張愛 鄭穗聯(lián) 史建靜 周云新 陳偉

人眼的晶狀體調(diào)節(jié)是近視、老視治療，人眼調(diào)節(jié)重建，人工晶狀體研制的核心問題。關(guān)于晶狀體調(diào)節(jié)機(jī)制存在3種理論：赫爾姆茲（Helmholtz）理論、旋戈（Schachar）理論和探舒爾寧（Tescherning）學(xué)說。目前，有多種測(cè)量方法可測(cè)定人眼晶狀體調(diào)節(jié)前后屈光因素變化。鄭穗聯(lián)等[1]用A型超聲波初步分析調(diào)節(jié)前后屈光因素變化，但是其精確性受儀器的性能、受檢者的合作程度及操作技巧等因素的干擾。光學(xué)測(cè)量如向甫魯攝影技術(shù)必須對(duì)變形的晶狀體圖像進(jìn)行幾何重建，且在某些軸向不能拍攝[2]。眼前段光學(xué)相干斷層掃描（OCT）可以獲得晶狀體前表面的形態(tài)數(shù)據(jù)和厚度，但無法對(duì)其后曲率進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算[3-4]。近年來有學(xué)者采用自行搭建的超長(zhǎng)掃描深度OCT研究調(diào)節(jié)引起的相應(yīng)變化[5-6]，由于睫狀體遮擋，晶狀體赤道部無法測(cè)量。超聲生物顯微鏡檢查雖可獲得晶狀體較全面的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，但分辨率較低，且不易實(shí)施刺激以誘發(fā)晶狀體調(diào)節(jié)，屬接觸性檢查，不適宜作為常規(guī)測(cè)量手段[4]。而磁共振成像（MRI）檢查在任何一個(gè)層面上都能克服光學(xué)彎曲，對(duì)所有橫斷面成像，包括角膜、晶狀體、虹膜、睫狀體等眼部結(jié)構(gòu)進(jìn)行較高分辨率清晰成像，從而使得對(duì)晶狀體進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析成為可能[7-8]。本研究通過MRI檢查觀察青年人晶狀體調(diào)節(jié)前后形態(tài)學(xué)變化，并探討相關(guān)調(diào)節(jié)機(jī)制。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象 本研究于2012年1月至2013年12月在溫州醫(yī)科大學(xué)健康學(xué)生群體中隨機(jī)抽取符合入選標(biāo)準(zhǔn)的受檢對(duì)象30例60眼，其中男15例30眼，女15例30 眼；年齡 20～24 歲。入選標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡 20～24 歲；（2）裸眼遠(yuǎn)、近視力均≥1.0，小瞳檢影驗(yàn)光均無明顯屈光不正，-0.50DS≤屈光不正值≤+0.50DS，散光≤0.50DC，10mmHg≤眼壓＜21mmHg；（3）無角膜接觸鏡配戴史，無眼部手術(shù)史，無眼外傷史，無1個(gè)月內(nèi)點(diǎn)用影響瞳孔收縮的藥物史；（4）眼部檢查無器質(zhì)性病變；（5）無心理不健康、不能忍受機(jī)器噪聲者。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批通過和受檢者知情同意。

1.2 方法

1.2.1 MRI檢查 受檢者雙眼行MRI檢查，由溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院核磁共振室同一位有經(jīng)驗(yàn)的技師操作。使用MR專用的頭顱線圈，用海綿墊固定受檢者頭部。在受檢者正上方放置一面平面反光鏡，與人眼視線成45°，囑受檢者通過反光鏡注視正前方5m遠(yuǎn)處白色點(diǎn)狀標(biāo)志物，進(jìn)行MRI檢查，此時(shí)雙眼處于調(diào)節(jié)放松狀態(tài)，該試驗(yàn)重復(fù)3次。休息10min后，進(jìn)行調(diào)節(jié)緊張?jiān)囼?yàn)。矚受檢者注視正上方點(diǎn)狀白色標(biāo)志，進(jìn)行MRI檢查，由于受檢者頭部大小有所差別，因此試驗(yàn)時(shí)，我們?cè)谑軝z者頭部下方墊海綿墊，每次分別測(cè)量視標(biāo)與雙眼平面距離，調(diào)整頭部高度至調(diào)節(jié)近點(diǎn)以內(nèi)，此時(shí)雙眼處于調(diào)節(jié)緊張狀態(tài)，該試驗(yàn)重復(fù)3次。分別獲取眼球調(diào)節(jié)前后晶狀體最佳橫斷面圖片。

所有受檢者均使用荷蘭PHILIPS Gryoscan（1.5T）MR進(jìn)行檢查，使用頭顱線圈自旋回波T2加權(quán)成像（T2WI）脂肪抑制序列掃描，參數(shù)如下：重復(fù)時(shí)間：1 800～2 500ms，回波時(shí)間：250～350ms；激勵(lì)次數(shù)：3 次；矩陣：256×256；層厚：0.8mm；視野：130mm×130mm。每位受檢者取仰臥位，注意將頭位擺正，攝片要對(duì)稱。對(duì)眼眶進(jìn)行3D-T2WI成像，包括橫斷位、冠狀位和矢狀位；橫斷位和矢狀位平行于視神經(jīng)，冠狀位垂直于正中矢狀位平面。

隨機(jī)抽取其中10例受檢者，使用美國GE公司Healthcare（3.0T）MR進(jìn)行檢查，參數(shù)如下：重復(fù)時(shí)間：2 000～3 500ms，回波時(shí)間：300～400ms；激勵(lì)次數(shù)：3 次；矩陣：320×320；層厚：0.8mm；視野：130mm×130mm，對(duì)眼眶進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)快速成像。所有試驗(yàn)過程，頭位固定、視標(biāo)設(shè)置方法同上，分別獲取眼球調(diào)節(jié)放松和調(diào)節(jié)緊張時(shí)晶狀體最佳橫斷面圖片。同一受檢者不同調(diào)節(jié)狀態(tài)下1.5T和3.0T MRI最佳橫斷面圖片見圖1。

圖1 同一受檢者不同調(diào)節(jié)狀態(tài)下1.5T和3.0TMRI最佳橫斷面圖片

1.2.2 Autocad 2010軟件處理 選取最佳橫斷面圖片，前后徑需經(jīng)晶狀體中線，水平徑與垂直徑為與前后徑垂直的最大徑線，冠狀面和矢狀面平行于視神經(jīng)，橫斷面垂直正中矢狀面。使用自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（Autocad 2010軟件）分別測(cè)量眼球調(diào)節(jié)放松時(shí)和調(diào)節(jié)緊張時(shí)前房深度、晶狀體厚度、晶狀體直徑、玻璃體腔徑、眼軸、晶狀體前后弧長(zhǎng)、前后曲率半徑。根據(jù)數(shù)學(xué)計(jì)算獲得晶狀體前后弧度、前后橫截面積及總面積。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以表示，眼球調(diào)節(jié)放松和調(diào)節(jié)緊張狀態(tài)時(shí)的前房深度、晶狀體厚度、晶狀體直徑、玻璃體腔徑、眼軸、晶狀體前后弧長(zhǎng)、前后曲率半徑、前后弧度、晶狀體前后橫截面積及總面積數(shù)值比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。在1.5T和3.0T MRI的比較試驗(yàn)中，對(duì)上述測(cè)量數(shù)據(jù)同樣行配對(duì)t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 調(diào)節(jié)前后晶狀體形態(tài)變化 與調(diào)節(jié)放松時(shí)比較，調(diào)節(jié)緊張時(shí)前房深度變淺，晶狀體厚度變厚，晶狀體直徑、晶狀體前后曲率半徑縮短，晶狀體前弧長(zhǎng)、前橫截面積和總面積增加，晶狀體前后弧度增大，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；而調(diào)節(jié)前后玻璃體腔徑、眼軸、晶狀體后弧長(zhǎng)和后橫截面積均無明顯改變，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），見表1。同一受檢者調(diào)節(jié)前后最佳橫斷面圖片見圖2。

圖2 同一受檢者調(diào)節(jié)前后比較圖（a：調(diào)節(jié)放松時(shí)前房深度3.21mm，晶狀體厚度3.73mm，晶狀體直徑8.72mm，眼軸22.91mm；b：調(diào)節(jié)緊張時(shí)前房深度2.93mm，晶狀體厚度3.95mm，晶狀體直徑8.39mm，眼軸22.91mm）

2.2 調(diào)節(jié)前后1.5T和3.0T MRI測(cè)量數(shù)據(jù)比較 本研究隨機(jī)抽取10例受檢者同時(shí)做1.5T和3.0T MRI比較試驗(yàn)，結(jié)果顯示調(diào)節(jié)前后1.5T和3.0T MRI測(cè)量數(shù)據(jù)比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），見表2。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)前后玻璃體腔徑、眼軸均無明顯改變，但調(diào)節(jié)前后前房深度、晶狀體厚度、晶狀體直徑比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。晶狀體在形態(tài)上發(fā)生了明顯的改變：調(diào)節(jié)開始后晶狀體前弧長(zhǎng)增加，直徑和前后曲率半徑均縮短，而后弧長(zhǎng)則無明顯改變，通過計(jì)算得到，晶狀體前后弧度增大，前橫截面積增加，而后橫截面積無明顯改變，兩者面積相加后總面積增大。因此晶狀體在調(diào)節(jié)前后，晶狀體前后曲面變凸，厚度增加，在面積上表現(xiàn)為前橫截面積增加，而后橫截面積無明顯變化，在形態(tài)上表現(xiàn)為凸向前房。

調(diào)節(jié)發(fā)生時(shí)，人眼晶狀體形態(tài)及功能的改變，是研究調(diào)節(jié)機(jī)制的重要環(huán)節(jié)。1855年H.von Helmholt提出了目前廣為接受的經(jīng)典調(diào)節(jié)理論：當(dāng)人眼調(diào)節(jié)放松時(shí)，睫狀肌松弛，赤道部晶狀體懸韌帶緊張，牽拉囊袋使得晶狀體變扁平，引起屈光度變??；當(dāng)人眼調(diào)節(jié)緊張時(shí)，睫狀肌收縮，而晶狀體囊向外擴(kuò)展，赤道部張力松弛，晶狀體因自身彈性回縮變凸，中央前后徑增加，赤道部直徑縮小，屈光度增大。而1904年Tescherning提出假設(shè)：當(dāng)人眼在調(diào)節(jié)時(shí)睫狀肌收縮，晶狀體懸韌帶緊張，牽拉晶狀體囊膜，引起晶狀體壓向玻璃體，但由于玻璃體的反向作用力，使晶狀體前囊中央最薄處向前凸起，因此屈光力增加。Schachar等[7]在1992年提出晶狀體中央變凸、周邊變平的假說：晶狀體懸韌帶分為前部、后部和赤道部，當(dāng)調(diào)節(jié)緊張時(shí)，睫狀肌收縮增加了赤道部懸韌帶張力，牽拉引起赤道部直徑變大，而前后部懸韌帶松弛，從而使晶狀體前后曲率增加，周邊變扁平，中央前曲率半徑減小即晶狀體前中央彎曲度變陡，中央屈光度增加。Schachar等[8]認(rèn)為在適應(yīng)性調(diào)節(jié)過程中，晶狀體的赤道直徑將增加，超聲生物顯微鏡觀測(cè)到在調(diào)節(jié)中晶狀體赤道向鞏膜移動(dòng)，并不是向前或后移動(dòng)。并且定性數(shù)學(xué)模型顯示赤道的微量伸張能導(dǎo)致晶狀體的大幅度改變[9]。本研究發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)前后玻璃體腔徑比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，不支持Teschering假設(shè)。Helmholtz和Schachar都認(rèn)為晶狀體在調(diào)節(jié)發(fā)生時(shí)，其形態(tài)變化有軸向的移動(dòng)，表現(xiàn)為前房變淺、晶狀體變厚、晶狀體中央彎曲度增加，但Helmholtz和Schachar對(duì)于調(diào)節(jié)發(fā)生作用時(shí)晶體赤道部的位移卻截然相反。本研究中調(diào)節(jié)緊張時(shí)前房變淺、晶狀體變厚且晶狀體赤道直徑變小，前橫截面積增加，在形態(tài)上凸向前房，結(jié)果傾向支持Helmholtz學(xué)說。

表1 調(diào)節(jié)前后晶狀體形態(tài)學(xué)參數(shù)比較

表2 調(diào)節(jié)前后1.5T和3.0T MRI測(cè)量數(shù)據(jù)比較

MRI在任何一個(gè)層面上都克服了光學(xué)彎曲，可對(duì)角膜、晶狀體、虹膜、睫狀體等眼部結(jié)構(gòu)進(jìn)行較高分辨率清晰成像，還能顯示晶狀體和周圍眼部組織的關(guān)系[10]。有學(xué)者認(rèn)為采用3.0T MRI，圖像精確度更高[9-10]。本研究對(duì)1.5T和3.0T MRI作了比較實(shí)驗(yàn)，雖然3.0T MRI圖像的清晰度的確好些，但是在數(shù)據(jù)處理方面兩者比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究對(duì)前房深度、晶狀體厚度、晶狀體直徑、玻璃體腔徑、眼軸、晶狀體前后弧長(zhǎng)、前后曲率半徑作了測(cè)量，對(duì)晶狀體的前后表面做最近似圓弧處理，如果MRI圖像分辨率進(jìn)一步提高，那么包括睫狀小帶在內(nèi)的微小結(jié)構(gòu)都能清晰顯示，將更有利于晶狀體形態(tài)和功能的研究。此外，人眼的調(diào)節(jié)會(huì)隨年齡的增長(zhǎng)而改變，我們將對(duì)不同年齡范圍的人群做進(jìn)一步測(cè)量，獲得更多的關(guān)于調(diào)節(jié)發(fā)生時(shí)晶狀體變化的數(shù)值，以便更好地詮釋調(diào)節(jié)理論。調(diào)節(jié)機(jī)制的理解將更好地引導(dǎo)老視、近視的治療；進(jìn)一步建立晶狀體數(shù)學(xué)物理模型，為新型的更接近自然狀態(tài)的人工晶狀體的設(shè)計(jì)提供一定的依據(jù)。