基于眼部光敏感分析仪的视觉光敏感性定量评估：健康志愿者的不适阈值、疼痛阈值与耐受水平

《PLOS One》：Assessment of light sensitivity using the Ocular Photosensitivity Analyzer: Discomfort threshold, pain threshold, and tolerance in healthy volunteers

　　

畏光（Photophobia）涵盖了一系列由光诱发的体验，从轻微不适到明显的疼痛乃至无法耐受，然而临床工具很少对这些区别进行量化，导致许多患者未被诊断和治疗。本研究采用眼部光敏感分析仪（Ocular Photosensitivity Analyzer, OPA），一种用于光定量感觉测试（quantitative sensory testing, QST）的紧凑型仪器，在健康成人中探究三个感知水平：视觉光敏感性不适阈值（visual photosensitivity discomfort threshold, VPDT）、视觉光敏感性疼痛阈值（visual photosensitivity pain threshold, VPPT），以及一项探索性结局指标——视觉光敏感性耐受水平（visual photosensitivity tolerance level, VPTol）。29名年龄19?34岁的参与者接受了标准化OPA测试，期间他们需识别光线首次变得不适、疼痛和无法耐受的时刻。每次试验后，参与者使用视觉模拟量表（visual analog scale, VAS）对峰值疼痛强度（pain intensity, PI）和峰值不适感（unpleasantness, UP）进行评分。测得的照度值在各感知水平间存在显著差异（重复测量方差分析，N=28，F(1.69, 45.6)=37.06，p<0.001，ηp2=0.58；Mauchly's W=0.82，p=0.072），表明各感知水平是可区分的。事后t检验显示VPTol超过VPPT（N=28，t(27)=?2.29，p=0.030，dz=0.43），且两者均超过VPDT（VPTol：N=29，t(28)=?7.69，p<0.001，dz=1.43；VPPT：N=29，t(27)=?7.69，p<0.001，dz=1.47）。Friedman检验显示UP（N=28，χ2(2)=17.64，p<0.001，Kendall's W=0.32）和PI（N=28，χ2(2)=22.36，p<0.001，Kendall's W=0.40）在各感知水平间存在差异，事后Wilcoxon检验显示UP和PI在VPDT与VPPT之间增加（UP：N=29，Z=?4.34，p<0.001，r=0.57；PI：N=29，Z=?4.58，p<0.001，r=0.60），且UP在VPDT与VPTol之间增加（N=28，Z=?2.92，p=0.007，r=0.39），提示疼痛的情感维度和感觉维度均随感知水平而变化。尽管属于初步研究，这些发现与畏光的多维框架相一致。此外，OPA能够差异性地量化VPDT、VPPT和VPTol，为表征光敏感性提供了一种新方法，可能有助于未来对异常光敏感性的评估。

论文解读：基于眼部光敏感分析仪对视觉光敏感性不适阈值、疼痛阈值与耐受水平的定量评估

一、研究背景与问题

畏光（Photophobia）是一种可能影响高达25%人群的疾病，最初被描述为眼部暴露于光线下诱发或加剧疼痛的现象，常见于偏头痛、创伤性脑损伤、眼睑痉挛和干眼症等多种眼科及神经科疾病中。随着认识的深入，畏光的概念已演变为一个从轻微不适到严重疼痛的连续体验谱系。然而，这种宽泛的定义使得在不同疾病内部及疾病之间比较光敏感性变得困难，标准化关键感知体验的标签至关重要。

由伤害性刺激诱发的疼痛感知是一种多维体验，涉及对刺激的感觉辨别维度（强度、持续时间、位置）和情感维度（情绪反应）的主观评估。虽然这些维度已在多种情境下得到研究，但光诱发的疼痛仍探索不足。此外，标准诊断技术和治疗方法并不评估这些维度，许多患者往往因这些特征被忽视而带着光诱发疼痛离开诊所却未获得诊断或治疗。为改善识别和治疗，需要能够评估畏光多维性质的技术。

定量感觉测试（quantitative sensory testing, QST）提供了一种通过评估个体对校准刺激的主观报告来探究疼痛机制的方法，在揭示神经病理性疼痛和慢性疼痛的机制方面发挥了重要作用。多个研究团队曾尝试量化光敏感性，但由于方法学和参数（光波长、刺激持续时间等）的差异，难以得出标准化的结论。定量研究需要一种标准化工具来测量不同人群中的畏光。

二、研究目的与设计

Verriotto等人于2017年引入了眼部光敏感分析仪（Ocular Photosensitivity Analyzer, OPA），这是一种紧凑型自动化仪器，能够呈现不同强度的受控光刺激，实现对视觉光敏感性的纵向可靠QST。既往研究已证明OPA能够识别视觉光敏感性不适阈值（visual photosensitivity discomfort threshold, VPDT，即光线变得不适的水平）。然而，许多个体还经历疼痛和无法耐受等其他光敏感感觉，OPA能否差异性地量化视觉光敏感性疼痛阈值（visual photosensitivity pain threshold, VPPT，即光线变得疼痛的水平）和视觉光敏感性耐受水平（visual photosensitivity tolerance level, VPTol，即光线变得无法耐受的水平）仍不清楚。为填补这一知识空白，研究人员在健康参与者中评估了VPDT、VPPT和VPTol。量化这些感知水平是建立健康参考范围的第一步，能够支持未来在各类疾病患者中开展OPA研究，并推动QST整合到光诱发疼痛的研究中。

三、主要技术方法

研究在波士顿儿童医院（Boston Children's Hospital, BCH）伦理委员会批准下开展，遵循《赫尔辛基宣言》伦理准则。研究人员从大波士顿地区招募了29名年龄19?34岁的健康成年参与者（平均年龄24.0±4.1岁，52%出生时被指定为女性）。纳入标准包括年龄≥18岁且<40岁、无明显眼表疼痛、无明显畏光、无明显干眼症状；排除标准涵盖严重眼部疾病、神经系统疾病、与眼部表现相关的遗传性疾病及可能具有眼部表现的医学疾病。QST使用OPA仪器进行，参与者面部距光源50 cm，光源由210个白色发光二极管（LED）组成。测试在暗室中进行双眼测试。VPDT和VPPT采用Garcia-Perez阶梯技术，以不等上升和下降步长从最暗光刺激开始逐渐增加强度，每个光刺激呈现2秒，随后休息4秒，阈值由10次响应反转的均值计算。VPTol测试则由操作员手动逐渐增加光强度，约30秒达到最大输出，参与者被指示在无法耐受时告知操作员停止，光强度用数字照度计测量。每次试验前有10分钟暗适应期，试验后参与者使用视觉模拟量表（visual analog scale, VAS）对峰值疼痛强度（pain intensity, PI）和峰值不适感（unpleasantness, UP）进行评分。数据使用REDCap平台管理。

四、研究结果

不适阈值、疼痛阈值和光耐受水平是可区分的

VPDT、VPPT和VPTol的照度测量值（log lux）分别为1.7±0.8、2.5±1.1和2.9±1.1。重复测量方差分析显示三个感知水平的照度测量值存在显著差异（N=28，F(1.69, 45.6)=37.06，p<0.001，η_p2=0.58），表明使用OPA的QST成功区分了健康参与者中的VPDT、VPPT以及探索性的VPTol。事后比较显示VPPT值显著大于VPDT值（平均差异=0.82，95% CI [0.60,1.03]，t(27)=?7.69，p_adj<0.001，d_z=1.47），VPTol值显著大于VPPT值（平均差异=0.35，95% CI [0.04,0.66]，t(27)=?2.29，p_adj=0.030，d_z=0.43）和VPDT值（平均差异=1.15，95% CI [0.84,1.45]，t(28)=?7.69，p_adj<0.001，d_z=1.43）。混合设计重复测量方差分析显示性别无显著主效应（N=28，F(1, 26)=1.00，p=0.326，η_p2=0.04）且无性别与感知水平的交互作用（N=28，F(1.70, 44.1)=0.34，p=0.676，η_p2=0.01）。

各感知水平的疼痛强度和不适感评分

VPDT、VPPT和VPTol测试的UP评分中位数分别为25.0（IQR=18.0–48.0）、59.0（IQR=36.0–75.0）和54（IQR=34.8–66.3）；PI评分中位数分别为5.0（IQR=0–14.0）、19.0（IQR=9.0–28.0）和14.5（IQR=0–21.8）。Friedman检验显示UP（N=28，χ²(2)=17.64，p<0.001，Kendall's W=0.32）和PI（N=28，χ²(2)=22.36，p<0.001，Kendall's W=0.40）评分在三个感知水平间存在显著差异。在每个测试条件下，UP评分均显著高于PI评分：VPDT（N=29，Z=4.62，p_adj<0.001，r=0.61）、VPPT（N=29，Z=4.60，p_adj<0.001，r=0.60）和VPTol（N=28，Z=4.54，p_adj<0.001，r=0.61）。VPPT测试产生的UP（N=29，Z=?4.34，p_adj<0.001，r=0.57）和PI（N=29，Z=?4.58，p_adj<0.001，r=0.60）评分显著高于VPDT测试。VPTol测试产生的UP评分显著高于VPDT测试（N=28，Z=?2.92，p_adj=0.007，r=0.39），但PI评分与VPDT相比无显著差异（N=28，Z=?2.14，p_adj=0.065，r=0.29）。VPTol测试与VPPT测试相比，UP（N=28，Z=?1.06，p_adj=0.289，r=0.14）和PI（N=28，Z=?1.87，p_adj=0.065，r=0.25）评分均无显著差异。Mann-Whitney U检验显示各感知水平的UP和PI评分无性别差异。

五、讨论与结论

讨论部分总结

本研究首次证明OPA能够量化和区分VPPT和VPTol，参与者表现出照度测量值的递进趋势，即不适小于疼痛，两者均小于耐受。可分离量化的不适阈值、疼痛阈值和耐受水平表明每个水平可能代表光敏感性感知连续谱上不同的感觉体验，为光诱发疼痛可能并非单一现象而是存在于感知连续谱上提供了初步证据。这与疼痛的多维框架一致，传统QST范式通常关注刺激检测、疼痛检测和耐受，而OPA从创建之初就以不适阈值为标准以更好地捕捉畏光的模糊和抽象性质。研究结果提示VPPT超过VPDT且VPTol超过VPPT，表明光诱发疼痛中可能存在类似的层级结构。

主观评分方面，参与者在所有感知水平上均将UP评为高于PI，这与既往QST研究结果一致，尤其是对于具有强烈预期或情感成分的刺激。光刺激，尤其是在敏感个体中，可能引发即时边缘系统反应，增强不适感，独立于刺激本身的伤害性强度。PI评分在VPDT和VPTol之间趋于平台期，UP和PI评分在VPPT和VPTol之间趋于平台期，尽管VPTol的照度测量值超过VPPT和VPDT。这可能与VPTol测试中刺激强度持续时间短暂、手动调节引入的时间总和效应、操作员变异性以及回顾性VAS评分的时间差等因素有关。

研究人员提出更精确的术语：“光感觉异常”（photodysesthesia）用于描述由光诱发的异常不适感，“光异常性疼痛”（photoallodynia）用于描述由光暴露触发的异常疼痛感。在角膜神经病变研究中，将常规眼科检查中的光诱发疼痛标记为photoallodynia使其得以分离和治疗，证实了该术语的实用性。区分这两种情况可能有助于改善对异常光敏感性相关疾病的理解、诊断和治疗。

研究局限性包括仅使用年轻志愿者且条件为自我报告、未进行正式眼科检查、未对不适、疼痛、耐受、不适感和疼痛强度等概念进行正式验证、未评估重测信度、样本量较小、测试顺序未进行平衡、VPTol测试的手动调节引入混杂因素、未监测眯眼行为等。

结论部分翻译

OPA量化不同感知阈值的能力代表了光诱发疼痛评估的方法学进展。它有望成为光敏感性QST的临床适用工具，未来工作应研究其在此临床环境中的效用。虽然需要进一步研究以建立健康参与者中这些感知水平的规范参考范围，但OPA可能通过允许评估各种感觉反应（包括不同眼科和神经病理中的光感觉异常和光异常性疼痛）来增强临床试验。未来工作应评估光与预期疼痛加工之间的关系。此外，将OPA刺激与神经影像学结合可能阐明所涉及神经通路的动态激活。采用更精确的术语并利用OPA等工具可能最终改善临床诊断、指导个性化治疗并促进对潜在病理生理机制的研究。最终，这些进展可能改善异常光敏感性患者的生活质量。