圓錐角膜患者角膜光密度的臨床價(jià)值分析

薛雅珺，陳 琳，田 恬，蔡 博，馬麗梅，李 帥，秦藝璇，莊文娟

（1.西北民族大學(xué)醫(yī)學(xué)院，銀川 750001；2.寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院寧夏眼科醫(yī)院，銀川 750001；3.寧夏醫(yī)科大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院，銀川 750001）

圓錐角膜是一類雙眼發(fā)病且角膜中央和旁中央?yún)^(qū)基質(zhì)進(jìn)行性變薄、擴(kuò)張并向前突起成圓錐狀的非炎癥性角膜疾病，臨床表現(xiàn)為不規(guī)則散光和不同程度的視力下降[1]。圓錐角膜常于青春期發(fā)病，患病率平均為1/2 000[2]左右，是導(dǎo)致青少年視力喪失最常見的原因。目前圓錐角膜的早期診斷缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[3]，往往患者確診時(shí)已處于臨床晚期。因此，圓錐角膜的早期診斷和治療對(duì)患者的預(yù)后顯得極為重要。

Pentacam眼前節(jié)分析系統(tǒng)（Oculus，Wetzlar，德國）基于Scheimpflug原理，可以通過測(cè)量角膜光密度值無創(chuàng)地客觀評(píng)估角膜透明度，而角膜透明度是依靠膠原纖維規(guī)則排列和角膜細(xì)胞規(guī)則分布來維持的[4]，在圓錐角膜中，角膜基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和順序以及膠原纖維被破壞[5-6]，會(huì)導(dǎo)致角膜光密度值增加。Bernardo等[7]認(rèn)為圓錐角膜前層中央部分的光密度高于正常角膜，且隨著圓錐角膜的進(jìn)展光密度值會(huì)增高，但關(guān)于角膜光密度值對(duì)圓錐角膜的診斷價(jià)值尚不明確。本研究通過比較正常人群與圓錐角膜患者角膜光密度值的差異，并通過繪制受試者工作特征（ROC）曲線，計(jì)算曲線下面積（AUC），評(píng)價(jià)角膜光密度對(duì)圓錐角膜的診斷價(jià)值。

1 對(duì)象與方法

1.1 一般資料

選取2018年1月至2020年10月就診于寧夏眼科醫(yī)院的圓錐角膜患者，以及面向社會(huì)招募的健康志愿者作為研究對(duì)象。圓錐角膜組68例（130眼），其中男性40例，女性28例，平均年齡為（22±11）歲，因圓錐角膜患者雙眼病程進(jìn)展不一，所以本研究圓錐角膜組大部分納入雙眼[3]；健康志愿者為正常對(duì)照組89例（89眼），其中男45例，女44例，平均年齡（34±19）歲，隨機(jī)選擇一只眼納入本研究。本研究遵守赫爾辛基宣言，研究方案經(jīng)寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：1）圓錐角膜組：根據(jù)《中國圓錐角膜診斷和治療專家共識(shí)（2019年）》[1]中圓錐角膜的分期，本研究中納入潛伏期、初發(fā)期、完成期的患者，因瘢痕期患者的角膜形態(tài)異常，多次測(cè)量數(shù)據(jù)變異度較大，予以排除。2）正常對(duì)照組：等效球鏡度數(shù)為+0.75 D～-0.75 D，最佳矯正視力≥1.0，無任何其他眼部疾病史，雙眼行眼前節(jié)Pentacam檢查均為正常，隨機(jī)選擇一只眼納入本研究。3）硬性角膜接觸鏡停止佩戴4周及以上、軟性角膜接觸鏡停止佩戴2周及以上者[8]。

排除標(biāo)準(zhǔn)：1）有眼前節(jié)手術(shù)史、外傷史、角膜疾病、眼表疾病或其他任何情況導(dǎo)致角膜瘢痕形成者。2）全身有結(jié)締組織病及其他與眼科相關(guān)疾病者。3）測(cè)量時(shí)懷孕及過去12個(gè)月內(nèi)有懷孕史者，不愿意參加本研究者。

1.3 檢查方法

每位受試者均進(jìn)行視力、裂隙燈顯微鏡等常規(guī)眼科檢查，并使用Pentacam眼前節(jié)分析系統(tǒng)（Oculus，Wetzlar，德國）測(cè)量角膜光密度。操作均由同一名經(jīng)過培訓(xùn)的技術(shù)人員完成，每只眼重復(fù)測(cè)量3次，取質(zhì)量最佳的圖像進(jìn)行記錄。選取以角膜頂點(diǎn)為中心，0～2 mm、2～6 mm、6～l0 mm、0～12 mm直徑范圍的角膜光密度平均值，根據(jù)不同的厚度層面將角膜分為3層，即前層為角膜前120 μm的層面，后層為角膜后60 μm的層面，中間層為角膜前120 μm以后與角膜后60 μm以前的中央基質(zhì)層，角膜光密度以灰度為單位表示，范圍為0～100（0為完全透明，100為完全混濁）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。使用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示；兩組間光密度值的比較采用協(xié)方差分析以及Bonferroni多重矯正檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。繪制ROC曲線，計(jì)算AUC，評(píng)價(jià)角膜光密度對(duì)圓錐角膜的診斷價(jià)值。P≤0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 正常對(duì)照組與圓錐角膜組一般資料比較

兩組間性別分布差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.303），對(duì)照組年齡大于圓錐角膜組（P<0.001）。

2.2 正常對(duì)照組與圓錐角膜組不同直徑范圍和不同厚度層面角膜光密度值的對(duì)比

在不同厚度層面中，正常對(duì)照組和圓錐角膜組角膜光密度值均在前層中最高［分別為（17.32±0.30）和（18.44±0.25）］，在后層中最低［分別為（11.07±0.22）和（12.10±0.18）］，且圓錐角膜組角膜光密度值更高。在全層不同直徑范圍內(nèi)，正常對(duì)照組角膜光密度值在6～10 mm直徑范圍最高（13.52±0.24），0～2 mm直徑范圍內(nèi)次之，最低的是2～6 mm直徑范圍（11.57±0.24），而圓錐角膜組角膜光密度值在0～2 mm直徑范圍最高（15.03±0.50），6～10 mm直徑范圍次之，最低的是2～6 mm直徑范圍（12.94±0.19）。兩組間比較，0～2 mm、2～6 mm、0～12 mm直徑范圍的各層光密度值之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05或<0.01），見表1。

表1 正常對(duì)照組與圓錐角膜組不同直徑范圍和不同厚度層面角膜光密度值的對(duì)比

2.3 圓錐角膜組ROC曲線分析

對(duì)圓錐角膜組角膜光密度值進(jìn)行ROC曲線分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，ROC曲線下面積0～2 mm直徑范圍的各層最大，2～6 mm直徑范圍的各層次之，且AUC均>0.6，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均<0.05）。結(jié)果顯示，0～2mm直徑范圍的前層、中層、后層和全層AUC值分別為0.849、0.823、0.702、0.831；2～6 mm直徑范圍的前層、中層、后層和全層AUC值分別為0.720、0.706、0.640、0.706。其中前層0～2 mm直徑范圍AUC值最大，為0.849，截?cái)嘀担–utoff值）為15.550，約登指數(shù)為0.597，靈敏度為75.4%，特異度為84.3%，95%置信區(qū)間為0.799～0.889（P<0.001），診斷效能最優(yōu)，而后層2～6 mm直徑范圍AUC值最小，為0.640。見表2及圖1。

表2 圓錐角膜組角膜光密度值ROC曲線分析

圖1 圓錐角膜組的ROC曲線

3 討論

采用Pentacam眼前節(jié)分析系統(tǒng)測(cè)量角膜光密度值對(duì)角膜透明度的評(píng)估較裂隙燈前節(jié)檢查具有更好的客觀性，目前已普遍應(yīng)用于感染性角膜炎[9]、角膜營養(yǎng)不良[10]、圓錐角膜的診斷以及角膜移植手術(shù)[11-12]、角膜屈光手術(shù)后[13-15]、圓錐角膜交聯(lián)手術(shù)前后[16-17]的臨床隨訪研究中。因此本研究通過比較正常人群與圓錐角膜患者角膜光密度值的差異，并通過ROC曲線，探討角膜光密度對(duì)圓錐角膜的診斷價(jià)值。由于受角膜直徑大小、眼瞼閉合等因素影響，測(cè)量周邊區(qū)域角膜光密度值時(shí)，尤其10～12 mm直徑范圍包含了角膜緣和部分鞏膜，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)值可重復(fù)性差，變異度高，且目前的研究表明圓錐角膜發(fā)病部位多在角膜中央?yún)^(qū)，很少累及周邊部位[6]?？紤]到這些因素影響，因此本研究未納入10～12 mm直徑范圍各層角膜光密度值。

本研究結(jié)果顯示，圓錐角膜的角膜光密度值在前層中央?yún)^(qū)（0～6 mm直徑范圍）增高最為明顯，并且中層和后層0～6 mm直徑范圍的角膜光密度值也較對(duì)照組增高。這與Koc[18]、Bernardo等[7]的結(jié)果相一致，也與圓錐角膜的組織病理學(xué)相一致。圓錐角膜的原發(fā)病變可導(dǎo)致角膜上皮層變薄、前彈力層斷裂、基底下神經(jīng)叢增厚、角膜基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和順序以及膠原纖維的破壞[19-20]，發(fā)病后期部分患者出現(xiàn)后彈力層的破裂，內(nèi)皮細(xì)胞趨于扁平，空泡形成，且有鐵質(zhì)沉著[21]，這些都是引起角膜光密度值增高的組織病理因素。

本研究中的圓錐角膜組在不同厚度層面中與正常對(duì)照組角膜光密度值的變化趨勢(shì)一致，即都表現(xiàn)為前層、中層、后層角膜光密度值依次降低，但圓錐角膜組各厚度層面的光密度值均高于正常對(duì)照組。在對(duì)圓錐角膜組不同直徑范圍角膜光密度值進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，0～2 mm直徑范圍數(shù)值最高，6～10 mm次之，最低是2～6 mm直徑范圍，這與Bernardo等[7]和Anayol等[22]的研究結(jié)果不同，他們發(fā)現(xiàn)在圓錐角膜組中0～2 mm直徑范圍最高，2～6 mm次之，最低的是6～10 mm直徑范圍。

有研究表明年齡為影響角膜光密度值的混雜因素[23-26]，本研究中兩組研究對(duì)象的年齡差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此兩組間比較采用協(xié)方差分析。本研究結(jié)果顯示正常人群中角膜光密度值范圍在13.6～14.5，平均值為14.1，與Anayol等[22]報(bào)道的結(jié)果不同。有研究[26]報(bào)道，隨著年齡增長，角膜內(nèi)皮細(xì)胞減少，角膜光密度值會(huì)增高，本研究的正常人群年齡為（22±11）歲，而Anayol等[22]是在年齡為（35±14）歲的正常人群中進(jìn)行研究的。此外，Dong等[27]發(fā)現(xiàn)高度近視患者角膜光密度值低于正常人群，認(rèn)為屈光度與角膜光密度相關(guān)，本研究將正常人群的等效球鏡度數(shù)限定在+0.75 D～-0.75 D，而Anayol等[22]的研究中正常人群未考慮屈光度狀態(tài)。據(jù)此推測(cè)納入正常人群的年齡和屈光度的不同是造成本研究角膜光密度值略低的原因。

為了預(yù)測(cè)角膜光密度值對(duì)圓錐角膜的診斷效能，本研究進(jìn)行了ROC曲線分析，結(jié)果顯示ROC曲線下面積0～2 mm直徑范圍的各層最大，2～6 mm直徑范圍的各層次之，且AUC均>0.6，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其中前層0～2 mm直徑范圍AUC值最大，AUC為0.849，因此對(duì)于圓錐角膜，前層0～2 mm直徑范圍的角膜光密度值較其余各層及各直徑范圍可能具有更高的診斷價(jià)值。此外，前層0～2 mm直徑范圍角膜光密度截?cái)嘀禐?5.550，約登指數(shù)為0.597，靈敏度為75.4%，特異度為84.3%，95%CI為0.799～0.889，該分析結(jié)果表明前層0～2 mm直徑范圍的光密度值可能會(huì)在未來給圓錐角膜疾病的診斷提供一定的參考依據(jù)。

鑒于本研究樣本量較少，未能對(duì)不同分期圓錐角膜的角膜光密度值的特點(diǎn)進(jìn)行分析，后續(xù)還需繼續(xù)擴(kuò)大樣本量進(jìn)行分期比較，以期能為圓錐角膜的早期臨床診斷和隨訪觀察提供依據(jù)。

綜上，相比正常人群，圓錐角膜患者的中央?yún)^(qū)各層光密度值更高，且ROC曲線中0～2 mm直徑范圍的前層靈敏度和特異度最高，這些角膜光密度的改變可能會(huì)在未來給圓錐角膜的早期診斷提供一定的參考依據(jù)。