視網膜血氧測定

一目瞭然的要點

1. 什麼是視網膜血氧測定

視網膜血氧測定（retinal oximetry）是一種非侵入性測量視網膜血管內血氧飽和度（SO₂）的檢查技術。其特點是不需要抽血或顯影劑，僅使用眼底相機和光學分析軟體即可定量評估血管內的氧合狀態。¹⁾²⁾

該技術的基礎研究由Hickam等人於1959年進行。²⁾此後，隨著數位影像處理技術的發展，其實用化逐漸推進，近年來透過與AI分析技術的融合，精度得到了進一步提升。¹⁾

測量的理論依據是基於Lambert-Beer定律的雙波長分光光度法，利用氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的光吸收光譜差異（參見技術原理詳情）。

Q 視網膜血氧測定是什麼樣的檢查？

這是一種用眼底相機照射多個波長的光，根據視網膜血管內氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的光吸收量差異來計算血氧飽和度的檢查。無需抽血或顯影劑，幾分鐘內即可完成測量。

2. 各疾病的測量所見

健康眼的參考值

健康者視網膜血管的參考值如下。²⁾

部位	氧飽和度
動脈	約92%
靜脈	約55%

動靜脈之間的差異（耗氧量指標）約為37個百分點。此值作為各疾病評估的基準。

眼疾中的SO₂變化

各眼疾的典型SO₂變化模式總結如下。

疾病	動脈	靜脈	主要意義
糖尿病視網膜病變	無變化至輕度上升	上升	代謝障礙的指標
正常眼壓性青光眼	下降	無變化至下降	暗示視神經缺血
視網膜靜脈阻塞	無變化	上升	阻塞部位評估
年齡相關性黃斑部病變	有變化	有變化	脈絡膜循環不全
視網膜色素變性	降低	降低	整體代謝下降

糖尿病視網膜病變（DR）：靜脈SO₂上升是其特徵。由於視網膜代謝障礙導致耗氧量減少，靜脈血中的氧氣不易被消耗，從而引起靜脈SO₂上升。¹⁾
正常眼壓性青光眼（NTG）：有報告指出動脈SO₂降低，暗示可能與視神經血流不足及供氧不足有關。¹⁾
視網膜靜脈阻塞（RVO）：觀察到阻塞部位靜脈SO₂上升。動脈和靜脈也可能同時出現變化。¹⁾²⁾
年齡相關性黃斑部病變（AMD）：已有報告指出反映脈絡膜循環障礙的變化。¹⁾
視網膜色素變性（RP）：因光感受器變性與消失，視網膜整體耗氧量下降，動靜脈SO₂均降低。¹⁾

全身疾病中的SO₂變化

由於視網膜血管反映全身循環，因此在眼外全身性疾病中也能觀察到特徵性變化。

疾病	主要發現
阿茲海默症	動脈SO₂上升（約94.2%）
COPD	動靜脈SO₂下降
慢性腎臟病	SO₂有變化

阿茲海默症（AD）：有報告指出動脈SO₂平均為94.2%，高於健康者。¹⁾³⁾提示神經退化導致的視網膜代謝下降可能引起耗氧量減少。
COPD（慢性阻塞性肺疾病）：反映全身低氧狀態，視網膜血管SO₂降低。¹⁾
慢性腎臟病（CKD）：有報告指出與腎功能障礙相關的SO₂變化。¹⁾

Q 視網膜血氧測定可用於診斷阿茲海默症嗎？

目前仍處於研究階段，尚未確立為診斷工具。阿茲海默症中雖報告動脈SO₂升高，但單獨診斷精度不足，需與其他神經學檢查結合。詳情請參照「展望」一節。

3. 影響測量精度的因素

視網膜血氧測量值受多種因素影響。在解釋結果時，需要考慮這些干擾因素。

血管直徑：可測量的血管直徑有下限，直徑小於50 μm的細小血管難以獲得可靠測量。²⁾微血管層級的測量超出當前技術的極限。
水晶體混濁（白內障）：白內障引起的光散射和吸收會影響測量值，可能導致假性低值。¹⁾
視網膜神經纖維層（RNFL）厚度：RNFL厚度的變化會改變血管的光學環境，影響測量精度。¹⁾²⁾在青光眼等伴有視神經病變的疾病中需特別注意。
瞳孔直徑和眼內散射：散瞳不充分或玻璃體混濁也會降低測量精度。
血管迂曲度和角度：選擇測量部位需要經驗。

4. 技術原理與設備

測量原理：Lambert-Beer定律與雙波長法

視網膜血氧測量的基本原理是基於Lambert-Beer定律的雙波長分光光度法。¹⁾²⁾

氧合血紅蛋白（oxyHb）和脫氧血紅蛋白（deoxyHb）的光吸收光譜不同。具體來說：

等吸收點（約570nm）：氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白吸光度相等的波長。用作參考波長。
敏感波長（約600-640nm附近）：氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白吸光度差最大的波長。用作測量波長。

氧飽和度（SO₂）由這兩個波長的光密度比（ODR）計算得出。¹⁾公式概要如下。

ODR = log(I_ref / I_meas_reference) / log(I_ref / I_meas_sensitive) SO₂ ∝ 1 − ODR（係數由設備校準決定）

該計算對血管的每個像素進行，生成沿血管的SO₂顏色圖。

主要設備

Oxymap T1

概述：一種具代表性的商用視網膜血氧測量儀。

方式：由非散瞳眼底相機和雙波長相機組合而成。

特點：已獲FDA批准。在許多臨床研究中被使用。¹⁾²⁾

Imedos 系統

概述：由德國Imedos公司開發的視網膜血管分析系統。

方式：透過多波長光譜分析進行視網膜血管分析。

特點：亦可測量血管直徑和血流速度。²⁾

vis-OCT

概述：應用可見光OCT的次世代測量技術。

方式：使用可見光（450–700 nm）OCT高空間解析度測量SO₂。

特點：可進行分層和深度特異性SO₂測量，脈絡膜應用正在研究中。²⁾

Q 它與脈搏血氧儀有何不同？

脈搏血氧儀測量指尖等末梢循環整體的動脈血SO₂，而視網膜血氧測量法局部測量眼底各個視網膜血管（動脈和靜脈）的SO₂。主要區別在於，它不僅可以評估全身的氧合狀態，還可以評估視網膜局部的氧代謝和血管病變的存在。

5. 治療監測的應用

視網膜血氧測量法作為評估治療效果的工具正在研究中。

糖尿病視網膜病變光凝術後的監測

糖尿病視網膜病變的視網膜光凝術（雷射治療）後，觀察到靜脈SO₂降低（向正常化方向變化）。¹⁾²⁾光凝破壞代謝障礙的視網膜組織後，剩餘視網膜的氧需求發生變化，靜脈SO₂得到改善。透過追蹤這一變化，有望客觀評估治療效果。

青光眼碳酸酐酶抑制劑（CAI）給藥後的監測

有報告指出，在給予青光眼治療藥物碳酸酐酶抑制劑（CAI）後，觀察到視網膜動脈SO₂的變化。¹⁾CAI除了具有降眼壓作用外，還可能具有改善視網膜血流的效果，視網膜血氧測量可作為非侵入性評估其血管效應的工具。

6. 測量原理詳解：視網膜的雙重供氧系統

視網膜的氧氣供應來自解剖學上不同的兩個系統。這種雙重結構也是使視網膜血氧測量解釋複雜化的因素。²⁾

視網膜中央動脈系統（內層供應）：為視網膜內層（神經節細胞層至內顆粒層）供氧。視網膜血氧測量可直接測量此系統的血管。
脈絡膜微血管系統（外層供應）：為視網膜外層（感光細胞和RPE）供氧。脈絡膜循環血流量極高，氧氣提取率低。

感光細胞是眼球內耗氧量最大的細胞，但其氧氣來源是脈絡膜，使用一般眼底相機的視網膜血氧測量無法直接測量。這就是使用vis-OCT或深層OCT進行脈絡膜SO₂測量的研究正在進行的原因。

需謹記，視網膜內層的SO₂並非直接反映感光細胞的耗氧狀態，而是反映內層神經元和神經膠質細胞的代謝活動。

7. 最新研究與未來展望

技術進步：廣角、免散瞳、AI分析

當前的視網膜血氧測定在測量範圍、操作性和再現性方面存在問題。以下技術開發正在進行中。¹⁾

廣角血氧測定：與廣角眼底相機結合，使得周邊視網膜的SO₂測量成為可能。
免散瞳測量系統：旨在提高不使用散瞳藥物的檢查環境中的測量精度。
AI與機器學習分析：針對SO₂地圖的自動分析和疾病模式的自動分類的演算法開發正在推進中。

作為失智症與全身性疾病生物標記的前景

視網膜作為中樞神經系統（大腦）的延伸，在功能與解剖學上相似，其作為神經退化性疾病「窗口」的角色備受關注。¹⁾³⁾

Cheung等人（2019年）綜述了阿茲海默症、帕金森氏症與失智症中視網膜的結構與功能變化，顯示視網膜可能成為這些神經退化性疾病的潛在生物標記³⁾。結合包括視網膜血氧測定在內的多種視網膜生物標記，有望應用於失智症的早期篩檢。

在阿茲海默症中，已報告視網膜動脈SO₂升高（約94.2%），這被認為反映了與神經退化相關的氧代謝變化。¹⁾然而，作為診斷工具實際應用，需要透過縱向研究建立敏感度與特異度。

Q 它有助於早期發現糖尿病視網膜病變嗎？

目前仍處於研究階段。在糖尿病視網膜病變中，有報告指出在臨床變化變得明顯之前就已觀察到靜脈SO₂升高，暗示其可能成為超早期變化的指標。但作為標準篩檢檢查，還需要進一步的大規模研究。

8. 參考文獻

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.