人眼视神经组织形态学研究视神经纤维计数和直径及视盘面积的测定

1、    人眼视神经组织形态学研究视神经纤维计数和直径及视盘面积的测定        【摘要】目的通过测量正常人眼视神经纤维数量、直径及视盘面积，为青光眼视神经损害研究奠定基础，并对其相互关系进行分析。方法应用一种计算机像分析系统对15只正常人眼视神经断面和视盘进行检测。结果平均视神经纤维数为（10.08±1.61）×105，神经纤维平均直径为（0.99±0.04）m，平均视盘面积为（2.28±0.61）mm2。视神经纤维数随神经断面面积

2、的增加而增加，而与视盘面积无关。结论本研究为临床推测视神经损害的预后及进一步研究青光眼的神经损害奠定了一定的基础。 【关键词】视神经生理学像处理，计算机辅助视盘生理学青光眼神经纤维生理学中国书资料分类法分类号The histomorphology study of human optic nerves：Measurement of optic nerve fiber number and diameter and optic disc area YANG Liu，LI MeiyuDepartment of Ophthalmology，the First Hospital，Beijing Med

3、ical University，Beijing 100034，China【Abstract】ObjectiveTo lay a foundation for study of optic nerve damage in glaucoma by measuring the numberanddiameteroftheopticnervefibersand optic disc area in normal individualsMethodsThe cross-sections of the optic nerve and the optic discs in 15 normal human e

4、yes were examined with the use of a computerized image analysis systemResultsThe mean nerve fiber count was 10.08×105±1.61×105The mean nerve fiber diameter was （0.99±0.04）mThe nerve fiber count increased significantly with the increasingofcross-section area of the optic nerve，but

5、 the nerve fiber count was independent of the optic dise areaConclusionThis study provided anatomic basis for predicting the prognosis of optic nerve damage and further study of nerve damage in glaucoma【Key words】Optic nervephysiologyImage dealing，Computer assistantOptic discphysiologyGlaucomaNerve

6、fiberphysiology为了解视神经的正常机能及对疾病的反应，需要对视神经的正常组织解剖有更精确的认识。有关视神经解剖及其定量的研究，国内尚未见报道。我们利用计算机自动像分析系统对正常人视神经纤维数量和直径，以及与视盘大小的关系进行了详尽的观测及分析，旨在为将来研究青光眼的视神经损害提供解剖基础。1材料与方法11研究材料采用因意外事故或全身疾病死亡者（经死者家属同意）14例15只眼的视盘和球后视神经。眼球经大体及显微镜观察排除眼部疾患。11例12只眼供体年龄2038岁，其余3例分别为10个月、50岁和74岁。右眼6只，左眼9只。死亡后至标本固定的时间为2.58.0小时，平均（5.2

7、77;1.4）小时（表1）。取材时在视神经上方和鼻侧做标记定位。表114例15只人眼视神经和视盘的组织形态数据Tab1Histomorphologic data of optic nerves and discsSampleSexAge（years）Interval from deathto fixation（hours）Disc area（mm2）Transverse areaof opticverve（mm2）Nerve tissue areain cross-section ofoptic nerve（mm2）Nerve fibercount ofoptic nerveAveragedi

8、ameter ofnerve fiber（m）1*M208.02.8188.7416.43211286360.9962*M208.02.7137.5185.3779192510.9863M20385.02.9659.1477.43213058901.0384M20385.02.6508.3116.84010443211.0245M20385.02.1086.6005.1178727461.0076M20385.02.7536.5865.1318031711.0357M20385.02.4238.4547.08011570711.0368M20385.01.6297.6536.367112436

9、90.9909M20385.01.5367.1425.88011434311.02510M20385.02.3007.554698311M20306.02.9156.1624.9158038720.92012M20306.02.8688.3837.25212237350.95813*M502.52.5517.5525.6729850561.01114*M10（m）5.01.1905.3244.1857102560.90015F743.02.6258.0875.84210058170.940*fixation by 3 glutaraldehyde（戊二醛），other

10、s by 1 glutaraldehyde and 4 paraformaldehyde（多聚甲醛）samples 1 and 2 are right and left eyes of one patient respectively 12标本制作方法切取后极部包括视乳头和视神经在内的组织块，于球后01mm处，垂直视神经长轴，切取12mm厚的视神经组织片，置于3戊二醛磷酸盐缓冲液或1戊二醛和4多聚甲醛磷酸盐缓冲液中固定，4冰箱保存。0.18mol蔗糖缓冲液冲洗，1四氧化锇磷酸盐缓冲液后固定，丙酮溶液依次脱水。100丙酮混合包埋剂（11）浸透，Epon 812包埋。LKBNOV型切片机切取1m半

11、薄切片，0.1甲苯胺蓝染色。13计算机像分析采用德国Kontron公司的计算机自动像分析系统IBAS2000型（Interactive image analysis system），分别对视神经组织切片、切片照片和视盘组织块进行测量与分析（计算机自动像分析系统自动校正放大率，所测数值均为实际值）。131视神经断面分区采用视神经切片放大20倍的光镜照片进行分区，每一切片分成16个区。由鼻侧划出水平径线，选其中点做与之垂直的垂线通过上方定位线。然后，通过中心做与水平径线呈45°角的两条斜线，此即将神经断面分成8个区。按下列公式1计算出每条径线上中点的位置，使8个点连线分别将8个区分成面积

12、相同的中央区（C）和周边区（P），至此，视神经断面分成C1C88个中央区和P1P88个周边区共16个区（1）。r（R22）12公式中r为中心至内圆各径线上的半径，R为中心至外圆各径线上的半径。S：superior；T：temporal side；N：nasal side；I：inferior；C：central；P：peripheral；r：radius of inner circle；R：radius of outer circleThe central retinal artery and vein and peripheral connective tissues are exclude

13、d outside the central region1视神经16区划分示意Fig1Diagram showing 16 districts of optic nerve132视神经断面面积的测量于20倍放大的照片上（2），测量每一视神经断面总面积（在软脑膜以内，不包括软脑膜）和其中神经组织所占面积（即去除血管、结缔组织及间隙等的神经纤维束所占面积）；分别测量16个区的面积及神经组织所占面积。2视神经横断面整体观（甲苯胺蓝染色×20）Fig2General appearance of cross-section of optic nerve（toluidine blue stain

14、ing×20）133神经纤维直径和数量视神经组织切片直接在像分析系统中进行分析。在系统的40倍高倍镜下每一区随机在神经纤维束内选取4个面积为1248m2的方形像，测量该像内每一根视神经纤维的直径，并计数其纤维数（3）。测量由操作者依系统的编辑技术，遵循如下规则：接触取像区边界者不计数在内；神经纤维直径的测量不包括鞘膜，选取最短径为其神经纤维直径。3视神经横断面局部（甲苯胺蓝染色×750）Fig3A small portion of amplified cross-section of optic nerve（toluidine blue staining×750）

15、134视盘面积的测量将视盘组织块置于像分析系统的解剖镜下，以Bruch膜终止处的色素线作为巩膜管内口的边界，测量巩膜管内口面积作为视盘的面积。14计算每区神经纤维密度，即每平方毫米（mm2）神经组织内所含神经纤维的数量，以下式计算：每区所数神经纤维总数（包括4小区）×1061248×4；每区实际神经纤维数，为该区神经纤维密度乘以该区神经组织的面积；每一视神经的神经纤维总数，为16个区神经纤维数之和。15统计学方法t检验、配对t检验、方差分析、Q检验、单因素和多因素相关与回归分析。2结果每根视神经纤维数平均为（10.08±1.61）×105（7.1011.

16、57×105）；神经纤维直径0.901.04m，平均（0.99±0.04）m，视盘平均面积为（2.40±0.55）mm2（1.192.96mm2），视神经横断面的平均面积为（7.55±1.04）mm2（5.328.74mm2），视神经横断面内神经组织的平均面积为（5.98±0.94）mm2（4.187.43mm2）（表1）。相关分析显示，神经纤维数与视神经横断面面积呈较强的相关性（r0.87，P0.001）（4），与神经断面内神经组织的面积呈较强的相关性（r0.89，P0.001）（5），而与视盘面积无相关（P0.05）（6）。视神经横断面积与

17、断面内神经组织的面积呈强的相关（r0.92，P0.001）。视盘面积与视神经的神经纤维数、横断面积、断面内神经组织的面积均无相关性4视神经纤维数与视神5视神经纤维数与视神6视神经纤维数与视盘经横断面面积关系散点经组织面积关系散点（巩膜管内口）面积关系散点Fig4Scatter diagramFig5Scatter diagram，未见明显相关（P0.05）。to illustrate the rela-to illustrate the rela-Fig6Scatter diagramtion between optic nervetion between optic nerveto illu

18、strate the relationfiber count and transv-fiber count and nerve ti-between optic nerve fibererse area of optic nervessue area（mm2）count and optic disc area（mm2） Correlation co-Correlation coefficient（at the inner opening ofefficient r0.87，Regre-r0.89，Regression coe-scleral canal）（mm2）ssion coefficie

19、ntfficient b152707No significant correlationb134595found（P0.05）。3讨论本研究通过对视神经纤维髓鞘的特异染色，利用计算机自动像分析系统，对正常人视神经内神经纤维总数以及纤维总数与视盘、视神经横断面积的关系等进行了分析。本研究测得15只正常人视神经神经纤维数平均值为10.08×105±1.61×105，最小值7.10×105，而最大值为11.57×105，相差接近一倍，表明在正常个体间视神经纤维数存在相当大的变异。正常人在心理物理实验中有不同表现，可能与正常人神经纤维数的变异有关；这种

20、变异也说明，在进行性视神经病变中，不同个体有不同的解剖储备。先天神经纤维数较多的眼，神经纤维储备量较大，疾病进展过程中，有用视功能保存时间较长；而先天神经纤维数较少的眼，则神经纤维储备耗竭较早，视功能丧失也较早2-4。本研究结果显示，在视神经切片部位相对一致的前提下，视神经纤维数与视神经断面面积，与断面中神经组织的面积均有较强的正相关。说明视神经断面面积越大，其中神经组织面积越大，视神经纤维数就越多，与Jonas等2的结果一致。因此，视神经的粗细可作为反映神经纤维数的一个指标。视神经纤维数与视盘面积的关系在临床上具有重要的意义。Quigly等认为大视盘具有大的盘沿面积和较多的视神经纤维7，临床

21、上即可通过视盘的大小推测视神经纤维的多少。但也有研究表明二者无相关性2，5。我们发现视神经纤维数与视盘面积之间无相关，视盘面积与球后13mm处视神经断面面积也未表现出相关，此结果说明大视盘眼不代表具有较粗的视神经和较多的神经纤维。视盘中除主要含有神经纤维外还含有中央动静脉和丰富的神经胶质，同样这些组织也有一定的变异，也说明了神经纤维数量与视盘面积之间无相关的事实。视神经纤维在视乳头筛板前为无髓神经纤维，筛板后为有髓神经纤维，而神经纤维进入巩膜管时没有髓鞘，巩膜管面积较视神经断面面积小。髓鞘成份的多少在正常个体间有很大变异，这在一定程度上说明，视神经面积与巩膜管面积不存在相关性，从而证实了视神经

22、纤维数与巩膜管面积无相关的结果2，5，6。目前普遍认为随着年龄的增加神经纤维的数量逐渐减少，本研究不同年龄的标本数量较少，尚需增加标本数量进一步研究证实。综上所述，本研究利用计算机自动像分析系统对正常人眼视神经纤维进行了定量研究，并分析了神经纤维数与视盘大小的关系，为临床推测视神经损害的预后及将来进一步研究青光眼的神经损害奠定了一定的解剖基础。作者单位：100034北京医科大学第一医院眼科4参考文献1Quigley HA，Addicks EM，Green WROptic nerve damage in human glaucomaquantitative correlation of nerve fiber loss and visual field defect in glaucoma，ischemic neuropathy，papilledemaand toxic neuropathyArch Ophthalmol，1982，100：135-1462Jonas JB，Mueller-Bergh JA，Schloetzer-Schrehardt UM，et alHistomorphometry of the human optic nerveInvest Oph