視網膜血管直徑和分叉角度與患者缺血性腦卒中的相關性△

李慶博 王小敏 王保君 任 遠 楊 華 張新霞 胡俊喜 趙建華 安 珍 宋 杰

腦卒中是目前全世界人口死亡和殘疾的主要原因之一，用于研究腦循環的技術昂貴，并且一些復雜的成像技術在腦微血管系統直接可視化方面的應用仍較為局限，這不利于腦卒中的早期診斷和預測。視網膜血管與腦血管有著相同的胚胎起源、解剖和生理病理特征[1-2]，既往研究表明，視網膜血管異常(如動脈縮窄、靜脈擴張、小動脈鞘、視網膜病變等)與腦卒中的發生密切相關且為獨立危險因素，然而二者之間的關系因不同的腦卒中類型而存在差異[3-4]。目前，對于視網膜血管直徑和分叉角度與缺血性腦卒中相關性的研究報道尚少，因此，本研究通過眼底攝影對視網膜微血管進行可視化、定量和無創監測，對缺血性腦卒中患者的視網膜血管直徑和分叉角度進行了測量，探討其與缺血性腦卒中的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料本研究選取2019年1月至2020年6月在新鄉醫學院第一附屬醫院確診為缺血性腦卒中的208例(416眼)住院患者為卒中組，剔除眼底圖像模糊及IVAN軟件不能識別的圖像，最終納入208例(413眼)，其中男121例(239眼)，女87例(174眼)；年齡45～70(62.1±8.6)歲。納入標準：(1)頭顱MRI顯示腦部有明顯的梗死區域；(2)符合缺血性腦卒中診斷標準[5]。排除標準：(1)明顯肝、腎和心功能衰竭、嚴重感染、惡性疾病、系統性紅斑狼瘡、多發性硬化及有遺傳病家族史者；(2)眼部炎癥，如葡萄膜炎；(3)近6個月有眼部手術史，如白內障手術等，以及12個月內有視網膜激光光凝術史；(4)屈光間質不清，不能配合坐位眼底照相者；(5)對視網膜血管產生影響的相關疾?。喝缪蹓寒惓?、高度近視、糖尿病視網膜病變、視網膜靜脈阻塞及視網膜動脈阻塞等。隨機選擇同期同年齡段未患有腦卒中者64例(128眼)為對照組，其中男37例(74眼)，女27例(54眼)，年齡為(61.0±6.6)歲。本研究通過新鄉醫學院第一附屬醫院臨床研究倫理委員會審批，研究對象均知情同意。

以問卷調查及實驗室檢查的形式獲得所有受試者的性別、年齡、吸煙史、飲酒史及血壓、血脂情況。于早晨抽取受試者空腹靜脈血，測量受試者血脂水平，血脂異常參照2019年血脂異?；鶎釉\療指南[6]標準，即甘油三酯≥2.3 mmol·L-1，總膽固醇≥6.2 mmol·L-1，低密度脂蛋白≥4.1 mmol·L-1，高密度脂蛋白<1.0 mmol·L-1為血脂異常。

1.2 方法

1.2.1 視網膜血管直徑測量及分析眼底照相采用Cobra自動免散瞳眼底照相機(500萬像素)，拍攝圖像以視盤為中心，距離視盤邊緣1.5個視盤直徑(DD)。所有的眼底圖像采集均由同一位培訓合格的眼科醫師完成。使用半自動軟件 IVAN(Integrative Vessel Analysis)對眼底血管寬度進行測量并數字化視網膜圖像，運用改良的 Parr-Hubbard-Knudtson公式[7]計算視網膜中央動脈直徑(CRAE)、視網膜中央靜脈直徑(CRVE)和視網膜動靜脈直徑比值(AVR)。本軟件均由同一位培訓合格人員對兩組受試者盲法操作。測量分區及軟件測量界面見圖1-圖2。

A：視盤位置；B：視盤以外0.5 DD區域；C：視盤以外0.5～1.0 DD區域。紅色標注為動脈，藍色標注為靜脈，黃色標注為測量管徑的標識線，測量范圍為視盤以外0.5～1.0 DD區域的血管直徑。圖1 IVAN操作界面

1.2.2 視網膜血管分叉角度使用軟件Photoshop 8.0對視網膜血管分叉角度進行測量，將彩色圖像轉為灰度圖像，選取視網膜顳上動脈、顳下動脈及其伴行靜脈的第一級分叉角度，放大血管分叉角度所在的區域，使用軟件測量功能，分別標記兩支分叉血管成角的血管壁，測量出血管分叉角度(圖3)。

紅色標注為CRAE，藍色標注為CRVE。圖2 卒中組(A)與對照組(B)受試者CRAE、CRVE比較

圖內紅色數字為血管分叉角度。圖3 卒中組(A)與對照組(B)受試者視網膜中央動、靜脈顳下支分叉角度比較

1.3 統計學方法采用SPSS26.0軟件進行統計學分析，檢驗計量資料為正態分布，采用均數±標準差表示，兩組受試者間計量資料比較采用獨立樣本t檢驗，計數資料比較采用χ2檢驗，建立logistic回歸分析模型探討視網膜血管直徑、分叉角度與缺血性腦卒中的相關性。檢驗水準：α=0.05。

2 結果

2.1 一般資料比較卒中組與對照組受試者之間年齡、性別及高血壓病史、吸煙史和飲酒史、血脂異常者占比差異均無統計學意義(均為P>0.05)(表1)。

表1 卒中組與對照組受試者一般資料比較

2.2 腦卒中患者視網膜血管直徑及分叉角度變化卒中組與對照組受試者左眼與右眼的CRAE、CRVE、AVR，視網膜顳上動、靜脈分叉角度和顳下動、靜脈分叉角度差異均無統計學意義(均為P>0.05)(表2)。卒中組患者的CRAE和CRVE較對照組受試者分別呈現出顯著的縮窄和擴張(均為P<0.05)，伴隨卒中組患者AVR較對照組顯著下降(P<0.05)；卒中組患者視網膜顳上動、靜脈分叉角度和顳下動、靜脈的分叉角度均顯著大于對照組(均為P<0.001)(表3)。

表2 受試者左眼與右眼的視網膜血管直徑和分叉角度比較

表3 兩組受試者視網膜血管直徑和分叉角度的變化

2.3 logistic回歸分析logistic單因素分析結果顯示，CRAE、CRVE和視網膜顳上、下動靜脈血管分叉角度與缺血性腦卒中的發生相關。logistic多因素回歸分析顯示，排除性別、年齡、高血壓病史、吸煙史、飲酒史混雜因素后，CRVE的增大以及視網膜顳上動、靜脈分叉角度和顳下動、靜脈的分叉角度增大與缺血性腦卒中的發生均顯著相關(均為P<0.05)(表4)；CRAE的減小與缺血性腦卒中的發生顯著相關(P<0.05)。

表4 視網膜血管直徑和分叉角度對缺血性腦卒中的多因素logistic回歸分析

3 討論

缺血性腦卒中主要由于各種原因引發腦部的供血動脈(頸動脈和椎動脈)狹窄或閉塞，導致腦部供血不足，腦組織局部出現缺血缺氧壞死及腦軟化等。視網膜和大腦微循環之間的高度同源性為視網膜圖像研究分析腦卒中奠定了生物學基礎。本研究以受試者視網膜血管為線索，發現視網膜血管直徑及視網膜血管分叉角度與缺血性腦卒中顯著相關，視網膜中央靜脈擴張程度以及視網膜中央動脈縮窄程度越大，視網膜顳上、下動靜脈血管分叉角度越大，發生缺血性腦卒中的風險也越大。

基于社區人群動脈粥樣硬化風險的研究表明，較窄的視網膜動脈和較寬的視網膜靜脈與缺血性腦卒中的長期風險有關[8]。在基于英國人群的研究中得出視網膜微血管系統異常獨立于腦卒中的常規危險因素，包括糖尿病、高血壓和腎微血管疾病等的結論，即CRAE減小、視網膜動脈分叉數量的減少、較高的靜脈彎曲度和較低的AVR與腦梗死的發生顯著獨立相關[9]。一些學者認為視網膜靜脈擴張是對視網膜缺氧所產生的反應[10]，當行視網膜激光光凝治療后，減少了視網膜組織氧耗，擴張的視網膜靜脈就會消失[11]，還有學者認為視網膜靜脈擴張是反映血流減少和彌漫性腦缺血的一般特征[12]。本研究排除可以導致視網膜缺血缺氧的一些疾病后，仍發現擴張的視網膜靜脈與缺血性腦卒中相關，提示視網膜靜脈擴張是視網膜和腦組織缺血的標志，在某種程度上反映了大腦靜脈的異常，這些人群更易發生腦梗死。

高血壓可以引起小動脈血管的收縮、痙攣、硬化及管壁的增厚，嚴重時會導致血管的滲漏等。視網膜中央動脈管壁在持續的高血壓狀態下會導致中膜細胞增生肥厚，膠原纖維和彈力纖維增生，使動脈變細、管腔變窄。既往研究表明，患者高血壓與CRAE、CAVE的減小相關[13]，且血壓越高，視網膜血管分叉角度越大[14]。本研究結果顯示，在校正高血壓這一危險因素后，CRAE、視網膜血管分叉角度仍與缺血性腦卒中的發生顯著相關，這表明患有缺血性腦卒中的患者，伴或不伴有高血壓，其CRAE小于正常人群，而視網膜分叉角度大于正常人群，提示除了CRAE的縮窄以外[9,15]，視網膜分叉角度的增大可以作為預測缺血性腦卒中的指標。也有不一致的報道，一篇前瞻性研究結果顯示，視網膜動脈直徑與腦卒中無關，而視網膜靜脈直徑的增加與腦卒中顯著相關，強調視網膜靜脈直徑的擴大而不是視網膜動脈直徑狹窄更能預測腦卒中[12,16]；我們分析這可能由于地區個體差異、分組類型不同等多因素造成。

視網膜血管分叉角度是重要的眼底血管特征，在糖尿病、老年認知能力等領域已有一些相關的研究[17-18]，這些研究大多使用計算機程序自動識別分析視網膜血管分叉角度，各種計算機程序雖然人工測量手段效率高，可以減少主觀差異，但總體精確度較低，而且易受圖片清晰度、屈光狀態等影響[19]，因此，本研究選用Photoshop8.0軟件人工測量血管分叉角度[20]。到目前為止，尚未見關于視網膜血管分叉角度的圖像采集、測量位置和計算的標準[21]，一項關于非裔美國人的研究以患者視網膜血管最大分叉角度為研究指標，研究使用可卡因人群的視網膜最大動脈分叉角度變化[22]；Doubal等[23]使用半自動軟件識別并計算離視盤最近的5個視網膜血管分叉角，探討分叉角度與腦血管疾病的關系。在本研究中，由于視網膜圖片中的血管多有纏繞、重疊，且分叉角度不易分辨和固定選取，故選取干擾因素相對較少的顳側血管一級分叉角度。

視網膜的血管網是由經視盤穿出的視網膜中央動脈及其伴行的視網膜中央靜脈為主干，逐漸分叉成較小的分支，擴散到整個視網膜。視網膜血管網被一些學者認為是受生理學原理的支配[24]，這些生理學原理優化了其效率，以最小的功率實現最快的血液運輸。分叉處的血管應遵循最小管腔表面積、最小管腔內體積、血流通過血管分叉處最小泵送功率和血流對內皮細胞的最小阻力的4個原則[25-26]，最佳角度取決于血流量以及相關血管的半徑，血管的這種拓撲結構需要符合最優化原則，使血液運輸的阻力降到最小，一些疾病可能打破這種拓撲結構，使視網膜血管的分叉角度發生變化。本研究結果顯示，腦卒中患者的視網膜血管分叉角度增大，具體內在原因尚未完，我們推測視網膜血管分叉角度增大是血管壁功能障礙的一個標志[27]，這些改變影響腦部血管對血流控制，導致局部缺血的風險增加。

綜上，本研究結果顯示，視網膜血管特征與缺血性腦卒中的發生具有相關性，視網膜血管特征的改變可以一定程度上預測缺血性腦卒中發生的風險。本研究中研究人群在地域上有一定的局限性，即入組的受試者大多數為豫北地區人群，研究結果是否代表普遍人群，仍需要大量研究驗證。本研究在探討視網膜血管與腦卒中的關系時引入了血管分叉角度這一眼底特征，為以后的研究提供了思路。