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干眼症的临床检测手段
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2023.06.22 内蒙古

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最近研究了一手干眼症,先说结论,看不好,得了以后就是一辈子的事情。

我在吓你吗?不是,我在平静的述说一个事实,一个可怜的事实

先看一手眼睛的结构图,干眼这块就先看泪液这块

这个是正面只有泪腺相关的构造

泪腺和泪腺管

干眼症成因

事实上一个难过的时候去就是患病的分子机制不明确

事实上干眼症的市场也是名列前茅的

干眼症是指任何原因造成的泪液质或量异常或动力学异常,导致泪膜稳定性下降,并伴有眼部不适和(或)眼表组织病变特征的多种疾病的总称。又称角结膜干燥症。常见症状包括眼部干涩、容易疲倦、眼痒、有异物感、灼热痛感、分泌物黏稠、怕风、畏光及对外界刺激敏感;有时因基本泪液不足,眼部过度干涩,反而刺激反射性泪液分泌,而造成经常流泪;较严重者眼睛会出现红肿、充血及角质化,角膜上皮剥脱而有丝状物粘附,这种损伤日久则可造成角结膜病变,并会影响视力。国际干眼工作组于2007年将干眼症定义为:多种因素所致的一种泪液和眼表疾病,包括眼表不适症状,视力变化和泪膜不稳定并且伴有潜在的眼表损害,伴随泪液渗透压升高和眼表炎症反应干眼症临床表现为干涩、眼红、易疲劳、烧灼感、异物感、畏光、视疲劳及疼痛,严重者可引起视力下降甚至失明。。近年来随着科技的进步,受到空气污染日益加重及视频终端长时间应用等因素的影响,干眼症的发病逐年增高。

一、干眼症的发病机制
1.炎症:炎症是导致干眼症发病的重要因素。 干眼症患者的泪腺和结膜组织可见大量淋巴细胞浸润。 而产生炎症的机制为泪腺中天然抗炎因子(乳铁蛋白)分泌减少,浸润的炎症细胞产生致炎因子,并逐步扩大炎症范围。
2.细胞凋亡:细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象,在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞过程中起着重要作用。 有研究报道,泪腺细胞、结膜上皮细胞、角膜上皮细胞及角膜内皮细胞的凋亡与干眼症的发生有着重要关系 。眼表细胞的凋亡、脱落,异常增加,而眼表局部组织中淋巴细
胞的凋亡却受到抑制,从而加重了炎症反应。
3.性激素水平失调:眼是性激素作用的靶器官。 性激素尤其是雄激素,可调节机体及局部的免疫功能,调控泪腺和睑板腺的形态、发育、分化及分泌功能,包括泪腺的组织形态、基因表达及蛋白合成,上皮细胞的增殖分化,泪膜成分的分泌及稳定性,角膜的形态和敏感度、杯状细胞密度以
及眼表局部的免疫反应等。 雄激素与眼表中的炎症调节因子、细胞黏附分子及凋亡皮细胞受体结合,改善免疫反应,从而起到保护作用。 由绝经、衰老、自身免疫性疾病及抗雄激素药物等引起的雄激素缺乏,均可能引起干眼症。

总结一下:干眼是由于缺乏足够的泪液所引起的。泪液是由三个基本层面所构成的复杂混合物 油脂层、水样层和粘液层,使眼睛表面润滑和清晰,有助于保护眼睛免受感染。任何一个构成层面出现问题都可能会导致干眼。最表面的脂质层(油脂层) 是由排列在上、下眼脸边缘的睑板腺产生: 水样层是由位于眼眶骨眉毛正下方的泪腺产生;粘液层由结膜中的微小杯状细胞产生。

干眼症可能由以下原因导致:
· 眨眼不够频繁(例如长时间盯视电子设备)
· 空气干燥(例如有空调设备的环境)
· 佩戴隐形眼镜
· 化学物质、香烟烟雾或粉尘等刺激物
· 眼部损伤(包括烧伤)
· 眼睑发炎
· 某些药品(例如抗组织胺药、利尿剂和某些抗抑郁药物)
· 某些疾病(例如糖尿病、类风湿性关节炎、硬皮病、干燥综合症、甲状腺疾病、或维他命A缺乏症)

可以通过以下方式控制和缓解干眼症的症状:
· 使用数码设备时多眨眼,并且定时休息
· 避免在可能加重干眼症的环境中活动,比如有空调系统的环境,减少待在空调或暖气的环境下:防止泪膜蒸发过快
· 在使用吹风机时不要太靠近眼部
· 限制在强照明,有阳光和风的环境中的活动时间-在户外时,将眼镜边缘遮挡住
· 游泳时佩戴游泳镜
· 戒烟
· 热敷:使用方巾或热敷袋
· „注意眼睑卫生:保持眼睑清洁,特别是当眼睑变硬时
· „补充ω-3脂肪酸:可通过饮食补充大量脂肪酸
· „保持室内湿度:在房间里放一盆水,或使用高质量的加湿器
· „配戴包覆式太阳眼镜:防止泪膜蒸发过快
„
医院里面常见的干眼症诊断:

·泪液分泌测试:判断分泌的眼泪是否足以使眼睛保持湿润
„·泪膜渗透压测试:测量泪液中各种成分的浓度
·泪膜破裂时间:测量泪膜的蒸发速度,泪膜破裂时间(tear film break up time,TFBUT)可反映泪膜的稳定性和功能,但是 TFBUT 因不同评估者和不同评估操作产生的变异较大。
·角膜荧光素染色:检测角膜是否存在任何擦伤或划痕
·红外线睑板腺成像:分析睑板腺功能
·泪液分析:查找泪膜中的炎症标志物
·症状调查问卷:帮助眼科医生确定症状的严重程度。

干眼临床试验最常采用的体征终点为角膜染色(cornealstaining),染色情况可反映角膜的损伤程度,基于不同的评估方法和评分量表,可分为总体角膜染色评分和分区域角膜染色评分。角膜染色评分是近年来大多数获批的干眼治疗药物的主要疗效终点。

这里感谢脏兮兮同学的知网账号。

在目前的诊断方法中,具体是使⽤分辨率在800W以上的摄像头拍摄,使⽤算法计算泪膜破裂时间(TFBUT)、睑板腺(MG)、泪河高(TMH),给出确诊结果。

通过光学干涉的方法测量脂质层也可以做出诊断,除了传统的图像处理算法以外,也有使⽤基于SSD算法和YOLOV3算法作为泪膜破裂检测的⽹络模型,优点是⼤幅度提高诊断精度。现在主流的诊断⽅案都是图像处理结果诊断,其中泪膜破裂时间(NIBUT)以椭球形的Placido在被检查者的⻆膜上能不能观察到清晰的同心圆环为主要评价手段,当泪膜投射的Placido黑白环出现不规则或形变时即泪膜破裂,表明泪膜的不稳定性开始下降,辅以腺体缺失面积占比。

其次还有使用柔性离电(flexible iontronic sensing,FITS)传感器来检测眼轮匝肌运动引起的皮肤压力变化并结合可变阈值的模板匹配算法,建⽴了SVM(Support Vector Machine)二分类模型,根据眨眼频率、最大眨眼间隔和最大眨眼持续时间将干眼症患者和健康人,首次将可穿戴设备引入干眼诊断。

文章来源于中科院

常见的柔性可穿戴设备有这些,配图好看

论文整体的思路

这是它使用的传感器的样子

上面的图太抽象了,我们看这个

它还搭建了这个测试平台,我也想搭建一个!

看看能不能买的起,买不起就自己搓

将传感器放置在眼镜鼻托处检测眨眼的原理如图所示。眨眼是一种主要由眼轮匝肌和上睑提肌协同作用控制的眼部动作。眼轮匝肌的收缩和舒张可通过在其表面贴电极检测,被广泛应用于临床,作为眼部肌肉功能是否正常(例如眼肌痉挛)的指标。

具体来说,眨眼时眼周皮肤上的压力会随着眼轮匝肌和上睑提肌的运动而发生变化。平行于传感器和皮肤贴合处做剖面,可以得到下图,这可以解释这个压力变化的产生。每次眨眼,眼轮匝肌和更多的肌肉被触发收缩,此时眼轮匝肌肌肉纤维组织横截面积会发生改变,继而产生一个张力。这种张力会导致皮肤发生形变,在皮肤上产生压力的变化。而这个由于眨眼动作产生的压力变化就可以被一个灵敏度足够高的压力传感器记录下来。

原理

这个图也做的很漂亮

硬件是比较简单的

主要看看这个放大器

单端输入转差分

采集的样子

系统测试图

中间有一段很长的数据处理就不贴了

干眼症是个大市场,而且可以做的事情也太多了,就算不做治疗,周围环境的互动,日常的行为监控都是可以做的项目。其次就是眼病的检出率太低了,毕竟我们五万人才有1.9个眼科大夫而已。

祝大家端午快乐,我去买粽子去了~

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