屈光参差性弱视治疗前后视皮层功能磁共振成像的研究

于春红，殷小龙，邓燕，彭小维，廖瑜俊，熊伟伟

（南昌大学第二附属医院儿童眼科，南昌 330006）

弱视在儿童眼病中较为常见,按病因可分为不同类型，其中屈光参差性弱视较为常见，它是由于双眼屈光参差比较大而发生的弱视[1]。 弱视多从幼儿开始发病，在出生后不久，如果幼儿发现有先天性的白内障、上睑下垂遮盖瞳孔区、双眼的高度屈光参差、高度屈光不正（远视、散光、近视）、斜视等,就会出现弱视。 一直以来，有许多学者对于弱视的原因进行研究探索，Hess RF 等研究认为， 弱视患者主要在视觉皮层发生改变[2]，而对于弱视患者在初级视觉皮层和高级视觉皮层的神经元活动情况,仍具有一些不同的研究观点[3-6]，血氧水平依赖功能磁共振成像 (blood oxygenation level dependentfunctional magnetic resonance imaging,BOLD-fMRI)技术，能够反映大脑神经的功能状态，同时，可以对视觉相关皮层进行定量、定位，具有直观、无创的特点。 本研究采用BOLD-fMRI 技术，分析屈光参差性弱视在治疗前、后大脑皮层功能特点，对儿童屈光参差性弱视的神经大脑皮层功能做一探讨。

1 资料与方法

1.1 研究对象 实验组：选取屈光参差性弱视患者26 例，其中男性 13 例，女性 13 例，年龄 4-9 岁，均为单眼弱视，弱视眼经过治疗后达到基本治愈。 诊断标准按2019 年《弱视诊断专家共识》执行。 首先对患者进行散瞳检影验光、配镜，纳入标准：双眼柱镜屈光度相差≥1.00D 或双眼球镜屈光度相差≥1.50D。排外其它眼部及全身疾病。根据全国儿童斜、弱视防治学组制定的弱视治疗疗效评价标准（1996 年）， 基本治愈为治疗后的矫正视力恢复到≥0.9； 弱视眼治疗的方法采用的是散瞳验光后配镜、精细视力训练、单眼遮盖法等综合疗法。对照组：正常儿童20 例，男、女各10 例，入选条件：年龄4-9 岁；裸眼视力均正常，无眼部及其它全身疾病。

1.2 血氧水平依赖功能磁共振成像的检测

1.2.1 视觉刺激 采用德国罗兰视觉电生理仪，分别使用 2.00、1.00、0.50、0.25c/d 的空间频率， 翻转频率8Hz，对比度87%的黑白棋盘格；采用左右眼单眼刺激；注视屏幕中央“+”固视点。扫描过程每6个时相组成一个序列。

1.2.2 MRI 信号收集 使用SIEMENS MAGNETOM Verio 3T 磁共振仪。 首先用快速的自旋回波，采集16 层的斜轴面图像，T1WI 相，与距状裂平行。

1.2.3 数据分析及观察指标 图像经FADA 软件做数据分析。观察指标：大脑皮层神经元兴奋水平：改变不同的刺激条件，取信号强度最大的一个像素及其相邻的24 个像素的信号强度， 做为相对应刺激条件下，大脑皮层神经元的平均兴奋水平[7]；双眼像素指数（binocular voxels index，BVI）:是指弱视患者的两眼分别刺激得到的兴奋像素之和与双眼同时接受刺激时得到的总兴奋像素的比值[8]。

1.3 统计学分析方法 采用SPSS20.0 软件，大脑皮层神经元兴奋情况与P100 波潜时的相关性用直线相关分析， 对双眼大脑皮层在不同刺激条件下的比较、及治疗前后的比较，采用方差分析，P＜0.05作为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 fMRI 检测不同区域视觉皮层的兴奋水平 屈光参差性弱视患者的正常眼，在梭状回、枕叶视大脑皮层V1、V2、后顶叶、下颞区等区域都有兴奋，这与刘虎的研究一致[8]，以枕叶距状裂周围的V1、V2 最明显， 而弱视眼受刺激的激活区较对侧眼明显减小 (P＜0.05)（表 1）。

表1 弱视眼、对侧眼视觉皮层兴奋水平的比较()

表1 弱视眼、对侧眼视觉皮层兴奋水平的比较()

空间频率（c/d）大脑皮层兴奋水平弱视眼 对侧眼F P P13P12P23 0.25 0.50 1.00 2.00 2.17±0.20 2.26±0.19 1.39±0.13 1.58±0.17 2.69±0.23 2.87±0.24 3.24±0.27 3.19±0.19 273 146 325 186 0.000 0.000 0.000 0.000 0.022 0.016 0.003 0.002 0.024 0.027 0.001 0.006 0.052 0.025 0.055 0.055

2.2 P100 波潜伏期与大脑视觉皮层兴奋水平的关联性 屈光参差性弱视对侧眼和弱视眼P100 波潜伏期与大脑视觉皮层兴奋水平均呈负相关(P＜0.05)（表 2）。

表2 屈光参差性弱视P100 波潜时与大脑皮层神经元兴奋水平的相关性

2.3 治疗前后大脑视觉皮层兴奋水平对比 屈光参差性弱视的弱视眼治疗后，较治疗前比较，大脑视觉皮层兴奋水平有明显增加，有显著性差异(P＜0.05)（表 3）。

3 讨论

3.1 BOLD-MfRI 的原理与特点 具有直观、 无创性， 能够检测弱视患者相关的大脑视觉皮层兴奋水平，以往对于弱视患者神经通路方面的探究，多采用PVEP 技术和细胞电生理[9]。 PVEP 优点是具有整体性， 能反映神经通路上弱视眼的神经兴奋水平，但不够全面、直观。 BOLD-MfRI 的基本原理是[10]:神经元的活化与血流和血氧的改变密不可分,由于去氧血红素和带氧血红素二者之间磁导率不同,从而导致磁共振信号不同。Yang 等[11]使用fMRI检测，发现左旋多巴治疗弱视后，弱视眼的视觉皮层的兴奋状态在强度、范围方面明显提高，较治疗前有统计学差异。

3.2 BOLD 一fMRI 定位视功能 心理物理学研究及动物实验证实[12]:视觉处理是“从下到上”。 视觉的神经通道在V1 区以后有二个走向: 一是从V1区后，经过MT 区，再投射至大脑的后顶叶，另一个走向是从Vl 区投射至大脑的颞下叶。 本文研究发现，屈光参差性弱视在枕叶的视皮层、顶叶以及颞叶几个不同区域，都有大脑皮层兴奋，但弱视眼比正常眼的兴奋区域明显低，这与刘虎等[8]研究结果一致。 刘虎等[8]研究还发现，斜视性弱视患者也有同样的表现。 从理论来讲，屈光参差性弱视眼在用眼过程中，物体成像不清晰，传入的视觉信号也就明显减少， 因此弱视眼的视觉通路以及视觉皮层没有足够的刺激来源，功能上也会相对减弱。

表3 治疗前后大脑视觉皮层兴奋水平对比()

表3 治疗前后大脑视觉皮层兴奋水平对比()

空间频率（c/d）大脑皮层兴奋水平弱视眼治疗前 弱视眼治疗后F P P13P12P23 0.25 0.50 1.00 2.00 2.17±0.20 2.26±0.19 1.39±0.13 1.58±0.17 3.16±0.25 3.52±0.23 3.76±0.24 3.85±0.22 276 151 324 181 0.000 0.000 0.000 0.000 0.012 0.018 0.004 0.001 0.024 0.027 0.003 0.006 0.052 0.025 0.054 0.052

3.3 弱视眼受刺激下大脑皮层神经元的变化 以往有研究认为， 屈光参差的双眼在视觉发育的早期，采用不同空间频率刺激，视大脑皮层神经元的兴奋并不是一样的。 本研究中，分别选用不同的空间频率棋盘方格做为刺激条件， 屈光参差性弱视的弱视眼大脑皮层神经元兴奋状态明显低， 与对侧正常眼比较，有统计学差异(P＜0.05)；经过综合治疗后，弱视眼达到初步治愈时，大脑皮层神经元兴奋水平明显增加；这一结果与之前关于VEP、细胞电生理方面的研究相一致[13，14]。 屈光参差性弱视两眼柱镜或球镜度数相差大， 物体通过眼球在眼底形成的物像大小不等，清晰度也不同，导致大脑很难把两眼的物像融合成一个物像， 两眼间相互干扰，基本治愈后，两眼成像抑制解除，弱视眼的大脑皮层神经元兴奋水平因而增加。

目前，越来越多的学者将fMRI 用于视觉领域的探索， 多见于对不同类型的弱视分析其视觉皮层的初级改变[15,16]，本研究分析了屈光参差性弱视的双眼、特别是基本治愈后的弱视眼的大脑皮层，在四个不同空间频率刺激时的激活特点。 fMRI 不仅是加深了视觉电生理方面的研究， 而且通过fMRI，可以更直观、全面地了解弱视的大脑各皮层不同区域功能的状况， 促进弱视神经机制方面的研究。