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Neuroscience

通过隔离检查视觉诱发潜力评估患者早期开放角青光眼

Published: May 25, 2020 doi: 10.3791/60673
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2
1Department of Ophthalmology, Peking University Third Hospital, 2Beijing Key Laboratory of Restoration of Damaged Ocular Nerve, Peking University Third Hospital

Summary

此处实施隔离检查视觉致电（icVEP）方法，以评估最初在青光眼中受损的磁细胞 ON 通路。研究展示了使用icVEP获得可靠结果的标准操作程序。实践证明，这是早期发现青光眼的有用客观诊断技术。

Abstract

最近，设计了隔离检查视觉诱发电位（icVEP）技术，并报告用于更早、更快地检测高大损伤。它创建低空间频率/高时频明亮刺激，并记录主要由磁细胞 ON 通路中的 afferent 发起皮质活动。此通路包含体积较大、轴突直径较大的神经元，在早期青光眼中受到优先损伤，可能导致视场损失。此处介绍的研究使用 icVEP 的标准操作程序 （SOP） 获得可靠的结果。它可以检测视觉功能损失使用信号噪声比（SNR），对应于视网膜神经纤维层（RNFL）在早期开放角青光眼（OAG）的缺陷。选择 10 Hz 的设置和 15% 正对比度（明亮）的条件来区分 OAG 患者和控制对象，每次检查包含 8 次运行。每次运行持续 2 s（总周期为 20 个）。流程图由瞳孔大小和眼内压力组成，每次检查前 30 分钟的休息时间。此外，执行眼睛的测试顺序，以获得可靠的脑电图信号。VEP 由软件自动记录和分析，SNR 基于多变量统计进行派生。SNR 的 ± 1 被视为异常。应用接收机操作特性（ROC）曲线来分析组分类的准确性。然后，将SATP应用于横截面研究，表明icVEP能够以SNR的形式检测中心视场中高雅的视觉功能异常。此值还与 RNFL 的厚度变薄相关，为早期 OAG 产生高分类精度。因此，它作为一个有用和客观的诊断技术，早期发现青光眼。

Introduction

开角青光眼（OAG）是一种慢性、不可逆转的疾病，也是失明的主要原因之一。先前的研究表明，视场测试是目前用于高知性视觉损失检测的黄金标准，基于传统的标准自动围测量（SAP），在20%-40%的视网膜结节细胞（RDC）受损1，2之前无法检测早期高知性功能损失。此外，SAP也被证明只有中等测试重新测试的可靠性，因为它是一个主观的心理物理测试和耗时的任务，病人3。

客观电生理视场功能测量在检测青光眼时具有较好的测试可靠性。此类措施包括多焦视觉唤起电位 （mfVEP） 和图案电雷电图 （pERG）。然而，pERG无法提供地形信息，mfVEP比SAP,,4、5、6、7、84,57,更耗时。6幸运的是，隔离检查视觉诱发电位（icVEP）最近被设计为一种额外的技术，以检测更早和更快的高大损伤9。

在视网膜中，有几个RGC亚细胞，如磁细胞（M细胞），帕沃细胞（P细胞）和两个细胞。它们表示视觉信息被传送到大脑的平行通路（图1）9，10。9,10为了控制对亮度和黑暗的另一种看法，ON和 OFF 通路的二分法已经确立为 11，12,12。磁细胞开（M-ON）细胞比磁细胞关闭（M-OFF）细胞大得多，而M细胞比人类13，14中的P,细胞大得多。M-cell通路主要传递低空间频率/高时频信息15。因此，参与M-ON通路的细胞对低亮度对比度敏感，对直径较大的轴子的色度信息不敏感，这些色度信息在早期青光眼16、17中优先受损。因此，icVEP产生低空间频率/高时频明亮刺激，并记录皮质活动主要由阿弗伦特（如在M-ON通路中发现的）启动，用于早期发现青光眼18，19，20，21，22，23。18,19,20,21,22,23

Protocol

该研究获得北京大学第三医院伦理委员会审查委员会的批准，符合《赫尔辛基宣言》。

1. 设置

注： icVEP 硬件需要重新审查刺激条件，以使用标准视频卡，每个电子枪使用 8 位数字模拟转换器，支持 M-ON 通路。

  1. 单击"测试 CFG"按钮并选择icvep-bc-8.cfg。
  2. 单击"系统"按钮，选择"配置 + 测试配置"，然后单击"编辑刺激"按钮。请确保帧速率为 60 Hz，显示屏静态背景的亮度为 51 cd/m2，总周期为 20。
  3. 要区分 OAG 患者和控制对象，请确保以下条件：正弦时间信号为 10 Hz（每周期 6 帧）和 15% 正对比度（明亮、对比度 7.50%、亮度偏移 7.50%、对比度偏移 0.00%）。

2. 考试

  1. 选择"眼睛测试"，并确保空间模式是一个24 x 24的隔离检查数组，以子化一个11°的视场，与2×2数组固定交叉没有正弦时间信号，以提示方便和仔细固定在屏幕中心（图2）9。
  2. 根据国际10-20系统（图3）24，将装满电解水溶性糊状的金杯电极放在头皮上的以下中线站点上Figure 3。确保测试距离为 114 厘米。
  3. 单击"开始测试"按钮。一次运行持续 2 秒： 此期间的第一秒提供测试对比度水平的一半 （7.50%）作为适应条件，以下第二个显示完整的测试对比度（15.0%）。
  4. 请注意程序中的提示错误：异常值，并在检测到噪音和脑电图 （EEG） 时代被拒绝时重复运行。
  5. 请注意，当确定运行有效时以及当操作员被提示单击"停止测试"按钮以基于可靠性拒绝数据时，操作员监视器上显示的Stop TestEEG 数据。

3. 使用软件自动处理数据

注：数据在记录 EEG 信号后由离散的 Fourier 变换计算。

  1. 请注意，一旦接受数据，程序将用 Ding 声音指示操作员，并自动启动下一次运行，直到累积一组 8 个有效运行。
  2. 请注意，每次运行都会生成一个基本频率分量 （FFC），如果其中一个 FFC 相对于其余 7 个 FFC 是离群值，则程序将丢弃该 FFC，并提示操作员重复运行，直到收集 8 个合格的运行。
  3. 等待程序使用 T 2 circ 统计25circ计算平均 FFC 和 95% 置信圈半径，该统计25在几秒钟内从 8 FFC 自动生成。
  4. 确保单个和平均 FFC 值、置信度圈和信噪比 （SNR） 在测试结束后不到 1 分钟内自动显示在监视器上（图 4A）。

4. 用于评估结果可靠性的流程图

  1. 确保纠正折射误差以适应 114 厘米的距离。
  2. 确保检查当天的眼内压力 （IOP） 为 ± 30 mmHg。
  3. 确保瞳孔直径为 ± 2 mm，且无菌体。
  4. 确保每个科目休息，并在考试前30分钟保持安静。
  5. 为了避免学习曲线的影响，首先检查右眼，然后检查左眼;然后，再次检查左右眼睛，并记录此第二个结果。
  6. 当两只眼睛之间的 R 值（nosing 环形半径）显示 > 0.2 的差异时，在至少 30 分钟的休息后启动重新测试，这意味着结果在情绪波动时不可靠。

Representative Results

最近的研究表明，青光眼诊断的icVEP的准确率在91%-100%9，22，269,22,之间。这里介绍了中国的横截面研究，以进一步评估icVEP在早期OAG的潜在诊断价值。

科目
受试者为2015年及2016年北京大学第三医院眼科眼科招募的OAG患者和健康志愿者。OAG患者的纳入标准包括：25-75岁;最佳校正的视觉敏锐度 （BCVA） < 0.3 （最小分辨率角度的对数， 日志 MAR）;-6 和 +3 屈光之间的球面折射;和透明的眼部介质。此外，患者还展示了OAG（具有开放角、视场缺陷的受试者，与高光神经病变（GON]相对应，并且具有正常或升高的IAOP，无继发原因），其中IAOP在医学上控制良好，并且有可靠的视场测试结果（假阳性错误=20%，假阴性错误=20%，固定损失=30%）显示了SAP上早期的高大视场缺陷。

控制受试者的纳入标准包括：没有眼部异常，特别是任何眼睛没有贡则;和一个正常的 Iop， 从来没有超过 21 毫米汞柱升高。排除标准包括：糖尿病或任何其他全身性疾病;眼病或神经病史;不均等瞳孔直径和瞳孔直径 < 2.0 mm;固定不良;目前使用可能影响视场敏感性的药物（即麻丁醇、羟基氯奎、氯丙胺）;和以前眼内手术或难治手术的历史。

OAG 诊断检查
对于所有患者，使用眼镜校正来减少模糊对视场灵敏度的可能影响。汉弗莱现场分析仪 II 30-2 SITA 标准程序在基线上至少执行了两次可靠的 SAP 测试。本研究采用第二个可靠的视场结果，以尽量减少学习效果27。发光视场损耗的早期阶段被定义为 = -6.00 dB 的均值偏差 （MD），并且至少有一个：1） 在视觉场抑郁 < 5% 水平的预期位置存在 = 3 点的聚类，其中至少有一个是模式偏差图上的 < 1% 水平;2） 修正型板标准差或型板标准差显著在 p < 0.05;3）青光眼中场测试结果"超出正常限值"28。

基线检查包括视觉敏锐度和折射测试、自然光用尺子进行瞳孔直径测量、狭缝灯生物显微镜、古生物显微镜、戈德曼应用测量（GAT）以及所有科目的扩张立体基金测试。

在收到icVEP测试报告的第二天，GAT在收到icVEP测试报告后一天（当地时间上午8点至11点）测量基线 IOP。每位患者还接受中央角膜厚度（CCT）测量使用超声波膜测量下局部麻醉29。平均连续记录了五次读数。

在瞳孔扩张后，从每个患者获得立体基金照片，并由两位经验丰富的医生以蒙面方式进行评估。两位医生之间的差异要么通过协商一致解决，要么由第三位有经验的医生裁决解决。GON 被定义为至少一项： 1） 上轮或下轮圈的轮圈与光盘比率为 < 0.1;2）存在视网膜神经纤维层（RNFL）缺陷;3）光学光盘显示夹板出血30，31。30,

每位患者还接受光学相干断层扫描 （OCT） 测试，以确认与立体照片和 HFA 结果对应的 RNFL 缺陷。RNFL 厚度在时间优越 （TS） 象限和时差 （TI） 象限中的更改计算如下：RNFL 厚度的变化 = RNFL 厚度值 - 来自正常人数据库的标准值 （图 4B） 。

统计分析
当两只眼睛都符合包含标准时，随机选择一只眼睛进行分析。每个科目需要在 3 个月内建立所有数据。SPSS 22.0 统计包与统计测试使用如下：独立的样本 t 测试用于正向分布的变量;曼-惠特尼 U 测试用于非正则分布的数字变量;和二项变量比较奇方测试或费舍尔的确切测试，必要时。采用接收机-操作特性（ROC）曲线分析估计存在高大损伤的预测精度32。Pearson 相关系数用于分析 SNR 与 OCT 参数之间的相关性，以及 SNR 与 SAP 中央 11° 场异常之间的相关性。如果 p < 0.05，则差异被认为显著。

结果
共有44名OAG患者和39名对照对象包含完整的数据。这些受试者在icVEP测试期间都没有抱怨。所有83名受试者为中国人（48名男性和35名女性），平均年龄为48.54~16.70岁（25-74岁）。患者与对控组在年龄、性别、右/左眼、BCVA、球形等价物或瞳孔直径方面不存在统计差异（表1，p> 0.05），但患者的SNR明显低于对控组（表1，p< 0.05）。

关于icVEP结果，早期OAG患者的30只眼睛是SNR阳性（68.18%）对照组只有两只眼睛（5.13%）。使用 SNR 标准 1，icVEP 显示 68.18% 的灵敏度和 94.87% 的特异性诊断早期 OAG（计算精度为 67/83 [80.72%]）。然而，ROC 分析表明，先验SNR 标准 0.93 是患者与对照对象之间区分的最佳标准（图 5）。使用 SNR 标准 0.93，测试的特异性达到 100%，灵敏度为 65.90%（计算精度为 82.10%）。

对于患者，异常在中央11°视场测试（HFA，模式偏差，中央16个测试点;图4C） 由具有不同可能性条件的异常点数计算。在标准级别 p < 0.5 时，中央 11° 视场中的异常测试点数量与 SNR（p < 0.05，r = -0.332，表 2 ）显著负相关。 r时间上级象限中 RNFL 的厚度变化与 SNR（p < 0.05，r = 0.370，表 2）显著正相关，而其他眼睛的 SAP-MD、SAP-MD、时下级象限中 RNFL 的厚度变化以及基准 IOP 和 CCT 均与 SNR（p > 0.05，表 3 ） 不相关。 r

Figure 1
图1：隔离检查视觉的表示唤起了评估M细胞通路的潜力。第 1 层和 2 层涉及磁细胞通路。第 3、4、5 和 6 层涉及细胞通路。这六层之间的空间与被批准的细胞通路有关。RGC = 视网膜结节细胞。请单击此处查看此图的较大版本。

Figure 2
图2：隔离检查视觉电位屏幕上的明亮条件（正对比度）。这个数字已经修改了从以前的出版物24。请单击此处查看此图的较大版本。

Figure 3
图3：隔离检查视觉的图唤起了潜在的检查。GND = 接地电极;Cz = 中线电极;Pz = 帕里塔尔中线电极;奥兹 = 腹膜中线电极。这个数字已经修改了从以前的出版物24。请单击此处查看此图的较大版本。

Figure 4
图4：早期开放角青光眼患者的典型结果。（A） 异常隔离检查视觉诱发的潜在结果。（B） 光学相干断层扫描报告上眼皮视网膜神经纤维层厚度（RNFLT）分类结果。更改 RNFLT = RNFLT 值（黑数）。来自正常主题数据库的标准值。（括号中的绿色数字）。G = 全局;N = 鼻腔;T = 时间;NS = 鼻优;TS = 时间优越;NI = 鼻差;TI = 时间劣势。（C） 汉弗莱场分析仪30-2 SITA程序的中央16个模式偏差测试点，对应于中央11°视场。这个数字已经修改了从以前的出版物24。请单击此处查看此图的较大版本。

Figure 5
图5：ROC曲线。显示的是ROC曲线（蓝色），用于从开放角青光眼患者和控制受试者中隔离检查视觉能激发电位的信号噪声比收集的数据。请单击此处查看此图的较大版本。

OAG 患者 （n=44） 控制主体 （n=39） P
年龄（年） 51.59×14.98 44.72±16.88 0.053*
性别（男/女） 28/16 20/19 0.175$
右眼/左眼 20/24 19/20 0.770$
BCVA （日志 3 月） 0.04±0.06 0.01±0.04 0.093#
球形等效项 （D） -1.80±2.16 -1.30±2.00 0.276#
瞳孔直径（毫米） 3.43±0.50 3.46±0.51 0.789#
icvep - snr 0.85±0.53 1.44±0.57 0.000#
*独立样品 t 测试、$Chi方形测试、#Mann-惠特尼 U 测试
OAG：开角青光眼，BCVA：最佳矫正的视力;对数 MAR：最小分辨率角度的对数;icVEP：隔离检查视觉唤起的潜力;SNR：信噪比

表1：OAG患者的临床特征和基线对照对象。

异常测试点的数量 均值 = Std （n=44） R p*
当 P<5% 4.20±2.60 -0.264 0.099
当 P<2% 2.83±2.34 -0.298 0.061
当 P<1% 2.08±2.12 -0.266 0.097
当 P<0.5% 1.48±1.80 -0.332 0.037
*皮尔森相关测试
icVEP：隔离检查视觉唤起的潜力;SNR：信噪比;SAP：标准自动测量

表2：在开角青光眼患者中，icVEP-SNR与SAP中央11°视场异常的相关性。

均值 = Std （n=44） R p*
SAP-MD （dB） -3.83×1.26 0.115 0.457
另一只眼睛的 SAP-MD （dB） -4.86×3.94 -0.15 0.33
RNFL 的 10 月厚度变化 （μm）
时态高级象限 -39.31×29.89 0.37 0.016
时态劣等象限 -43.64×29.83 -0.22 0.161
基线 IOP （毫米汞柱） 15.48±2.80 -0.121 0.435
CCT （μm） 523.24×29.64 0.171 0.333
*皮尔森相关测试
icVEP：隔离检查视觉唤起的潜力;SNR：信噪比;SAP：标准自动测量（HFA 30-2 SITA）;MD：平均偏差;10月：光学相干断层扫描;RNFL：视网膜神经纤维层;IOP：眼内压力;CCT：中央角膜厚度

表3：icVEP-SNR与开角青光眼患者相关因素的相关性。

Discussion

icVEP 的不同设置可以刺激不同的 M 细胞通路并创建不同的 EEG 信号。在时间频率（15赫兹）的光度对比条件下，一项涉及15名OAG患者和14名正常观察者的研究表明，灵敏度为73.33%，特异性为100%22。然而，其中一半的患者有先进的OAG。因此，对于早期OAG，由于样本量小，无法估计灵敏度。

蔡先生的研究显示，灵敏度为78%（15%正对比度和10赫兹时态调制条件），特异性为100%，从ROC曲线的精度为94%。这些结果在格林斯坦的研究后得到了改善，因为早期青光眼患者的对比度和空间频率较低。然而，在18名青光眼患者（17名开角患者、1名角闭角患者）和16名对症患者中，有不到11名早期OAG患者在研究中9例。

在目前的研究中，OAG患者只是那些处于早期阶段的患者，并包括了更大的样本量，这表明icVEP确实有助于在"真正的"早期阶段检测OAG。约70%的早期OAG眼被icVEP检测，患者的SNR与正常受试者有很大不同。

最近的一项研究表明，瞳孔大小会影响正常受试者的icVEP结果。icVEP值受瞳孔收缩和扩张以及光学模糊33的影响。这表明，在获得 icVEP 测量时，应牢记瞳孔大小和光学模糊的影响，以便进行准确的解释。在目前的研究中，测量了瞳孔大小，并确保所有值都在正常范围内。此外，所有脑电图信号可能都受到情绪的影响，情绪大多产生误报错误。目前的研究确保了在检查当天的 IOP 为 ± 30mmHg，以避免因高压引起的情绪波动。所有患者每次检查前休息30分钟，并进行复查以避免情绪影响。

SNR 定义为 FFC 平均振幅与 95% 置信圈半径的比率。> 1 的 SNR 表示在 0.05 水平下有显著反应，这意味着视神经中正常的电生理活动。SNR = 1 表示响应类似于或弱于 0.05 水平的背景噪声，这意味着视神经中电生理活动异常。然而，在目前使用ROC曲线的研究中，0.93的SNR是早期OAG患者和控制对象歧视的最佳方法。因此，对于本研究，0.93 的 SNR 标准可以区分早期 OAG 患者中 GON 的严重程度。

超过50%的M细胞在黄斑区域;因此，如果受刺激，很可能有一个强信号，导致SNR > 1。因此，2×2阵列固定交叉在屏幕的中心没有正弦时间信号能够提示方便仔细固定，以及避免假负错误与不良固定34。此外，最近的SD-OCT研究证明，在黄斑地区的RGC即使在青光眼的早期阶段也受到损害，因为蛋白细胞解和继发性斧头切除术后，对视神经头部的损伤可能会导致RGC凋亡35，36，37，38。35,36,37,38

根据HFA中的模式偏差，对当前研究中的16个中心测试点进行分析，该测试点与Bjerrum区域的5°-10°相对应，其中近一半的M细胞分布10、11、12、13、14。10,11,12,13,14本研究显示不同可能性标准与SNR（负R值）负相关异常测试点的数量;但是，只有当 p < 0.5% 的相关性显著时，才表明 icVEP 能够检测功能异常并反映早期 OAG 中中央视场损失的严重性。

据报道，在青光眼的早期阶段，即使没有中央视场测试26的功能参与，对P细胞和M-ON通路刺激的反应也受到严重干扰。然而，本研究的一个限制是，icVEP测试要求BCVA值大于0.3的患者，球面折射在-6和+3屈光之间，以及透明的眼介质。研究只显示icVEP在早期OAG眼睛中具有更好的视觉敏锐性的有用性。因此，需要进一步的研究，以创造更好的刺激，并定义更准确的OAG眼睛与较差的视力标准。这将有助于确定icVEP能否作为区分青光眼怀疑者的最佳功能测试，以及OAG的早产和早期阶段。此外，另一个限制是，该研究没有考虑到主导性眼睛和非显性眼睛之间的差异。这些通路和测试这两只眼睛之间的差异可能会影响脑电图信号。最重要的是，在进行进一步研究后，流程图将得到改进。

总之，icVEP能够检测近70%的早期OAG患者的视觉功能异常，特异性约为95%。测量的功能与标准自动测量的中央 11° 视场损耗的严重程度和 OCT 检测到的 RNFL 厚度的降低相关。因此，icVEP可以作为一个有用和客观的电生理视觉场功能测试，用于诊断早期OAG。

Disclosures

所有作者都没有什么可透露的。

Acknowledgments

这项工作没有资金来源。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CR-2 AF Digital Non-Mydriatic Retinal Camera Canon U.S.A., Inc., Melville, NY, USA Stereoscopic fundus photographs
DGH 500 PachetteTM DGH Technology, Exton, PA, USA ultrasound pachymetry
HFA II 750i Carl Zeiss Meditec Inc., Dublin, CA Humphrey Field Analyzer II
Neucodia novel electrophysiological instrument Huzhou Medconova Medical Technology Co.Ltd., Zhejiang province, P.R. China icVEP
Spectralis SD-OCT Heidelberg Engineering, Heidelberg, Germany OCT

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神经科学，第159期，视觉诱发潜力，隔离检查，视网膜结节细胞，磁细胞，M细胞，通路，开角青光眼，信号噪声比，横截面研究
通过隔离检查视觉诱发潜力评估患者早期开放角青光眼
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Fan, X., Wu, L., Ding, A. Assessing… More

Fan, X., Wu, L., Ding, A. Assessing Early Stage Open-Angle Glaucoma in Patients by Isolated-Check Visual Evoked Potential. J. Vis. Exp. (159), e60673, doi:10.3791/60673 (2020).

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