视网膜血氧测定

一目了然的要点

1. 什么是视网膜血氧测定

视网膜血氧测定（retinal oximetry）是一种无创测量视网膜血管内血氧饱和度（SO₂）的检查技术。其特点是不需要采血或造影剂，仅使用眼底相机和光学分析软件即可定量评估血管内的氧合状态。¹⁾²⁾

该技术的基础研究由Hickam等人于1959年进行。²⁾此后，随着数字图像处理技术的发展，其应用逐渐实用化，近年来通过与AI分析技术的融合，精度得到了进一步提高。¹⁾

测量的理论依据是基于Lambert-Beer定律的双波长分光光度法，利用氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的光吸收光谱差异（参见技术原理详情）。

Q 视网膜血氧测定是一种什么样的检查？

这是一种用眼底相机照射多个波长的光，根据视网膜血管内氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的光吸收量差异来计算血氧饱和度的检查。无需采血或造影剂，几分钟内即可完成测量。

2. 各疾病的测量所见

健康眼的参考值

健康者视网膜血管的参考值如下。²⁾

部位	氧饱和度
动脉	约92%
静脉	约55%

动静脉之间的差值（耗氧量指标）约为37个百分点。该值作为各疾病评估的基准。

眼病中的SO₂变化

各眼病的典型SO₂变化模式总结如下。

疾病	动脉	静脉	主要意义
糖尿病视网膜病变	无变化至轻度升高	升高	代谢障碍的指标
正常眼压性青光眼	降低	无变化至降低	提示视神经缺血
视网膜静脉阻塞	无变化	升高	阻塞部位评估
年龄相关性黄斑变性	有变化	有变化	脉络膜循环不全
视网膜色素变性	降低	降低	整体代谢下降

糖尿病视网膜病变（DR）：静脉SO₂升高是其特点。由于视网膜代谢障碍导致耗氧量减少，静脉血中的氧气不易被消耗，从而引起静脉SO₂升高。¹⁾
正常眼压性青光眼（NTG）：有报道显示动脉SO₂降低，提示可能与视神经血流不足和供氧不足有关。¹⁾
视网膜静脉阻塞（RVO）：观察到阻塞部位静脉SO₂升高。动脉和静脉也可能同时出现变化。¹⁾²⁾
年龄相关性黄斑变性（AMD）：已有报道显示反映脉络膜循环障碍的变化。¹⁾
视网膜色素变性（RP）：由于光感受器的变性和消失，视网膜整体耗氧量下降，动静脉SO₂均降低。¹⁾

全身疾病中的SO₂变化

由于视网膜血管反映全身循环，因此在眼外全身性疾病中也能观察到特征性变化。

疾病	主要表现
阿尔茨海默病	动脉SO₂升高（约94.2%）
COPD	动静脉SO₂降低
慢性肾病	SO₂有变化

阿尔茨海默病（AD）：有报告称动脉SO₂平均为94.2%，高于健康人。¹⁾³⁾提示神经变性导致的视网膜代谢下降可能引起耗氧量减少。
COPD（慢性阻塞性肺疾病）：反映全身低氧状态，视网膜血管SO₂降低。¹⁾
慢性肾脏病（CKD）：有报告称与肾功能障碍相关的SO₂变化。¹⁾

Q 视网膜血氧测定可用于诊断阿尔茨海默病吗？

目前仍处于研究阶段，尚未确立为诊断工具。阿尔茨海默病中虽报告动脉SO₂升高，但单独诊断精度不足，需与其他神经学检查结合。详情请参照“展望”一节。

3. 影响测量精度的因素

视网膜血氧测量值受多种因素影响。在解释结果时，需要考虑这些混杂因素。

血管直径：可测量的血管直径存在下限，直径小于50 μm的细小血管难以获得可靠测量。²⁾毛细血管水平的测量超出了当前技术的极限。
晶状体混浊（白内障）：白内障引起的光散射和吸收会影响测量值，可能导致假性低值。¹⁾
视网膜神经纤维层（RNFL）厚度：RNFL厚度的变化会改变血管的光学环境，影响测量精度。¹⁾²⁾在青光眼等伴有视神经病变的疾病中需特别注意。
瞳孔直径和眼内散射：散瞳不充分或玻璃体混浊也会降低测量精度。
血管迂曲度和角度：选择测量部位需要经验。

4. 技术原理与设备

测量原理：朗伯-比尔定律与双波长法

视网膜血氧测量的基本原理是基于朗伯-比尔定律的双波长分光光度法。¹⁾²⁾

氧合血红蛋白（oxyHb）和脱氧血红蛋白（deoxyHb）的光吸收光谱不同。具体来说：

等吸收点（约570nm）：氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白吸光度相等的波长。用作参考波长。
敏感波长（约600-640nm附近）：氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白吸光度差最大的波长。用作测量波长。

氧饱和度（SO₂）由这两个波长的光密度比（ODR）计算得出。¹⁾公式概要如下。

ODR = log(I_ref / I_meas_reference) / log(I_ref / I_meas_sensitive) SO₂ ∝ 1 − ODR（系数由设备校准确定）

该计算对血管的每个像素进行，生成沿血管的SO₂颜色图。

主要设备

Oxymap T1

概述：一种具有代表性的商用视网膜血氧测量仪。

方式：由非散瞳眼底相机和双波长相机组合而成。

特点：已获FDA批准。在多项临床研究中得到应用。¹⁾²⁾

Imedos 系统

概述：由德国Imedos公司开发的视网膜血管分析系统。

方式：通过多波长光谱分析进行视网膜血管分析。

特点：还可测量血管直径和血流速度。²⁾

vis-OCT

概述：应用可见光OCT的下一代测量技术。

方式：使用可见光（450–700 nm）OCT高空间分辨率测量SO₂。

特点：可实现分层和深度特异性SO₂测量，脉络膜应用正在研究中。²⁾

Q 它与脉搏血氧仪有何不同？

脉搏血氧仪测量指尖等末梢循环整体的动脉血SO₂，而视网膜血氧测量法局部测量眼底各个视网膜血管（动脉和静脉）的SO₂。主要区别在于，它不仅可以评估全身的氧合状态，还可以评估视网膜局部的氧代谢和血管病变的存在。

5. 治疗监测的应用

视网膜血氧测量法作为评估治疗效果的工具有望得到进一步研究。

糖尿病视网膜病变光凝术后的监测

糖尿病视网膜病变的视网膜光凝术（激光治疗）后，观察到静脉SO₂降低（向正常化方向变化）。¹⁾²⁾光凝破坏代谢障碍的视网膜组织后，剩余视网膜的氧需求发生变化，静脉SO₂得到改善。通过追踪这一变化，有望客观评估治疗效果。

青光眼碳酸酐酶抑制剂（CAI）给药后的监测

有报告称，在给予青光眼治疗药物碳酸酐酶抑制剂（CAI）后，观察到视网膜动脉SO₂的变化。¹⁾CAI除了具有降眼压作用外，还可能具有改善视网膜血流的效果，视网膜血氧测量可作为非侵入性评估其血管效应的工具。

6. 测量原理详解：视网膜的双重供氧系统

视网膜的氧气供应来自解剖学上不同的两个系统。这种双重结构也是使视网膜血氧测量解释复杂化的因素。²⁾

视网膜中央动脉系统（内层供血）：为视网膜内层（神经节细胞层至内颗粒层）供氧。视网膜血氧测量可直接测量该系统的血管。
脉络膜毛细血管系统（外层供血）：为视网膜外层（光感受器和RPE）供氧。脉络膜循环血流量极大，氧提取率低。

光感受器是眼内耗氧量最大的细胞，但其氧供来自脉络膜，使用常规眼底相机的视网膜血氧测量无法直接测量。这就是使用vis-OCT或深部OCT进行脉络膜SO₂测量的研究正在推进的原因。

需要理解的是，视网膜内层的SO₂并不直接反映光感受器的耗氧状态，而是反映内层神经元和胶质细胞的代谢活动。

7. 最新研究与未来展望

技术进步：广角、免散瞳、AI分析

当前的视网膜血氧测定在测量范围、操作性和可重复性方面存在问题。以下技术开发正在进行中。¹⁾

广角血氧测定：与广角眼底相机结合，使得周边视网膜的SO₂测量成为可能。
免散瞳测量系统：旨在提高不使用散瞳药物的检查环境中的测量精度。
AI与机器学习分析：针对SO₂地图的自动分析和疾病模式的自动分类的算法开发正在推进中。

作为痴呆症和全身性疾病生物标志物的前景

视网膜作为中枢神经系统（大脑）的延伸，在功能和解剖学上相似，其作为神经退行性疾病“窗口”的作用备受关注。¹⁾³⁾

Cheung等人（2019年）综述了阿尔茨海默病、帕金森病和痴呆症中视网膜的结构和功能变化，表明视网膜可能成为这些神经退行性疾病的潜在生物标志物³⁾。结合包括视网膜血氧测定在内的多种视网膜生物标志物，有望应用于痴呆症的早期筛查。

在阿尔茨海默病中，已报道视网膜动脉SO₂升高（约94.2%），这被认为反映了与神经变性相关的氧代谢变化。¹⁾然而，作为诊断工具实际应用，需要通过纵向研究建立敏感性和特异性。

Q 它有助于早期发现糖尿病视网膜病变吗？

目前仍处于研究阶段。在糖尿病视网膜病变中，有报道称在临床变化变得明显之前就已观察到静脉SO₂升高，提示其可能成为超早期变化的指标。但作为标准筛查检查，还需要进一步的大规模研究。

8. 参考文献

Zhang W, Tay WT, Cheng CY, et al. Retinal oximetry: new insights into ocular and systemic diseases. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2025;263:2101-2115.
Garg アカントアメーバ角膜炎, Knight D, Lando L, et al. Advances in retinal oximetry. Trans Vis Sci Tech. 2021;10(2):5.
Cheung CY, Ikram MK, Chen C, Wong TY. Potential retinal biomarkers for dementia. Curr Opin Neurol. 2019;32(1):82-91.