利用视网膜成像研究痴呆症

摘要

视网膜与大脑具有显著的相似性，因此为非侵入性研究脑部血管和神经元结构提供了一个独特的窗口。本方案描述了一种利用视网膜成像技术研究痴呆的方法。该方法有望辅助痴呆的诊断与风险评估。

摘要

视网膜为研究大脑痴呆症的病理生理过程提供了一个独特的“窗口”，因为它是中枢神经系统（CNS）的延伸，在胚胎起源、解剖特征和生理特性方面与大脑具有显著的相似性。  目前，利用视网膜成像技术（包括眼底摄影和光学相干断层扫描（OCT））可以无创且便捷地可视化视网膜的血管和神经结构，并通过计算机辅助分析程序进行半自动量化。研究视网膜血管和神经结构变化与痴呆之间的关联，有助于加深我们对痴呆的理解，并可能辅助诊断和风险评估。  本方案旨在描述一种量化和分析可能与痴呆相关的视网膜血管系统和神经结构的方法。本方案还提供了痴呆患者视网膜变化的示例，并讨论了视网膜成像的技术问题及当前局限性。

引言

由于预期寿命的延长，痴呆已成为一个重大的医学问题，给全球带来了显著的社会和经济健康负担^1,2,3,4,5。目前，美国每66秒就有一人被诊断为阿尔茨海默病（AD），这是最常见的痴呆类型⁶。据估计，到2050年，全球将有1.15亿人受到AD的影响⁷。   

视网膜因其与大脑相似的解剖和生理特性，为研究痴呆提供了一个独特的“窗口”。在血管结构方面，直径为100至300 µm的视网膜小动脉和小静脉与脑部小血管具有相似的特征，例如终末小动脉无吻合支、屏障功能以及自主调节能力^8,9在神经元结构方面，视网膜神经节细胞（RGCs）与中枢神经系统（CNS）中的神经元具有典型的共同特性¹⁰。RGCs 与大脑有显著连接，因其构成视神经，并将视觉信号从视网膜传递至外侧膝状体核和上丘。视神经与中枢神经系统中的许多神经纤维相似，由少突胶质细胞髓鞘化，并....

方案

本文所述所有方法均经中国香港当地临床研究伦理委员会批准。

注意：为简便起见，本文使用材料表中列出的设备来说明视网膜成像及后续分析的操作流程。视网膜血管参数的测量以新加坡I血管评估软件（SIVA）¹⁷（版本4.0，新加坡国立大学，新加坡）为例进行说明。但需注意，也可采用其他设备，因为其基本原理相似。

1. 准备受试者以进行视网膜成像

1. 使用散瞳剂对受试者瞳孔进行散瞳。至少等待15分钟，以确保瞳孔充分散大。

2. 使用计算机辅助分析程序从眼底照片中测量视网膜血管参数

图 1：测量视网膜血管参数流程的示意图。（A）使用眼底照相机获取以视盘为中心的眼底照片。

结果

图10：展示正常受试者与阿尔茨海默病（AD）受试者之间视网膜血管结构差异的示例。 与正常受试者相比，AD受试者的眼底照片显示血管管径更窄（B区CRAE：116.4 µm vs. 156.4 µm；B区CRVE：186.9 µm vs. 207.5 µm；C区CRAE：138.5 µm vs. 165.8 µm；C区CRVE：206.6 µm vs. 232.2 µm）、视网膜血管分形维数更小（总分形维数：1.472 vs. 1.517；小动脉分形维数：1.246

讨论

本方案描述了在活体中定量分析视网膜神经元和血管变化的步骤。in vivo条件下，由于视网膜与大脑具有相似的胚胎起源、解剖特征和生理特性，这些视网膜变化可能反映了大脑中类似的血管和神经元结构改变。

如图10和表1所示，与健康受试者相比，阿尔茨海默病（AD）受试者的血管管径减小。已有报道表明，中央视网膜动脉等效直径（CRAE）和中央视网膜静脉等效直径（CRVE）减小与阿尔茨海默病相关^46,47，但这一现象并非在所有研究中均被观察到⁴⁸。

此外，与健康受试者相比，阿尔茨海默病（AD）受试者的分形维数降低，血管扭曲度增加，且分枝系数和分枝角度处于次优状态。这些变化表明视网膜血管网络的整体几何模式发生了改变。⁴⁹

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
非散瞳眼底相机	Topcon, Inc, Tokyo, Japan	TRC 50DX	N/A
新加坡 I 血管评估程序	新加坡国立大学	版本 4.0	N/A
CIRRUS HD-OCT	Carl Zeiss Meditec, Inc, Dublin, CA	型号 4000	N/A
散瞳剂	N/A	N/A	由 1% 托吡卡胺和 2.5% 盐酸去氧肾上腺素配制而成