《Diagnostics》：Contrast Sensitivity Impairment in Diabetic Retinopathy: Clinical and Structural Correlates
编辑推荐：
糖尿病视网膜病变（DR）是全球视力损害的主要原因之一，且越来越被认识到是一种以微血管和神经功能障碍为特征的神经血管疾病。传统的评估方法主要关注视网膜结构改变和视力，可能无法识别早期功能损害。对比敏感度（CS）测量辨别细微亮度差异的能力，越来越被认为是糖尿病视网
糖尿病视网膜病变（DR）是全球视力损害的主要原因之一，且越来越被认识到是一种以微血管和神经功能障碍为特征的神经血管疾病。传统的评估方法主要关注视网膜结构改变和视力，可能无法识别早期功能损害。对比敏感度（CS）测量辨别细微亮度差异的能力，越来越被认为是糖尿病视网膜功能障碍的早期表现。本叙述性综述旨在描述当前关于CS在DR中作用的知识，包括其病理生理基础、临床重要性以及与视网膜结构改变的联系。研究人员对PubMed、Scopus和Google Scholar（2000–2026年）进行了系统性文献检索，以确定关于糖尿病和糖尿病视网膜病变中CS的研究。研究人员通过多项研究发现，糖尿病患者，包括那些没有临床明显DR且视力正常的患者，对比敏感度较低。CS损害与视网膜神经退行性变、神经节细胞功能障碍、微血管改变和糖尿病黄斑水肿严重程度相关。光学相干断层扫描（OCT）和OCT血管成像（OCT-A）结果显示，CS降低与视网膜变薄、毛细血管无灌注和灌注受损之间存在重要的结构-功能相关性。CS测试可能提供超出标准视力评估的额外功能信息，并可能改善早期疾病检测和监测。总之，对比敏感度是早期糖尿病视网膜功能障碍的一个有前景的功能生物标志物，可能在DR评估中补充结构成像和视力测试。尽管方法学变异性目前限制了其广泛临床实施，但数字技术和多模式评估策略的进步可能促进其未来整合到常规眼科实践中。
论文主体部分总结如下：
**3. Pathophysiology of Visual Dysfunction in Diabetic Retinopathy**
糖尿病视网膜病变（DR）中视觉功能障碍的病理生理学涉及微血管损伤和视网膜神经退行性变，神经元功能障碍通常发生在临床可检测的血管异常之前。这种神经血管观点直接与对比敏感度（CS）相关，因为对比度处理依赖于视网膜的血液供应以及编码和传递亮度差异的神经要素的完整性。
**3.1. Hyperglycemia-Induced Metabolic Pathways**
慢性高血糖诱导多种代谢通路，包括多元醇通路、晚期糖基化终末产物（AGE）生成、蛋白激酶C（PKC）激活和己糖胺通路，共同导致氧化应激、炎症和视网膜细胞功能障碍。多元醇通路中，过量葡萄糖通过醛糖还原酶转化为山梨醇，降低抗氧化能力并增加氧化损伤；AGE在视网膜组织中积累，通过蛋白质交联、氧化应激和促炎信号引起结构和功能改变；PKC激活（尤其是PKC-β亚型）促进内皮功能障碍、血管通透性增加、白细胞淤滞和炎症；己糖胺通路通量增加导致异常蛋白糖基化和基因表达改变，加剧氧化应激和凋亡。
**3.2. Retinal Neurodegeneration**
视网膜神经退行性变是DR的早期重要组成部分，通常先于临床可见的血管变化，其特征为进行性神经节细胞损伤、无长突细胞/双极细胞功能障碍、内层视网膜（包括视网膜神经纤维层（RNFL））变薄和神经元凋亡，由慢性高血糖相关的氧化应激、线粒体功能障碍、神经营养支持不足和小胶质细胞低度炎症驱动。由于CS依赖视网膜和视网膜后神经处理的完整性，早期神经元损伤可能在没有明显微血管损伤的情况下导致可测量的功能缺陷。
**3.3. Microvascular Alterations**
DR早期，视网膜动脉和小动脉的血管收缩导致视网膜灌注减少，引起血流和代谢失衡，进而导致内皮功能障碍、血管通透性增加和血-视网膜屏障破坏。周细胞丢失导致毛细血管不稳定、内皮退化和灌注改变；慢性炎症促进白细胞淤滞和毛细血管闭塞，导致进行性视网膜缺血和缺氧。缺氧驱动的血管内皮生长因子（VEGF）产生促进血管渗漏和视网膜水肿，毛细血管基底膜的结构重塑进一步破坏血管完整性。这些微血管改变通过减少内层视网膜的灌注和氧气输送，损害正常神经对比度处理所需的代谢支持，与神经退行性机制共同导致CS损害。
**4. Contrast Sensitivity: Principles and Methods of Assessment**
对比敏感度（CS）定义为检测物体与背景之间亮度差异的能力，与主要评估高对比度刺激分辨率的视力不同，CS反映视觉系统在对比度降低的现实条件下的表现，使其在DR的早期功能损害评估中尤为重要。CS随空间频率变化，对比敏感度函数（CSF）通常呈倒U形，中间频率敏感度最高，低和高频率降低。糖尿病患者CSF可能选择性改变，反映视觉通路的差异性易损性。评估方法包括Pelli–Robson图表（单一低空间频率）、CSV-1000或功能性对比度测试（FACT，多空间频率正弦波光栅）、低对比度视力（LCVA）测试以及数字和计算机化CS测试。各方法在实用性和精确性之间存在权衡，标准化不足是当前局限。
**5. Contrast Sensitivity Impairment in Diabetic Patients**
大量研究表明，CS在DR不同阶段受损，且功能丧失常先于视力下降。人群研究显示，CS损害与糖尿病病程、血糖控制差、糖尿病神经病变、贫血、白内障严重程度和DR分期相关，视力、神经病变严重程度、白内障等级、DR分期和年龄是独立预测因子。CS恶化甚至在无晚期视网膜增厚的患者中也可观察到。
**5.1. Contrast Sensitivity in Diabetic Patients Without Clinically Visible Retinopathy**
多项研究显示，无临床可见视网膜病变的糖尿病患者CS已降低，甚至在糖尿病前期个体中也有报告。在中等和弱光条件下测试可提高对早期异常的敏感性。CS降低常见于特定空间频率，且与糖化血红蛋白（HbA1c）水平和糖尿病病程负相关，表明代谢控制与早期功能损害相关。1型糖尿病儿童中观察到的色觉CS异常与OCT结构改变一致。电脑化Gabor光斑测试显示，在无可见视网膜病变的2型糖尿病患者中，暗适应条件下中央凹CS显著降低，而视力、眼底和OCT正常。心理物理研究提示内部视觉噪声增加可能参与这些缺陷。早期损害主要归因于视网膜神经退行性变，高血糖诱导的氧化应激、线粒体功能障碍和低度炎症损害神经节细胞和内层视网膜，导致CS可测量下降。
**5.2. Contrast Sensitivity in Non-Proliferative Diabetic Retinopathy**
随DR进展至非增殖期（NPDR），CS损害更明显且持续可检测，程度与视网膜病变严重程度相关。在伴有低视力的中重度NPDR患者中，CS与LogMAR视力呈显著负相关。横断面研究显示，从无DR到轻度NPDR，CS进行性降低，且无DR患者CS已低于健康对照而视力正常。定量CS功能测试显示，对数CS函数下面积（AULCSF）和对比度视力等全局指标以及多个空间频率（尤其是高频）的CS均逐步下降。系统综述支持CS评估的临床相关性，多数研究显示无论测试方法如何，DR患者CS显著低于健康对照。
**5.3. Contrast Sensitivity in Diabetic Macular Edema**
糖尿病黄斑水肿（DME）患者CS损害更严重，视网膜内积液破坏光感受器排列、改变突触传递并降低视觉信号质量。OCT-A研究显示，CS损害与DME微血管改变强相关，且CS效应量大于视力。抗VEGF治疗后CS改善，可能比最佳矫正视力（BCVA）更敏感；Pelli–Robson CS变化与视网膜厚度减少的相关性优于视力；Mars字母对比敏感度（MLCS）测试在识别玻璃体内注射后视觉改善方面比视力更敏感。
**6. Structure–Function Relationship**
视网膜成像技术的进步使层特异性的神经元和血管成分评估成为可能，揭示CS损害机制。OCT显示糖尿病患者RNFL和神经节细胞层（GCL）变薄，即使无临床可见视网膜病变，这些内层结构损伤与CS降低一致。神经节细胞丢失可能破坏空间对比度编码，导致标准视力测试无法检测的缺陷。内层视网膜结构紊乱（DRIL）与CS降低、视力下降和视野损害相关，且可在无DR患者中检测到，支持神经视网膜功能障碍先于明显微血管疾病。OCT-A评估的微血管改变，如浅层毛细血管丛血管密度（SCP VD）降低、中心凹无血管区（FAZ）扩大，与CS下降相关，且SCP VD与GCL厚度正相关，支持神经血管耦合。AULCSF在无DR和早期NPDR中已显著降低，且CS与微血管参数的相关性强于视力。但结构-功能关系并非总是线性，有时CS降低可在无明显结构损伤时出现，可能反映成像分辨率限制、早期突触功能障碍或视网膜后通路改变。
**7. Discussion**
现有证据表明CS损害是DR早期功能表现，常在视力下降或临床可见视网膜病变之前出现，且CS能区分健康对照、无DR糖尿病和轻度NPDR患者。但CS测试存在方法学异质性、易受混杂因素影响和缺乏标准化协议等局限。不同测试方法（如Pelli–Robson单频测试、CSV-1000多频测试、电脑化自适应CST）下，CS检测灵敏度差异显著，暗适应和自适应方法似乎更能检测临床前功能障碍，而单频光适应图表测试可能仅在视网膜病变临床可见时异常。CS受年龄、光学因素、测试条件等多种因素影响，且缺乏最小临床重要差异阈值，限制了其作为独立诊断或监测工具的临床应用。CS应被视为结构成像和视力评估的补充工具。
**8. Future Directions**
未来方向包括将CS与OCT、OCT-A等视网膜成像技术结合，建立多模态评估策略以提高早期识别和进展监测。大规模研究结合多种视觉功能测量（CS、视力、阅读能力、低亮度视觉、视野和微视野）及集成机器学习模型，已展现高分类准确性。人工智能有望应用于多模态数据集，检测结构-功能关联的细微模式，改进风险分层和个性化管理。数字和便携式CS测试设备的发展可促进远程监测和远程医疗，扩大功能测试的可及性。纵向研究需进一步阐明CS损害与结构变化的时序关系，并建立标准化测试协议和规范化数据库，以便在不同人群和临床环境中开发临床有意义的阈值。
**9. Conclusions**
CS在糖尿病患者中表现出在视力丧失或临床可见视网膜病变之前的损害，提示其可能反映DR早期视网膜功能障碍。然而，损害程度因CS方法、空间频率和照明条件而异，且尚未建立有效的临床有意义的阈值。在CS整合到常规临床实践之前，需要标准化测试协议和纵向研究来关联CS变化与后续DR发展。
