毛科杰，彭秀軍，曹利群

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·軍事醫(yī)學(xué)·

水平直線加速度對(duì)兔眼影響的實(shí)驗(yàn)觀察

毛科杰，彭秀軍，曹利群

[摘要]目的研究水平直線加速度對(duì)兔眼的影響。方法設(shè)置4個(gè)水平直線加速度負(fù)荷強(qiáng)度組，分別為單日低負(fù)荷組、單日高負(fù)荷組、14 d低負(fù)荷組、14 d高負(fù)荷組。用新西蘭兔在水平加速度模擬裝置上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采用裂隙燈顯微鏡、彩色眼底照相、光學(xué)相干斷層成像及圖形視覺(jué)電生理檢查兔眼的改變并對(duì)不同負(fù)荷的改變進(jìn)行比較。結(jié)果單日低負(fù)荷組、單日高負(fù)荷組、14 d低負(fù)荷組兔形態(tài)學(xué)檢查及電生理功能檢查均未見(jiàn)明顯異常；14 d高負(fù)荷組形態(tài)學(xué)檢查未見(jiàn)明顯異常，而圖形視覺(jué)誘發(fā)電位(P-VEP)在負(fù)荷后1 h及1 d出現(xiàn)N75、P100、N145潛伏期延長(zhǎng)[(81.63±5.36) ms，(117.38±6.27) ms，(142.42±7.91) ms]，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。負(fù)荷后1 h出現(xiàn)P100和N145振幅減小[(3.98±1.04) μV，(-3.53±1.04) μV]，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。除了N145振幅，其余異常均在7 d后大致恢復(fù)[(71.91±9.30) ms，(97.63±8.76) ms，(119.17±8.80) ms，(5.14±1.28) μV]，而N145振幅則于1 d后恢復(fù)正常(-5.44±1.82) μV，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論水平直線加速度對(duì)兔眼的影響表現(xiàn)為一種慢性的可逆性的功能性改變，且需要達(dá)到一定強(qiáng)度。

[關(guān)鍵詞]加速度；眼損傷；兔

運(yùn)動(dòng)物體的速度在大小或方向上的變化率，即為加速度。使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，即產(chǎn)生加速度的條件就是力的作用，作用時(shí)間大于1 s時(shí)，稱為持續(xù)性加速度。在重力生理學(xué)中，通常將多個(gè)加速度的矢量合進(jìn)行方向和大小的統(tǒng)一標(biāo)注，一般以重力加速度G的倍數(shù)來(lái)表示加速度的數(shù)值，以xyz表示加速度矢量軸，以正負(fù)符號(hào)表示加速度矢量方向[1]。而人們從日常生活，如旋轉(zhuǎn)木馬[1]，到航空、航天飛行等都會(huì)經(jīng)歷各種加速度，尤其是飛行員在降落時(shí)，更是會(huì)受到胸-背向的水平直線加速度(Gx)。關(guān)于Gx對(duì)人體的效應(yīng)，國(guó)內(nèi)外已做了大量的研究，多集中于循環(huán)功能、呼吸功能等，對(duì)于視覺(jué)系統(tǒng)的研究卻少有報(bào)道。有研究發(fā)現(xiàn)，Gx作用下的受試者對(duì)簡(jiǎn)單視覺(jué)刺激的反應(yīng)能力和視覺(jué)辨別的反應(yīng)能力呈進(jìn)行性下降[2]，由于國(guó)內(nèi)普遍使用的是68型人體離心機(jī)，受試者存在背角并受到垂直線性加速度(Gz)作用，故對(duì)于單純性的Gx視覺(jué)損傷變化規(guī)律及機(jī)制有待探討。筆者利用水平加速度模擬裝置進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，探究Gx眼損傷的特點(diǎn)和機(jī)制。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物海軍總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供24只(48只眼)清潔級(jí)健康新西蘭雄兔(動(dòng)物編號(hào)：SCXK(京)2012-0004)，體質(zhì)量(2.3±0.1)kg，3～4歲齡。所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均于實(shí)驗(yàn)前行裂隙燈顯微鏡檢查和散瞳后眼底檢查，眼前后節(jié)均未見(jiàn)異常。

1.1.2藥品與試劑復(fù)方托品酰胺滴眼液(北京雙鶴現(xiàn)代醫(yī)藥技術(shù)公司)。

1.1.3主要儀器生物力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)Leadertech12-SWLX/09(北京領(lǐng)邦儀器技術(shù)有限公司)，裂隙燈顯微鏡(日本TOPCON公司)，眼科光學(xué)相干斷層掃描儀OCT(德國(guó)海德堡公司)，彩色眼底照相機(jī)TRC-NW7SFi(日本TOPCON公司)，視覺(jué)電生理檢查系統(tǒng)APS-2000(重慶康華科技有限公司)。

1.2方法

1.2.1分組將24只新西蘭兔按隨機(jī)數(shù)字表法分為4組，每組6只兔，雙眼檢測(cè)。A組為單日低負(fù)荷組，B組為單日高負(fù)荷組，C組為14 d低負(fù)荷組，D組為14 d高負(fù)荷組。

1.2.2造模及處理所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自由進(jìn)食、飲水。在生物力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)上設(shè)置加速度為5g，持續(xù)時(shí)間1.8 s(預(yù)設(shè)值)。對(duì)A組進(jìn)行加速度負(fù)荷10次，每次間隔5 min。B組進(jìn)行加速度負(fù)荷60次，每次間隔5 min。C組每日進(jìn)行加速度負(fù)荷10次，每次間隔5 min，持續(xù)14 d。D組每日進(jìn)行加速度負(fù)荷60次，每次間隔5 min，持續(xù)14 d。每組分別于負(fù)荷前、負(fù)荷后1 h、1 d、7 d連續(xù)觀察其眼部臨床特點(diǎn)、測(cè)試其視覺(jué)電生理變化等。

1.2.3眼部觀察將新西蘭兔置于兔盒中，行圖形視覺(jué)誘發(fā)電位(P-VEP)檢查、裂隙燈顯微鏡下眼前節(jié)觀察、散瞳后視網(wǎng)膜OCT及彩色眼底照相。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 21.0軟件對(duì)各組兔眼VEP潛伏期和振幅進(jìn)行t檢驗(yàn)，結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1臨床觀察

裂隙燈下檢查，各組兔加速度負(fù)荷后各時(shí)間點(diǎn)雙瞼球結(jié)膜無(wú)充血，角膜透明，熒光素鈉染色未見(jiàn)異常著色，前房正常，房水清，虹膜無(wú)粘連，瞳孔等大等圓，晶狀體皮質(zhì)透明。彩色眼底照相檢查，各組加速度負(fù)荷前后對(duì)比均無(wú)明顯改變，眼底呈橘紅色，無(wú)明顯滲出、出血、腫脹，視乳頭呈橢圓形，邊界清晰。眼底OCT檢查，各組加速度負(fù)荷前后視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)均無(wú)明顯異常，未見(jiàn)異常信號(hào)。

2.2P-VEP檢查

將4組加速度負(fù)荷前后圖形視覺(jué)誘發(fā)電位潛伏期和振幅相互比較，可見(jiàn)：?jiǎn)稳盏拓?fù)荷組、單日高負(fù)荷組、14d低負(fù)荷組在加速度負(fù)荷前后各時(shí)段并無(wú)明顯差異(P>0.05)。14d高負(fù)荷組兔在加速度負(fù)荷后1h、1d均出現(xiàn)N75、P100、N145 3種波的潛伏期延長(zhǎng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，N75、P100波的潛伏期于負(fù)荷后7d大致恢復(fù)，N145波的潛伏期于負(fù)荷后7d恢復(fù)正常，見(jiàn)表1。而P100、N145波的振幅在加速度負(fù)荷后1h減小(P<0.05)，其中N145波振幅于1d恢復(fù)正常，P100波振幅于7d大致恢復(fù)，見(jiàn)表2?？梢?jiàn)連續(xù)14d高頻率加速度負(fù)荷可使P-VEP檢測(cè)結(jié)果發(fā)生改變。

表1各組兔加速度負(fù)荷前后N75、P100、N145波潛伏期的比較(ms，x±s，每組12只眼)

指標(biāo)組別負(fù)荷前負(fù)荷后1h負(fù)荷后1d負(fù)荷后7dN75單日低負(fù)荷組62.08±8.2663.46±9.8869.21±9.0066.58±9.55單日高負(fù)荷組70.04±9.2466.08±9.9873.50±4.9771.96±8.9614d低負(fù)荷組64.29±7.1963.54±8.9867.96±8.8868.21±8.7114d高負(fù)荷組71.79±6.3181.63±5.36a77.25±6.26a71.91±9.30bP100單日低負(fù)荷組92.33±8.3998.58±8.7698.92±9.4897.71±5.47單日高負(fù)荷組94.50±6.1898.75±8.7899.00±7.39100.04±8.0114d低負(fù)荷組94.00±6.1898.92±5.9797.75±9.2698.25±8.5414d高負(fù)荷組95.54±5.86117.38±6.27a101.71±6.87ab97.63±8.76bN145單日低負(fù)荷組120.54±12.34125.50±13.77122.00±14.35127.38±9.14單日高負(fù)荷組127.67±13.56125.04±16.99122.42±12.06129.33±11.6414d低負(fù)荷組126.04±11.99130.21±11.34123.92±13.94127.29±9.3014d高負(fù)荷組123.29±10.68142.42±7.91a134.00±11.68a119.17±8.81b

注：與負(fù)荷前比較aP<0.05；與負(fù)荷后1 h比較bP<0.05

表2　各組兔加速度負(fù)荷前后N75、P100、N145波振幅的比較(μV，x±s，每組12只眼)

注：與負(fù)荷前比較aP<0.05；與負(fù)荷后1 h比較bP<0.05

3討論

圖形視覺(jué)誘發(fā)電位，即P-VEP，是視網(wǎng)膜受到黑白棋盤格等圖形刺激后，經(jīng)放置在枕區(qū)的頭皮電極記錄到的電位反應(yīng)。它主要反映自視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞到視覺(jué)中樞的形覺(jué)信息的傳遞功能[3]，能敏感地反應(yīng)視神經(jīng)各區(qū)神經(jīng)元的軸索和髓鞘的完整性及功能狀態(tài)[4]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，長(zhǎng)期的高頻率加速度負(fù)荷會(huì)使視功能產(chǎn)生短暫的可逆性改變，而其他各組織均無(wú)明顯的結(jié)構(gòu)上的改變。由于飛行員的日常飛行訓(xùn)練一般不超過(guò)10次，所以將低加速度負(fù)荷次數(shù)定為10次/d。筆者曾在預(yù)實(shí)驗(yàn)期間將每日加速度負(fù)荷提高到80次/d，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)煩躁、腹瀉、甚至死亡，故將本實(shí)驗(yàn)最高負(fù)荷次數(shù)定為60次/d。實(shí)驗(yàn)中，加速度大小的選擇，則是根據(jù)垂直加速度致意識(shí)喪失(G-LOC)和加速度模擬平臺(tái)條件限制決定為5g，以期出現(xiàn)前驅(qū)反應(yīng)及探究預(yù)警方法[5]。

從實(shí)驗(yàn)中每日10次負(fù)荷與60次負(fù)荷的比較，以及單日負(fù)荷與連續(xù)14 d負(fù)荷的比較可以看出，5 Gx對(duì)兔眼的影響隨著負(fù)荷次數(shù)的增加而改變，在單日60次加速度負(fù)荷組中無(wú)明顯改變，可見(jiàn)5Gx加速度對(duì)兔眼的影響并不是急性的，而是長(zhǎng)期慢性的改變。其機(jī)制可能是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，新西蘭兔先后受到正向和負(fù)向的5 Gx，導(dǎo)致體內(nèi)血液重新分布，使視神經(jīng)經(jīng)歷了先缺血后灌注充血，長(zhǎng)期重復(fù)此過(guò)程可產(chǎn)生大量的具有強(qiáng)氧化能力的羥自由基，繼而氧化視網(wǎng)膜及視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中的多不飽和脂肪酸，而產(chǎn)生大量自由基[6]，從而破壞細(xì)胞，釋放大量谷氨酸[7]并開(kāi)放鈣離子通道，激活一氧化氮合酶，產(chǎn)生一系列毒性損傷，使其傳導(dǎo)性及興奮性降低。因視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞存在動(dòng)態(tài)的自我修復(fù)過(guò)程[8]，所以在7 d時(shí)視功能恢復(fù)到正常。關(guān)于Gx作用下視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的形態(tài)變化，以及顱內(nèi)各組織剪應(yīng)力和應(yīng)激造成的中樞抑制在此過(guò)程中的影響，還有待進(jìn)一步的研究。

與Gz不同的是，Gx作用下缺血再灌注過(guò)程更短暫且不徹底，同時(shí)，+Gx作用下玻璃體對(duì)視神經(jīng)存在壓力，-Gx作用下相對(duì)活動(dòng)性大的玻璃體對(duì)視網(wǎng)膜存在牽引力，使得兩種加速度對(duì)眼的影響有所區(qū)別。瞬時(shí)高Gz使兔的內(nèi)臟表現(xiàn)為不同程度的點(diǎn)片狀出血，重者出現(xiàn)胸腹腔積血，甚至肝臟破裂等全身?yè)p傷[9]，這種全身的損傷會(huì)加重對(duì)眼部的影響。那么，在Gx作用下眼與全身其他臟器之間的聯(lián)系也值得進(jìn)一步探討。

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(本文編輯：彭潤(rùn)松)

Observation on the effects of horizontal linear acceleration on oculus in rabbits

Mao Kejie，Peng Xiujun, Cao Liqun

(Clinical College of Navy General Hospital，Anhui Medical University, Beijing 100048，China)

[Abstract]ObjectiveTo investigate the effects of horizontal linear acceleration on oculus in rabbits.Methods Four levels of horizontal linear acceleration intensity, i.e. the single-day mild load group, the single-day high load group, the 14-day mild load group and the 14-day high load group, were set for the experiment. The New Zealand white rabbits were used for the experiment with the horizontal linear acceleration simulator. Changes in the eyes of the experimental animals were detected by slit-lamp microscope, color ocular fundus photography, optical coherence tomography and pattern visual evoked potential. Comparisons were made in the changes induced by different loads between the groups.ResultsMorphological and electrophysiological detections revealed that there was no significant abnormity in the animals of the single-day mild load group, the single-day high load group and the 14-day mild load group. No significant morphological changes could be seen in the 14-day high load group. However, P-VEP indicated that the latent period of N75, P100 and N145 waves were prolonged at hour 1 and day 1 with the acceleration load [(81.63±5.36)ms, P<0.05; (117.38±6.271) ms, P<0.05; (142.42±7.91)ms, P<0.05)]. The amplitudes of P100 and N145 waves were decreased an hour after acceleration [(3.98±1.04)μV, P<0.05; (-3.53±1.045) μV, P<0.05)]. The changes in all the amplitudes returned to normal 7 days after acceleration load [(71.91±9.30)ms, P<0.05; (97.63±8.76)ms, P<0.05; (119.17±8.80) ms, P<0.05; (5.14±1.28) μV, P<0.05)], with the exception of N145 wave which returned to normal 1 day after acceleration load [(-5.44±1.82)μV, P<0.05)].ConclusionThe effects of horizontal linear acceleration on oculus in rabbits displayed chronically reversible functional changes, furthermore, certain intensity was required to induce the changes.

[Key words]Acceleration; Ocular injury; Rabbit

(收稿日期：2015-06-23)

[中圖分類號(hào)]R852.21

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[DOI]10.3969/j.issn.1009-0754.2016.02.001

[通信作者]彭秀軍，電子信箱：PXJ1@vip.sina.com

[基金項(xiàng)目]“十二五”全軍重大課題(AHJ11Z001)

·論著·

[作者單位]100048北京，安徽醫(yī)科大學(xué)海軍總醫(yī)院臨床學(xué)院(毛科杰)；海軍總醫(yī)院眼科(彭秀軍、曹利群)