不同光照环境下弱视儿童眼间抑制深度比较

陈惠 赵天源 许金玲 周锦景 余新平

弱视是视觉皮层的神经发育障碍，眼间抑制在弱视患者的双眼和单眼的功能缺陷中起主要作用[1，2]。本课题组前期研究也发现弱视患者眼间抑制程度与弱视眼视力明显相关[3]。眼间抑制在弱视发生发展中的作用研究催发了治疗弱视的新方法，其目标是抑制视皮层内的相互作用以达到弱视诊疗效果[4]。两眼间相互抑制在一定程度上由对比度和亮度进行独立调节[5-7]。本课题组前期研究发现，在临床自然的双眼视觉环境下，通过结合偏振片、ND滤光镜片和远近视标精确定量测量弱视患者双眼间的抑制深度，且该方法的敏感性及特异性明显高于Worth 4点检查和Optec3500检查[3]。

Zhou等[8]研究表明基于眼间亮度差异的眼间抑制评估受环境亮度的调节，即同一弱视患者在室内测量的眼间抑制和在室外测量的结果不同。这些临床征象提示弱视患者的眼间抑制在不同光照环境中存在变化。既往只是研究实验室光照环境下的眼间抑制，不能完全反映患者实际存在的真实世界情况。目前对不同光照环境下弱视抑制深度的类似研究鲜有，且对眼间抑制在弱视患者不同光照环境的变化及其代偿机制仍未阐明，限制了进一步开发和提高在真实视觉环境下的弱视治疗手段和治疗效果。本研究拟通过观察弱视患儿和正常儿童在不同光照环境下的眼间抑制情况及其对光照环境的适应分析，以进一步阐明眼间抑制在弱视发生中的作用，有利于制定更为个性化的弱视治疗 方案。

1 对象与方法

1.1 对象

收集2020 年1 ─11 月于温州医科大学附属眼视光医院门诊就诊的屈光参差性弱视儿童作为弱视组，征集同时期门诊就诊的正常视力儿童作为对照组。纳入标准：①年龄5～13 岁；②智力发育正常，能理解和配合各项检查；③无眼部活动性炎症或病变，无其他器质性病变；④弱视组弱视眼最佳矫正视力不低于0.2；⑤对照组球镜度、柱镜度≤0.5 D且双眼裸眼视力≥1.0。排除标准：①视力发育异常；②患有其他影响研究结果的眼部疾病。

弱视的定义与分类标准按照2012年美国眼科学会（American Academy of Ophthalmology）的首选实践方案（Preferred practice protocol，PPP）制定的弱视分类标准（http：//www.aao.org/ppp）。本研究符合赫尔辛基宣言，经温州医科大学附属眼视光医院伦理委员会批准，批号：2020-177-K-160-01。研究目的及视觉功能检查的整个过程均告知受检者，所有受检者或其监护人都表示自愿参与本研究，并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 一般眼部检查 所有受检者均需接受视力、眼位、屈光介质、眼底、注视性质、立体视等一般检查。

1.2.2 抑制定量检测 抑制定量检测仪由偏振片、ND滤镜（大恒新纪元科技股份有限公司）和远近视标（见图1）组成[3]。此检测仪优点在于利用偏振片达到双眼分视的效果，减少了颜色镜片对检查结果的影响，注视目标采用有内容的视标而非点光源（有报道点光源易使已无双眼视功能的患者出现假阳性结果，且随着点光源亮度增加，假阳性率也随之增加[9，10]）使被检者更容易、客观地判断双眼是否平衡，再通过变换ND滤镜的透光率使双眼达到相同视觉效果，从而方便、快捷地定量检测视觉抑制 程度。

图1.测量眼间抑制的视标 受检者左右眼配戴与视标左右偏振片相同方向的偏振镜，达到双眼分视的效果。A：右眼仅能看到视标右边部分；B：左眼仅能看到视标左边部分；C：双眼融合所见视标Figure 1.Visual stimuli for measuring inter-ocular suppression.The butterfly's left and right wings are a dichoptic display with polarized glasses to the left and right eyes of the subjects,respectively.A:The right wing of the target was only displayed to the right eye.B:The left wing of the target was only displayed to the left eye.C:The fused perception from the stimuli seen by both eyes.

本研究拟检测3种不同光照环境下的眼间抑制深度，分别为白天室外、白天室内和眼科检查室。白天室外的光照度约为2 000 lx、白天室内约为220 lx 光照度、眼科检查室环境约为15 lx光照度，分别在此3种环境下测量受检者远近抑制深度。为了控制每次试验的光照度，每次测量都用照度计测量光强度，确保试验条件的一致性。试镜架的双眼目镜均置与视标方向对应的偏振光片，使双眼分离，分别只能看到视标的一半。测试时确保每例受检者左眼仅能看到视标左边部分，右眼仅看到视标右边部分。每次均进行3次测量，并对测量结果进行一致性比较。检测视远抑制程度：视标距离5 m，使用Led灯（光亮度：320 cd/m2）的灯箱照射，为 7.27 cm×7.27 cm的蝴蝶形状，蝴蝶的左右两边翅膀处分别放置与目镜相一致的相互垂直的线偏振膜。患者屈光矫正后戴上试镜架及偏振片后，正常可见到完整的蝴蝶且左右亮度对称。若存在单眼抑制，则看到两只翅膀亮度不相同；在主视眼前加ND滤镜，滤过片由光密度0.3 ND（透光率50%）逐渐减少到光密度3 ND（透光率0.098%），至受检者表示看到完整的蝴蝶且左右亮度对称，此时即可根据主视眼前滤光镜片的透光率得出定量的抑制。检测视近抑制程度：视标距离50 cm，视标大小为1.81 cm×1.81 cm的蝴蝶形状，使用Led灯（光亮度：320 cd/m2）的灯箱照射，其余参照视远抑制程度的方法检测。

1.3 统计学方法

系列病例研究。采用GraphPad Prism 8软件进行统计分析。不同光照环境下对照组和弱视组儿童眼间抑制深度比较采用重复测量资料的方差分析，弱视儿童和正常儿童对光照环境的适应差异比较采用独立样本t检验，弱视儿童眼间抑制深度在不同光照环境下的相关性分析及与视力、双眼视力差距的相关性采用Spearman相关性分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 纳入对象的一般情况

共纳入弱视组27例，男18例，女9例，年龄5～13（8.0±2.2）岁；对照组10例，男4例，女6例，年龄6～9（7.4±0.8）岁。弱视组患儿情况见表1。

表1.屈光参差性弱视儿童一般情况 Table 1.Clinical details of the patients with anisometropic amblyopia

2.2 不同光照环境下对照组和弱视组儿童眼间抑制深度比较

基于亮度的蝴蝶抑制试验观察不同光照环境下弱视组的眼间抑制结果显示，在2 000 lx和15 lx比较时，2 000 lx有更明显的抑制（近距：1.74±0.90vs.0.83±0.73，q=5.76，P＜0.001；远距：2.33±0.92vs.1.50±0.86，q=4.85，P=0.0027），2种光照强度下抑制深度差异均有统计学意义，见图2A─B。对照组近距离结果显示亮度在2 000 lx和15 lx时，2 000 lx有更明显的抑制（0.75±0.35vs.0.21±0.14），2种光照强度下抑制深度差异有统计学意义（q=6.93，P＜0.001），见图2C；远距离结果显示在15、220、2 000 lx时，3种光照强度下抑制深度差异均有统计学意义（0.36±0.19vs.0.66±0.19，q=4.376，P=0.0123；0.66±0.19vs.0.93±0.26，q=3.94，P=0.0254；0.36±0.19vs.0.93±0.26，q=8.31，P＜0.001），见图2D。

图2.不同光照强度下2组儿童眼间抑制深度比较A：弱视组儿童近距离时眼间抑制深度；B：弱视组儿童远距离时眼间抑制深度；C：对照组儿童近距离时眼间抑制深度；D：对照组儿童远距离时眼间抑制深度。弱视组27例，对照组10例Figure 2.Comparison of inter-ocular suppression between the two groups under different environmental luminances.A:Inter-ocular suppression in the amblyopia group at near.B.Inter-ocular suppression in the amblyopia group at far.C:Inter-ocular suppression in the control group at near.D:Inter-ocular suppression in the control group at far.There are 27 cases in amblyopia group,10 cases in control group.

2.3 对照组和弱视组儿童对不同光照环境的适应情况

在15、220、2 000 lx下，2 组间儿童的眼间抑制深度的均值差在近距离分别为0.623、0.918、0.994 ND；在远距离分别为1.129、1.262、1.403 ND。2组间眼间抑制差距存在随着环境亮度增加而逐步增加的现象。故与正常视力儿童相比，弱视儿童对亮度的代偿较差。

2.4 弱视儿童眼间抑制深度在不同光照环境下的相关性分析

Spearman相关性分析结果显示不管在近距离还是远距离，弱视儿童在15 lx时的眼间抑制深度均与220 lx时的眼间抑制深度呈正相关（近距离r=0.9318，P＜0.001；远距离r=0.9172，P＜0.001），见图3A─B；在15 lx时的眼间抑制深度均与2 000 lx 时的眼间抑制深度呈正相关（近距离r=0.8699，P＜0.001；远距离r=0.7445，P＜0.001），见图3C─D。

2.5 弱视儿童眼间抑制深度与视力、双眼视力差距的相关性

在15 lx 下弱视组患者的眼间抑制深度与弱视眼视力无相关性，但有一定趋势（近距离r=0.2611，P=0.1883；远距离r=0.3652，P=0.0610），见图4A─B。视近时抑制深度与双眼视力差距（LogMAR）无相关性，但有一定趋势（r=0.3243，P=0.0989），见图4C；视远时的抑制深度与双眼视力差距（LogMAR）呈正相关（r=0.3877，P=0.0457），见图4D。

图3.弱视儿童眼间抑制深度在15 lx与220 lx、2 000 lx时的相关性分析（27例）A：近距离时弱视儿童眼间抑制深度在15 lx与220 lx时的相关性；B：远距离时弱视儿童眼间抑制深度在15 lx与220 lx时的相关性；C：近距离时弱视儿童眼间抑制深度在15 lx与2 000 lx时的相关性；D：远距离时弱视儿童眼间抑制深度在15 lx与2 000 lx时的相关性。弱视组27例，对照组10例Figure 3.Relationship of inter-ocular suppression between 15 lx,220 lx and 2 000 lx in the children with amblyopia (27 cases).A:The relationship of inter-ocular suppression between 15 lx and 220 lx in children with amblyopia at near.B:The relationship of inter-ocular suppression between 15 lx and 220 lx in children with amblyopia at far.C:The relationship of inter-ocular suppression between 15 lx and 2 000 lx in children with amblyopia at near.D:The relationship of inter-ocular suppression between 15 lx and 2 000 lx in children with amblyopia at far.ND,neutral density.There are 27 cases in amblyopia group,10 cases in control group.

图4.弱视儿童眼间抑制深度与视力、双眼视力差距的相关性（27例）A：近距离时弱视儿童眼间抑制深度与弱视眼视力的相关性；B：远距离时弱视儿童眼间抑制深度与弱视眼视力的相关性；C：近距离时弱视儿童眼间抑制深度与双眼视力差距的相关性；D：远距离时弱视儿童眼间抑制深度与双眼视力差距的相关性Figure 4.The relationship between inter-ocular suppression,the visual acuity of the amblyopic eye and the inter-ocular visual acuity difference in the 27 children with amblyopia (27 cases).The relationship between inter-ocular suppression and the visual acuity of the amblyopic eye in children with A:Amblyopia at near.B:Amblyopia at far.The relationship between inter-ocular suppression and the inter-ocular visual acuity difference in children with C:Amblyopia at near.D:Amblyopia at far.

3 讨论

抑制是弱视发生的核心机制，为了消除由斜视或屈光参差等引起的干扰图像，初级大脑皮层主导形成了抑制，限制了“弱势眼”视觉输入和增强对侧眼的输入，从而导致弱视的发生[11]，并在弱视的发生和发展中起持续作用[12]。早在20世纪30年代有学者提出眼间抑制的作用是阻止来自弱视眼的信息达到感知以防止视混淆或复视[12-14]。有证据支持弱视患者具有双眼视的能力，但这种能力在正常观察条件下被抑制；此外，视觉皮层内的抑制或抑制的相互作用可能在单眼和双眼视力丧失中起重要作用，这些特点均为弱视抑制的特征性表现；而且较强的抑制作用与较差的立体视觉和较弱的弱视眼视力有关[15-18]。弱视和斜视的动物模型中已发现抑制和视觉功能障碍之间紧密联系[19，20]。有研究表明，即使考虑到诸如治疗前视力和立体视觉等因素，较强的抑制与儿童遮盖治疗的效果较差有关[15，16]。这说明抑制不仅掩盖了潜在的视觉功能[21]，而且还影响视觉皮层的可塑性[22]。在这种情况下，直接针对视觉皮层中抑制相互作用的干预可能与弱视治疗直接相关。近年来抑制研究已经有了新的进展，其中包括新的和独立的测量方法[23-25]以及直接针对抑制的治疗干预措施[26]。在临床医师看来，消除抑制是任何双眼视治疗中必不可少的第一步[26-28]。弱视患者眼间抑制，抑制如何发生变化？如何调节抑制？如何在真实世界中精确测量抑制？这些均需要进一步探索。

目前检测眼间抑制大体可分为临床测量和实验室测量两类，临床测试一般测量快速但多为定性测量，常用的检测抑制的方法有Worth 4 点灯、立体视、线状镜、同视机等检查，不能精细测量抑制深度。实验室测量一般耗时较长但多为定量测量，不适用于临床。离眼运动一致性阈值测量是目前研究较多的可定量测量抑制深度的方法，但此研究配合度要求高，检测针对成人，适合应用于实验室而不适合应用于临床[29]。有研究采用ND滤镜（中灰密度镜）+线状镜对抑制进行定量测量，但检查使用点光源，易使已无双眼视功能的患者出现假阳性结果，且随着点光源亮度增加，假阳性率也随之增加[30，31]。本课题组既往设计通过结合偏振片、ND滤光镜片和远近视标定量测量弱视患者抑制深度的检测仪，通过该仪器可以在临床自然的双眼视觉环境下，精确定量地测量双眼间的抑制深度[3]。

有学者研究证明单眼平均亮度的选择性减少可以明显影响正常和弱视观察者双眼的眼间平衡[8]。正常观察者，如果一眼的亮度降低了，就双眼相组合而言，就会显示出“弱视”模式。弱视者如果好的一眼的平均亮度减少，弱视眼也可以在双眼组合中显示“正常”行为。Purpura等[32]通过生理学研究证据表明平均亮度的降低确实会导致单细胞水平的对比度减弱，因此虽然弱视一度被认为是纯粹的单眼缺陷，但越来越多的研究显示弱视伴有双眼视觉系统的不平衡，尤其是眼间抑制的失衡[17，21，33-40]。但是既往研究多在实验室里研究单一光照环境下的眼间抑制，并不能完全反映真实世界时的弱视眼间抑制情况。比如，临床研究发现黑暗环境对弱视眼视力的影响比健康眼小[8]。因此，研究弱视眼在不同光照环境下的眼间抑制对弱视的评估和治疗均有积极意义。

本研究发现眼间亮度差异对眼间抑制的影响受环境亮度的调节，在环境亮度越亮的情况下，双眼间的抑制越深。提示弱视患者的眼间抑制在不同视觉环境中存在代偿，这一结果可以解释为什么弱视儿童在暗环境下视力更好。本研究还表明正常儿童在不同光照环境下眼间抑制也存在不一样的情况，即光照环境越亮，眼间抑制越深。同时，在不同光照环境下弱视和正常视力儿童比较，随着亮度的增加二者的抑制差值也增加，提示弱视儿童存在对亮环境代偿更差的现象，即弱视儿童受环境亮度的影响较大。这一结果可以解释弱视儿童临床治愈后，在检查室检查时双眼视力及视功能相差无几，但在其他明亮环境中双眼并不平衡，对比敏感度等相关评估时双眼也存在不平衡[41]。

综上，研究弱视眼在不同光照环境下的眼间抑制对弱视的评估和治疗均有积极意义。本研究发现检查室环境下（15 lx时）的抑制深度能反映弱视儿童平常室内和室外的眼间抑制水平。但弱视儿童的眼间抑制在不同光照环境下有所不同，在室外等光亮环境下弱视眼间抑制的程度比在常规的眼科检查室内时更深，提示对弱视儿童的检查、治疗及去抑制训练需要考虑不同的光照环境，可能可以更好促进弱视患者的视功能恢复。目前弱视治疗中采取的部分遮盖治疗，多在室外时不遮盖，室内时给予遮盖治疗。本研究发现室外环境下眼间抑制深度更深，是否需要基于弱视患者不同光照环境下眼间抑制特点而调整弱视的治疗策略，仍需进一步的研究探讨。

利益冲突申明本研究无任何利益冲突

作者贡献声明陈惠：收集数据；参与选题、设计及资料的分析和解释；撰写论文；根据编辑部的修改意见进行修改。赵天源、许金玲、周锦景：参与选题、设计，资料的分析和解释。余新平：选题、设计，修改论文中关键性结果、结论；根据编辑部的修改意见进行核修