红光及蓝光刺激下正常人瞳孔直接对光反射的特点分析

余芳 姚新旺 杨艳茹 张敏

瞳孔直接对光反射是指光照射眼时引起该眼瞳孔缩小的反应。临床上可通过对双侧眼瞳孔直接对光反射的特征描计,如瞳孔的收缩幅度等来反映疾病及其严重程度［1］。亦有研究者进行了分别以红光和蓝光作为刺激光的瞳孔对光反射在各类疾病中的试验研究［2,3］。然而在研究异常瞳孔直接对光反射的特征前,先研究清楚正常人的瞳孔直接对光反射的特征就显得非常有必要,而既往研究者多采用单一的白色光作为刺激光［4］。本研究分别采用红光、蓝光作为刺激光源,使用优化的瞳孔检查方法,观察正常人的瞳孔直接对光反射各参数的变化规律,以期寻找到更为敏感的刺激光。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2012 年3～12 月随机选取深圳市眼科医院的健康工作人员、家属及学生共32 例(55 眼),根据年龄分为年长组［41～56 岁,14 例(24 眼)］和年少组［21～40 岁,18 例(31 眼)］。年长组中女6 例(15 眼),男6 例(9 眼)；右眼12 眼,左眼12 眼；年龄41～56 岁,平均年龄48.2 岁。年少组中女7 例(11 眼),男11 例(20 眼)；右眼16 眼,左眼15 眼；年龄21～34 岁,平均年龄25.4 岁。

1.2 纳入标准 老花、远视或近视绝对值均应≤1.00 D,双眼裸眼或矫正视力≥1.0；无眼部疾病史；眼专科检查情况,屈光间质透明,眼球前后节均无异常；色觉检查无异常；无全身性疾病史；1 个月内无任何用药史。

1.3 方法 两组分别采用红光及蓝光分别作为刺激光进行瞳孔直接对光反射检查,观察红光及蓝光分别刺激下瞳孔的收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径等指标的变化。选用法国METROVISION 公司生产的Monpack3 瞳孔测试仪,该仪器由计算机分析系统、控制系统、刺激光发射器所组成,发射器内置红外线摄像头以及刺激光源。用外红内黑的双层厚纸片将门窗及玻璃遮盖,形成暗室,房间亮度约为2 cd/m2(照度计检测)；设置瞳孔测试仪刺激光源的亮度及颜色:亮度为13 cd/m2,颜色坐标：蓝光(x=0.15,y=0.07)、红光(x=0.63,y=0.33)。

检查者嘱受检者于暗室内安静休息20 min［5］。先检查右眼,后检查左眼。用事先准备好的黑色眼罩罩住受检者的左眼,将受检者的头固定在托架上,嘱其右眼盯着显示屏上的红色小方块。检查者通过计算机显示屏观察受检者的情况,使其瞳孔位于显示屏黄色窗口的中央。采用独立光刺激模式先后分别用蓝、红两种光作为刺激光源,每次每眼给光刺激2.8 s,间隔0.2 s,共12 次,计算机分析处理系统自动记录12 次的平均值。并统计分析两组的收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径等。

1.4 观察指标 比较在蓝光及红光刺激下年长组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数,在蓝光及红光刺激下年少组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数,两组在红、蓝光分别刺激下瞳孔对光反应参数。

1.5 统计学方法 采用SPSS13.0 统计学软件对数据进行处理。计量资料以均数±标准差()表示,符合正态分布或方差齐时采用两独立样本t 检验,不符合正态分布或方差不齐时则采用Mann-Whitney U 检验；配对样本用Wilcoxon 符号秩检验。P<0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 在蓝光及红光刺激下年长组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数比较 在红光刺激下,年长组不同眼别和性别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。在蓝光刺激下,年长组不同眼别和性别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表1 在红光刺激下年长组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数比较()

表1 在红光刺激下年长组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数比较()

注：不同眼别、性别比较,P>0.05

表2 在蓝光刺激下年长组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数比较()

表2 在蓝光刺激下年长组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数比较()

注：不同眼别、性别比较,P>0.05

2.2 在蓝光及红光刺激下年少组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数比较 在红光刺激下,年少组不同眼别和性别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表3。在蓝光刺激下,年少组不同眼别和性别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表3 在红光刺激下年少组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数比较()

表3 在红光刺激下年少组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数比较()

注：不同眼别、性别比较,P>0.05

表4 在蓝光刺激下年少组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数比较()

表4 在蓝光刺激下年少组不同性别及眼别的瞳孔对光反应参数比较()

注：不同眼别、性别比较,P>0.05

2.3 两组在红、蓝光分别刺激下瞳孔对光反应参数比较 两组在蓝光及红光刺激下瞳孔的收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均具有统计学意义(P<0.05)。见表5。年长组红光刺激下瞳孔的收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径与蓝光刺激比较差异具有统计学意义(P<0.05)；年长组红光刺激下瞳孔的收缩速度较快、收缩幅度较大、收缩前瞳孔直径较大、潜伏期较短,蓝光刺激下瞳孔的收缩速度较慢、收缩幅度较小、收缩前瞳孔直径较小、潜伏期较长。见表6。年少组红光刺激下瞳孔的收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径与蓝光刺激比较差异具有统计学意义(P<0.05)；年少组红光刺激下瞳孔的收缩速度较快、收缩幅度较大、收缩前瞳孔直径较大、潜伏期较短,蓝光刺激下瞳孔的收缩速度较慢、收缩幅度较小、收缩前瞳孔直径较小、潜伏期较长。见表7。

表5 两组在红、蓝光分别刺激下瞳孔对光反应参数比较()

表5 两组在红、蓝光分别刺激下瞳孔对光反应参数比较()

注：与年少组比较,aP<0.05

表6 在红光及蓝光刺激下年长组的瞳孔对光反应参数比较

表7 在红光及蓝光刺激下年少组的瞳孔对光反应参数比较

3 讨论

当光刺激信号由被刺激眼的视网膜上的感光细胞接受后,经光反射纤维与视神经纤维伴行,至视交叉(分交叉纤维和不交叉纤维)进入视束,再经上丘臂到达中脑顶盖前区,终止于顶盖前核,在核内交换神经元,发出纤维,一部分与同侧缩瞳核相联系,一部分与对侧缩瞳核相联系,两侧缩瞳核发出神经纤维,经动眼神经入眶止于睫状神经节,更换神经元,节后纤维支配瞳孔括约肌,引起双侧瞳孔缩小,这一过程被称为瞳孔对光反射通路［6］。本研究目的在于研究单眼瞳孔的直接对光反射。瞳孔大小由瞳孔开大肌和瞳孔括约肌控制,分别由交感神经及副交感神经支配,其两者之间相互协调与制约,共同控制着瞳孔的变化形态［7］。作者研究瞳孔的变化特征主要从瞳孔的收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径着手。收缩速度是指瞳孔直接对光反应时的平均变化速度；收缩幅度是指瞳孔直接对光反应过程中瞳孔直径的变化幅度,即光刺激前的瞳孔直径与瞳孔收缩到最小时的直径之差；收缩潜伏期是指从开始光刺激到瞳孔开始收缩之间的时间间隔,这三个参数主要反映副交感神经的功能状况［8］。瞳孔收缩前瞳孔直径是指光刺激出现至瞳孔开始收缩前瞳孔的大小,反映交感神经 (瞳孔开大肌)和副交感神经 (瞳孔括约肌)之间的平衡关系［9］。

3.1 性别 受检者在红光及蓝光分别作为刺激光进行瞳孔直接对光反射检测试验时,在红光刺激下,年长组不同性别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。在蓝光刺激下,年长组不同性别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。在红光刺激下,年少组不同性别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。在蓝光刺激下,年少组不同性别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。表明在同一年龄段内,男女瞳孔直接对光反射无差别。练苹等［10］以白光作为刺激光对正常人瞳孔直接对光反射特征的研究结论与本研究结论一致。

3.2 眼别 本研究所使用的瞳孔测试仪是目前市场上较为先进的全自动测试仪,其准确性较传统的瞳孔测试仪更高。在本研究中,在红光刺激下,年长组不同眼别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。在蓝光刺激下,年长组不同眼别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。在红光刺激下,年少组不同眼别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。在蓝光刺激下,年少组不同性别的瞳孔收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均无统计学意义(P>0.05)。即正常人的瞳孔直接对光反射的各参数变化特点与眼别无关,此研究结果与继往研究［11,12］结论一致。20 余年前,Kawasaki等［11］利用瞳孔测试仪的双眼交替刺激模式,评价相对性瞳孔传入障碍的变异性,发现正常人也可存在双眼瞳孔传入的不对称,但一般程度较小,提示临床意义不大。而用瞳孔测试仪可排除瞳孔反应瞬时波动的影响,随访发现这些正常被检者瞳孔对光反射阻滞量的大小是随意波动的,而且随意分布在左眼或右眼,区别于存在瞳孔传入性疾病［12］。

3.3 年龄 本研究选择41～56 岁14 例作为年长组,21～34 岁18 例作为年少组,进行对比研究。年长组及年少组受检者在红光及蓝光分别作为刺激光下进行瞳孔直接对光反射检测中,结果显示：两组在蓝光及红光刺激下瞳孔的收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径比较差异均具有统计学意义(P<0.05)。说明年长者较年少者的瞳孔直接对光反射的各特征数据有所改变,考虑可能是因为随着年龄的增大视觉传导通路包括视网膜在内各组织功能退化所致。本研究结论与以往研究一致。练苹等［10］曾选定年龄段为12～66 岁的100 例正常人,平均年龄(31±2)岁,按10 岁为1 个年龄段分为5 组,以白光作为刺激光进行瞳孔对光反射检测,结论显示瞳孔面积、反应幅度、收缩速度随年龄增大而减小,反应潜伏期随年龄增大而延长。

3.4 蓝色及红色刺激光 瞳孔直接对光反射反映了光感受器、双极细胞、神经节细胞、光反射纤维、神经核等整个视觉神经系统信号传入及传出的功能状态,其中光感受器由视杆及视锥细胞组成［6］。视杆细胞施暗适应,视锥细胞施明适应。视锥细胞接受外界色觉信息,并将其转为电信号,再经过包括视网膜在内的视觉通路,经层层编码、处理后传递到大脑皮层后,人们就能看到五彩缤纷的世界了［13］。因为视锥细胞分为三种,其外节分别含有三种不同的光敏视色素,对应的最大光谱吸收峰值为440 nm(蓝色)、535 nm(绿色)、565 nm(红色)［14］,所以假设用不同的单色光给予人眼刺激信号,或许可以得到不同的瞳孔对光反射特征,因此,作者用红色及蓝色两种单色光分别对正常人眼进行刺激试验。

本研究结果显示,年长组红光刺激下瞳孔的收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径与蓝光刺激比较差异具有统计学意义(P<0.05)；年长组红光刺激下瞳孔的收缩速度较快、收缩幅度较大、收缩前瞳孔直径较大、潜伏期较短,蓝光刺激下瞳孔的收缩速度较慢、收缩幅度较小、收缩前瞳孔直径较小、潜伏期较长。年少组红光刺激下瞳孔的收缩速度、收缩幅度、潜伏期、收缩前瞳孔直径与蓝光刺激比较差异具有统计学意义(P<0.05)；年少组红光刺激下瞳孔的收缩速度较快、收缩幅度较大、收缩前瞳孔直径较大、潜伏期较短,蓝光刺激下瞳孔的收缩速度较慢、收缩幅度较小、收缩前瞳孔直径较小、潜伏期较长。此研究发现蓝光作为刺激光时,瞳孔收缩幅度明显小于红光刺激,这与Yuhas 等［3］在试验中发现一致,即在实验组与正常对照组内,蓝光刺激的瞳孔波动幅度明显小于红光刺激值。

本研究中,不同光之间之所以有如此显著性的差异,可能是因为视网膜上红、蓝视锥细胞的含量不同,红色视锥细胞含量较大,蓝色视锥细胞含量较小。视网膜上的蓝视锥细胞选择性地与“蓝锥双极细胞”连接,并将光信号输入至小双纹理神经节细胞的内层轴突,从而传输至大脑皮层［15］。在黄斑中心10°以内的中央视网膜,一个双极细胞接受外层视网膜上的红或绿视锥细胞感受器的输入,并和单个神经节细胞相连,建立从单个视锥细胞向大脑传输信息的“专线”［16］。

在临床工作中,发现很多后天获得性眼病会导致患者对某种或某些颜色不敏感甚至色盲,其原因之一可能是损伤了黄斑部的视锥细胞所致。本研究得出,瞳孔对红光具有更高的敏感性,若将其运用于视神经炎、糖尿病视网膜病变等的检测,或可降低检测的假阴性率,从而提高检测的准确性。今后,作者将继续研究,以白光或绿光作为刺激光,与红光之间进行比较,以进一步确定此项检查的敏感性和特异性,为临床的普遍推广应用奠定基础。

综上所述,正常人的瞳孔直接对光反射的特点与年龄具有显著关联,与眼别及性别无关；在等亮度的红光及蓝光中,瞳孔对红光的光反射可能具有较高的敏感性,对蓝光的光反射敏感性可能较低。