜为维持正常生理代谢需要极高的氧代谢水平[1]，视网膜血氧饱和度也是一个极其敏感的指标，而视网膜微血管是唯一可以在活体状态下可以直接、无创地观测到的生物体终末微血管。lanmber-beer定律是非侵入性视网膜血氧饱和度测定技术的基本依据，利用视网膜血管中氧合血红蛋白和还原血红蛋白的具有光谱吸收率的差异性，将传统眼底照相技术与特制的血氧模块相结合，采用不同的特定波长进行眼底照相，将获得的不同波长的视网膜血氧饱和度图像通过计算机软件处理及分析，计算获得视网膜血氧值数据[2-4]。

而随着现代信息技术及图像技术的发展,便捷的获得定量化、客观化的视网膜血氧饱和度数值已经成为现实。目前国外仅有两家研制出非侵入性的基于眼底相机的视网膜血氧仪，分别是美国的Oxymap T1和德国的 Imedos (Vesselmap系统)，已经开展了一系列相关研究。国内仅有一家自主研制的多波长视网膜血氧仪，目前也逐渐开始运用于科研研究及临床使用。但无论应用哪种视网膜血氧仪或分析软件，在分析视网膜图像时，各研究者使用的测量范围仍无统一，本研究将使用国内自主开发研制的多波长视网膜血氧仪及分析系统，探究使用不同测量范围测得的视网膜血氧饱和度相关数据是否具有差异。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本次研究于2021年7月至2021 年9月在成都中医大银海眼科医院眼健康中心招募健康受试者10人。本次研究遵循《赫尔辛基宣言》关于人类受试者的规定，并经成都中医大银海眼科医院伦理审查委员会审查批准(审批号：2018yh-001)。本研究已经在中国临床试验网站注册(注册号：ChiCTR1900021204)所有受试者的知情并签署同意书。本研究纳入标准：(1)年龄：18～30岁；(2)屈光度数在+1.0D～-1.0D，最佳矫正视力>1.0；(3)眼前节及眼底检查、眼压无异常。排除标准：(1)屈光介质混浊导致难以评价其眼底图像者；(2)视网膜血管阻塞、葡萄膜炎、视网膜色素变性、青光眼、糖尿病视网膜病变等眼部疾病史及眼部外伤或手术史；(3)心脑血管疾病史及肾脏疾病史。

1.2 检查方法

1.2.1仪器及拍摄方法 使用和生视界视网膜血氧仪进行视网膜血氧饱和度图像的拍摄。拍摄前受试者均行视力、眼压、裂隙灯、眼底照相等眼科相关检查，排除眼部疾病。若单眼符合纳入标准，则以符合标准眼为研究对象；若双眼均符合纳入标准则以右眼为研究对象。所有受试者均在暗室安静休息5分钟后进行视网膜血氧饱和度图像采集。每只眼睛连续采集3张以视盘为中心的图像，每张图片拍摄的时间间隔为 1 分钟，最终选取质量最好的图像进行分析。图像数据的采集均由同一名经严格培训且能够熟练使用和生视界的视网膜量化分析系统(HIQA)的医师进行。

1.2.2眼底图像测量及分析 本研究通过HIQA实现视网膜血氧饱和度的测量分析。以视盘为圆心，视盘直径为衡量标准，画两个同心圆，测量范围为两圆之间的环形范围，本次选取的测量范围分别为距视盘边缘0.75～1.75 DD、0.75～2 DD、0.75～2.25DD、1～2 DD、1～2.25DD、1～2.5DD两个同心圆之间的区域，选取测量范围内所有自动识别到的血管，测量其血氧饱和度，包括动脉和静脉，测量到的视网膜血氧饱和度值采用血管直径的四次方加权公式得到更接近真实的视网膜血氧饱和度加权平均值，公式如下：

其中S指每一条血管的视网膜血氧饱和度， D指血管直径。

1.2.3统计分析 使用SPSS 19.0软件实现数据的统计与分析，数据描述使用均数±标准差进行描述，组间比较采用方差分析进行分析，所有假设检验P值取双侧(P<0.05有意义)。

2 结果

2.1 一般资料

本研究共纳入受试者10例(男4例，女6例)，年龄(24.7±2.45)岁，其详细信息见表1。

表1 一般资料

2.2 不同范围视网膜血氧饱和度测量结果

通过不同测量范围测量分析得到的视网膜动脉血氧饱和度(SaO2-A)、视网膜静脉血氧饱和度(SaO2-V)、视网膜血氧饱和度动静脉差值(SaO2-AV)详细见表2及图1～3。

表2 不同测量范围的视网膜血氧饱和度值

图1 不同测量范围视网膜动脉血氧饱和度

图2 不同测量范围视网膜静脉血氧饱和度

图3 不同测量范围视网膜血氧饱和度动静脉差值

3 讨论

本研究探讨了以0.75DD为边缘开始的不同测量区域间的视网膜动脉血氧饱和度值(P=0.994)、视网膜静脉血氧饱和度值(P=0.85)、视网膜血氧饱和度动静脉差值(P=0.639)，统计结果表明，不同测量范围视网膜动静脉血氧饱和度的差异不显著，不具有统计学意义。视盘及其边缘因视网膜神经纤维层而现高亮区域，而这些高反射区域会造成视网膜血氧值大范围的波动、偏离真实，因此本次研究测量范围从视盘边缘0.75DD开始。

美国的Oxymap T1在使用手册中推荐0.5倍视盘直径、2倍视盘直径、3倍视盘直径、5 倍视盘直径、3～5 倍视盘直径(Disc diameter，DD)，但在许多研究者在进行相关研究时，选取了不同的测量区域。如Battu[5]在研究印度人群视网膜色素变性和黄斑营养不良时，以视盘为圆心，画一个距视盘边缘50像素的圆，第二个圆也以视盘为中心，直径是第一个圆的两倍，视网膜血氧饱和度的测量范围为两个圆之间的区域；Lim[6]在研究时选择了距离视盘边缘20像素至220像素之间的区域；Vergmann 等人[7]在评价增殖性糖尿病视网膜病变的激光治疗疗效时以及杨婧研等人[8]在研究中国人群视网膜饱和度正常范围时选取的范围是以视盘为圆心的0.5DD的圆至3DD的圆之间的环形区域；Liu[9]在研究中国青少年的视网膜血氧饱和度时，选取了以视盘为圆心，距视盘边缘的2DD至3DD的两个圆之间的范围；还有学者在开展相关研究时选取了1.5DD至3DD之间的区域[10-13]。德国的Imedos推荐使用1～1.5倍视盘直径，Waizel 等人[14]在研究自身免疫性病的相关指标时选取了距视盘边缘的0.5DD至1DD的两个圆之间的范围，Heitmar 等人[15]在探究白内障是否会对视网膜血氧值的影响时也采用了相同的区域；Hammer[16]使用在研究不同光刺激下的血氧饱和度时采用了1DD至1.5DD之间的区域；另外一些研究者在使用德国Imedos 视网膜血氧仪进行相关研究时[17-21]也都采用了推荐的距视盘边缘1～1.5DD之间的区域。由此可见，在不同的研究中，各位研究者采取了不同的测量区域。

本研究的数据统计表示，使用不同测量区域分析出的视网膜血氧值的不具有显著差异。考虑到血管直径与视网膜血氧值与具有相关性，为纠正血管直径的影响，采用了血管直径的四次方加权的校正方式使其接近于真实的视网膜血氧饱和度平均值[22-23]。通过这种方式，矫正和平衡了由于范围的差异导致的血管直径粗细不同对视网膜血氧饱和度的影响。这可能是使用了不同的测量范围，但其视网膜血氧饱和度仍无显著不同的其中之一的原因。

本研究纳入样本量较少，不同测量范围的视网膜血氧饱和度差异研究以及原因有待进一步研究和探讨。由于视网膜血氧饱和度具有敏感性、无创性、便捷性等特征，其在研究全身循环与代谢、生理病理机制等方面具有独特地位，在疾病的预测、诊疗、疗效评价等方面也具有重要意义，通过将拍摄过程，分析方式等方面的标准化，可以更准确地获得相关数据，充分挖掘其生理病理意义，发挥其重要作用。