多焦视网膜电图在糖尿病视网膜病变中的应用进展

左文 陈婷 艾明

糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病患者常见的眼部并发症之一，严重者常致盲，一项基于人群的调查研究显示，三分之一的糖尿病患者会发生DR[1]。临床上，DR主要分为两个阶段:非增生性糖尿病视网膜病变(nonproliferative diabetic retinopathy,NPDR)和增生性糖尿病视网膜病变(proliferative diabetic retinopathy,PDR)。NPDR是DR的早期阶段，其主要特征为血管通透性增加和毛细血管闭塞，PDR以视网膜新生血管和纤维化为特征。糖尿病视力损害的另一个原因是黄斑水肿(macular edema,ME)，可发生在DR的任何阶段，引起视觉图像失真和视力下降[2]。有临床意义的ME和DR是造成糖尿病患者不可逆性视力损伤最主要的原因。

一、DR的病理生理

DR被认为是一种视网膜微血管疾病的并发症，高血糖在微血管损伤中发挥着重要作用，多种代谢途径与高血糖诱导的血管损伤有关，包括多元醇途径、晚期糖基化终产物(advanced glycation end products,AGEs)堆积、蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)途径和己糖胺途径。持续的高血糖状态使视网膜处于慢性炎症状态，持续激活的胶质细胞(包括星形胶质细胞、Müller细胞和小胶质细胞)活化增生，分泌炎性因子及神经毒性因子增多，神经营养因子减少，破坏视网膜内结构及稳态，导致神经元与微血管损伤[3]，继而出现微动脉瘤、出血及ME等眼底改变。同时，血管渗透性增加、血-视网膜屏障(the blood-retinal barrier，BRB)破坏[4]，最终导致DR的发生。此外，显著的周细胞和内皮细胞丢失还会导致毛细血管堵塞和缺血，引起血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)表达上调，增加血管通透性[5，6]，加剧视网膜的损伤。DR患者长期微血管损害促进了DR后期视网膜缺血和新生血管形成。已有大量研究表明，糖尿病患者的视网膜在出现上述临床可见的微血管结构变化之前，其神经损伤就已发生[7-10]，因此研究糖尿病患者视网膜病变的电生理活动情况可为早期预防和治疗DR提供临床依据。

二、多焦视网膜电图(multifocal electroretinogram,mf-ERG)

mf-ERG技术最早是由Sutter和Tran[11]在1992年提出，可客观、量化的评估视网膜各部位的功能。与传统的全视野ERG相比，其刺激的本质和分析方法不同，mf-ERG主要通过M序列(一种伪随机序列)控制，以一系列六边形的元素交替、重复进行闪光或图形翻转，在同一时间内分别刺激后极部视网膜的多个不同部位，得到的连续反应信号通过与各部位的明-暗时相进行关联，就可得出各部位视网膜的局部电信号。mf-ERG典型的反应波形(也称一阶反应)是一个初始为负值而后出现正峰值的双相波，其后通常还会跟随第二个负相波，这三个波分别称为N1、P1、N2波。N1波主要由光感受器产生，P1波主要由Müller细胞和双极细胞产生[12]。mf-ERG 的响应信号除了一阶反应外，还有二阶反应，主要反应内层视网膜功能。目前对DR的mf-ERG特征研究主要集中在一阶反应。

三、DR的mf-ERG特征

1.DR早期阶段 最早将mf-ERG应用到糖尿病患者中进行研究的是Palmowski及其团队[13]，通过对比DR患者、无明显视网膜病变的糖尿病患者以及健康对照者mf-ERG后发现，在无视网膜病变的糖尿病患者中，只有二阶反应的振幅显著下降，而在DR患者中，一阶反应与二阶反应的潜伏期显著延长，振幅明显下降。由于二阶反应主要反应内层视网膜功能，由此推测，在出现“亚临床期”DR时，其内层视网膜功能已开始损伤。此后，Fortune等[14]人也发现临床显示有眼底改变(如微血管瘤及硬性渗出)的部位，mf-ERG的潜伏期明显延长，其他未受累部位的潜伏期也有所延长，在未发生DR的对侧眼中，潜伏期异常也被观察到。在成人糖尿病患者未发生视网膜病变之前，就有14%-21%的患者mf-ERG 潜伏期出现延迟[15，16]，且延长程度与视网膜病变严重程度相关。除了潜伏期外，在无明显视网膜病变的糖尿病患者中，mf-ERG 的振幅通常也有所下降。然而，由于振幅通常反应视网膜细胞的综合反应，对于某一环内的功能异常可能并不敏感，且受试者间变异性较大， mf-ERG的振幅常出现较大差异[17]。近期有学者研究发现[18]，在无明显糖尿病视网膜病变的2型糖尿病患者中，mf-ERG P1、N1波潜伏期较健康对照组显著延长。进一步分析发现，反应颞侧视网膜功能的P1、N1波潜伏期明显延长，P1波振幅明显下降，而鼻侧视网膜的振幅及潜伏期改变在两组中无明显差异，提示后极部颞侧视网膜较鼻侧更易受损，这可能与颞侧视网膜区域神经节细胞及视锥细胞密度较鼻侧稀疏、视网膜血管扩张储备减少及潜在的缺血再灌注损伤有关。目前DR患者mf-ERG潜伏期延迟的确切机制尚不明确，但相较于振幅，潜伏期对于感知视网膜功能变化更为敏感。根据多因素分析结果显示，mf-ERG潜伏期可以作为无明显视网膜病变的糖尿病患者发生DR的预测指标[1，12]。

2.PDR 有学者研究发现[19]，PDR患者N1、P1波1-5环反应密度均低于正常对照组，N1波潜伏期在4环、P1波潜伏期在2～5环与正常对照组相比显著延长。还有研究表明，利用mf-ERG技术可以观察DR患者从NPDR发展到PDR后极部视功能的变化[20]，PDR组5环的P1、N1波振幅密度较NPDR组下降，第1环下降最显著，越靠近周边部下降幅度越接近，表明黄斑中心凹区域的功能受损较旁中心凹更明显，随着DR患者从重度非增殖期进入增殖期，黄斑区视功能损害进一步加重。增殖期前后mf-ERG N1波的振幅密度值改变不如P1波敏感，用P1波振幅密度值评价DR患者视功能的改变及预后可能更有意义。潜伏期的改变在黄斑中心凹区意义不大，而在中心凹外的区域潜伏期延长幅度有增大趋势，考虑可能与中心凹区域有来自脉络膜的血供缓解缺血程度有关，提示潜伏期的延长有望应用于检测视网膜的缺血状态。

3.DME(diabetic macular edema) DME可发生在DR的任一时期，视网膜的增厚和水肿是造成DME患者视力丧失的主要原因。既往对DME的观察及随访主要通过OCT进行，然而黄斑形态学改善与视功能恢复并不完全一致。将mf-ERG与OCT结合以研究视网膜形态与黄斑区功能的相关性具有良好应用前景。有学者研究发现，与正常眼相比，DME眼mf-ERG的N1、P1振幅显著下降，潜伏期显著延长， mf-ERG各环值的变化与OCT对应的黄斑水肿的位置一致[21]。Khoiasteh等[12]将mf-ERG与黄斑厚度图叠加分析后发现，DME患者mf-ERG中央环部分参数离散性变化(如P1、N2振幅下降)以及OCT中对应点的结构性异常(视网膜囊肿、DRIL、ELM/EZ破坏)与BCVA(best-corrected visual acuity)均存在显著相关性。将mf-ERG与OCT联合应用于DME患者黄斑功能的评价似乎更为合适。不仅如此，mf-ERG在DME患者的随访中也展现出了重要价值。在一项超过一年的前瞻性临床研究中，所有类型的DME患者在接受抗VEGF眼内注射后，mf-ERG的反应密度均增加，其中黄斑海绵状水肿者较囊状及浆液性水肿患者反应密度提高更显著，椭圆体带、ELM结构良好的患眼黄斑区电生理活动恢复更好，但硬性渗出物的存在限制了中心凹的反应密度，BCVA与研究结束时获得的mf-ERG反应密度具有显著相关性[22]。Bian等[23]观察经雷珠单抗治疗的DME患者，术后1周和1个月P1波振幅密度增加，潜伏期缩短，各时间点BCVA较基线时均有显著改善，提示mf-ERG在动态评估黄斑功能中的重要性。

4.激光光凝后mf-ERG的变化 激光光凝是改善视网膜缺血最重要的治疗手段之一，其利用激光的热凝固效应，破坏RPE细胞，降低耗氧量，改善视网膜缺氧，减少VEGF释放，抑制新生血管生成，并促进已发生的新生血管消退，延缓DR进程。但激光光凝也会损伤视网膜神经纤维层，导致光感受器功能受损[24]。因此，监测激光光凝后视功能变化具有重要意义。时倩倩等[25]人研究发现，全视网膜光凝(PRP)后mf-ERG P1波、N1波振幅较术前显著提高，潜伏期出现了一定程度下降，但均低于对照组，提示经PRP治疗后患者视网膜感光及传导功能较前改善。齐佳等[26]研究了PDR患者接受激光治疗前后各期的mf-ERG后发现，P1波、N1波潜伏期及振幅在术后2d明显下降，1周后又出现不同程度回升，术后3个月又出现了明显下降，考虑可能与视网膜受激光治疗后初期视网膜功能受损，短期内得以代偿有关，但由于激光斑的扩大效应，黄斑区的光感受器还是会受到影响，加上视网膜病变仍然存在、血糖波动等全身情况影响，视网膜功能受损仍然持续存在。mf-ERG技术不仅可以监测视网膜疾病的进程，还可预测疾病的发展，揭示PDR患者在接受PRP治疗后视功能的恢复潜力。有学者对需行PRP治疗的重度NPDR和轻度PDR患者行mf-ERG联合检查后发现，终点BCVA与基线时mf-ERG的潜伏期及振幅显著相关，且振幅的相关性更强。提示mf-ERG振幅及黄斑中心凹椭圆体带结构是PRP治疗后糖尿病眼视力预后最有价值的预测指标[27]。

5.玻璃体手术后mf-ERG的变化 当PDR合并玻璃体积血、牵拉性视网膜脱离时，玻璃体切割术是唯一有效的治疗方式，可有效清除玻璃体积血，改善屈光介质混浊，解除视网膜牵拉，复位视网膜。有文献报道[28]，严重的PDR患者在玻璃体切割术后随访3个月及6个月时mf-ERG各环P1波反应密度均明显增加，且随着时间延长，反应密度的改善更加明显，未合并黄斑病变组的1、2环P1波振幅较黄斑病变组高，提示黄斑病变程度会影响PDR患者术后视功能恢复。金昱等[29]人也证实了这一观点。合并黄斑病变者黄斑区毛细血管通透性较高，易造成血管渗漏，出现黄斑水肿、黄斑牵引，严重者甚至出现黄斑脱离及黄斑裂孔等，影响视功能恢复。对于合并黄斑水肿的患者，Ma等[30]研究发现，玻璃体切割术后2个月，mf-ERG P1波潜伏期明显缩短，3个月后P1波反应密度显著增加，差异均有统计学意义，而N1波振幅与潜伏期则无明显差异，随着时间延长，术后黄斑功能逐渐恢复，表明mf-ERGP1波潜伏期与反应密度变化是检测DME术后视功能变化的主要指标。

四、DR的预测模型

将DR发生发展的其他危险因素如：年龄、性别、糖尿病类型、糖尿病持续时间、mf-ERG检测时血糖浓度、糖化血红蛋白、血压、基线时视网膜病变状态等与mf-ERG相结合，根据规范化数据将振幅密度及潜伏期时长转换为Z-分数，并与视网膜上对应区域及分级眼底照相叠加，以构建可预测DR和特定视网膜部位水肿发生发展的定量模型，在临床上具有重要应用价值。一项针对糖尿病成人的为期三年的研究使用了一个包含基线时mf-ERG潜伏期、Z评分、糖尿病病程和基线时血糖浓度的多变量模型，用来预测视网膜病变的复发或持续时间[31]。该模型的敏感性为88%，特异性为98%，ROC曲线下面积(AUC)为0.95。该模型的缺点是对短暂性的视网膜病变的预测并不准确。这表明，视网膜神经功能的显著变化与视网膜病变的微小、短暂症状无关。对于DME的发生，包含mf-ERG潜伏期Z评分、振幅Z评分、收缩压和男性构建的多变量模型则具有较好的预测性[31]。该模型的敏感性为84%，特异性为76%。这是唯一一个将mf-ERG振幅作为预测因素的模型，该模型的构建使得早期识别发生DR及DME的风险个体并识别视网膜特定病变部位成为可能，为临床上筛选高风险人群以及确定是否需要预防性治疗提供了参考。近期有学者发现OCT显示的外层视网膜的损伤(包括EZ/ELM)与mf-ERG场图中对应位置的P1波潜伏期延长相关，DRIL与视网膜囊肿的发生与P1波振幅降低相关，且都与患者BCVA存在相关性。EZ/ELM 的破坏会导致光感受器的损伤，而双极细胞的轴突破坏与DRIL发生相关。将mf-ERG(功能改变)与OCT(结构改变)结合以构建更为强大的识别视网膜损伤特定位点和严重程度的预测模型有望在DR靶向治疗中发挥更大作用[12]。

五、总结与展望

近年来，糖尿病的发生率呈明显上升趋势，严重威胁人们的健康和生活质量，因此，DR的早期发现和干预显得尤为重要。mf-ERG已被证明可以在短时间内客观量化的评估视网膜功能。研究表明，即使在无临床视网膜病变病史的眼中，糖尿病视网膜的小斑块也会表现出异常功能。在糖尿病性黄斑水肿的随访中mf-ERG也展现出了极强的优势。更为重要的是，mf-ERG的潜伏期可用于糖尿病视网膜病变和糖尿病性黄斑水肿的预测，当被用于包含其他危险因素的定量模型时，也具有很高的准确性。将mf-ERG与OCT结合构建识别糖尿病视网膜病变特定解剖和功能关系的预测模型有望在临床中发挥更广阔的应用前景。随着多焦技术及视觉电生理技术的不断发展，相信mf-ERG将会为糖尿病视网膜病变的研究作出巨大贡献。