斜视弱视的临床与基础研究

赵堪兴

(天津市眼科医院 天津 300020)

0 引 言

世界卫生组织提出到 2020年全球根治可避免盲，并将儿童盲作为“视觉 2020”行动的 5个重点领域之一。儿童盲的特点是盲龄长，对患者的生活及社会就业的影响更大。在各种儿童致盲性眼病中，弱视是引起儿童盲与低视力的主要原因之一；斜视严重影响视觉发育及双眼单视，是造成儿童立体盲的主要原因，同时也是引起弱视的主要因素之一；一些遗传性眼病严重影响视觉发育和正常双眼视功能的建立，具有极高的致盲率。在我国，斜视患病率为 3%，弱视的患病率为2.8%。该项目将基础与临床研究相结合，从疾病相关结构与功能的各个方面展开深入系统研究，在儿童斜视弱视的流行病学、学龄前儿童弱视的诊断标准、弱视的多导 VEP、细胞电生理、分子生物学与功能磁共振研究，眼外肌直肌滑车(Pulley)的临床研究，先天性颅神经发育异常疾病群(CCDDs)的临床表型、神经影像学、遗传学特征，复杂性斜视术式创新，斜视手术的微创技术与规范化，相关遗传性眼病的发病机制及快速遗传学筛查技术等方面取得了一系列技术创新和科学发现。

1 弱视的临床与基础研究

1.1 开展了首个唯一以人群为基础的大样本儿童斜视与弱视的流行病学研究，确立了学龄前儿童弱视诊断标准[1,2]

弱视是视觉发育期内由于异常视觉经验引起的单眼或双眼最佳矫正视力下降。儿童弱视如果不能早期发现和及时治疗，可造成终生视力低下和缺少完善的立体视功能。但长期以来我国儿童弱视的诊断沿用成人视力标准，机械地根据原弱视诊断以视力低于0.9为标准，由此造成了学前儿童弱视诊断扩大化的情况。由于我国人口基数大，即便是高估 1个百分点的患病率，造成的影响也是很严重的。弱视的过度诊断影响了儿童身心健康，造成数百万家庭不必要的经济与社会负担，浪费了医疗资源。2004年赵堪兴教授组织团队开展了首个以人群为基础的大样本儿童斜视弱视与视力发育的流行病学调查研究。结果表明，如果机械地根据矫正视力低于0.9作为弱视诊断标准，受检人群中“弱视”检出率可高达 5.4%，其中3～5岁儿童“弱视”检出率达10%以上。但是，如果结合正态分布法和百分位数法计算结果，将不同年龄段儿童设立不同的正常视力下限，该组儿童的“弱视”检出率为 2.8%，且各年龄组儿童的“弱视”检出率无明显差异。由此表明，以矫正视力低于 0.9作为弱视诊断标准对于低龄儿童显然偏高，易将一些视力发育缓慢的低龄儿童归入弱视范畴，错误地提高了弱视检出率，导致部分儿童误诊和误治。该研究明确了我国3～15岁儿童视力发育的规律，提出了学龄前不同年龄儿童的正常视力标准，即：年龄在 3～5岁儿童视力的正常值下限为 0.5，6岁及以上儿童视力的正常值下限为 0.7。该标准已被国内专家广泛接受，取得了专家共识，并写入我国高等医学院校本科规划教材《眼科学》(第7版、第8版)。该标准的推广规范了学龄前儿童弱视诊断，抑制了弱视诊断的扩大化，极大降低了在弱视诊疗中医疗资源的浪费，弱视乱治现象得到有效控制。如按每年减少 1个百分点的扩大诊断，每年即可减少约 22亿元卫生资源浪费。同时，该研究成果也推动了弱视的早期筛查，推动了国家卫生计生委《弱视防治技术服务规范》的修订和《儿童眼及视力保健技术服务规范》的实施。

1.2 开展了一系列弱视及视觉发育的基础研究，创新了弱视功能评估方法[3，4]

传统观点认为单眼弱视对侧眼是正常的，弱视患者的非弱视眼与正常眼有无区别一直是一个非常棘手的难题。常规的视觉功能检测手段如视力检查、传统的 VEP检查等均难以解决这一难题。赵堪兴教授在国内率先研发了多导VEP地形图电生理系统用于弱视儿童的功能研究。该研究在国际上首次发现了内斜视弱视非弱视眼全视野图形刺激也有轻度半视野刺激的效应，同时半视野刺激内斜视弱视非弱视眼鼻侧视网膜的反应小于刺激颞侧视网膜。该研究表明了多导 VEP地形图可以发现传统单导 VEP不能揭示的现象，为重新认识“非弱视眼”提供了崭新的机会。该研究提示对内斜视弱视的对侧眼称“正常眼”或健眼显然不妥，提出了对侧眼并非“健眼”的理论假说。在此基础上，在国内率先开展了一系列的有关弱视及视觉发育的细胞电生理、分子生物学、功能磁共振和眼球运动功能研究，取得了创新性发现。对单眼视觉剥夺后视觉发育关键期内以及非关键期内猫视皮质神经元内即刻早期基因的表达变化进行观察，发现其表达受到视觉经验的调控，即单眼剥夺可抑制其表达，视觉刺激可以促进其表达，提示了弱视及视觉发育过程中表观遗传学机制的参与，为弱视的早期治疗提供了理论依据。血氧水平依赖的功能磁共振是具有高空间分辨力的无创伤性脑功能研究方法，本研究对斜视性弱视患者的功能核磁共振改变进行研究，发现斜视性弱视组双眼像素指数下降，在较高空间频率刺激时，弱视眼驱使皮层神经元平均活动水平较对侧眼降低，这与单细胞电生理、视觉诱发电位的研究结果相一致。首次发现了斜视性弱视患者双眼像素指数较屈光参差性弱视患者双眼像素指数减少更明显，提示两种弱视类型存在不同的皮层机制。既往观点认为弱视的发病部位主要位于视皮层，本研究通过功能磁共振研究首次发现小脑及皮层下结构活动的异常，提示弱视除了视觉感知系统的异常，可能存在眼球运动处理相关区域的异常。这一假说被本项目组随后运用高速视频眼动记录的方法对弱视患者进行的研究结果所证实，研究成果被著名期刊引用，并被美国科学促进会作为 Breaking News报道。

2 斜视的临床与基础研究

2.1 从多角度开展了斜视的病因学研究

采用显微解剖、影像重建、临床观察等手段创建了眼外肌 Pulley异常性疾病的术前病因诊断及术中 Pulley定位技术，采用分子遗传、神经影像、临床观察等手段验证和丰富了CCDDs疾病群的“神经发育缺陷”假说。[5，6]

斜视的病因既存在中枢性因素也存在外周性因素，但长期以来关于斜视的具体发病部位及发病机制却不甚清楚，这严重影响到对各种复杂性斜视的明确诊断以及治疗方式的创新。赵堪兴课题组借助多种技术手段，从多角度开展了斜视的病因学研究，在斜视的中枢性与外周性病因学研究方面均取得重要创新性研究成果，并推动了相关手术技术的创新。在斜视外周机制的研究方面，眼外肌 Pulley被认为是由胶原纤维、弹力纤维和平滑肌形成的包绕在眼外肌周围的环状结构。但 Pulley是否存在、是否具有功能，Pulley异常是否导致斜视等问题长期存在争议。此外，眼科医生所熟悉的是 Tenon囊、节制韧带、肌鞘这些与眼外肌有关的经典解剖结构，如何在术前确定患者存在 Pulley位置异常，如何在术中寻找 Pulley的位置并通过手术矫正因 Pulley异常引起的疑难斜视是临床医师面临的迫切问题。赵堪兴课题组在国内率先开展了眼外肌直肌 Pulley结构组织学、生物力学和影像学的再创新研究，明确了 Pulley具有改变眼外肌力作用方向的功能，确认了 Pulley位置异常是引起某些复杂的非共同性斜视的病因，首次明确了 Pulley在眼眶中的空间分布、临近组织关系、术中直视下解剖定位标志，丰富了国际该领域的研究成果，为非共同性斜视的临床诊断和手术设计提供了指导。该项研究成果写入我国眼科学权威著作《中华眼科学》。在中枢机制的研究方面，既往国际主流观点认为先天性眼外肌纤维化(CFEOM)、Duane眼球后退综合征(DS)、Moebius综合征(MS)等特殊类型斜视的病因是肌源性的。Brown于 1950年首次报道了这类疾病，并根据其眼外肌运动限制性的临床特征，以及在手术和眼外肌活检中发现大量纤维结缔组织取代了眼外肌，而将此类疾病归因于眼外肌原发性纤维化所致。赵堪兴课题组利用天津市眼科医院作为全国斜视疑难病诊治中心地位的有利条件，对此类疾病开展了长期的病例与家系收集工作，采用分子遗传学、神经影像学并结合临床特征观察等方法，以多个方面的有力证据改变了传统的观点。赵教授课题组在国际上率先鉴定了数个先天性眼外肌纤维化KIF21A 突变位点(2860C＞T、2861G＞A、84C＞G)，KIF21A是一个编码驱动蛋白的基因，赵教授首次提出CFEOM与KIF21A不能输送第III颅神经运动轴突、神经肌肉接头和眼外肌发育所需的物质有关，进一步支持了这类特殊类型斜视是由支配眼球运动的颅神经发育异常所导致的崭新观点。为进一步证实和丰富这一新的学说，赵教授课题组又利用神经影像学手段对 CFEOM、DS、MS等特殊类型斜视开展了深入研究，揭示了这一系列疾病存在共同的神经影像学特征，即存在一条或多条颅神经先天发育异常。由于上述系列发现，这类疾病目前已被归类为一组新的疾病群，即先天性颅神经发育异常疾病群(CCDDs)。赵教授课题组关于 CCDDs所开展的一系列研究成果已先后写入《眼科学》(第 7、8版)、《斜视弱视学》(第1版)等我国医学院校本科规划教材。

2.2 基于斜视病因学研究成果

创新了CCDDs疾病群、旋转性斜视、高度近视眼限制性斜视、垂直分离性斜视、合并斜视的先天性眼球震颤等复杂性斜视的手术术式；发展了斜视微创和显微手术技术，参与确立了斜视手术技术评估国际规则。[7，8]

基于斜视病因学研究成果，赵堪兴课题组创新改进了 CFEOM、DS等 CCDDs疾病群的手术矫正方法，创新改进了矫正外旋斜视术式及矫正高度近视眼限制性内斜视术式，创新了合并斜视的先天性眼球震颤手术术式，研究和再创新了矫治垂直分离性斜视的上直肌后固定术和下斜肌转位术。传统观点认为，对存在明显的斜视和代偿头位的DS患者行手术治疗，而对于原在位无明显斜视但有明显的眼球后退的DS患者不予手术。赵堪兴教授突破禁区创新了拮抗肌同时后徙技术，改善了 DS患者眼球突出度，效果显著。旋转性斜视为常见的复杂性斜视类型，因造成复视、物象倾斜、眩晕等症状使患者工作生活及精神心理受到严重影响，由于其病因多由于上斜肌麻痹所致，而上斜肌的特殊解剖学特点使其具有复杂的力学机制和生理功能，这给手术矫正这类斜视增加了难度。日本学者 Harada-Ito曾提出利用上斜肌前部纤维主要行使使眼球内旋的功能将上斜肌前半部分予以简单加强，赵堪兴教授在国内首次对该术式做出了创新改进，使上斜肌前部纤维平面与视轴跟趋于垂直，加强了上斜肌的内旋作用，更加有效避免手术引起的垂直斜视，该改进术式已在国内广泛推广。高度近视眼限制性斜视是一种特殊类型的获得性斜视，表现为进展性内下斜视及后期眼球外转和上转运动障碍。以往传统的内退外缩术或 Jensen直肌连接术的手术效果不理想，术后易复发。赵堪兴教授采用影像学手段证实此类斜视存在眼外肌移位和后巩膜葡萄肿及眼球后极向颞上疝出，据此对矫正此类斜视的Yokoyama术进行了重要创新改进，有效纠正了高度近视眼限制性内下斜视的眼球后极颞上方脱位，同时眼位及眼球运动获得明显改善。先天性眼球震颤的手术矫正常采用 Anderson法、Kestenbaum法或Parks法，但此类手术主要适用于单纯先天性眼球震颤有代偿头位者，一旦同时还合并斜视，则使得手术的设计变得复杂，增加了术后效果的不确定性，甚至难于一次手术获得良好的效果。赵堪兴教授首次提出了对于有代偿头位合并斜视的先天性眼球震颤病人采取主导眼手术矫正头位并另眼手术矫正斜视的术式，使得此类复杂性眼球震颤患者通过一次手术获得满意效果，该法在全国获得广泛推广。长期以来斜视手术属于外眼手术范畴，普通水平斜视手术操作相对单纯，易于掌握，但是对于垂直斜视、旋转性斜视、CCDDs等复杂性斜视因涉及专门的理论知识、检查技术和手术设计，令非专科医师望而生畏，又由于垂直肌和斜肌解剖及功能的复杂性，更增加了手术的复杂性和难度。赵堪兴教授带领课题组通过 10余年显微手术实践以及对相关手术器械及技术的改进，逐步形成了斜视手术微创理念和操作体系，把显微外科技术成功引入斜视手术领域，实现了真正意义上的“直视下手术”，实现了术后眼球运动和双眼视功能的最佳恢复，降低了各种并发症的风险。赵堪兴教授的手术理念及一系列手术创新获得了国际认可，并受邀作为高级作者参与制定并发表了国际斜视手术评估规则。

3 相关遗传性致盲眼病的研究[9，10]

遗传性眼病在儿童中具有极高的致盲率，严重影响视觉发育和正常双眼视功能的建立，其中视网膜色素变性(RP)是以夜盲为主要特征的重要致盲性遗传眼病。赵堪兴教授带领团队通过对中国人常染色体显性遗传 RP(adRP)进行分析，定位了一个新的 RP连锁位点，被国际基因命名委员会(HGNC)命名为RP33。此位点为中国自主知识产权的首个(目前唯一)RP位点。本项目还首次克隆了SNRNP200基因，并通过在酵母上的功能实验，证实其为 RP致病相关基因，提出了 adRP发生的新机制：即 pre-mRNA剪接缺陷的分子基础可能是源于 SNRNP200依赖的U4/U6解旋功能的缺陷，而非 U4/U6-U5的组装缺陷。佛罗里达大学的Swanson教授指出：“U4/U6解旋功能的缺陷是研究RNA剪接与疾病关系的重要发现之一”。[11]本研究成果获多国科学家追踪研究，被瑞士及英国科学家证实 SNRNP200也引起欧美高加索人 adRP。[12，13]基于 pre-mRNA 剪接基因是 adRP的重要病因，课题组建立了对 RP患者进行快速遗传学筛查的有效方法，在全国广泛推广。

4 项目的推广

通过该项目的开展，极大地推动了我国“斜视与小儿眼科”的学科建设。共主办全国性学术会议14次，国家级继续医学教育学习班 34次，主持各类专题讲座200余次，完成斜视弱视进修学习班72期，促成了与美国斜视与小儿眼科学会(AAPOS)合作，创办了中国斜视与小儿眼科学科带头人培养项目(AAPOS-TJEH Project)，举办该项目培训 19期，完成国际化人才培训600余人次，为培养高水平的人才打造了发展平台。通过本项目的开展，已为全国培养了百余名学科带头人和千余名的学术骨干，培养毕业博、硕士研究生 100余人，其中 48人已取得博士学位，一批学生已成长为“985”和“211工程”院校的学科带头人和学术骨干。本项目发表论文 289篇，其中 SCI论文 44篇，最高单篇 IF＝12.3，他引1,455次。主编人民卫生出版社《眼科学》教材和专著 5部，副主编专著 2部，参编教材和著作多部。项目成果在国内各知名院校和医疗单位以及基层单位普遍推广，开发的新技术、新方法、新理念无保留地输出给全国各地，有力推动了学科发展，取得了巨大的社会和经济效益。

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