第10章第2节视网膜电图 - 眼视光器械学

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第10章第2节视网膜电图

2009-12-02 18:28:40 来源:网络作者:苏拿海昌【大中小】浏览:3297次评论:0条

眼作为一种传感器，在扫描周围景物过程中，吸收和汇集了大量的视觉信息，通过神经通路的传导在大脑皮层完成分析和储存，形成视觉。视觉系统如同神经组织一样，主要呈现生物电活动。视觉电生理检测仪器通过对视觉系统生物电活动的测定，达到客观、无损伤地检测视功能的目的。它一方面有助于探索视觉过程的电活动，以阐明视觉机制；同时还可为临床视觉系统疾病的诊断、预后估计及疗效判定等提供进一步的依据。随着计算机技术的应用，不仅使测量自动化、检查精细、记录简便，还通过叠加平均技术的引入，开辟了视觉电生理研究和应用的新领域，现已可以从细胞水平，经视路到大脑皮层的不同层次记录各类电反应。
视细胞在接受光刺激后，在视细胞内引起一系列的物理、化学改变，并产生电位变化，它经过双极细胞等的传导，可使神经节细胞产生电脉冲信号，再通过视神经传送到视觉中枢。视觉电生理的研究包括细胞水平的微电极记录电反应和总水平的皮肤、接触镜电极记录电反应，前者用于研究单个细胞的电活动，后者用于临床视觉电生理检查。本章重点阐述临床视觉电生理这部分。
眼科临床常用的视觉电生理检测仪器主要包括眼电图(EOG),记录视网膜外层静息电位；视网膜电图(ERG)记录视网膜受光刺激时的动作电位；视诱发电位(VEP)记录大脑视皮层电活动等方法。ERG异常说明视网膜功能紊乱；如果ERG波幅很低，VEP正常，说明虽有严重的视网膜病变，但部分黄斑纤维功能仍正常；反之ERG正常，VEP异常，说明视路有损伤。这一切都说明电生理检查在视觉疾病分层定位诊断中的重要意义（图10-1）。

视网膜电图
视网膜电图(ERG)是视网膜受闪光或模式图形刺激时从角膜电极记录到的视网膜总和电反应。1865年，瑞典生理学家Holmgren发现离体的蛙眼受光照时呈现电反应，由此揭开ERG的发展史。然而，直至1941年Riggs发明了比较成熟的角膜电极，ERG才真正在临床和实验研究中得到广泛应用，并逐渐成为视觉电生理在临床应用中最广泛和最成熟的方法。随着计算机技术的日益发展，新型的多焦ERG可以进行视网膜功能三维分析，得到客观检测视网膜功能分布的地形图，使ERG在眼科临床和科研工作中发挥越来越大的作用。在ERG各波分析中，最常用的是一个双相波，即负相a波和正相b波。a波起源于光感受器内段，b波起源于Müller细胞或双极细胞，在b波的上升段有几个小的子波，称之为振荡电位，起源于双极细胞和无长突细胞。在a波之前有一个小的，紧接在刺激光之后的双相反应，称之为早期感受器电位(ERP)，起源于光感受器外段。在ERG中另有一个潜伏期极长，正相反应的c波，起源于视网膜色素上皮层。

一、视网膜电图的分类
随着ERG技术的发展，测试方法的多样化，人的ERG记录更为完善。根据不同测试条件，可将ERG分为以下几种类型：
（一）刺激的方式
1、闪光ERG 闪光频率较慢或单次闪光时，每一个闪光刺激可以诱发一个完整的ERG波，彼此不相融合，是一种瞬态反应。
2、闪烁光ERG 闪光频率加大时（一般大于15Hz），每一个闪光刺激的反应波形前后融合，此时难以分开单个的波形，随着闪烁频率的增加，反应波形呈正弦波样，是一种稳态反应。
3、图形ERG 用模式图形刺激所产生的ERG称为图形ERG，通常记录黄斑部和后极部的视功能。用于刺激的模式图形有棋盘方格或光栅翻转等。
（二）适应状态
1、暗适应ERG 检查前至少有20分钟的暗适应时间，检查时不提供明适应光。可反映视杆细胞的活动。
2、明适应ERG 检查前需10分钟左右明适应，并在检查时提供明适应背景光。明适应的目的是抑制视杆细胞活动，此时用大于明适应的闪光刺激所引起的反应主要来自视锥细胞。常用白色光作为适应光。
（三）闪光颜色
根据闪光颜色，可分为白光ERG、蓝光ERG、红光ERG。红光和蓝光分别对视锥细胞和视杆细胞敏感，白光ERG是两种视感受器细胞的混合反应。
（四）刺激范围
1、全视野经充分扩瞳，通过全视野刺激球使大范围的视网膜受到光刺激。
2、局部ERG 给予视网膜局部区域的光刺激，记录到的ERG为局部ERG，通常记录明适应条件下黄斑部的视功能。
3、多焦ERG 应用时间不相关的刺激，交替诱发视网膜的多个局部反应，经计算机处理，提取局部反应，实现对视网膜功能的三维分析。

二、闪光视网膜电图
（一）记录设备
闪光ERG记录装置由同步触发装置、前置放大器、光刺激器和显示装置四大部分构成。
1、同步触发装置使得闪光刺激与显示装置的扫描同步开始。
2、光刺激器必须采用全视野刺激球，内壁为白色，球壁上装有明适应光源和闪光光源。球形刺激可以使适应光和闪烁光弥散，有利于达到整个视网膜的均匀照光。闪光光源的亮度、频率及波长可以选择。
3、电极记录电极采用角膜接触式记录电极，检查时置于结膜囊内与角膜接触，为了保护角膜，需用无刺激无过敏原及相对不粘滞的导电液（≤0.5%甲基纤维素）。参考电极和地电极为盘状AgC1皮肤电极，分别固定于前额正中皮肤及同侧耳垂上。
4、前置放大器要求高的放大倍数及良好的直流性能。前置放大器一般采用交流耦合放大器，其通频带应为0.2～300Hz，在记录振荡电位和其他特殊需要时可调整；并能处理由记录电极产生的撤电位。
5、显示装置常用的有X-Y记录仪和阴极射线示波器两种，后者比前者要敏感、准确。

（二）ERG的记录方法
1、患者准备患者在暗室中边散瞳边暗适应，要求患者瞳孔充分散大，暗适应至少20分钟。暗适应的目的是为了获得视杆细胞的最大反应，散瞳的目的是让整个视网膜得到光照刺激。
2、电极的安装用1%地卡因点眼2～3次，角膜接触镜记录电极清洁消毒后，表面滴以粘稠剂（10mg/ml甲基纤维素）以防止电极对角膜上皮擦伤，然后将电极吸附固定于角膜表面。清洁前额及耳垂皮肤，安装参考及地电极。
3、参数的设定
（1）刺激时程刺激光由气体放电管，频闪灯管和其他设备提供，按刺激时间应小于任何光感受器细胞整合时间的标准，持续时间最长为5ms。
（2）刺激光波长白光闪光刺激，可用频闪灯管，其色温近7000K，与乳白色的刺激球内面相配。
（3）刺激光强度标准闪光强度为1.5～3.0cd·s·m-2。
（4）背景照明：在全视野刺激，至少达17～34 cd·m-2（5～10fL，3.43 cd·m-2=1fL）的背景光亮度。
4、ERG的记录患者安静地坐在球形刺激器窗口前，下颌放在支架上。进行闪光刺激，记录波形。
鉴于目前不同种类仪器的刺激光条件不完全相同，而且各检查室所用的记录条件也不一致，使得ERG的结果难以比较。1990年国际标准化委员会制定了临床ERG标准，对刺激和记录条件作了统一规定。
一个完整的闪光ERG检查应包括以下5个部分（图10-7）：

1、暗适应眼的最大反应暗适应条件下标准闪光强度的白光刺激，得到最大反应。为一个双相波形，是视杆、视锥细胞的混合反应，又称暗适应混合反应。小的负相波为a波，大的正相波为b波（图10-7A）。关于a波的来源，目前比较清楚，Brown和Wiesel将微电极插进猫的视网膜，同时记录ERG。结果发现，当电极达到光感受器层时，ERG的a波振幅达到最大值。由此推测，a波起源于视网膜的视杆、视锥细胞。b波的起源目前仍有争议，一般认为来自视网膜内层的双极细胞或Müller细胞。如用特殊的刺激方法还可以记录到ERG的早期感受器电位及c波和d波，但是刺激条件要求严格，难以掌握，未在临床上广泛应用。
2、视杆细胞反应（暗视ERG）暗适应状态下，用蓝光刺激，可记录到一个潜伏期较长的正相波为视杆细胞反应（图10-7B）。
3、振荡电位在脊椎动物和人，将仪器的通频带加宽，暗适应状态下用高强度白光刺激，可以发现附加在a波和b波上的一系列节律性的低振幅电位，表现为在ERG的b波的上升支上记录到4～5个小的子波，称振荡电位(Ops)。目前已得到证明，Ops起源于视网膜内核层反馈性突触环路的活动，是反映视网膜血液循环状况的一个指标（图10-7C）。
对振荡电位的测定，国际标准化未作具体规定，目前测定的方法多种化，一种方法是先作波谷间的连线，再从各子波的波峰作垂直线与连线相交，测定从波峰到相交点的电位值及从刺激开始到各波峰的时间；另一种方法是以基线延长与b波上缘相交，以此交点再与第一个子波波谷相连，以后的连线及作垂直线方法与第一种方法相同。最近较多地采用快速或离散的Fourier的分析法，能较精确地得到振荡电位的能量和频率参数。
4、视锥细胞反应（明视ERG）明适应状态10分钟后，在Ganzfeld球内面选用17～34 cd·m-2（5～10fL）的背景光，用以抑制视杆细胞反应，用白光标准闪光强度作单次闪光刺激，可得到一个稳定性和重复性较好的视锥细胞反应（图10-7D）。此波形a、b波振幅较暗适应最大反应明显降低。
5、闪烁光反应明适应状态下，30Hz白色闪烁光刺激，视锥细胞可以跟随快速的闪光刺激，故该反应也反映了视锥细胞的活动，波形呈正弦波（图10-7E）。

（三）ERG的测量方法
1、对于单次闪光的瞬态ERG波形测量方法（图10-7A）
（1）a波振幅（aA）从a波波谷到基线的电位值（μv）。
（2）a波潜伏期（aT）从光刺激到a波波谷的时间（ms）。
（3）b波振幅（bA）从b波波峰到a波波谷的电位值（μv）。
（4）b潜伏期（bT）从光刺激开始到b波波峰的时间（ms）。
2、对于闪烁光刺激得到的稳态ERG波形，可分析其振幅和相位变化，另外可借助电脑对其基波和谐波成分进行数学上的Fourier分析。

（四）异常ERG波形类型
一般将ERG异常波形归纳为5类。
1、负波形 a波大而b波小或消失。其产生可能因为正相波减弱，而使负相波明显，也可能由于负相波成分过强所致。
2、过高型 b波高于正常。可能反映视网膜对于刺激反应的兴奋性过高，也可能与体液中的导电性强，电阻减少有关。
3、降低型主要表现为b波低下。
4、无波型即光刺激结果后记录不到波形。可能由于各波成分消失或正负波相抵消，也可能是由于波形过弱而未记录到。
5、延迟型 b波延缓、潜伏期处延长。一般b波潜伏期约为40～60ms，如超过80ms以上即属此型。

（五）临床应用
ERG在临床应用上主要应用于视网膜、脉络膜疾病时视网膜功能的测定，以下疾病可有ERG的异常。
1、遗传性视网膜变性疾病包括视网膜色素变性、白点状视网膜变性等。此类疾病的ERG特征表现为暗适应白光ERG极度降低，甚至熄灭。视网膜劈裂症的ERG特征为a波正常，而b波消失，表明此疾病是内层视网膜功能异常，视网膜外层光感受器功能是正常的。
2、视网膜血液循环疾病视网膜中央或分支动、静脉阻塞，糖尿病性视网膜病变等疾病ERG常有异常改变。而且ERG异常与病变范围及程度相一致。除有a波、b波改变外，振荡电位的波谷数减少或降低是特点之一。
3、屈光间质混浊对于角膜、晶状体、玻璃体混浊患者，由于无法看到眼底的情况，此时ERG对于预测手术后的治疗效果有意义。目前认为使用30Hz闪烁光记录ERG和闪烁视皮层诱发电位可以预测手术后患者的视力。
4、黄斑部疾病暗适应白色闪光ERG主要用于对整个视网膜功能的测定，目前认为对黄斑部疾病的检查阳性率不高。由于视锥细胞主要分布于黄斑部，用红光刺激，明视闪光反应和闪烁光反应可以用来了解视锥细胞功能状态，对于黄斑部疾病的诊断特异性比较高。
5、另外ERG还可用于视网膜、脉络膜炎症、视网膜脱离和挫伤造成的视网膜震荡时视网膜功能的测定。

（六）影响ERG的因素
要记录到正常的闪光ERG除视网膜功能正常外，还与以下因素有关：
1、刺激光 ERG振幅在一定范围内与刺激光强度的增加，刺激时程的延长成正比。刺激光波长的变化对ERG波长也有影响，标准闪光亮度为1.5～3.0 cd·m-2·s。
2、视网膜被照范围随着视网膜被照亮范围的增加，ERG振幅也会增加。
3、视网膜适应状态的影响暗适应时由于视杆细胞参与，ERG振幅比明适应ERG要大，相反，明适应时视杆细胞活动受到抑制，ERG振幅会降低。
4、瞳孔大小会影响进光量及视网膜受照面积，对ERG振幅有影响，扩瞳后ERG比不扩瞳ERG振幅要大。

（七）ERG检查的禁忌证
有角膜接触电极时，以下的一些情况不适宜作ERG测定：
1、结膜、角膜的急性炎症急性结膜炎、角膜炎或角膜溃疡患者，不宜行ERG检查，以防引起或加重角膜的炎症或溃疡。
2、泪囊炎。
3、瞳孔不能散开由于虹膜的粘连甚至闭锁无法将瞳孔散大或怀疑有青光眼，扩瞳会加重眼压升高或诱发青光眼的发作。
4、内眼手术两个星期以内。

三、图形视网膜电图
应用光栅、棋盘格或其他图形刺激引出后极部视网膜的电反应，称图形视网膜电图。图形ERG开始应用于20世纪60年代初期，直到1981年，才对图形ERG的起源有所了解。Maffei和Fiorentin在切断猫的视神经后数个星期里，视网膜内层的节细胞逐渐发生逆行性变性，图形ERG检查出现振幅降低，而且随着节细胞变性的加重，图形ERG最后熄灭，但闪光ERG一直正常。说明图形ERG起源于节细胞层，与闪光ERG起源不同。

（一）记录原理及仪器装置
记录图形ERG的仪器与记录闪光ERG的装置原理基本相同，不同在于：
1、刺激器常用黑白电视显示器作模式图形刺激器，图形可以是棋盘格或光栅翻转变化（图10-8）。常用的刺激参数有：

（1）刺激野的大小即荧光屏对眼构成刺激野的大小，一般不大于20°×20°
（2）空间频率即每一度视野中方格的周期数，用周/度表示；也可用方格边长或光栅宽度形成的视角来表示。
（3）时间频率即模式图形在单位时间内翻转的次数，用翻转/秒或Hz表示（Hz=2次翻转/秒）。
（4）比度即黑方格与白方格的亮度对比，用百分数表示。

此主题相关图片如下：

2、计算机的叠加图形ERG与闪光ERG波形相似，但振幅很小，一般小于5μV，一次刺激无法将反应从生物电活动的背景噪声中区别开。应用计算机叠加技术，经过上百次翻转刺激就可将与刺激有时间对应关系的反应提取出来，而其他无规律的生物电信号，在叠加的过程中就会相互抵消。正常的图形ERG（图10-9）。

（二）记录方法
1、患者的准备图形ERG检查时患者不需扩瞳及暗适应。
2、电极的安放记录电极、参考电极、地电极的连接与闪光ERG一致。但是所用记录电极不同，为了使患者能看清楚图形刺激的变化，应采用钩状记录电极，钩于下眼睑上，并与角巩膜缘相接触；或用中空的角膜接触镜记录电极或DTL碳素电极等进行记录。
3、安置电极后，患者一般坐在距荧光屏1m处，平视荧光屏的中央部进行单眼记录，叠加反应至少100次或更多。
4、测量指标正常的图形ERG（图10-10）包括起始的一个小的负波（a波，N35），接着一个较大的正波（b波，P50），再接一个较大的负后电位（N95）。测量a波振幅，即从基线至a波波谷间的电位值；b波振幅即从a波波谷到b波波峰间的电位值；负后电位的振幅即从基线到负后电位波谷间的电位值。绝对期的测定方法同常规ERG方法。由于图形ERG的a波很小，测定较困难，变异较大。因此，临床上主要分析b波的振幅和绝对期。

（三）临床应用

图形ERG可用于以下几种疾病的检查、诊断。

1、青光眼青光眼的病理性眼压升高，首先造成视网膜节细胞的损害，此时患者有图形ERG的改变。

2、视神经病变视神经有炎症或萎缩发生时可有节细胞的逆行性变性，图形ERG检查多有异常。

3、多种黄斑部疾病，图形ERG常有异常，尤其以小方格的异常率为高。

4、弱视眼图形ERG也有异常。

（四）图形ERG的禁忌证

对于视力太差，无注视能力或有眼球震颤及严重的屈光间质混浊者，不能进行图形ERG记录。患者如有屈光不正，检查时应戴镜矫正。

四、多焦视网膜电图
人视网膜各部位的功能是不均匀的，随着离心度（离开中心凹的程度）的增加，视敏感度迅速下降，而暗视敏感度和明视闪烁敏感度增加。因此临床上需要发展能够同时记录许多局部ERG的技术。在多焦视网膜电图（mfERG）面世之前，视觉电生理技术经历了一个由传统ERG和VEP向局部ERG和VEP发展的过程。虽然局部ERG和VEP使病灶定位成为可能，并提高了对微小病灶的敏感度；然而，由于局部反应的信噪比较低，需进行多次的叠加。因此，当需要提取多部位的信号时，就需要较长的检测时间，且不同记录时段信号的变异使各部位的记录结果不具有可比性。1990年，Sutter等将计算机技术、数学原理和视觉电生理技术完美地结合起来，提出了mfERG技术（图10-11）。

mfERG的基本原理是：采用随离心度增加而增大的六边形阵列刺激图形（图10-12）同时刺激视网膜多个不同部位，由于刺激速度极快，交替诱发视网膜的多个局部反应，通过同一个通道常规电极记录到多个不同部位的混合反应信号，经计算机程序处理，把对应于各部位的波形分离提取出来，用同一立体图像（地形图）直观地显示对应于视网膜各部位的反应幅度（图10-13），从而反映各部位的视功能。

mfERG技术的核心就在于采用了m系列（一种伪随机系列）脉冲信号作为输入信号。因为适当的m系列脉冲信号可以在一级反应（对于单个输入信号的完全独立的响应，即平均亮度反映）上尽量减少前后输入信号的响应的相互影响，使其主要反映系统线性部分的特征。同时，应用m系列脉冲信号也便于用快速变换计算相关函数，从而缩短了检测时间。

mfERG的检测方法：mfERG所用的作用电极与图形ERG相同，作用电极位于OZ，参考电极位于FZ，地电极置于耳垂。调整参数如下：

1、刺激参数 m系列的长度为216-1，速率等于显示器的帧频67次/秒，刺激时间为16分钟。

2、放大器参数放大器增益一般为100000～200000倍，通频带为10～30Hz。如需记录振荡电位，则通频带为100～1000Hz。

3、采样间隔 Sutter等的研究中，视网膜反应信号的采样与显示器的场扫描同步，每个场扫描周期采样8次（536次/秒），采样间隔为1.67ms。

mfERG的临床应用：mfERG可以显示局部视网膜功能下降。如图10-14所示：图A为正常成年人的检测结果，其局部ERG的反应密度与感官细胞密度的分布一致，黄斑区反应密度高，在三维图上表现为峰状，而周边部逐渐降低。图B为黄斑变性患者的mfERG结果。从图中可以看出，黄斑区峰值降低，并形成双峰。

五、特殊视网膜电图的记录方法
除上述常做的ERG记录外，还有一些特殊的反应，其记录方法如下：
1、早期感受器电位用高强度短时间的闪光刺激暗适应的眼，所引出的几乎没有潜伏期，绝对期极短，极性相反的双相波，称之为早期感受器电位（ERP）。引出ERP所需的光刺激强度比引出一般闪光ERG要高约106倍。有关ERP的起源，实验表明与光感受器外节的视色素活动密切相关，尤其与视锥细胞视色素的关系更密切。测量参数有：R1和R2振幅，R1和R2的振幅之和，R2的绝对期和半恢复时间（即第一次闪光刺激后，R2振幅恢复到原来的1/2所需时间）。（图10-15）。

2、c波用直流放大器、慢扫描速度的方法来记录。c波振幅取决于刺激光的强度和持续时间，并与暗适应时间的长短有关。
3、局部ERG 刺激视网膜一定区域，在该区域所记录到的视网膜电反应称局部ERG。其测定的方法基本同闪光ERG，但不用暗适应，首先给予背景光明适应，以克服刺激光散射的影响，然后将刺激光斑照到视乳头上，作128次平均，如平均后仍记录不到反应，表明已无散射影响，再将光斑移到记录部位做局部ERG记录。
4、色光ERG 记录方法同常规ERG，但应用不同波长的滤光片作为刺激光源。为了比较不同波长引出的波形特点，必须校正各色光的刺激能量，使之达到同等刺激强度，才能将测得的各种波形相互比较。

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Tags：视网膜

责任编辑：peijingshi

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