三種不同儀器測量角膜前表面曲率的研究

王 松，陶黎明，蔣正軒，梁 坤，王 靜，何朝輝

(安徽醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院，安徽合肥 230601)

角膜曲率是眼科生物學(xué)測量中最常見、最重要的系數(shù)之一，且在眼科臨床工作中應(yīng)用廣泛。角膜曲率的準(zhǔn)確測量在人工晶體屈光度的計算、屈光手術(shù)的術(shù)前檢查和術(shù)后評價、圓錐角膜的診斷和角膜接觸鏡的佩戴等工作中發(fā)揮著重要作用。早期的Javal-Schiotz型手動角膜曲率計要求檢查者有熟練的操作經(jīng)驗和患者密切的配合，費時費力已成阻礙它在臨床廣泛運用的重要原因。后陸續(xù)出現(xiàn)了更加便捷準(zhǔn)確的可自動測量角膜曲率的儀器，如自動驗光儀。光學(xué)相干生物測量儀(IOL-Master)因其用于人工晶體度數(shù)測量，使其對角膜曲率測量廣泛運用于臨床。最近幾年，新型擁有Scheimflug攝像系統(tǒng)的眼前節(jié)分析系統(tǒng)(Pentacam)可獲得清晰的眼前節(jié)三維圖像，進而獲得更加精確的生物學(xué)參數(shù)，如角膜前后表面曲率。

雖然每種儀器的準(zhǔn)確性和重復(fù)性在用于臨床前已得到研究及驗證，但是各種儀器間的測量差異大小如何，及臨床上的相互替代使用，需行一致性研究加以驗證。本研究的主要目的就是評價各種儀器測量角膜曲率的差異性及一致性。本研究旨在對三種儀器測量角膜曲率的結(jié)果進行比較，評價測量結(jié)果的一致性，并對臨床中的運用提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 資料及方法

1.1 研究對象 隨機選取2013年5月—2013年6月來我院體檢的正常人進行檢查，共51人99只眼，受檢者年齡19～71歲，平均(33.86±12.87)歲。每位參加檢查的患者給予詳細而全面的眼部檢查如視力、矯正視力、裂隙燈、眼壓及眼底檢查。病例排除標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡小于18周歲;(2)既往存在眼部手術(shù)史;(3)眼部疾病如角膜疾病(營養(yǎng)不良、變形、潰瘍)及異物損傷角膜者;(4)固視不良及無法配合檢查者;(5)干眼患者(Schirmer’s I試驗小于5 mm或淚膜破裂時間小于5 s及角膜熒光素染色陽性);(6)角膜接觸鏡佩戴者。

1.2 檢查儀器 自動驗光儀Autorefractor(Accuref-K9001;Shin-Nippon，Japan);光學(xué)相干生物測量儀IOL-Master(CarlZeiss，Germany):眼前節(jié)分析系統(tǒng)Pentacam(Oculus，Germany)。

1.3 檢查方法 所有被檢查者隨機分配進行電腦自動驗光儀、光學(xué)相干生物測量儀(IOL-Master)、眼前節(jié)分析系統(tǒng)(Pentacam)檢查。每一種儀器均由同一位熟練的技師操作，每位患者檢查時間小于3 min。本次試驗中，三種儀器均取被測量者角膜前表面中央直徑3 mm范圍內(nèi)區(qū)域進行測量及數(shù)據(jù)分析。所有的儀器均在獲得檢查者最清晰的角膜前表面圖像后開始測量，連續(xù)測量3次，取平均值。所有儀器取角膜屈光系數(shù)1.337 5，用于轉(zhuǎn)換角膜曲率。如同一儀器前后兩次角膜曲率測量值偏差超過0.5 D予以重新測量。記錄角膜前表面的最陡峭角膜曲率(Ks)及最平坦角膜曲率(Kf)值。被檢者在檢查過程中均配合良好。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 13.0及MedCalc 11.4統(tǒng)計學(xué)軟件對三種儀器測量的Kf、Ks值進行數(shù)據(jù)分析處理。首先對數(shù)據(jù)進行正態(tài)性分析及方差齊性檢驗，對符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)進行單因素方差分析、線性相關(guān)分析及應(yīng)用Bland-Altman分析評價三種儀器之間的一致性。本研究中，P＜0.05視為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 三種儀器測量結(jié)果的差異性比較 見表1。電腦驗光儀、IOLMaster及Pentacam測量的Kf值分別為(42.92±1.21)、(42.98±1.23)、(42.86±1.23)D，Ks值分別為(43.87±1.26)、(43.94±1.25)、(43.74 ±1.33)D。三種儀器間 Kf、Ks值均無統(tǒng)計學(xué)差異(P值分別為0.898、0.714)。

表1 應(yīng)用三種儀器測量Kf、Ks結(jié)果的比較(±s)/D

表1 應(yīng)用三種儀器測量Kf、Ks結(jié)果的比較(±s)/D

電腦驗光儀 IOL-Master Pentacam 898 Ks 43.87±1.26 43.94±1.25 43.74±1.33 0.455 0.714 F P Kf 42.92±1.21 42.98±1.23 42.86±1.23 0.198 0.

2.2 三種儀器測量結(jié)果的相關(guān)性分析 對于Kf、Ks任意兩種儀器間的Pearson相關(guān)系數(shù)均大于0.9，表明了各儀器測量結(jié)果間顯著的相關(guān)性。

2.3 三種儀器測量結(jié)果的一致性評價 表2顯示了三種不同儀器測量的差值的平均數(shù)、方差、95%一致性區(qū)間(LoA)，圖1、2顯示了兩兩儀器間測量Kf、Ks值的Bland-Altman分析圖。兩兩儀器間測量結(jié)果差值的平均值最大分別為Kf(0.12 D)、Ks(0.2 D)。對于Kf和Ks，兩兩儀器間分別運用Bland-Altman分析，結(jié)果表明均有大于95%的數(shù)據(jù)點位于95%一致性區(qū)間內(nèi)，且此區(qū)間窄，可被臨床上接受。

表2 三種不同儀器測量Kf、Ks兩兩之間的比較

3 討論

角膜作為眼球屈光介質(zhì)中極為重要的組成部分，占全眼球屈光力的70%左右。角膜曲率的測量原理是把角膜看做一個光學(xué)折射球面，通過測量角膜的曲率半徑，并按照修正的角膜屈光指數(shù)計算出角膜屈光力。角膜曲率半徑與屈光度值的轉(zhuǎn)化公式D=1 000(n-1)/r。式中:D為角膜屈光度值;n為角膜屈光指數(shù)(一般為1.337 5);r為角膜曲率半徑。角膜曲率的準(zhǔn)確計算越來越具有重要的眼科臨床意義［1］。Norrby和Olsen證實角膜曲率是影響人工晶體計算誤差的主要原因［2-3］。本研究結(jié)果顯示三種儀器測量結(jié)果經(jīng)單因素方差分析提示無統(tǒng)計學(xué)差異(均P＞0.01)(見表1)，經(jīng)相關(guān)性分析示兩兩儀器測量結(jié)果有顯著相關(guān)性(均r＞0.9)。近年來運用Bland-Altman分析方法來分析不同測量方法的一致性。該方法的基本思想是計算出兩種測量結(jié)果的一致性界限，用圖形的方法直觀地反映出來，并從測量方法的臨床應(yīng)用出發(fā)，以測量結(jié)果的差值是否在臨床上可被接受為依據(jù)，得出是否具有一致性的結(jié)論。一般認為，圖形中的數(shù)據(jù)點位于95%一致性區(qū)間范圍內(nèi)的要占到所有數(shù)據(jù)點的95%，同時還要考慮該一致性區(qū)間不超出專業(yè)上可接受的臨界值范圍。滿足這兩點一般即可認為兩種方法的一致性較好，可以互換［4-5］。

圖1 兩兩儀器測量Kf的Bland-Altman分析圖

圖2 兩兩儀器測量Ks的Bland-Altman分析圖

測量角膜曲率的儀器隨著科技的進步，從最初使用的手動角膜曲率計到廣泛使用的自動曲率計及基于Placido盤反射原理的計算機輔助角膜地形圖儀再到目前已被廣泛用于角膜屈光手術(shù)的最先進的三維眼前節(jié)分析系統(tǒng)(Pentacam)，使人們對于角膜形態(tài)學(xué)的認識如非規(guī)律性、非球面性、放射性、非對稱型更加徹底，很大程度上促進了人工晶體的研制，角膜屈光手術(shù)的發(fā)展，角膜塑形鏡的設(shè)計與驗配及角膜疾病的診斷及預(yù)后評估的發(fā)展。電腦驗光儀是利用紅外圓靶環(huán)系統(tǒng)投射至角膜，角膜反射后經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)，成像在CCD上，通過電子系統(tǒng)對其處理，便可快速、準(zhǔn)確、客觀地自動測量人眼角膜屈光參數(shù)［6］。其快速、準(zhǔn)確測量角膜曲率的優(yōu)點逐漸了替代了手動角膜曲率儀，但其僅能對角膜中央直徑3 mm范圍內(nèi)的角膜前表面曲率敏感，過平或過陡或不規(guī)則角膜前表面均制約著測量的準(zhǔn)確性［7］。IOL-Master測量角膜曲率的原理基于傳統(tǒng)角膜曲率計，即測量反射前角膜表面以直徑約為2.5 mm成六角形對稱分布的光點的反射，計算出環(huán)形的表面曲率半徑，從而得出角膜曲率［8］。全眼前節(jié)分析系統(tǒng)Pentacam，它應(yīng)用Scheimpflug旋轉(zhuǎn)拍攝原理，0°～180°的旋轉(zhuǎn)掃描，完成50次裂隙圖像，每個圖像可獲取500個真實高點圖，最終每個層面獲得25 000個真實高點圖，從而由高度數(shù)據(jù)得出角膜任一點的曲率［9］。本研究中IOL-Master測得的Ks、Kf平均值較其他三種儀器測量值大，這與Savini［9］、Shirayama［10］、Huynh［11］等的研究結(jié)果一致。其原因是IOL-Master測量的是角膜中央約2.5 mm范圍的角膜曲率，且越接近中心，角膜越陡峭。而其他儀器測量的是角膜中央直徑3 mm直徑的角膜曲率。經(jīng)Bland-Altman分析顯示，電腦驗光儀、IOL-Master及Pentacam在測量 Kf時分別有 3/99、3/99、4/99的數(shù)據(jù)點位于一致性區(qū)間以外，在測量Ks時分別有4/99、5/99、4/99的數(shù)據(jù)點位于一致性區(qū)間以外。本結(jié)果示三種儀器在測量Kf、Ks時，均至少有95%的數(shù)據(jù)點位于一致性區(qū)間內(nèi)，單從數(shù)據(jù)點分布來看，各儀器間測量的一致性均較好。電腦驗光儀與IOL-Master在測量 Kf、Ks時一致性區(qū)間分別為(-0.38～0.28)、(-0.55～0.42)D，此一致性區(qū)間較窄，并且此范圍可為臨床上所接受，可以相互替換使用。在測量Kf時，Pentacam分別與電腦驗光儀、IOL-Master比較的 95%LoA為(-0.34～0.48)，(-0.25～0.49)D，此 95%LoA 均較窄，一致性較好。然而，在測量Ks時一致性區(qū)間較測量Kf時稍寬，為(-0.37～0.64)，(-0.32～0.73)D，此一致性區(qū)間內(nèi)的差值最大分別為0.64、0.73 D。依據(jù)Ks值及在臨床能夠被接受的范圍，我們認為Pentacam與兩種儀器在測量Kf、Ks時一致性仍較好。Gonen［12］等的研究示Pentacam與其他儀器間的一致性較差，而本研究的結(jié)果與Wang等［13］的研究結(jié)果一致。對于其他研究中認為這三種儀器間不具有一致性的原因可能是受檢者的年齡分布不均、檢查過程中的配合程度不同及儀器間本身存在著差異。必要時對患者進行重復(fù)測量及對各儀器間的測量結(jié)果進行比較可以降低測量誤差。

本研究中電腦驗光儀、IOL-Master和Pentacam在測量角膜前表面3 mm直徑范圍內(nèi)的曲率中表現(xiàn)出良好的一致性。故臨床上用于人工晶體屈光度的測算，常瞳配鏡及分析研究眼部手術(shù)后角膜散光的變化等，需結(jié)合實際需要，選取合適的測量儀器。Pentacam因其不僅能測量角膜的中央及周邊的角膜形態(tài)，還能測量角膜后表面參數(shù)，可作為臨床首選。

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