从结构到功能：ERG在DR中的临床应用

编者按

随着糖尿病患病率的持续上升，糖尿病视网膜病变（DR）对患者和医疗保健提供者造成的负担也在不断增加。DR是全球工作年龄成人视力损害和失明的主要原因，影响着数百万糖尿病患者。DR管理中的主要挑战在于早期病变的检测，在结构变化微小或不存在的情况下，但功能缺陷已经发生的病例中，这增加了临床医生的不确定性，同样也使患者面临风险。功能性测试，如视网膜电图（ERG），在提供更完整的视网膜健康图谱中发挥着关键作用，它在视力恶化之前提供了客观、可操作的数据。本文将概述如何将ERG整合到视光学实践中，以改善患者护理并促进与视网膜专家的共同管理。

本文内容

01	视网膜电图在视网膜疾病患者中可以测量什么。
02	区分结构测试与功能测试在糖尿病视网膜病变患者中的临床价值。
03	讨论视网膜电图如何用于评估糖尿病患者疾病进展的风险。

一、ERG在DR管理中的作用

ERG通过提供客观、功能性视网膜健康数据，增强了视光医师评估DR的严重程度、监测疾病进展以及更明智地转诊到视网膜专家的能力，整合ERG，特别是DR评分，可以显著改善视光师和视网膜专家之间的协同管理。例如，高DR评分的患者可能需要更密切的监测和潜在的治疗转诊，而低DR评分的患者可能不需要立即干预，可以继续常规监测。

ERG提供了一种非侵入性、客观的视网膜功能测量方法，使其成为评估DR患者的理想工具。与视力和视野测试依赖患者反馈不同，ERG通过测量各种视网膜细胞（包括光感受器、双极细胞和神经节细胞）的电反应来客观评估视网膜健康。

ERG主要有三种类型：全视野ERG（ffERG）、图形ERG（PERG）和多焦ERG（mfERG）。每种类型都有不同的应用和益处。

1.全视野ERG（ffERG）：在ffERG中，电极记录是视网膜对短暂闪光的整体反应，可评估在明适应和暗适应条件下视网膜的总体功能。全视野ERG可大体区分视网膜内层或外层的功能障碍以及区分主要是视杆或视锥细胞系统的功能障碍。全视野ERG主要由黄斑以外的视网膜产生，而黄斑的作用很小。黄斑功能的电生理评估需要使用不同技术，如图形ERG或多焦ERG。

全视野ERG的闪光ERG波形中有三个主要组成部分：a波、b波、明视负波反应（PhNR），它们分别反映不同视网膜细胞的电活动。

2.图形ERG（PERG）：在PERG中，采用交替变换的高对比度棋盘方格和角膜电极进行记录。PERG通常用作测试影响神经节细胞的疾病，以及许多神经退行性疾病。在区分黄斑病变和整个视网膜病变方面可作为全视野ERG的补充。

3.多焦ERG（mfERG）：mfERG的执行协议与PERG类似，但光刺激显示了一系列在白色和黑色之间以伪随机序列闪烁的六边形。mfERG最适合测量中央视网膜区域的功能障碍，用于检测视锥细胞系统功能，并且对神经节轴突的异常不敏感。

二、DR的流行病学、并发症以及经济影响

在糖尿病患者中，高血糖水平会损害全身的血管，包括视网膜血管。大约三分之一的糖尿病患者会出现DR的症状，其中超过30%的病例会进展到危及视力的阶段，包括糖尿病性黄斑水肿（DME）。DR的病程可分为多个阶段，最初表现为非增殖性糖尿病性视网膜病变（NPDR），特征为血管扩张和渗漏；随着病变进展至增殖性糖尿病性视网膜病变（PDR），视网膜上会出现新生血管，这些脆弱的新生血管易于出血，血液进入玻璃体可引起飞蚊症或视力下降。

DR早期，可能没有明显症状，但随着病情发展，异常血管可能导致瘢痕组织形成，进一步引发视网膜脱离，最终导致不可逆的视力丧失。少数群体和较低社会经济地位的个体，发展为DME的风险较高。此外，DR不仅影响视力，还与心血管疾病、认知障碍、抑郁症以及心理健康问题相关。

三、DR的现代化评估

鉴于DR的高发病率及其可能导致的严重视力损伤，早期发现、有效监测和及时干预显得尤为重要。传统的结构成像技术，如光学相干断层扫描（OCT）和眼底照相，一直是诊断和监测DR的标准工具，但这些方法主要评估视网膜的解剖变化，可能无法直接检测到功能障碍。

视光师倾向于依靠结构测试来跟踪疾病进展。例如，眼底照相提供了视网膜的高分辨率图像，使临床医生能够检测和监测视网膜血管、视神经和其他结构变化。广角眼底成像技术通过捕获视网膜的全景视图，进一步增强了这一能力，能够检测到传统成像技术可能遗漏的周边变化。光学相干断层扫描（OCT）是一种非侵入性成像技术，它利用光波来创建视网膜的横截面图像，尤其适用于测量黄斑厚度以及检测糖尿病性黄斑水肿（DME）的早期迹象。

然而，以上方法都需要获得无伪影和混浊的高质量图像，并且需要仔细解读。此外，眼底照相和OCT仅检测结构变化，在我们对整个疾病过程的理解中留下了关键的空白。尽管结构成像对于识别视网膜的解剖学变化至关重要，但功能性测试通过评估视网膜的功能状态来提供对视网膜健康状况更深入的理解。功能变化通常在结构损伤变得可见之前就已经发生。在糖尿病患者中，视网膜可能在任何结构异常可见之前就开始表现出功能缺陷，例如电活动减少或反应时间延迟。

四、医患的决策制定

视光师在及时检测和持续监测DR中扮演着至关重要的角色。研究表明ERG测试可能在预测DR进展方面具有最高的预测价值。通过将ERG纳入诊断工具包，视光师可以更早地发现DR，更有效地监测疾病进展。值得注意的是，由于多种障碍，许多DR患者难以按时就诊，导致高比例的患者错过预约和随访。ERG的DR评分帮助患者监控病情，医生利用这一评分激励患者积极管理糖尿病，控制血糖，并按时复诊，以保护视力。

图1：DR评分是如何得出的？

图示：

DR评估协议结合：

潜伏期（ERG）：视网膜反应所需的时间。
振幅（ERG）：视网膜发出的信号强度。
瞳孔反应：瞳孔直径在明暗变化时的变化。
患者年龄

DR评分：

操作员选择的限值（7.0至23.4）
95%参考区间（7.7至20.4）

五、疾病阶段的注意事项

虽然在临床研究和研究环境中可能会使用更详细的报告分析，但以下ERG输出与视光学实践中的 DR 患者管理相关：

潜伏期：这个标准读数表明细胞应激的程度。潜伏期延迟需要进一步调查。
振幅：这个标准读数表明细胞损伤的程度。较低的振幅需要进一步调查。
DR 评分：这个数字读数基于一个综合评分，该评分评估视网膜对刺激的反应幅度和时间，以及瞳孔对相同刺激的反应。

在以下情况下考虑使用ERG：

新诊断糖尿病患者：ERG可以提供视网膜功能的基线测量，并帮助预测未来疾病进展的风险。
疑似糖尿病视网膜病变：在轻度或疑似DR患者以及有不明原因视网膜异常的患者中，ERG可以检测到结构测试可能尚未可见的早期功能变化，提醒视光师需要更密切的监测。
确诊DR患者：对于有DR病史的患者，ERG可以帮助监测疾病进展，并与视网膜专家一起指导治疗决策。这在共同管理的视光师监测患者未治疗的第二只眼的健康状况时特别有用。

需要注意的是，ERG有助于DR的分期。早期治疗糖尿病视网膜病变研究（ETDRS）历来根据结构发现（如微动脉瘤、出血和视网膜增厚）为DR分期提供了框架。有研究发现仅结构评估可能无法完全捕捉DR中视网膜损伤的程度，特别是在疾病的早期阶段。

随着针对DR早期阶段的新疗法的开发，ERG将在评估治疗效果和确定这些疗法是否能够保护或改善视网膜功能方面发挥关键作用。在OCT上显示轻微结构变化但ERG上DR评分高的患者，可能面临发展为PDR或DME的风险；相反，有类似结构发现但DR评分低的患者可能疾病进程更为稳定。

因此，将功能性数据整合到分期过程中，倡导一种更全面的方法，包括结构和功能评估，有助于允许临床医生根据每个患者独特的风险档案定制他们的管理策略，确保患者能够在正确的时间获得适当的护理水平。

图2：使用糖尿病视网膜病变严重度评分（DRSS）来帮助监测患者随时间的变化

图示：

每个DR评分的1分变化：

在3年内，眼部干预的概率增加28%

较高的DR评分和随时间的变化显著增加风险：

DR评分增加3分（例如，从20增加到23）时，干预风险增加一倍以上。
DR评分增加4.5分（例如，从20增加到24.5）时，干预风险增加三倍。
DR评分增加6.5分（例如，从20增加到26.5）时，干预风险增加五倍。
DR评分增加10分（例如，从16增加到26）时，干预风险增加12倍。

图3：ERG分期：ERG与DR之间的关系

六、结论与展望

视光师在提升DR护理标准中扮演着关键角色，针对早期DR的治疗，ERG将在评估治疗效果以及确定这些治疗是否能够保留或改善视网膜功能方面发挥至关重要的作用，采用ERG技术，我们有可能改善患者的预后，降低视力丧失的风险，并提供更加个性化、数据驱动的管理方法。随着医学技术的进步，我们正迈向一个能够更早、更微创、更精准地治疗DR的未来！

参考文献：

1. Centers for Disease Control and Prevention. Diabetes Data and Research. Centers for Disease Control and Prevention website. Published April 5, 2023. Accessed October 7, 2024. https://www.cdc.gov/diabetes/php/data-research/?CDC_AAref_ Val=https://www.cdc.gov/diabetes/data/statistics-report/index.html

2. Centers for Disease Control and Prevention. CDC National Diabetes Statistics Report. Centers for Disease Control and Prevention website. Published 2022. Accessed October 7, 2024. https://nationaldppcsc.cdc.gov/s/article/CDC-National-Diabetes-Statistics-Report

3. Saaddine JB, Honeycutt AA, Narayan KM, Zhang X, Klein R, Boyle JP. Projection of diabetic retinopathy and other major eye diseases among people with diabetes mellitus: United States, 2005-2050. Arch Ophthalmol. 2008;126(12):1740-1747. doi:10.1001/archopht.126.12.1740

4. Keenum Z, McGwin G Jr, Witherspoon CD, et al. (2016). Patients’ adherence to recommended follow-up eye care after diabetic retinopathy screening in a publicly funded county clinic and factors associated with follow-up eye care use. JAMA Ophthalmol, 134(11), 1221-1228.

5. La Morgia C, Di Vito L, Carelli V. & Carbonelli M. Patterns of Retinal Ganglion Cell Damage in Neurodegenerative Disorders: Parvocellular vs Magnocellular Degeneration in Optical Coherence Tomography Studies. Front. Neurol. 8, 710 (2017). http:// doi.org/10.3389/fneur.2017.00710

6. Hood DC. Assessing retinal function with the multifocal technique. Prog. Retin. Eye Res. 19, 607–646 (2000). http://doi.org/10.1016/s1350-9462(00)00013-6

7. Lee R, Wong TY, Sabanayagam C. Epidemiology of diabetic retinopathy, diabetic macular edema and related vision loss. Eye Vis (Lond). 2015;2:17. doi:10.1186/ s40662-015-0026-2

8. Boyd K. Diabetic Retinopathy: Causes, Symptoms, Treatment. American Academy of Ophthalmology. Published February 27, 2023. Accessed October 7, 2024. https:// www.aao.org/eye-health/diseases/what-is-diabetic-retinopathy.

9. Malhotra NA, Hom GL, Conti T, et al. Characterizing how racial and socioeconomic factors affect anti-VEGF treatment utilization and outcomes for diabetic macular edema. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020;61(7):3292.

10. Barsegian A, Kotlyar B, Lee J, Salifu MO, McFarlane SI. Diabetic retinopathy: focus on minority populations. Int J Clin Endocrinol Metab. 2017;3(1):034-045. doi:10.17352/ijcem.000027

11. Bao YK, Miller CJ, Narayanan SS, Gaddis M, Drees BM. Prevalence and risk factors of major depression in patients with diabetic retinopathy in a nationally representative survey. Ophthalmic Epidemiol. 2023;30(5):462-467. doi:10.1080/092 86586.2023.2172189

12. Trott M, Driscoll R, Pardhan S. Associations between diabetic retinopathy, mortality, disease, and mental health: an umbrella review of observational meta-analyses. BMC Endocr Disord. 2022;22(1):311. doi:10.1186/s12902-022-01236-8

13. Ratra D, Nagarajan R, Dalan D, et al. Early structural and functional neurovascular changes in the retina in the prediabetic stage. Eye (Lond). 2021;35(3):858-867. doi:10.1038/s41433-020-0984-z

14. Duh EJ, Sun JK, Stitt AW. Diabetic retinopathy: current understanding, mechanisms, and treatment strategies. JCI Insight. 2017 Jul 20;2(14):e93751. doi: 10.1172/jci.insight.93751. PMID: 28724805; PMCID: PMC5518557.

15. McAnany JJ, Persidina OS, Park JC. Clinical electroretinography in diabetic retinopathy: a review. Surv Ophthalmol. 2022 May-Jun;67(3):712-722. doi: 10.1016/j.survophthal.2021.08.011. Epub 2021 Sep 4. PMID: 34487740; PMCID: PMC9158180.

16. Brigell M, Davis Q, Waheed N. Predictive Value of ERG, OCT-A, and UWF-FA in Patients with Diabetic Retinopathy. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2020;61(7):4038.

17. Weiss M, Sim DA, Herold T, et al. Compliance and adherence of patients with diabetic macular edema to intravitreal anti-vascular endothelial growth factor therapy in daily practice. Retina. 2018;38(12):2293-2300. doi:10.1097/ IAE.0000000000001892

18. Brigell M, Chiang B, Maa AY, Davis CQ. Enhancing Risk Assessment in Patients with Diabetic Retinopathy by Combining Measures of Retinal Function and Structure. Transl Vis Sci Technol. 2020;9(9):40. doi:10.1167/tvst.9.9.40

19. Early Treatment Diabetic Retinopathy Study Research Group (1995). Focal photocoagulation treatment of diabetic macular edema. ETDRS Report Number 19. Arch Ophthalmol, 113, 1144-1155.

20. Levine SR, Myers MG, Barunas R, et al. (2023). Report from the 2022 Mary Tyler Moore Vision Initiative Diabetic Retinal Disease Clinical Endpoints Workshop. Transl Vis Sci Technol, 12(11), 33.

21. Kiernan, DF. The Continuing Evolution of Diabetic Retinal Disease Staging. Retinal Physician. 2024;21(6):e1-3.

22. Glassman AR, Elmasry MA, Baskin DE, Brigell M, Chong V, Davis Q, Lesmes L, Levin LA, Maddess T, Taylor LJ, Wenzel A. Visual Function Measurements in Eyes With Diabetic Retinopathy: An Expert Opinion on Available Measures. Ophthalmology Science. 2024 Apr 6:100519.

23. Mary Tyler Moore Vision Initiative. Our Publications. Mary Tyler Moore Vision Initiative website. Accessed October 7, 2024. https://www.marytylermoore.org/ our-publications/

24. Hartnett ME, Fickweiler W, Adamis AP, Brownlee M, Das A, Duh EJ, Feener EP, King G, Kowluru R, Luhmann UF, Storti F. Rationale of Basic and Cellular Mechanisms Considered in Updating the Staging System for Diabetic Retinal Disease. Ophthalmology Science. 2024 Mar 27:100521.

25. Channa R, Wolf RM, Simo R, Brigell M, Fort P, Curcio C, Lynch S, Verbraak F, Abramoff MD, Brigell M, Gardner TW. A new approach to staging diabetic eye disease:

staging of diabetic retinal neurodegeneration and diabetic macular edema. Ophthalmology Science. 2023 Oct 31:100420.

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参考文献：

https://www.revieweducationgroup.com/ce/the-clinical-utility-of-electroretinography-in-dia