不同角膜形态在Pentacam测量中的差异分析

更新时间:2021年05月18日阅读量:172下载量:125下载手机版

作者: 袁冬青 1, 2 钟华 3 陈琴 1, 2

作者单位: 1. 江苏省人民医院眼科(南京 210029) 2. 南京医科大学第一附属医院眼科(南京 210029) 3. 昆明医科大学第一附属医院眼科(昆明 650030)

关键词: Pentacam 角膜直径 角膜后表面曲率 BAD

DOI:10.12173/j.issn.1004-5511.202012042

基金项目: 基金项目:国家自然科学基金(81760170)

引用格式:袁冬青, 钟华, 陈琴. 不同角膜形态在Pentacam测量中的差异分析[J]. 医学新知. DOI: 10.12173/j.issn.1004-5511.202012042.

摘要|Abstract

目的  探讨不同角膜形态在Pentacam Scheimpflug断层扫描结果中的差异及其辅助诊断角膜后表面高度异常的可行性。方法  选取 2020年 4月至  9月在江苏省人民医院行角膜屈光手术术前检查的近视患者 120例(240眼)。所有患者均进行了全面的眼部屈光度数检查,并行Pentacam三维眼前节分析系统检查。选取Pentacam眼前节分析系统中角膜前表面曲率(ASK)、后表面曲率(PSK)、前表面散光(AAstig)、后表面散光(PAstig)、中央角膜厚度(CCT)、角膜直径(W-W),角膜前表面差异图的偏差(Df)、角膜后表面差异图的偏差(Db)、角膜平均厚度进展的偏差(Dp)、角膜最薄点的厚度偏差(Dt)、Ambrosio关联厚度参数偏差(Da)和总体正态性偏差(BAD) 共12个参数进行分析。根据角膜直径大小分组,比较组间和组内差异,分析BAD的相关影响因素,并建立多元线性回归模型寻找影响 BAD的主要因素。结果  根据角膜直径大小将120例患者分为四组。其中,A 组(直径≤ 11.0 mm)纳入 36 眼,B 组(直径为 11.1~11.5 mm)纳入 76 眼,C 组(直径为11.6~12.0 mm)纳入 82 眼,D 组(直径> 12.0 mm)纳入 46 眼。各组间的球镜度数、柱镜度数、角膜厚度差异无统计学意义;Pentacam 测量发现PSK在不同角膜直径组患者中差异具有统计学意义。在BAD方面,除A、B两组组间无差异外,其余两两比较均显示组间差异具有统计学意义。将每组患者 BAD 与Pentacam参数进行相关性分析发现,BAD 与 PSK 存在低度相关关系(r=-0.27, P=0.001),与角膜直径存在弱相关关系(r=-0.39, P=0.001),但与屈光度数、角膜厚度等参数相关性无统计学意义(P> 0.05)。结论  角膜形态学参数中角膜直径和PSK是影响BAD的主要因素。角膜直径越小的患者出现BAD异常可能性越大。在Pentacam结果判读中需考虑角膜直径和PSK变化对结果的影响。

全文|Full-text

Pentacam眼前节全景仪是以Scheimpflug摄像原理为基础,光源为波长475 μm的二极管激光,采用360°旋转的测量探头进行眼前段的扫描,通过旋转摄像,可以得到Scheimpflug图像,根据测量数据计算分析并模拟眼前节的三维图像[1-2]。Pentacam不仅可以测量角膜前表面曲率,还可以测量角膜后表面曲率,并通过与最佳拟合球面(best fit sphere,BFS)进行对比,预测角膜扩张情况,是圆锥角膜筛查和早期诊断的重要工具[3-4]。圆锥角膜是一种角膜扩张性病变,通常表现为双侧、非对称性、进行性角膜扩张,其在Pentacam测量上表现为增强扩张图BAD(belin/ambrosio enhenced ectasia display, BAD)结果异常[5]。但是BAD结果与较多因素密切相关,其中角膜厚度、角膜曲率和角膜直径等均被报道可影响结果判读[6-8]。因此,在实际临床工作中,经常会遇到一些角膜屈光图、厚度图、高度图数据正常的眼在 Pentacam 系统中提示 BAD 异常,且这些眼的角膜其他参数均不符合圆锥角膜的诊断,可能会对临床医师筛查可疑圆锥角膜造成较大的困扰。本研究通过收集不同角膜直径患者相关资料,分析其pentacam各项参数值的变化,观察不同角膜形态参数对BAD值的影响,并预测角膜的扩张趋势,为圆锥角膜早期筛查提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2020年4至9 月在江苏省人民医院眼科行角膜屈光手术的近视患者120例(240眼)。纳入标准:①患者无其他眼部疾病及全身病史;②近两年屈光状态稳定;③最佳矫正视力≥ 1.0,眼压正常范围;④软性隐形眼镜停戴1周以上或硬性角膜接触镜停戴3周以上或塑形镜停戴3个月以上;⑤术前裂隙灯检查和特殊检查均质量可靠。排除标准:①角膜营养不良患者;②有其他器质性眼病史或眼外伤史;③结缔组织疾病、 自身免疫性疾病等全身疾病者。本研究得到了江苏省人民医院伦理委员会的批准,并遵循赫尔辛基宣言,所有患者均被告知研究的目的和意义,并签署知情同意书。

1.2 检查方法

采用Pentacam检查方法,在暗室、自然瞳孔状态下完成测量。所有被检查者的测量必须在睡醒睁眼后大于3 h,且在10:00至17:00完成,以避免生理节律的变化对角膜的影响。检测仪器采用Pentacam 三维眼前节分析系统(OCULUS,德国)利用单旋转Scheimpflug原理,以特制的蓝色二极管为光源,在不到2 s的时间内旋转360°,采集25幅Scheimpflug图像,分析138 000 个真实点的数据,对角膜前表面、后表面、前房及晶状体进行定量测量。本研究中所有检测均由同一位操作者完成。连续测量至少3次,并取平均值。

采集的数据主要包括前表面曲率(the anterior sim Ks,ASK)、后表面曲率(the posterior sim Ks,PSK)、前表面散光(the anterior astigmatism,AAstig)、后表面散光(the posterior astigmatism,PAstig)、中央角膜厚度(the central corneal thickness,CCT)、角膜直径(white to white,W-W),与BFS比较的角膜前表面差异图的偏差(Df)、角膜后表面差异图的偏差(Db)、角膜平均厚度进展的偏差(Dp)、角膜最薄点的厚度偏差(Dt)、Ambrosio关联厚度参数偏差(Da)和总体正态性偏差(BAD)共12项患者角膜形态学参数。

1.3 统计学方法

采用SPSS 17.0 统计软件包进行数据处理。首先对所采集数据进行正态分布检验(Kolmogorov-Smirnov检验),P>0.05 时服从正态分布。参数采用均数±标准差(± s)表示,组间数据比较采用Kruskal-Wallis H检验,两两比较采用 LSD法。BAD与 Pentacam参数间的相关性采用Pearson相关分析及线性回归分析进行数据处理,以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况

本研究共纳入120人(240眼),其中男性65人(54.2%)、女性55人(45.8%),平均年龄为23.4±5.7岁(范围:18~43岁)。根据角膜直径的大小,将240眼分为A、B、C、D四组[9](表1),其中角膜直径≤11.0 mm为A组,共36眼;直径在11.1~11.5 mm为B组,共76眼;直径在11.6~12.0 mm为C组,共82眼;直径>12.0 mm为D组,共46眼。其中,A组平均年龄为23.5±5.2岁,B组平均年龄为23.3±4.9岁,C组和D组的平均年龄分别为(23.6±6.4)岁和(23.4±5.5)岁。各组在年龄、性别、球镜度数、柱镜度数和角膜厚度等方面无统计学差异。

表1  各组近视患者眼角膜形态学参数比较
Table 1. Comparison of parameters of corneal morphology of eyes with myopia in each group

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2.2 Pentacam测量所得角膜参数

除Dt外,不同角膜直径组在Pentacam测量所得角膜参数上均存在差异(表2)。通过LSD法进一步两两比较结果显示(图1),ASK除在C、D组间差异不显著外,其余不同组间差异均有统计学意义。PSK方面,4组两两之间均有差异;AAstig仅A与B组间、C与D组间差异不显著外,其余不同组间差异均有统计学意义。PAstig方面,C组和A、B、D组均有显著差异,但其他各组之间差异无统计学意义;Df方面,A 、B组分别与C 、D 组间差异存在统计学意义,但 A 组与 B 组,C 组与 D 组之间无显著差异;Db方面,A组与B、C、D组均存在显著差异,但其他组之间差异不具有统计学意义;Dp方面,除B、C组间差异不显著外,其他组间差异均有统计学意义;在Da方面,仅A、B组与C组间存在显著差异,其他组间未见明显差异;在总体正态性偏差BAD方面,仅A、B组间无统计学差异。

表2  各组近视患者Pentacam参数比较
Table 2. Comparison of Pentacam parameters of myopia patients in each group

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2.3 BAD值与Pentacam其他参数间的相关关系

对各组及所有患者的 BAD与角膜形态学参数进行相关分析,结果见图2。BAD与屈光度数、角膜厚度等参数在统计学上均无相关性(P> 0.05),但其与PSK存在低度相关关系(r=-0.27, P=0.001);此外,BAD值与角膜直径存在弱相关关系(r=-0.39, P=0.001)。以BAD为因变量,以角膜形态学参数为自变量,建立的多元线性回归分析模型,采用逐步回归法进行变量筛选后,独立影响共线性诊断结果显示,PSK与BAD有线性回归关系( t=-4.399,P<0.001)。判定系数R2=0.073,调整后判定系数R2=0.069。经逐步拟合,最优回归方程如下:=-14.956-2.527X,其中代表BAD,X代表PSK,见表3。

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图2  BAD与角膜形态学参数的相关分析
Figure 2. Correlation analysis between BAD and corneal morphological parameters

注:qjds表示球镜度数,zjds表示柱镜度数,group表示角膜分组,jmhd表示中央角膜厚度,ASK表示角膜前表面曲率,PSK表示后表面曲率,AAstig表示前表面散光,PAstig表示后表面散光,Df表示角膜前表面差异图的偏差,Db表示角膜后表面差异图的偏差,Dp表示角膜平均厚度进展的偏差,Dt表示角膜最薄点的厚度偏差,Da表示Ambrosio关联厚度参数偏差,BAD表示总体正态性偏差。

*表示P<0.05;**表示P<0.01;***表示P<0.001。

表3  调整后BAD与角膜形态学参数PSK的相关性
Table 3. Correlation between adjusted BAD and corneal morphological parameters PSK
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3 讨论

Pentacam检查是屈光手术术前检查的重要工具,可精确测量角膜前后表面的曲率和角膜直径等参数,并通过与BFS进行比较,从而得到准确的角膜后表面高度等各项重要参数。但是,目前Pentacam测量仪是以BFS直径为8.0 mm为对比的,且BFS的曲率随着角膜直径尺寸的扩大而增加[10]。除了屈光四图以外,Scheimpflug系统还提供了几种用于扩张检测的标准化指标,包括BAD。前期有研究发现,中国患者的角膜直径比白种人患者小,通过Scheimp断层扫描测量,角膜直径≤11 mm的占比为9%至13%,角膜直径为11至12 mm的占比为75%至78%,角膜直径≥12 mm的占比为9%至16%[11-12]。因此,对于角膜相对较小(如≤11 mm)或较大(如≥ 12 mm)的眼睛,其与BFS(直径8.0 mm)比较可能会导致BAD结果的异常。因此,比较不同角膜直径间的BAD,并找到相关影响因素和线性关系是目前亟待解决的问题。本研究采用Pentacam眼前节分析仪测量拟手术的患者角膜形态学参数,并根据测量的角膜直径进行分组,分析BAD与角膜直径之间的关系,结果发现,BAD与角膜直径呈负相关,角膜直径越小,BAD结果越大,且在不同角膜直径中,BAD与PSK也存在负相关。

前期有研究发现,BAD是识别圆锥角膜和临床前期圆锥角膜的最佳Pentacam指标之一 [13-15]。但是在临床实际中,很多患者Pentacam检查发现BAD可能异常,但通过详细的临床检查和角膜生物力学检查证实正常,推测角膜直径的大小和角膜曲率的较大变化可能会影响BAD的检测结果。本研究发现,在角膜直径<11 mm的患者中,其BAD的值较角膜直径>11.5 mm组的患者明显增大,角膜直径越小的患者,其发生BAD异常的可能性较角膜直径大的患者更大。因此,将角膜直径大小作为附加变量纳入BAD的计算中,并分析他们的相关关系和角膜直径在其中的权重是临床医生需解决的问题。在临床工作中,为了排除小角膜直径对BAD的影响,同时甄别是否存在亚临床期圆锥角膜的风险,不仅仅应检测角膜形态学参数,同时还要对患者进行角膜生物力学的检查,最大程度的避免可能发生的误诊和漏诊。

已知的Pentacam检查仪中已经导入了亚洲人群的基线数据,且其中BFS是以直径为8 mm作为正常对照进行计算,但对于小角膜患者,其中央角膜的直径范围较8 mm可能偏小,因此,在与BFS进行比较时,其周边角膜曲率和厚度的变化可能被纳入了与BFS的比较范围内,从而导致计算结果出现偏差。本研究发现,角膜直径最小组的患者其BAD值最大,且BAD与角膜直径呈低度负相关,推测可能是由于角膜直径减小,排除中央3.5 mm后,3.5~8.0 mm区域内的有效高度与健康人群有效高度存在偏差,所得结果更倾向于可疑圆锥角膜后表面高度特点,但不能真实客观反映角膜后表面是否有锥形改变。有研究表明,平均形态的 BFS不能准确描述单一个体的角膜情况,而根据角膜最薄点为中心、直径3.5~8.0 mm区域内的有效高度信息计算得到的增强型后表面高度 BFS效果更佳[16]。这与本研究结果基本一致,出现这种现象的原因可能是由于排除了中央3.5 mm以外的高度数据后8 mm内的高度值在正常角膜中不会对BFS造成影响,但对于圆锥角膜患者或者临床前期圆锥角膜患者,其中央区域以外的高度数据会显著影响与BFS比较的结果。

本研究还发现角膜后表面曲率PSK在不同角膜直径患者组间有明显差异,表面曲率越高,出现后表面高度异常的可能性越大。此外,研究还发现PSK与BAD值呈弱负相关关系。在圆锥角膜的排除检查中,我们特别关注患者角膜后表面高度的变化,其过高是诊断亚临床期或者顿挫型圆锥角膜的重要依据[17]。对于角膜后表面曲率PSK而言,角膜直径越小,代表角膜最薄点至角膜周边的距离越短,角膜中央至角膜周边的曲率变化越快,因此,PSK在小角膜患者中会显示出更大的结果。对于BAD而言,PSK的变化可以反映患者角膜后表面高度的变化,PSK越大,角膜后表面高度异常的可能性越高,BAD显示可疑或异常的风险越大。因此,在Pentacam的结果判读中,临床医师需要考虑PSK对总体结果的影响,而不能单纯依据BAD值来判断患者是否存在可疑圆锥角膜。

本研究也存在一定的局限性。其一,Pentacam检查提供了多方面多层次的数据信息,其中还包括厚度进展指数(PPI)、Ambrósio的最大相关厚度指数(ARTMax)等,这些数据结果也可能在一定程度上影响结果判读,因此,在后续的研究中,应纳入更多的数据指标,进一步完善角膜形态学参数差异对Pentacam结果的影响;其二,本研究根据角膜直径的大小直接分组,未予明确角膜直径大小具体数值与BAD的相关关系,后续研究应进一步扩大样本量,将角膜直径等参数以量化的形式,分析BAD值相关性及其在Pentacam检查结果判读中的权重。

综上所述,角膜直径的大小与Pentacam检查中BAD密切相关,且角膜后表面曲率PSK也在一定程度上影响结果的判读。因此,临床医师在评估屈光手术术前Pentacam检查结果时,除考虑患者屈光度数、角膜厚度和角膜后表面高度等方面以外,仍需进一步关注患者角膜直径的大小,如BAD结果提示异常,需结合全面的眼部临床检查和角膜生物力学检查进行综合评估,从而有效排除手术禁忌,提高手术的远期安全性。

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