健康人视网膜血管参数变化研究△

裴利 蹇文渊 罗圆 龙迭戈 谭蓉 胡瑶 段俊国

视网膜血管是全身唯一可以直接观察并测量的血管，通过视网膜可简单、快速、无创、可视化地观察血管变化，特别是微循环变化。在视网膜量化测量评估方面，以往更多的是关于视网膜血管管径的研究，其次是血管弯曲度，分形维数则很少。有文献报道视网膜血管形态几何参数与民族、遗传等有关[1-2]，目前有关中国正常人视网膜血管几何参数特点的研究较少。本研究旨在测量我国正常人群的视网膜血管弯曲度、血管管径、分形维数，并探讨这些参数与年龄、性别、体质量指数(body mass index，BMI)的关系，现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料本研究在成都中医药大学附属医院体检中心招募正常受试者。本研究经成都中医药大学附属医院医学伦理委员会批准并取得所有受试者的知情同意。纳入受试者147名147眼，其中男52名，女95名。

纳入标准：(1)年龄18～75岁；(2)屈光度为-2.0～+1.0 D。排除标准：(1)屈光介质混浊，难以进行眼底图像评价者；(2)眼压高于21 mmHg(1 kPa=7.5 mmHg)者；(3)合并青光眼、视网膜色素变性、老年黄斑变性、视网膜动脉阻塞、视网膜静脉阻塞等可能影响视网膜血管弯曲度及血管管径、分形维数的眼科疾病者；(4)合并心脑血管、消化、呼吸及其他系统疾病可能影响视网膜血管弯曲度及血管管径、分形维数者。所有入选者均需双眼符合入选标准，选择右眼为主研究眼。

1.2 检查方法

1.2.1 仪器及拍摄方法眼底彩照通过眼底相机(KoWA nonmyd WX，日本)完成采集，受试者均行最佳矫正视力、裂隙灯显微镜、眼压等常规检查，随后使用复方托吡卡胺滴眼液(华润双鹤药业有限公司，北京)散瞳至瞳孔直径6～8 mm后，由同一操作者使用眼底相机在暗室下进行采集，每眼分别采集2张45°以视盘为中心的图像，2张45°以黄斑为中心的图像，选取图像质量较佳者进行分析。

1.2.2 眼底图像测量参照文献[3-9]的方法，采用和生视网膜量化分析系统(Healthsun Retinal Image Quantification Analysis，HIQA)分析视网膜血管弯曲度、血管管径及分形维数(图1)。采用45°以黄斑为中心的图像，利用软件自动进行分形维数检测。采用45°以视盘为中心的图像，以视盘中心为圆心，分别以1.5个和3.0个视盘直径画圆，选取位于两圆之间区域的血管，所选血管为各个象限内动静脉相伴行的主干，长度需大于1/7个视盘直径(图2)。有分支者选取分支前的主干分析；存在血管交叉者选取交叉前的靠近视盘的血管分析。先检测动脉，再检测静脉，均以颞上-鼻上-鼻下-颞下象限顺序检测，利用软件进行视网膜血管弯曲度、血管管径自动测量，其中血管弯曲度的软件计算测量方法详见文献[7]。根据左右眼、不同象限、性别、年龄段、BMI分组，比较各指标差异。

1.3 统计学方法采用SPSS 20.00软件进行分析，计量资料以均数±标准差表示，数据间比较采用t检验及方差分析，检验水准：α=0.05。

图1 眼底彩照及血管分形维数检测图

图2 视网膜血管分析示意图。注：两个白色圆圈之间(距离视盘中心1.5～3.0个视盘直径内)的血管部分为视网膜血管弯曲度、血管管径检测处，视网膜动脉为红色，视网膜静脉为蓝色

2 结果

2.1 左右眼比较左右眼的视网膜动静脉血管弯曲度、血管管径、分形维数比较差异均无统计学意义(均为P>0.05)，见表1。

2.2 不同象限比较根据视网膜象限分组，对不同组别间的视网膜血管弯曲度、血管管径及分形维数进行整体比较。颞侧象限与鼻侧象限视网膜动脉弯曲度、动静脉管径比较差异均有统计学意义(均为P=0.000)。颞侧象限与鼻侧象限视网膜静脉弯曲度比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

2.3 不同性别间比较男性与女性间相比，女性视网膜动静脉弯曲度比男性高，但视网膜动静脉弯曲度、动静脉管径比较差异均无统计学意义(均为P>0.05)。分形维数比较差异有统计学意义(P<0.001)。见表3。

2.4 不同年龄段间比较以受试者年龄间隔10岁进行分组，共分为5个亚组，对不同组别间的视网膜动静脉弯曲度、动静脉管径及分形维数进行整体比较。结果显示，不同年龄段间视网膜动静脉弯曲度、动静脉管径以及分形维数比较差异均有统计学意义(均为P<0.05)，且随着年龄增大，视网膜动静脉弯曲度增加，动脉管径变小，静脉管径在成年人随年龄先大后小再变大，波谷样变化，分形维数变小。见表4。

眼别眼数视网膜动脉弯曲度视网膜静脉弯曲度视网膜动脉管径/μm视网膜静脉管径/μm分形维数左眼1470.513±0.2640.263±0.201119.199±12.946147.614±17.2860.125±0.005右眼1470.513±0.2860.292±0.208117.544±13.615145.538±17.9850.125±0.004P值0.9860.2300.2870.3150.782

象限眼数视网膜动脉弯曲度视网膜静脉弯曲度视网膜动脉管径/μm视网膜静脉管径/μm颞侧1470.996±0.4610.823±0.379132.633±22.779170.527±33.603鼻侧1471.127±0.4330.790±0.368116.667±20.238145.432±28.060P值0.0000.2750.0000.000

性别眼数视网膜动脉弯曲度视网膜静脉弯曲度视网膜动脉管径/μm视网膜静脉管径/μm分形维数男520.479±0.2920.263±0.188116.935±14.501149.684±20.3390.126±0.003女950.527±0.2840.303±0.216117.796±13.297143.823±16.7240.124±0.004P值0.3640.2890.7290.072<0.001

年龄/岁眼数视网膜动脉弯曲度视网膜静脉弯曲度视网膜动脉管径/μm视网膜静脉管径/μm分形维数20～30600.411±0.2620.214±0.141122.153±12.262153.356±16.8050.126±0.004>30～40100.560±0.3460.288±0.177109.195±10.670138.686±16.0880.124±0.004>40～50570.583±0.2810.375±0.248113.861±12.971137.686±13.6060.125±0.003>50～60170.584±0.2860.287±0.209121.316±14.981147.224±20.2100.122±0.005>6030.668±0.0480.284±0.055101.799±14.588151.568±41.9570.123±0.002P值0.0090.001<0.001<0.0010.003

2.5 不同BMI间的比较根据BMI偏轻、正常、超重分为3个亚组，对不同组别间的视网膜血管弯曲度、血管管径及分形维数进行整体比较，结果显示视网膜动静脉管径比较差异均有统计学意义(均为P<0.05)，视网膜动静脉管径随BMI增高而减小。不同BMI组别间视网膜动静脉弯曲度与分形维数比较差异均无统计学意义(均为P>0.05)。见表5。

BMI/kg·m-2眼数视网膜动脉弯曲度视网膜静脉弯曲度视网膜动脉管径/μm视网膜静脉管径/μm分形维数<18.5180.482±0.3300.286±0.182125.512±13.203149.140±11.9670.124±0.00418.5～22.9870.510±0.2850.290±0.231117.589±13.031147.990±9.0340.125±0.004>22.9420.532±0.2740.297±0.169114.035±13.826138.916±16.4050.124±0.004P值0.8210.9780.0100.0170.490

3 讨论

最佳的血管结构会以最小的能量消耗实现最有效的血流输送[10]。视网膜血管的几何结构参数会随血流动力学改变而变化，对早期的病理生理学细微变化敏感。正常视网膜血管是直的或轻微弯曲的，血管壁光滑，新生血管和血流量增加均可导致迂曲、扩张，而血管痉挛和血管壁增厚会使管腔变窄。分形维数测量血管树的分支复杂程度，更大的值表示更复杂的分支模式。较新的全局参数(包括曲折度、分形维数)构成的视网膜血管系统结构几何模式，能够更加全面反映全身微循环状态和眼部灌注水平。

正常人左右眼视网膜血管结构参数无明显变化。通过各象限视网膜血管弯曲度、管径的比较，发现视网膜动脉弯曲度颞侧小于鼻侧，视网膜静脉弯曲度颞侧大于鼻侧，而动静脉管径颞侧均大于鼻侧。这可能是因为颞侧视网膜起主要的感光功能，新陈代谢比鼻侧旺盛，需氧量增加，因此颞侧分支动脉宽而直，颞侧分支静脉宽且长，血流量比鼻侧多，颞侧血流速度快，单位时间内通过的血流量大，氧含量也越多。Garhofer等[11]发现颞上象限的血流速度最快，然后依次是颞下、鼻上、鼻下，也表明颞侧血流速度较鼻侧快，本研究从血管形态结构解释了这一特点。

女性体内雌激素对血管的保护作用可能使这些血管结构参数具有性别差异。我们对不同性别分析仅显示男性分形维数比女性高，具有更复杂的血管分支，而视网膜血管弯曲度、管径没有性别差异，与国外研究报道中女性的视网膜动静脉管径、视网膜静脉血管弯曲度均大于男性[12-13]不一致，可能由于样本中性别分布不同所致。

有研究显示，老年大鼠视网膜血管弯曲、管腔狭窄、管径不规则[14]；另外一项研究认为，人视网膜毛细血管细胞在50岁左右开始减少、消失，最后变成无细胞的毛细血管，是人视网膜血管正常老化过程的表现[15]。关于分形维数的研究显示分形维数与年龄有关[16]。较小的df，代表“稀疏”的视网膜血管网，独立与年龄相关[17]。由此可见，视网膜血管与年龄变化密切相关。本研究结果显示，随着年龄变大，视网膜动静脉弯曲度增加，动静脉管径、分形维数变小，与上述研究相符，可能由于随着年龄增加，细胞丢失，毛细血管壁变得凹凸不平，血管硬化，毛细血管变窄和变长、弯曲，失去壁细胞和内皮细胞的毛细血管没有血液运输功能，有功能的毛细血管减少，视网膜血管网相对稀疏。静脉管径的改变与动脉并不一致，我们从血流动力学方面推测青年时管径较宽，可能是因为血流量多，管腔充盈，管径宽；中年时血流量减少，但血管形态变化不明显，管径相对变小；而老年时静脉血管弹性减退，血管壁塌陷，血液瘀滞，血管扩张、管腔增大。

本研究结果表明，视网膜动静脉弯曲度有随BMI升高而增加的趋势，视网膜动静脉管径随BMI增高而减小，分形维数没有明显变化。国外也有研究表明，BMI与视网膜血管管径、血管弯曲度相关[18]，提示肥胖者存在微血管异常，但相关机制尚不清楚。

本研究纳入样本量较少，只对中国健康人群进行测量和分析，新加坡一项多民族研究显示，中国人视网膜血管管径、血管弯曲度、分形维数比马来西亚人和印度人高[19]，但由于所使用测量软件及采用公式的不同，两项研究不能进行测量值的比较，目前国外关于各象限视网膜血管弯曲度、血管管径比较的研究尚少，因此也无法进行对比。结构性视网膜改变为微循环潜在新生物标记，与视网膜功能状态可能相互补充，我们认为，进行视网膜结构和功能的综合评分是必要的，可以更好地评估体内微循环状态和某些疾病。