使用新型的免散瞳式全视野闪烁光ERG记录设备筛查糖尿病性视网膜病变-宏达医疗
作者：
MotonobuFukuo1功夫神虎,MineoKondo2,AkiraHirose1,HarumiFukushima1林卓延,KengoIkesugi2, MasahikoSugimoto2,KumikoKato2,YasukoUchigata3&ShigehikoKitano1
1东京女子医科大学糖尿病中心糖尿病眼科，日本东京。
2三重大学医学系研究科眼科，日本津市。
3东京女子医科大学糖尿病中心，日本东京。
糖尿病性视网膜病变（DR）是造成工龄成人失明的主要原因。因此，在普查期间准确检测出DR非常重要。本研究的目的在于确定是否可通过一款名为RETeval的小型手持式、免散瞳式、全视野闪烁光视网膜电流图（ERG）设备来筛查DR静思语录。为此，我们使用该设备对糖尿病（DM）患者的48只正常眼和118只DR严重程度不同眼的全视野闪烁光ERG进行了记录。该系统能通过调节补偿瞳孔大小变化的闪光亮度来提供恒定的闪光视网膜照度。我们的结果显示，DR的严重程度与隐式时间（P <0.001； r = 0.55）和振幅（P = 0.001； r = -0.29）显著相关。当衡量隐式时间时，对于检测出 DR的情况，受试者工作特征曲线下的面积为0.84，而对于检测出需要进行眼科治疗的DR的情况，该面积为0.89。这些结果表明，可将这种小型的免散瞳式 ERG系统记录到的闪烁光 ERG 隐式时间用作筛查DR的辅助工具。
糖尿病性视网膜病变（DR）是造成糖尿病患者视力下降的最常见病因，也是导致工龄成人失明的主要原因1-4。因此，重要的是要在普查期间对DR进行准确的检测与分类。为此，临床已应用各种眼科测试，包括直接和间接检眼镜检查、立体彩色眼底照相、散瞳或免散瞳式数字彩色或单色照相5。尽管标准七方位立体彩色眼底照相仍然是筛查 DR的黄金标准6，但这种技术需要配备熟练的照相人员和分析人员，并且对于受检者来说也是不适且耗时的7。另一方面临时天堂 ，单视场的免散瞳式眼底照相的操作相对较为简便，但相较于标准七方位照相来说，其局限性在于技术故障率会更高，且灵敏度也要更低8-10。
全视野视网膜电流图（ERG）是一种非侵入性的生理测试11，它已被广泛应用于对包括 DR患眼等视网膜功能进行客观评估12,13。 尽管通过全视野ERG这种全视野视网膜功能测试难以检测出糖尿病性黄斑水肿（DMO），但早期的研究表明，DR的最初迹象之一表现为隐式时间的延长或全视野 ERG振荡电位振幅的减弱14-16。其它研究还表明，明视ERG b波17,18或30 Hz闪烁光 ERG18-21 的隐式时间与DR的严重程度高度相关。传统的 ERG记录未被视作一种 DR普查方法的原因在于，ERG记录需要大量的记录系统空间并且需要很长的时间才能收集到有意义的数据。
最近，一款名为RETeval系统的新型全视野 ERG记录小型设备问世了。该设备配有一个小型的Ganzfeld圆顶和特殊的皮肤电极，以此来采集 ERG22-25。该设备可在无散瞳的情况下记录全视野ERG，因为其能通过调节刺激光照度（cd-s/m2）来补偿变化的瞳孔区域（mm2），从而提供恒定的视网膜照度（Td-s）刺激。如果仅记录闪烁光ERG，那么总ERG记录时长就在60秒内。因此，我们建议可将该新型设备应用于DR普查中。不过据我们所知，只有一项研究24对是否可将 RETeval系统用于筛查DR进行了调查。Maa等人24对结合使用闪烁光 ERG和瞳孔描记法的RETeval设备的性能进行了研究，并报道称RETeval设备可以识别未患危及视力的视网膜病变的糖尿病（DM）患者，准确率高达 99％。不过据我们所知，目前尚未确定 RETeval 设备是否可用于识别DR患者。
因此，本研究的目的在于确定是否可将 RETeval系统用于DR患眼的普查。为此，我们通过RETeval设备对正常眼和DR严重程度不同的患眼的全视野闪烁光 ERG进行了记录。
结果
表 1 显示了48名正常受试者和118名DM患者的统计数据。六组之间的年龄均无显著差异。DR严重程度不同的5组患者的HbA1c水平也无显著差异。另一方面，5 组DM患者的DM患病持续时间存在显著差异（P <0.001）。DR更严重的患者患有DM的时间往往要更长。六组之间的最佳矫正视力（BCVA）也存在显著差异（P <0.001）。对于DR更严重的患者，其BCVA往往也要更差。
表1.六组统计数据。DM，糖尿病；DR，糖尿病性视网膜病变；NPDR，非增殖性糖尿病性视网膜病变； PDR，增殖性糖尿病性视网膜病变；BCVA，最佳矫正视力；Log MAR，最小分辨角对数； D，屈光度。 数据以平均值±标准偏差的方式进行显示麦哨。通过单向方差分析（ANOVA）以检查每组中背景因素的同质性。** P <0.001。
在我们的DM队列中，DR、需要进行眼科治疗的DR（即危及视力的糖尿病性视网膜病变）和DMO的患病率分别为37.2％、16.9％和7.6％。这些患病率与全球DM患者的患病率大致相似26。
图 1 显示了从一只正常眼和DR严重程度不同的五只患眼记录到的代表性闪烁光 ERG。黑实线代表“整个波形”，即使用闪烁光 ERG前 8 个谐波的重构波形， 而红色虚线则代表基波分量。该图中也显示了基波分量的振幅和隐式时间实际值。一般来说，DR 更严重，隐式时间就更长，且振幅也更低。
图 1. 从一只正常眼和 5 只糖尿病性视网膜病变（DR）严重程度不同的糖尿金童卡修病（DM）患眼中记录到的代表性闪烁光 ERG，包括无 DR、轻度非增殖性 DR（NPDR）、中度NPDR、重度NPDR和增殖性 DR（PDR）患眼。黑实线代表“整个波形”，即使用闪烁光 ERG 前 8 个谐波的重构波形，而红色虚线则代表基波分量原和玉。该图中也显示了基波分量的振幅和隐式时间的实际值。
我们将所有的 166 只眼分为 3 组：正常眼（n=48）、无 DR眼（n=74）和 DR 患眼（n = 44）。我们比较了通过 RETeval设备记录到的 3组闪烁光 ERG 基波分量的隐式时间和振幅，以确定其是否具有统计学意义（图 2）。结果表明割肉纹身，正常眼与无 DR 眼的隐式时间和振幅均无显著差异。另一方面，DR 患眼的隐式时间要显著长于正常眼和无 DR 眼（P<0.001）。DR 患眼的振幅也要显著低于正常眼（P=0.01）和无 DR 眼（P=0.04）。
图 2. 正常眼（n=48）、无 DR 的 DM 患眼（无 DR，n=74）以及合并 DR 的 DM 患眼（=DR(+),n=44）的闪烁光 ERG 基波分量的隐式时间（A）和振幅（B）。图中的长短水平条分别代表平均值和标准偏差。
接着，我们对 118 只 DM 患眼中的 DR 严重程度与RETeval记录到的闪烁光 ERG 的隐式时间和振幅之间是否存在显著关联进行了研究（图 3）。结果表明，DR严重程度与隐式时间显著正相关（P<0.001），即 DR 越严重，隐式时间就越长（图3A）。DR 严重程度也与振幅显著负相关（P=0.001），即 DR 越严重，振幅就越小（图 3B）。DR 严重程度与振幅之间存在的关联性（r=?0.29）要比其与隐式时间之间存在的关联性（r=0.55）更弱。有趣的是，重度 NPDR患眼的平均振幅要比中度 NPDR患眼大（P=0.045）。其中一只重度 NPDR患眼的振幅要大于正常范围上限（红色箭头，图 3B）。
图 3. 无 DR 的 DM 患眼（=noDR,n=74）、轻度 NPDR（n=11）、中度 NPDR（n=13）、重度 NPDR（n=10）以及 PDR（n=10）患眼闪烁光 ERG基波分量的隐式时间（A）和振幅（B）南海十四郎 。图中的长短水平条分别代表平均值和标准偏差。淡蓝色区域代表正常范围，其由 2.5–97.5% 的正常眼决定。
最后，我们对是否可通过 RETeval记录到的闪烁光 ERG的隐式时间或振幅来根据 ROC 曲线将这些眼分为无 DR 眼（n=122，正常眼与无 DR 眼）和 DR 患眼（n=44，轻度、中度或重度 NPDR患眼与 PDR患眼）进行了研究。我们发现，当使用隐式时间时，AUC为 0.84，而当使用振幅时，AUC为 0.67（图 4A）。当使用隐式时间时，最佳临界点为35.6毫秒，从而导致灵敏度为 0.70，特异性为 0.81。
图 4. （A）检测 DR（轻度 NPDR、中度 NPDR、重度 NPDR和 PDR） 的受试者工作特征（ROC）曲线。（B）检测需要接受眼科治疗的 DR（重度 NPDR和PDR）的 ROC曲线。红线和蓝线代表作为指数的闪烁光 ERG 基波分量的隐式时间和振幅。
同样的，我们也对RETeval记录到的闪烁光 ERG 隐式时间或振幅是否能便于根据 ROC 曲线进行眼分类进行了研究，可将眼分为无需进行眼科治疗的 DR 眼（n = 122，正常眼、无 DR眼、轻度NPDR患眼与中度NPDR患眼）与需要进行眼科治疗的 DR 眼（n=20，重度NPDR和PDR患眼）。结果显示，当使用隐式时间时，AUC为0.89，而当使用振幅时，AUC为0.66（图 4B）。
当使用隐式时间时，最佳临界点为 36.4毫秒，从而导致灵敏度和特异性均为 0.85。假设在年龄≥20岁的总群体中，需要接受眼科治疗的DR患病率为 0.90%26,27，那么估计隐式时间的阳性预测值和阴性预测值分别为 4.8%和 99.8%。
讨论
这些结果证明，与振幅相比，RETeval 系统记录与分析的闪烁光 ERG 的隐式时间与 DR 严重程度更加高度相关（图 3）。此外锦鸡叫声 ，对于检测DR 及需要接受眼科治疗的 DR 来说，隐式时间的 ROC曲线具有更高的 AUC（图 4）。这些发现表明 RETeval记录到的闪烁光 ERG 的隐式时间可用于筛查 DR。
许多既往研究已报道称 ERG可成为筛查 DR 的一种有效测试12–21汉城湖壹号 ，但关于将 ERG 用于筛查 DR 的示例少之又少。这主要是因为三大因素：传统的 ERG 记录设备需要较大的空间；记录 ERG 之前需要进行散瞳和表面麻醉；且插入记录 ERG 所需的电极较为困难，且略有创伤性。赵雷画RETeval是一种小型的便携式设备，其无需散瞳便可记录闪烁光 ERG。此外，该设备使用的是单个的皮肤黏附电极，无需麻醉便可黏附于皮肤之上。如果检查人员只想要记录闪烁光 ERG，那么加上准备时间在内的总记录时间不会超过一分钟。因此，我们认为，与传统的 ERG 记录系统相比，RETeval设备更适用于普查领域。
目前的研究出现了一个有趣的现象，即重度NPDR患眼的闪烁光 ERG 振幅相对较大（图3B）。10 只重度NPDR患眼的平均振幅要明显大于 10 只中度NPDR患眼，且其中 1 只重度NPDR患眼的振幅要大于正常范围的上限（红色箭头引领外汇网，图 3B）。重度NPDR患眼的振幅为何通常会偏大的确切原因尚未明确，但几项既往研究已表明，存在一定程度的缺血28–34或高血糖35情况的视网膜可能会出现超常的全视野ERG 振幅。因 DR 而导致的视网膜循环或神经元活动变化可能是导致重度NPDR患眼出现相对较大振幅的原因所在刘也行。基于这些发现并联合振幅的较低AUC来看，闪烁光 ERG 的振幅可能并不是筛查 DR 的合适指标。
这些结果表明，闪烁光 ERG 的隐式时间与 DR 的存在与严重程度有关，但我们认为，根据三项发现来看，它仍然无法代替眼底检查或眼底照相：在 10 只 PDR患眼中，其中一只眼的隐式时间处于正常范围之内（图 3A）；DR 严重程度与隐式时间之间的关联性并不是很高（r=0.55，图 3A）；且ROC曲线的 AUC 只是检测 DR 的一个中等值（图 5）。这两项测试之间的差异是合乎情理的，因为ERG 是一种生理性的全视野视网膜功能试验，而眼底检查或眼底照相则是对影像图的评估。众所周知的是，有些 DR 患眼眼球后极部的眼底病变相对较为轻微，但外周区域的视网膜缺血情况却非常严重。因此，全视野闪烁光 ERG 的隐式时间对于识别这类眼底外周区域情况较严重的 DR 患眼尤其有用。这些发现可通过宽视野成像、荧光血管造影和光学相干断层扫描进行证实。因此，闪烁光 ERG 的隐式时间或许是弥补眼底检查缺陷的一个更有用的指标。
图 5. 本研究使用的 RETevalERG记录系统的照片。（A）该系统由一个手持式的刺激器、记录和分析系统、一个用于充电和将检测结果传输至计算机的充电底座以及一次性的皮肤电极阵列组成。（B）使用 RETeval 系统记录全视野闪烁光 ERG。在记录过程中，该系统的内置自动瞳孔计会自动测量受检者的瞳孔区域，并向其发送恒定的闪光视网膜亮度（Td-s）。
Maa等人使用 RETeval设备进行了 DR 筛查，并报道称其能检测出危及视力的 DR，如重度 NPDR或PDR，灵敏度水平较高（AUC，0.86）24。他们的发现和 AUC 值与我们的结果相当。但是，他们与我们的研究使用的测试方法存在两大差异。首先，Maa等人同时将闪烁光 ERG 和瞳孔光反应作为检测 DR 的指标。其次，他们用于诱发闪烁光 ERG 的刺激强度为明视32Td-s，这要比我们研究所用的明视8Td-s高了 0.6 个log单位。因此，应对最佳光刺激强度和分析方法进行进一步的研究洪一峰，才能更有效地将 RETeval应用到检测 DR 之中。
本研究存在4点局限性。首先，样本数较吾爱是谁 小，只包含 48 只正常眼和 118 只 DR 患眼。不幸的是，我们未能招募到更多分别处于 4 个不同 DR 阶段的患眼，因为我们排除了之前接受过治疗的患眼杜俊泽。另一项研究（Maaetal.24）的设计更为广泛，且受试者数量也较大。这些受试者被随机分为校准组和验证组，也就是说他们利用另一组不同的受试者来验证用于检测危及视力的 DR 的参数。若我们的样本数能更大一些，那么我们的研究或许也可使用这种方法。
第二处局限性在于我们未确定 RETeval 设备用于检测 DR 的最佳光刺激设置。我们使用了明视 8Td-s的固定刺激闪光视网膜照度，而这要比 ISCEV闪烁光刺激标准11低了 1.3log。这是因为该刺激设置是此设备用于非散瞳眼的默认闪烁光 ERG 设置。总之，关于适用于筛查 DR 的闪烁光 ERG 的最佳光刺激状态，仍需进一步的研究加以确认。
第三处局限性在于我们只分析了闪烁光 ERG 的基波分量，而目前的 RETeval系统会自动显示该分量。然而，使用平均波形的峰值振幅和时间来分析完全原始或重构的波形会比较有意义。目前，我们打算在下一项研究中对基波分量和原始波形进行比较，从而明确哪种可以更有效地检测 DR魔鬼司令 。
第四处局限性在于我们排除了进展期白内障患眼。在现实世界中，进展期白内障患眼在 DM 患者中较为常见。因此，应对白内障对 RETeval25记录到的闪烁光 ERG 所产生的影响进行调查。
总之，我们发现，RETeval这种小型的免散瞳闪烁光 ERG 记录设备可成为筛查 DR 的一款辅助工具。关于将此设备用于筛查 DR 的最佳光刺激强度和分析方法，仍需进一步的研究进行确定。
方法
研究设计。这是一项具有前瞻性的横向、单中心研究，根据东京女子医科大学的机构指南开展，并得到了机构伦理审查委员会的批准（编号 #3125）。研究中开展的操作符合《世界医学协会赫尔辛基宣言》的宗旨。另外，在充分了解我们会使用的操作后，所有受试者均签署了书面的知情同意书。
受试者。本研究包含 118 名 DM 患者的 118 只患眼和 48 名正常受试者的 48 只眼。我们仅对右眼的检测结果进行了统计学分析。存在任何其它眼部疾病（包括青光眼）的患者均被排除在本研究之外。我们通过裂隙灯检查和 WHO 白内障分级系统36对晶状体的混浊程度进行了分级。3 级或以上的核性白内障或囊下白内障，或接受过任何 DR 治疗的患者均被排除在本研究之外。所有的正常受试者均未患任何眼部或全身性疾病。近视屈光度大于 -6 的受试者也被排除在正常组和 DM 组之外。
眼科检查。所有 DM 患者均接受了全面的眼科检查，包括测量最佳矫正视力（BCVA）、通过自动屈光计检查法测量屈光不正以及通过非接触眼压计测量眼压（IOP）。另外，他们还在裂隙灯显微镜下接受了眼前节检查。散瞳后，我们通过间接检眼镜检查法对他们的眼底进行了检查，并拍摄了彩色眼底照片。
基于三位 DR 专家[SK、AH与 HF]通过间接检眼镜检查法实施的眼底检查，我们根据国际临床糖尿病性视网膜病变严重程度量表37,38将 DR 严重程度分为 5 类：无 DR、轻度非增殖性 DR（轻度 NPDR）、中度 NPDR、重度 NPDR以及增殖性 DR（PDR）。
通过 RETeval设备记录非散瞳情况下的闪烁光ERG。我们对 RETeval(由位于马里兰州盖瑟斯堡市的LKC Technologies公司研发而成）这台小型、手持式、免散瞳、全视野闪烁光 ERG 记录设备的细节进行了详细的介绍。该系统能通过一个直径为 60 毫米的小圆顶发送全视野闪光刺激（图 1A），还能通过联合 3 根彩色发光二极管（LED；红光，贺州学院图书馆622 纳米；绿光，530 纳米；蓝光，470 纳米）发送可见的“白”刺激光（CIE 1931 色度，x = 0.33，y = 0.33）。闪烁光刺激的频率为28.306Hz，脉冲时长小于 1 毫秒。圆顶中心设有一个红色的固定小点。
在发送闪烁光刺激期间，该设备会自动测量瞳孔的实时大小（mm2），并会通过不断调整刺激光亮度（cd-s/m2）来根据以下等式维持恒定的闪光视网膜照度（Td-s）：明视闪光视网膜照度（Td-s）= 明视闪光亮度（cd-s/m2） × 瞳孔面积（mm2）。
此设备能通过一对特制的皮肤电极阵列采集 ERG 信号（由 LKC Technologies, Inc.研发的带状传感器），该皮肤电极需放置在下眼睑的眼眶边缘部位（图 1B）。这种电极阵列含有三条电极：合并在一条胶带上的有源电极（正）、参考电极（负）以及接地电极。电势经过了直流放大化和数字化（采样率，2 千赫）。
我们使用的是明视8 Td-s的固定刺激闪光视网膜照度，这是RETeval系统推荐用于非散瞳眼闪烁光 ERG 的默认刺激光设置。这种 8Td-s的刺激强度要比ISCEV标准中的 150 Td-s闪烁光刺激强度小 1.3 log左右11。我们未使用背景照度。记录时间从 5-15 秒不等，具体取决于结果的可靠性。最后，我们分析了由141-425 次闪光诱发得到的每张 ERG。
RETeval系统能使用离散傅里叶变换（DFT）和互相关分析的一种特殊算法来自动测量并显示基波分量的振幅与隐式时间23,24,39。该设备能显示两张闪烁光 ERG 波形，即基波分量与利用前八次谐波生成的重构“全”闪烁光 ERG 波形。
统计学分析。我们通过单向方差分析（ANOVA）检查了每组背景因素的同质性，并通过联用单向ANOVA 和 Tukey 型多重比较来比较了正常组、无 DR 组和 DR（+）组之间的隐式时间或振幅。我们使用Spearman 相关系数检查了 DR 严重程度与闪烁光 ERG 基波分量的隐式时间或振幅之间的关联性是否具有统计学意义。受试者工作特征（ROC）曲线的曲线下面积（AUC）用于评估闪烁光 ERG 隐式时间或振幅对于辨别 DR 或需要眼科治疗的 DR 患眼（重度 NPDR 或 PDR）的检测性能、灵敏度和特异性。平衡灵敏度和特异性的临界值根据约登指数而定，该指数的计算方式为（灵敏度+特异性）-1。我们根据 20岁 或以上的一般人群患有 DM27和 DR26的全球流行率数据对阳性和阴性预测值进行了估计。P < 0.05 即表示结果具有统计学意义。所有的统计学分析均通过适用于Windows系统的 SPSS 20.0 版本完成（由位于美国伊利诺伊州芝加哥市的 SPSSInc.公司研发）。
参考文献
宏达医疗
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