屈光度和眼轴长度对豚鼠视网膜神经纤维层厚度和视乳头形态的影响

李涛，周晓东 ，江瀚然，朱杰

(复旦大学附属金山医院，上海 201508)

豚鼠作为一种良好的实验动物，已被广泛用于实验性近视的研究。此外，豚鼠因其视神经乳头结构与灵长类动物及人类相似，也被用作高眼压的动物实验模型，探讨高眼压对视神经的超微结构损害［1］。视网膜神经纤维层(retinal nerve fiber layer，RNFL)厚度及视乳头形态分析是目前青光眼诊断中的重要依据，人类近视与青光眼具有密切关系，近视程度与RNFL 厚度具有相关性。因此，在使用豚鼠作为高眼压动物模型时，需要考虑豚鼠屈光状态对RNFL 厚度的影响。但尚未见到运用光学相干断层扫描(optical coherence tomography，OCT)测量豚鼠RNFL 厚度及视乳头形态的有关报道。本研究拟使用OCT 客观分析豚鼠RNFL 厚度及视乳头形态，并探讨豚鼠等效球镜和眼轴长度与这些参数的相关性。

1 材料和方法

1.1 实验动物

普通级5 ～6 周龄英国种短毛三色雄性豚鼠20只，购自上海市松江区车墩实验动物良种场【SCXK(沪)2012-0008】，体重为140 ～150 g，按实验动物使用的3R 原则给予人道主义关怀。在复旦大学附属金山医院动物房中饲养3 个月【SYXK(沪)2010-0098】，保持室温在20 ～26℃，湿度50%，采用日光灯照明，光照周期12 h 明:12 h 暗;自由摄食、进水。

1.2 实验方法

1.2.1 等效球镜测量

右眼使用睫状肌麻痹剂复方托吡卡胺滴眼液(参天制药有限公司，中国)，每5 min 滴1 次，共4次，30 min 后进行带状光检影验光(YZ24 型，中国苏州六六公司)，由验光经验丰富的检查者检影(散光以半量计入球镜)。

1.2.2 眼轴长度测量

应用Super SW1000 眼科A 超测量仪，A 超频率为11 MHz，测量前先行角膜表面麻醉，测量时探头对准角膜中心并垂直于角膜平面，测定右眼眼轴长度手动模式连续测量5 次，计算平均值，精确到0.01 mm。

1.2.3 OCT 检查

豚鼠处于自然清醒状态，每只豚鼠仅检查右眼用于分析。撑开眼睑，固定于OCT(Cirrus-HD 4000，德国Carl Zeiss 公司)颌架合适位置。通过监视屏观察，保证OCT 探测光源对准视乳头。选用Optic Disc Cube 200 ×200 程序扫描，系统自动识别视乳头中心，自动确定计算圆环的位置。选择RNFL 和ONH OU 程序分析结果。豚鼠OCT 扫描过程均由两位医师在OCT 检查室内进行操作完成，一名医师负责保持豚鼠眼睛位置，同时协助调整被检眼距离OCT 扫描镜头的距离，以使监视器可以清晰看到视乳头和大血管;另一名医师负责进行OCT 操作。重复检测3 次以上，对其中成像清晰者存盘以备分析(图1)。

图1 豚鼠右眼(等效球镜:+2 D)视网膜神经纤维层厚度和视乳头形态分析Fig.1 Analysis of retinal nerve fiber layer thickness and optic disc morphology of the right eye(spherical equivalent:+2 D)in a guinea pig.

1.3 统计分析

使用SPSS 11.6 统计学软件分析，GraphPad Prism5 软件绘图。实验结果以均数±标准差(±s)表示，并进行正态性检验。豚鼠等效球镜和眼轴长度分别与RNFL、盘沿面积、视盘面积、平均杯盘比、垂直杯盘比、杯容积采用线性回归分析。以P ＜0.05 作为差异有显著性的标准。

2 结果

本实验中20 只豚鼠的右眼平均等效球镜为(－0.29±2.58)D(－4.00 ～+3.00 D)，眼轴长度为(8.52±0.04)mm(8.43 ～8.58 mm)。豚鼠右眼RNFL 平均厚度为(90.6±42.0)μm，上方、颞侧、下方、鼻侧RNFL 厚度分别为(84.5±62.7)μm、(83.3±52.3)μm、(92.1±60.3)μm、(104.2±55.4)μm，盘沿面积、视盘面积分别为(0.85 ± 0.46)mm2、(1.28±0.54)mm2，平均杯盘比、垂直杯盘比分别为(0.56±0.11)、(0.52 ±0.17)，杯容积为(0.062 ±0.036)mm3。

2.1 等效球镜与多个参数之间的关系

豚鼠等效球镜与RNFL 平均厚度、上方RNFL厚度、颞侧RNFL 厚度、下方RNFL 厚度、鼻侧RNFL厚度呈正相关(图2)。随着等效球镜增加，RNFL平均厚度及各方位厚度均变厚。等效球镜每增加1D，RNFL 平均厚度、上方RNFL 厚度、颞侧RNFL厚度、下方RNFL 厚度、鼻侧RNFL 厚度分别约变化15.31、17.70、12.41、14.63、15.57 μm。等效球镜与盘沿面积、视盘面积、平均杯盘比、垂直杯盘比、杯容积无相关性(表1)。

图2 等效球镜与视网膜神经纤维层厚度的线性回归分析Fig.2 Linear regression analysis of the relationship of spherical equivalent with retinal nerve fiber layer thickness.

表1 豚鼠等效球镜与视乳头形态参数的相关性Tab.1 Correlation between spherical equivalent and morphological parameters of the optic disc in the guinea pigs

2.2 眼轴长度与多个参数之间的关系

豚鼠眼轴长度与RNFL 平均厚度、上方RNFL厚度、颞侧RNFL 厚度、下方RNFL 厚度、鼻侧RNFL厚度呈负相关(图3)。随着眼轴长度增加，RNFL平均厚度及各方位厚度均变薄。眼轴长度每增加0.1 mm，RNFL 平均厚度、上方RNFL 厚度、颞侧RNFL 厚度、下方RNFL 厚度、鼻侧RNFL 厚度分别约变化99.53、117.3、70.78、105、100.5 μm。眼轴长度与盘沿面积、视盘面积、平均杯盘比、杯容积无相关性;与垂直杯盘比正相关(R2= 0.2;P =0.048)(表2)。

图3 眼轴长度与视网膜神经纤维层厚度的线性回归分析Fig.3 Linear regression analysis of the relationship of axial length with retinal nerve fiber layer thickness.

表2 豚鼠眼轴长度与视乳头形态参数的相关性Tab.2 Correlation between axial length and morphological parameters of optic nerve head in the guinea pigs

3 讨论

OCT 作为一种非接触式、非侵入性、高分辨率的活体生物病理学检查方法，目前已广泛应用于临床和科研工作中。在动物实验中，OCT 已用于小鸡［2］、牛［3］、兔［4］、树鼠［5］和小鼠［6］等的视网膜检查。李翊［7］曾用OCT 观察了豚鼠眼底形态结构，测量了视网膜和脉络膜厚度，但未描述RNFL 和视乳头形态结构的有关特征。

对实验动物，如猴［8，9］和大鼠［10］的RNFL 厚度测量，多是基于青光眼的动物模型，即通过OCT 测量明确疾病的动物模型RNFL 厚度变化。刘敬东等［10］观察了慢性高眼压大鼠模型的RNFL 平均厚度，并未对各方位的RNFL 厚度作进一步探讨分析。而灵长类动物猴［8，9］，即便是青光眼模型，其RNFL厚度分布也类似与人类，上下象限厚于鼻颞象限。RNFL 厚度的直接影响因素包括青光眼和近视等，而青光眼与近视存在一定相关性，并认为近视是青光眼发病的危险因素。研究近视眼RNFL 厚度及视乳头形态特征有助于将近视导致的RNFL 厚度及视乳头形态改变与早期青光眼加以鉴别。

本实验使用第四代FD-OCT 观察豚鼠RNFL 和视乳头形态，选用Optic Disc Cube 200 ×200 程序扫描即对视乳头超过6 ×6 mm2的区域进行容积扫描而测量RNFL 厚度，选择RNFL 和ONH OU 程序分析检测结果，发现豚鼠等效球镜和眼轴长度与RNFL 平均厚度具有相关性:等效球镜越负，RNFL 厚度越薄;眼轴长度越长，RNFL 厚度越薄。这与人类的观察结果是一致的［11－13］。

本实验中豚鼠等效球镜与上方、颞侧、下方、鼻侧RNFL 厚度均正相关，而眼轴长度与这些参数呈负相关。陈伟等［14］在7 －18 岁青少年中发现，等效球镜和眼轴长度与上方RNFL 厚度无相关性，颞侧RNFL 厚度与等效球镜负相关，下方、鼻侧RNFL 厚度与眼轴长度负相关。Kang 等［15］发现相比于正视眼，近视眼的颞侧RNFL 将更厚，而上下方RNFL 会更薄。他们认为这是由于视乳头周围的视网膜神经纤维的分布模式并非完全一样所导致的。此外，我们发现在豚鼠的RNFL 厚度分布中，鼻侧最厚，下方其次，上方再次之，颞侧最薄。这与人类RNFL 分布不同:人类RNFL 分布呈驼峰形曲线，即上、下方象限均较厚，为两个“波峰”;鼻、颞侧象限均较薄，为两个“波谷”。我们推测豚鼠视乳头周围视网膜的组织结构分布可能与人类不同。

Abbott 等［5］通过OCT 对形觉剥夺性近视树鼠的视网膜进行观察，发现近视眼的视网膜厚度较对照眼薄，鼻侧较颞侧更薄的程度更大，但是他们并未测量比较RNFL 厚度。本研究发现随着等效球镜和眼轴长度变化，鼻侧RNFL 厚度变化程度比其他方位更大。我们推测在动物模型中，随着近视程度加深和眼轴延长，视乳头周围的视网膜厚度变薄，同时RNFL 也变薄，但鼻侧因其解剖结构特点而导致视网膜和RNFL 厚度变化尤其显著。

此外，我们发现豚鼠等效球镜和眼轴长度的变化与视乳头形态参数，如盘沿面积、视盘面积、平均杯盘比、垂直杯盘比、杯容积均无相关性;等效球镜和垂直杯盘比无相关性，仅眼轴长度与垂直杯盘比存在正相关。这些视乳头形态参数对于青光眼的诊断和随访的敏感指标，具有一定的参考作用。青光眼患者的视杯容积、杯盘比和垂直杯盘比均显著增加;而盘沿面积显著降低［16，17］。以往的动物实验中，研究者更关注于RNFL 的变化，而对于这些视乳头形态参数的报道很少。近视患者，尤其是高度近视患者，因为视乳头倾斜、视乳头旁萎缩弧等异常结构变化往往会影响视乳头轮廓的描绘，进而干扰视乳头参数的计算。豚鼠视乳头在眼底的位置分布与人类不同以及等效球镜差异不大，可能是本实验中豚鼠盘沿面积等这些参数差异无显著性的主要原因。

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