不同屈光狀態(tài)學(xué)齡期兒童角膜前表面區(qū)域Q值的研究

郭燕 琚霄慧 金卡露 夏哲人 鄭穗聯(lián)

作者單位：1溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院育英兒童醫(yī)院眼科，溫州 325027；2溫州醫(yī)科大學(xué)附屬衢州醫(yī)院眼科，衢州 324000

角膜前表面的非球面性是決定人眼成像質(zhì)量的重要因素，通常采用Q值進(jìn)行定量描述。角膜前表面的非球面性并不一致，在角膜不同區(qū)域或不同直徑范圍內(nèi)Q值不同，全角膜平均Q值或某角膜子午線Q值并不能準(zhǔn)確地描述角膜的非球面性。Bennett和Rabbetts提出的弧矢曲率半徑Q值計(jì)算方法中的弧矢曲率半徑并不是真實(shí)的曲率半徑，且該方法只能計(jì)算4 條半主子午線上的Q值。Pentacam等設(shè)備的內(nèi)部軟件提供的數(shù)據(jù)也只包括鼻、顳、上、下4 條半子午線的角膜Q值及全角膜平均Q值。Ying等和Zheng等的研究中采用的正切曲率半徑Q值計(jì)算方法中的正切曲率半徑是真正的曲率半徑，對(duì)局部曲率變化特別是角膜周邊區(qū)比較敏感，能更好代表角膜形態(tài)，且該方法可以計(jì)算任意半子午線或區(qū)域的角膜Q值。

我國屈光不正兒童眾多，僅近視在城市地區(qū)兒童患病率已接近80%。充分了解兒童角膜形態(tài)在兒童近視機(jī)制研究和兒童角膜塑形鏡驗(yàn)配等臨床工作均至關(guān)重要。本研究應(yīng)用Pentacam眼前節(jié)分析儀測(cè)量我國不同屈光狀態(tài)的學(xué)齡期兒童角膜形態(tài)，通過正切曲率半徑計(jì)算各區(qū)域角膜前表面Q值，探索我國學(xué)齡期兒童在不同屈光狀態(tài)下各區(qū)域角膜前表面Q值的特點(diǎn)，從而為建立個(gè)體化角膜前表面模型及個(gè)性化的角膜塑形鏡驗(yàn)配提供理論依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

選擇2018年9月至2019年10月于溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院育英兒童醫(yī)院眼科門診就診的正常發(fā)育的學(xué)齡期兒童。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡6～13歲；②-6.00 D≤等效球鏡度（SE）≤+5.00 D，散光≤3.00 D，矯正視力≥0.8 的眼球發(fā)育正常者；③無眼部手術(shù)史、外傷史、眼部器質(zhì)性病變；④無角膜瘢痕、不規(guī)則散光者；⑤無眼部刺激癥狀影響成像質(zhì)量者；⑥無角膜接觸鏡配戴者。按照右眼SE進(jìn)行分組：中度近視組：-6.00 D≤SE＜-3.00 D；低度近視組：-3.00 D≤SE＜-0.25 D；正視組：-0.25 D≤SE≤+0.50 D；低度遠(yuǎn)視組：+0.50 D＜SE≤+3.00 D；中度遠(yuǎn)視組：+3.00 D＜SE≤+5.00 D。本研究遵循赫爾辛基宣言，經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批號(hào)：LCKY2020-159），所有研究對(duì)象的監(jiān)護(hù)人均詳細(xì)了解本研究的目的、過程及步驟，并簽定知情同意書。

1.2 檢查方法

對(duì)所有研究對(duì)象均進(jìn)行全面的眼部檢查：包括檢影驗(yàn)光、主覺驗(yàn)光、裂隙燈顯微鏡檢查及直接檢眼鏡檢查，篩選符合入選標(biāo)準(zhǔn)的研究對(duì)象。由同一位熟練的技術(shù)人員采用Pentacam 70700眼前節(jié)分析儀（德國OCULUS公司）對(duì)每例研究對(duì)象行角膜數(shù)據(jù)采集。圖像成像質(zhì)量都需達(dá)到OK標(biāo)準(zhǔn)，角膜前表面有效數(shù)據(jù)值大于95%。

從Pentacam眼前節(jié)分析儀角膜前表面切向曲率圖中，導(dǎo)出角膜前表面7 mm直徑范圍內(nèi)的所有點(diǎn)的切向曲率半徑值

r

。將角膜前表面分為鼻（315°-45°）、上（45°-135°）、顳（135°-225°）、下（225°-315°）4個(gè)區(qū)域，建立區(qū)域內(nèi)的角膜前表面子午切面的二次曲線模型

y

=

a

z

+

a

z

，（其中a、a為二次曲線的系數(shù)），通過公式推導(dǎo)得到，將正切曲率半徑

r

代入該公式，通過回歸擬合計(jì)算得到回歸系數(shù)b 和c，再由計(jì)算得到該區(qū)域Q值。具體計(jì)算方法、方法的可靠性及準(zhǔn)確性在先前研究中均有論述。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

系列病例研究。采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料通過單樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，Levene檢驗(yàn)進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)。符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)資料以表示。各區(qū)域角膜前表面Q值經(jīng)方差齊性檢驗(yàn)后行隨機(jī)區(qū)組資料方差分析，若差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義則再采用LSD多重比較分析兩兩區(qū)域間角膜前表面Q值差異。不同屈光組間的區(qū)域角膜前表面Q值經(jīng)方差齊性檢驗(yàn)后行單因素方差分析。采用Pearson相關(guān)分析SE與各區(qū)域角膜Q值的相關(guān)性。以

P

＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究共納入學(xué)齡期兒童192例，其中男94例，女98例，年齡6～13歲，平均年齡9.4歲，采集右眼數(shù)據(jù)。

2.1 各區(qū)域角膜前表面Q值的比較

鼻、上、顳、下4 個(gè)區(qū)域的角膜前表面Q值分別為-0.50±0.13、-0.62±0.15、-0.31±0.10、-0.42±0.18，隨機(jī)區(qū)組資料的方差分析顯示4個(gè)區(qū)域內(nèi)的角膜前表面Q 值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（

F

=215.19，

P

＜0.001），LSD多重比較分析顯示任兩區(qū)域角膜前表面Q值差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，顳、下、鼻、上區(qū)域角膜前表面變平坦趨勢(shì)依次增快（見表1）。

2.2 各區(qū)域角膜前表面Q值在不同屈光組間的比較

不同屈光組的鼻側(cè)及下方角膜前表面Q值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表2），隨著SE的增大，鼻側(cè)、下方區(qū)域角膜前表面變平坦的趨勢(shì)增快，兩區(qū)域的角膜Q值和SE的Pearson相關(guān)分析顯示均呈負(fù)相關(guān)（

r

=-0.38，

P

＜0.001；

r

=-0.16，

P

=0.031），不同屈光組在上、顳側(cè)2個(gè)區(qū)域角膜前表面Q值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1.各區(qū)域間角膜前表面Q值的LSD多重比較（192眼）
Table 1.The LSD multiple comparison of the anterior corneal Q values of four regions (192 eyes)

Data in the table were the mean difference of anterior corneal Q values.Q,anterior corneal Q values of nasal region;Q,anterior corneal Q values of superior region Q values;Q,anterior corneal Q values of temporal region;Q,anterior corneal Q values of inferior region.,＜0.05.

2.3 各區(qū)域角膜前表面Q值差值在不同屈光組間的比較

鼻顳側(cè)Q值差值在不同屈光組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表3），且隨SE的增大，鼻顳側(cè)Q值差異變小，兩者有相關(guān)性（

r

=-0.42，

P

＜0.001）。上下方Q值差值在不同屈光組間的方差分析中雖差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但隨SE的增大，上下方Q差值并無明顯規(guī)律性增加或減少。

3 討論

角膜前表面非球面性是指角膜曲率從中央到周邊逐漸變化的趨勢(shì)，一般采用Q值進(jìn)行定量描述。既往研究表明兒童角膜前表面平均Q 值為-0.85～0.63，大部分角膜前表面呈長(zhǎng)橢圓形，角膜曲率從中央到周邊逐漸變平坦。然而角膜前表面的非球面性并不是一致的，在角膜不同區(qū)域或不同直徑范圍內(nèi)Q值并不相同，全角膜平均Q值無法準(zhǔn)確地描述角膜各區(qū)域的非球面性。陳佳等采用Pentacam設(shè)備內(nèi)部軟件獲得成人角膜前表面鼻側(cè)、顳側(cè)、上方、下方半子午線Q值，分析顯示四者存在差異，其中鼻側(cè)較顳側(cè)、上方較下方角膜曲率變平坦趨勢(shì)更快。Zhang等采用Wavelight-ALLEGRO Topographer獲得6～85歲人群角膜前表面數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)角膜前表面Q值鼻側(cè)較顳側(cè)小、上方較下方小。雖上述研究已經(jīng)提示角膜前表面非球面的不一致性，但目前多數(shù)研究只能通過檢查設(shè)備內(nèi)部軟件程序獲得半子午線Q值進(jìn)行分析，無法獲得區(qū)域角膜Q值，且針對(duì)學(xué)齡期兒童人群的研究鮮見報(bào)道。本研究通過Pentacam設(shè)備獲得角膜前表面正切曲率半徑，建立二次曲面模型，從而獲得角膜鼻側(cè)、顳側(cè)、上方、下方區(qū)域的角膜前表面Q值。本研究計(jì)算獲得的學(xué)齡期兒童角膜前表面鼻、上、顳、下4 個(gè)區(qū)域的角膜Q值分別為-0.50±0.13、-0.62±0.15、-0.31±0.10、-0.42±0.18，均在0至-1之間，表明4個(gè)區(qū)域內(nèi)角膜曲率從中央到周邊逐漸變平坦，這與既往研究相一致。本研究發(fā)現(xiàn)學(xué)齡期兒童顳、下、鼻、上4個(gè)區(qū)域角膜Q值存在差異，且逐漸變小，表明4 個(gè)區(qū)域角膜曲率變平坦趨勢(shì)依次增快。從解剖因素考慮可能是由于重力、眼外肌力量、眼外肌附著點(diǎn)等不同所致。內(nèi)直肌止端離角膜緣最近，且肌束較寬，上直肌雖然離角膜緣最遠(yuǎn)，但是肌束最寬，所以兩者的肌肉力量強(qiáng)，鼻側(cè)及上方角膜從中間到周邊變平坦的速度更快；另外，鼻側(cè)鞏膜較顳側(cè)平坦，所以鼻側(cè)角膜需要較顳側(cè)更快變平坦才能維持平緩的銜接。

表2.不同屈光組間各區(qū)域角膜前表面Q值的比較
Table 2.Comparison of the anterior corneal Q values of four regions among different refracive groups

,number of eyes.Data were expressed as means±standard deviations.Q,anterior corneal Q values of nasal region;Q,anterior corneal Q values of superior region Q values;Q,anterior corneal Q values of temporal region;Q,anterior corneal Q values of inferior region.

表3.不同屈光組間角膜前表面區(qū)域Q值差值的比較
Table 3.Comparison of the anterior corneal Q values difference between regions among different refractive groups

,number of eyes.Data were expressed as means±standard deviations;Q,the anterior corneal Q values difference between nasal and temporal region;Q,the anterior corneal Q values difference between superior and inferior region.

既往研究中角膜Q值與屈光狀態(tài)之間的關(guān)系并無明確結(jié)論。Zhang等的研究中成人中度近視組的平均角膜Q值與高度近視組、超高近視組間存在差異，且隨著近視度數(shù)的增加Q值更小，但兩者相關(guān)性較弱。Hashemi等研究表明成人的遠(yuǎn)視、正視、近視組的平均角膜Q值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在近視組內(nèi)低度近視組較高度近視組的Q值更小。Fuller和Alperin則指出角膜Q值和屈光度無相關(guān)性。以上研究中的結(jié)論截然不同，研究中均采用角膜平均Q值進(jìn)行分析。本研究將角膜前表面進(jìn)行區(qū)域劃分，發(fā)現(xiàn)不同屈光狀態(tài)組鼻側(cè)及下方角膜前表面Q值存在差異，且隨著SE的增加，角膜前表面Q值更小，兩者存在相關(guān)性；顳側(cè)和上方區(qū)域的角膜Q值在不同屈光狀態(tài)組中差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。既往關(guān)于周邊屈光的研究顯示1年的隨訪中不同屈光組的屈光度變化量和周邊屈光度變化量?jī)H在鼻側(cè)區(qū)域具有相關(guān)性，顳側(cè)區(qū)域沒有相關(guān)性，該現(xiàn)象和本研究中角膜Q值的規(guī)律具有一致性，故本研究大膽提出鼻側(cè)及下方角膜Q值的差異引起周邊屈光狀態(tài)及周邊像差的差異，從而可能影響兒童近視的發(fā)生及發(fā)展，但這些均需進(jìn)一步研究加以證明。

本研究還發(fā)現(xiàn)在不同屈光組的鼻顳側(cè)Q差值存在差異，且隨SE的增加，鼻顳側(cè)Q值差值進(jìn)一步增大，兩者Pearson相關(guān)分析具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Li等研究發(fā)現(xiàn)角膜鼻顳側(cè)子午線Q值差值明顯影響角膜塑形鏡的偏心情況，角膜塑形鏡偏心組的鼻顳側(cè)子午線Q值差值比非偏心組大，且ROC曲線顯示鼻顳側(cè)子午線和上下方子午線Q值差值的總和是預(yù)測(cè)角膜塑形鏡偏心情況的敏感指標(biāo)，其曲線下面積達(dá)到0.778。因此角膜塑形鏡設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮角膜前表面Q值的鼻顳側(cè)不對(duì)稱性。而目前角膜塑形鏡的設(shè)計(jì)主要基于角膜屈光度、曲率以及主覺驗(yàn)光結(jié)果，而未考慮不同個(gè)體各區(qū)域角膜前表面Q值的差異，無法達(dá)到角膜塑形鏡與角膜前表面的良好匹配，從而影響角膜塑形鏡配戴后的視覺質(zhì)量及近視矯正效果。

本研究應(yīng)用Pentacam眼前節(jié)分析儀測(cè)量我國不同屈光狀態(tài)的學(xué)齡期兒童的角膜形態(tài)，通過正切曲率半徑計(jì)算不同區(qū)域角膜前表面的Q值，發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域內(nèi)的角膜前表面Q值存在差異，不同屈光狀態(tài)的鼻側(cè)及下方角膜前表面Q值，鼻顳側(cè)角膜Q值差值存在差異，且均與SE存在相關(guān)關(guān)系。本研究提示不同屈光度的兒童矯正屈光時(shí)需考慮各區(qū)域角膜Q值，以提高成像質(zhì)量。進(jìn)行角膜塑形鏡驗(yàn)配時(shí)，將各區(qū)域角膜Q值融入角膜塑形鏡的設(shè)計(jì)，可以制作與角膜更加匹配的個(gè)性化角膜塑形鏡，從而有望達(dá)到更好的矯治效果。各區(qū)域角膜Q值的不同是否會(huì)引起周邊屈光及像差的不同而影響兒童近視的發(fā)生及發(fā)展仍需進(jìn)一步的研究。

利益沖突申明

本研究無任何利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明

郭燕：參與選題、設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集及資料的分析和解釋；撰寫論文；對(duì)編輯部的修改意見進(jìn)行修改。琚霄慧：參與選題、設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集。金卡露：參與數(shù)據(jù)采集及撰寫論文。夏哲人：參與資料的分析和解釋，修改論文中關(guān)鍵性結(jié)果、結(jié)論。鄭穗聯(lián)：參與選題、設(shè)計(jì)，資料的分析和解釋，修改論文中關(guān)鍵性結(jié)果、結(jié)論，對(duì)編輯部的修改意見進(jìn)行核修