兩種頻域眼前節(jié)OCT測量角膜厚度和角膜上皮厚度的差異和一致性比較

王闖 王浩 龐辰久

河南大學人民醫(yī)院眼科 河南省人民醫(yī)院 河南省立眼科醫(yī)院，鄭州 450003

角膜上皮厚度并非均勻一致，角膜自身可以通過改變角膜上皮的再分布補償基質(zhì)表面的不規(guī)則。研究表明，在圓錐角膜早期，角膜上皮層即有改變，因此，對角膜上皮厚度的精確測量可以為圓錐角膜的早期診斷提供幫助[1-5]。評估角膜上皮厚度的方法有高頻超聲生物顯微鏡、激光掃描共焦顯微鏡以及眼前節(jié)光相干斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)，前兩者均為接觸性成像技術(shù)，增加了角膜上皮損傷和感染的風險，且因為壓迫作用也影響測量的準確性。眼前節(jié)OCT技術(shù)是基于低相干光原理，可提供角膜的橫斷面影像，通過其內(nèi)置的測量工具對上皮厚度進行測量，有較快的掃描速度和較高的分辨率，是一種可靠的無侵入性上皮成像方法，對患者配合程度的要求較低。目前有RTVue XR-OCT(美國Optovue公司)和Cirrus 5000 HD-OCT(德國Carl Zeiss公司)2種頻域眼前節(jié)OCT可以對角膜上皮厚度進行測量，這2種OCT均有較高的圖像分辨率和較快的掃描速度，可對角膜厚度和角膜上皮厚度進行客觀、定量測量[6-8]，對屈光手術(shù)適應(yīng)證的篩選、手術(shù)方式選擇和圓錐角膜早期診斷具有重要意義，目前尚無這2種OCT對角膜厚度和角膜上皮厚度測量的比較研究。本研究擬采用2種OCT對近視及近視散光患者的角膜厚度和角膜上皮厚度進行測量，對2種儀器測量結(jié)果的差異和一致性進行比較分析，以期為臨床應(yīng)用提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

采用橫斷面研究方法，連續(xù)納入2019年7—9月于河南省立眼科醫(yī)院就診的近視及近視散光患者52例52眼，年齡20～32歲，其中男18例18眼，女34例34眼。納入標準：(1)年齡>18歲，2年內(nèi)屈光度數(shù)穩(wěn)定(變化范圍在±0.5 D)；(2)最佳矯正視力>0.8，等效球鏡度為-1.00～-10.00 D，散光度數(shù)為-0.00～-3.00 D；(3)淚膜破裂時間>10 s；(4)Schirmer試驗Ⅰ淚液分泌量>10 mm/5 min。排除標準：(1)有近視及散光以外的其他眼部疾病者；(2)有系統(tǒng)性疾病者；(3)有角膜接觸鏡配戴史者；(4)有眼部感染史及角膜云翳、瘢痕者；(5)有眼部手術(shù)史或外傷史者。本研究遵循《赫爾辛基宣言》，經(jīng)河南省立眼科醫(yī)院醫(yī)學倫理審查委員會審核批準[批文號：HNEECKY-2021(06)]，所有受檢者納入研究前均了解本研究目的和意義并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1一般檢查 所有受檢者均接受裸眼視力、眼壓(TX-20，日本佳能公司)、綜合驗光(CV-5000，日本Topcon公司)、眼位、裂隙燈顯微鏡(SL-130，德國Carl Zeiss公司)、檢眼鏡(BETA200S，德國Heine公司)檢查及眼軸測量(IOL Master 700，德國Carl Zeiss公司)，排除眼部其他疾病，采用Pantacam眼前節(jié)分析儀(70900，美國Oculus公司)檢查角膜情況。

1.2.2角膜及角膜上皮厚度測量 由同一檢查者分別使用RTVue XR-OCT和Cirrus 5000 HD-OCT對受試者進行檢查。選取右眼作為試驗眼，每次掃描間隔3～5 min，隨機選取2種OCT檢查順序。(1)RTVue XR-OCT檢查 安裝寬角角膜適配鏡頭，輸入受試者基本信息，囑受試者下頜置于下頜托上，調(diào)整受試者的同視角和前后距離，使視軸與眼軸在一條直線上，確保監(jiān)視屏中形成清晰的圖像，采用Pachymetry掃描模式，囑受試者直視鏡頭中央光點，以瞳孔正中心為掃描中心，采集得到直徑6 mm范圍的角膜上皮厚度圖和角膜厚度圖。(2)Cirrus 5000 HD-OCT檢查 安裝測量角膜目鏡，輸入受試者基本信息，囑受試者下頜置于下頜托上并注視鏡頭，調(diào)節(jié)鏡頭與受試者眼距離及方向進行對焦，當光束通過角膜瞳孔中央時，進行角膜掃描，采集得到直徑7 mm范圍的角膜上皮厚度圖和角膜厚度圖。

1.2.3評估指標 收集2種眼前節(jié)OCT測量的角膜中心直徑0～2 mm范圍中心區(qū)(C區(qū))，距角膜中央2～5 mm范圍內(nèi)上方(S區(qū))、鼻上方(SN區(qū))、鼻側(cè)(N區(qū))、鼻下方(IN區(qū))、下方(I區(qū))、顳下方(IT區(qū))、顳側(cè)(T區(qū))及顳上方(ST區(qū))的角膜厚度及角膜上皮厚度數(shù)據(jù)進行比較。

1.3 統(tǒng)計學方法

2 結(jié)果

2.1 2種OCT測量的各區(qū)域角膜厚度比較及相關(guān)性分析

2種OCT測量的C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜厚度比較，差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)(表1)。2種OCT測量的各區(qū)域角膜厚度均呈強的正相關(guān)(r=0.99、0.89、0.95、0.97、0.95、0.93、0.96、0.97、0.92，均P<0.01)(圖1)。

圖1 RTVue XR-OCT和Cirrus 5000 HD-OCT測量各區(qū)域角膜厚度相關(guān)性分析散點圖(Pearson相關(guān)分析，n=52) 2種OCT測量各區(qū)域角膜厚度均呈強的正相關(guān)(r=0.99、0.89、0.95、0.97、0.95、0.93、0.96、0.97、0.92，均P<0.01) A～I：2種儀器測量C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜厚度相關(guān)性分析散點圖 OCT：光相干斷層掃描Figure 1 Scatter diagram of correlation analysis of corneal thickness measured by RTVue XR-OCT and Cirrus 5000 HD OCT (Pearson correlation analysis,n=52) The corneal thickness measured by the two kinds of OCT in each area were strongly positively correlated (r=0.99,0.89,0.95,0.97,0.95,0.93,0.96,0.97,0.92;all at P<0.01) A-I:Scatter diagram of correlation analysis of corneal thickness measured by the two instruments in C,S,SN,N,IN,I,IT,T and ST areas OCT：optical coherence tomography

2.2 2種OCT測量的各區(qū)域角膜上皮厚度比較及相關(guān)性分析

2種OCT測量的C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜上皮厚度比較，差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.01)(表2)。2種OCT測量的各區(qū)域角膜上皮厚度均無明顯相關(guān)性(r=0.17、0.08、0.16、0.28、0.20、0.24、0.19、0.21、0.13，均P>0.05)。

2.3 2種OCT測量角膜厚度的一致性分析

Bland-Altman一致性檢驗結(jié)果顯示，2種OCT測量C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜厚度值95%一致性界限(limits of agreement，LoA)分別為-15.02～4.95、-30.68～29.03、-24.21～15.13、-22.19～7.19、-31.28～9.78、-30.82～15.70、-26.69～11.15、-17.05～14.78和-23.81～25.85 μm，95% LoA上下限絕對值分別為19.97、59.71、39.34、29.38、41.06、46.52、37.84、31.83和49.66 μm，以上數(shù)值在臨床上可以接受。2種OCT測量C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜厚度分別有50、49、49、49、49、48、50、49和49眼在95% LoA內(nèi)，分別占96%、94%、94%、94%、94%、92%、96%、94%和94%，2種OCT測量角膜厚度的一致性較好(圖2)。

圖2 RTVue XR-OCT和Cirrus 5000 HD-OCT測量各區(qū)域角膜厚度Bland-Altman一致性檢驗散點圖(n=52) 2種OCT測量C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜厚度95% LoA分別為-15.02～4.95、-30.68～29.03、-24.21～15.13、-22.19～7.19、-31.28～9.78、-30.82～15.70、-26.69～11.15、-17.05～14.78和-23.81～25.85 μm A～I：2種儀器測量C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜厚度一致性分析散點圖Figure 2 Scatter plot of Bland-Altman consistency test of the corneal thickness measured by RTVue XR-OCT and Cirrus 5000 HD-OCT in various areas (n=52) The 95% LoA of corneal epithelial thickness in C,S,SN,N,IN,I,IT,T and ST areas measured by the two instruments was -15.02-4.95,-30.68-29.03,-24.21-15.13,-22.19-7.19,-31.28-9.78,-30.82-15.70,-26.69-11.15,-17.05-14.78 and -23.81-25.85 μm,respectively A-I:Scatter diagram of consistency analysis of corneal epithelial thickness measured by the two instruments in C,S,SN,N,IN,I,IT,T and ST areas

2.4 2種OCT測量的角膜上皮厚度一致性分析

Bland-Altman一致性檢驗結(jié)果顯示，2種OCT測量C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜上皮厚度95% LoA分別為-2.96～13.57、-3.94～14.29、-3.67～14.63、-4.61～14.41、-4.65～15.34、-5.24～15.39、-5.97～15.77、-3.59～14.01和-4.83～13.49 μm，95% LoA上下限絕對值分別為16.53、18.23、18.30、19.02、19.99、20.63、21.74、17.60和18.32 μm，以上數(shù)值在臨床上不可以接受。2種OCT測量C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜上皮厚度分別有50、49、50、49、49、50、49、49和50眼在95% LoA內(nèi)，分別占96%、94%、96%、94%、94%、96%、94%、94%和96%，2種OCT測量角膜上皮厚度的一致性較差(圖3)。

圖3 RTVue XR-OCT和Cirrus 5000 HD-OCT測量各區(qū)域角膜上皮厚度Bland-Altman一致性檢驗散點圖(n=52) 2種OCT測量C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜上皮厚度95% LoA分別為-2.96～13.57、-3.94～14.29、-3.67～14.63、-4.61～14.41、-4.65～15.34、-5.24～15.39、-5.97～15.77、-3.59～14.01和-4.83～13.49 μm A～I：2種儀器測量C區(qū)、S區(qū)、SN區(qū)、N區(qū)、IN區(qū)、I區(qū)、IT區(qū)、T區(qū)和ST區(qū)角膜上皮厚度一致性分析散點圖Figure 3 Scatter plot of Bland-Altman consistency test of the corneal epithelial thickness measured by RTVue XR-OCT and Cirrus 5000 HD-OCT in various areas (n=52) The 95% LoA of corneal epithelial thickness in C,S,SN,N,IN,I,IT,T and ST areas measured by the two instruments was -2.96-13.57,-3.94-14.29,-3.67-14.63,-4.61-14.41,-4.65-15.34,-5.24-15.39,-5.97-15.77,-3.59-14.01 and -4.83-13.49 μm,respectively A-I:Scatter diagram of consistency analysis of corneal epithelial thickness measured by the two instruments in C,S,SN,N,IN,I,IT,T and ST areas

3 討論

角膜厚度和角膜上皮厚度的測量在臨床上有重要意義。研究證實角膜厚度的精確測量對于青光眼、圓錐角膜等疾病的診斷有重要作用[9-11]；對全角膜上皮厚度進行精確測量有望實現(xiàn)對角膜上皮的個性化切削，進一步提高經(jīng)上皮屈光性角膜切削術(shù)的精確性；由于角膜上皮的可重塑性，圓錐角膜患者的角膜地形圖出現(xiàn)異常之前角膜上皮厚度的分布就出現(xiàn)了改變[7,12]，角膜上皮厚度的變化特點已成為圓錐角膜早期診斷的重要指標。

OCT檢查具有無創(chuàng)、非接觸、可重復的特點，可實時動態(tài)觀察眼前節(jié)結(jié)構(gòu)，基本不受角膜混濁的影響，避免了超聲測量法因接觸角膜造成感染和損傷的風險。隨著技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，OCT掃描速度更快，減少了眼球運動引起的偽像，可獲得分辨率更高的圖像和更豐富、準確的圖像細節(jié)，測量精確性更高[13-14]。新一代掃頻OCT除了能測量角膜厚度，還可以觀察角膜各層結(jié)構(gòu)，目前有2種眼前節(jié)OCT可對全角膜上皮厚度進行測量，RTVue XR-OCT可提供長達12 mm長度B掃描，掃描速度為每秒70 000次，軸向分辨率達到5 μm，可提供角膜中央直徑0～2 mm及距角膜中央2～5 mm、5～6 mm和角膜中央直徑0～2 mm及距角膜中央2～5、5～7和7～10 mm 2種范圍內(nèi)角膜厚度測量結(jié)果；Cirrus 5000 HD-OCT提供長度15 mm的B掃描，掃描速度為每秒27 000次，厚度圖掃描由24條放射狀B掃描線，每條B掃描由1 024個A掃描組成，掃描深度為2 mm，軸向分辨率為5 μm，可以提供角膜中央2 mm及距中央2～5、5～7和7～9 mm范圍角膜厚度和角膜上皮厚度的自動測量結(jié)果。

既往研究顯示，RTVue-OCT和Cirrus 5000 HD-OCT對于角膜厚度和角膜上皮厚度的測量均有良好的重復性和再現(xiàn)性[13-16]，但目前尚缺乏2種OCT測量角膜厚度和角膜上皮厚度的比較研究。因此，本研究對2種OCT測量角膜厚度和角膜上皮厚度的一致性和差異進行比較。由于眼瞼的遮擋，2種OCT往往不能完全顯示周邊角膜和角膜上皮厚度，因此本研究對角膜中央2 mm區(qū)域以及距角膜中央2～5 mm范圍8個不同區(qū)域獲取的角膜厚度和角膜上皮厚度進行對比研究。

角膜厚度測量結(jié)果顯示，RTVue XR-OCT測量角膜厚度值較Cirrus 5000 HD-OCT偏薄，但差異無統(tǒng)計學意義，Bland-Altman一致性檢驗結(jié)果顯示2種儀器測量角膜厚度一致性好，臨床上可以相互替代使用；RTVue XR-OCT測量各不同區(qū)域角膜上皮厚度值較Cirrus 5000 HD-OCT偏大，差異有統(tǒng)計學意義，2種儀器測量值相關(guān)性較弱，Bland-Altman一致性檢驗分析結(jié)果顯示2種儀器的角膜上皮厚度測量值一致性較差，臨床上不能互相代替，產(chǎn)生這種差異的原因可能與不同設(shè)備對上皮識別存在差異有關(guān)。另外有研究顯示，RTVue XR-OCT測量角膜上皮厚度值包括淚膜厚度，淚膜厚度使角膜上皮厚度測量值增加2～7 μm，Cirrus 5000 HD-OCT測量角膜上皮厚度時其測量軟件算法減少了淚膜厚度的影響[6,8,17-19]。

綜上所述，本研究結(jié)果表明RTVue XR-OCT和Cirrus 5000 HD-OCT測量角膜厚度結(jié)果相似，二者測量結(jié)果一致性較好，臨床上可以相互替代；但二者測量角膜上皮厚度結(jié)果差異較大，一致性不佳，不能互相代替。

利益沖突所有作者均聲明不存在任何利益沖突

作者貢獻聲明王闖：參與試驗設(shè)計、采集和整理數(shù)據(jù)、統(tǒng)計分析、論文撰寫；王浩：參與試驗設(shè)計、采集數(shù)據(jù)、統(tǒng)計分析；龐辰久：醞釀和設(shè)計試驗、研究實施和指導、論文數(shù)據(jù)分析、對文章內(nèi)容作批判性審閱和修改