兩種不同原理的眼前節(jié)分析儀在飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)后角膜測量中的比較

李逸豐 楊文利 王子楊 宋彥錚 翟長斌 李棟軍 陳偉 趙琦 崔蕊 沈琳 劉倩

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院 北京同仁眼科中心 北京市眼科學(xué)與視覺科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100730)

角膜屈光力和角膜厚度是評估角膜病變的重要參數(shù)，在角膜屈光手術(shù)的術(shù)前風(fēng)險(xiǎn)評估及術(shù)中、術(shù)后并發(fā)癥的診斷治療上起重要作用。飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)(femtosecond small-incision lenticule extraction,SMILE)是目前角膜屈光手術(shù)的主流方法之一，隨著手術(shù)人群越來越多，術(shù)后角膜參數(shù)的測量需求也越來越大。隨著新技術(shù)的進(jìn)步，基于不同原理的眼前節(jié)分析儀不斷發(fā)展，提高了角膜各參數(shù)測量的準(zhǔn)確性。掃頻源相干光斷層成像(swept-source coherence tomography，SS-OCT)是應(yīng)用在眼前節(jié)成像上的一項(xiàng)新技術(shù)，現(xiàn)有研究探討了其在正常人群中的應(yīng)用，但在角膜屈光術(shù)后的臨床應(yīng)用還有待研究。本研究比較了基于SS-OCT 原理的CASIA2 和基于Scheimpflug 成像原理的Pentacam在SMILE 術(shù)后患者角膜參數(shù)測量中的差異性、相關(guān)性和一致性,旨在評估2 種儀器在近視眼激光矯正術(shù)后角膜參數(shù)測量中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 資料 納入2020 年12 月～2021 年2 月期間，就診于首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院眼科屈光中心門診、并行SMILE 手術(shù)的近視患者89 例(89 眼)為研究對象。其中男性27 例、女性62 例，年齡(28±6)歲。術(shù)前顯然驗(yàn)光等效屈光度數(shù)為(-5.05±1.35)D，切削厚度為(102.17±15.56)μm。排除合并其他眼部疾病史、既往其他眼部手術(shù)史或眼外傷史的患者。所有患者在術(shù)后3 個(gè)月屈光穩(wěn)定狀態(tài)下檢查?；颊呔炇鹬橥?，研究符合《赫爾辛基宣言》，經(jīng)首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院倫理委員會(huì)備案(TR2018-049)。

1.2 儀器和方法 分別采用CASIA2 和Pentacam由同一名檢查者先后對所有患者進(jìn)行檢查，測量其擬合角膜屈光力、后表面角膜屈光力、全角膜屈光力、中央角膜厚度(central corneal thickness，CCT)及最薄點(diǎn)角膜厚度(thinnest corneal thickness，TCT)。2 種儀器的擬合角膜屈光力均根據(jù)角膜前表面曲率半徑、結(jié)合折射率為1.337 5 計(jì)算得出。Ks、Kf 分別代表陡峭軸及平坦軸角膜屈光力，Km 代表平均角膜屈光力，計(jì)算方法為Km=(Ks ＋Kf)/2。

1.2.1 SS-OCT 檢查 CASIA2(Tomey 公司，日本)是基于SS-OCT 原理的新一代前節(jié)OCT。該儀器使用1 310 nm 波長紅外光源，掃描速度為50 000 次/s A掃描，0.3 s 完成掃描獲取角膜地形圖[1]。掃描直徑為16 mm、深度為13 mm。選擇角膜地形圖模式進(jìn)行測量，記錄角膜中央3 mm 環(huán)上的擬合角膜屈光力、后表面角膜屈光力及全角膜屈光力，并記錄CCT 及TCT。

1.2.2 Scheimpflug 成像檢查 Pentacam(Pentacam AXL，Oculus 公司，德國)是基于Scheimpflug 光學(xué)成像原理的三維眼前節(jié)分析儀。該儀器使用475 nm波長可見光(藍(lán)光)，在2 s 內(nèi)旋轉(zhuǎn)360°捕獲25、50張裂隙燈前節(jié)照片，掃描深度為14 mm。選擇25 張掃描采集模式進(jìn)行測量，記錄角膜中央直徑3 mm光學(xué)區(qū)內(nèi)的擬合角膜屈光力、后表面角膜屈光力及角膜中央4 mm 環(huán)上的全角膜屈光力，并記錄CCT及TCT。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 橫斷面研究。采用SPSS 22.0 及MedCalc 16.2 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的采用表示。采用配對樣本t檢驗(yàn)比較2 種儀器各角膜參數(shù)的測量結(jié)果，采用Pearson相關(guān)分析評價(jià)2種儀器測量結(jié)果的相關(guān)性。應(yīng)用Bland-Altman 分析評價(jià)2 種儀器測量結(jié)果的一致性，并計(jì)算95%一致性界限(limits of agreement,LoA)。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2 種測量結(jié)果的差異性分析 CASIA2 與Pentacam測量的擬合角膜屈光力、后表面角膜屈光力、全角膜屈光力及CCT、TCT 結(jié)果見表1。CASIA2 測量的擬合角膜屈光力及全角膜屈光力的Ks、Kf 及Km較Pentacam 更為陡峭，除全角膜屈光力Kf 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.061)，其余參數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。CASIA2 測量的后表面角膜屈光力Ks、Kf 及Km 較Pentacam 更為平坦，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。CASIA2 測量 的CCT、TCT 較Pentacam更薄，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表1 CASIA2 和Pentacam 測量SMILE 術(shù)后角膜參數(shù)的比較分析

2.2 2 種測量結(jié)果的相關(guān)性分析 相關(guān)性分析顯示，2 儀器測量擬合角膜屈光力、后表面角膜屈光力、全角膜屈光力及CCT、TCT 結(jié)果均呈顯著正相關(guān)(P<0.01)。Pearson 相關(guān)分析評價(jià)2 種儀器測量結(jié)果的相關(guān)性結(jié)果見表2。

表2 CASIA2 和Pentacam 測量SMILE 術(shù)后角膜參數(shù)的相關(guān)性分析

2.3 2 種測量結(jié)果的一致性分析 CASIA2 和Pentacam 測量SMILE 術(shù)后角膜參數(shù)的測量差值、95% LoA 范圍及線外點(diǎn)分布概率見表3。2 儀器測量的擬合角膜屈光力Km、后表面角膜屈光力Km、全角膜屈光力Km 及CCT、TCT 的Bland-Altman 分析圖見圖1。2 種設(shè)備的差值均線接近于0，95%LoA在臨床可接受范圍，檢測結(jié)果一致性較好。

表3 CASIA2和Pentacam測量SMILE術(shù)后角膜參數(shù)的一致性分析

3 討論

經(jīng)過多年的臨床實(shí)踐，SMILE 手術(shù)的安全性和有效性有目共睹，是目前矯正屈光不正的主流手術(shù)方法之一。精確測量SMILE 術(shù)后患者的角膜參數(shù)非常重要，尤其對需要進(jìn)一步二次手術(shù)者以及需要進(jìn)行白內(nèi)障手術(shù)的患者，其角膜屈光力及厚度的測量結(jié)果將影響后續(xù)手術(shù)設(shè)計(jì)。臨床中，應(yīng)用于角膜參數(shù)測量的儀器種類眾多且原理各不相同，例如手動(dòng)角膜曲率計(jì)、自動(dòng)角膜曲率計(jì)、角膜地形圖等，OCT 技術(shù)也是其中之一。OCT 可以無創(chuàng)呈現(xiàn)活體組織微觀結(jié)構(gòu)的橫截面圖像[2]，尤其是新一代SS-OCT技術(shù)采用掃頻光源，使得儀器的靈敏度和掃描深度都比傳統(tǒng)OCT 有較大的提升?；诒驹淼那肮?jié)分析儀CASIA2 可以快速而清晰地測量眼前段參數(shù)，在臨床的角膜、前房角結(jié)構(gòu)等研究中已有一定應(yīng)用[3-4]。另一種廣泛應(yīng)用于角膜參數(shù)測量的Scheimpflug 成像前節(jié)分析儀，采用旋轉(zhuǎn)攝像機(jī)拍攝眼前節(jié)圖像，可以在一定聚焦深度內(nèi)提供真實(shí)的圖像和數(shù)據(jù)。已有學(xué)者研究了上述2 種眼前節(jié)分析儀在正常人群和白內(nèi)障人群角膜參數(shù)測量中的應(yīng)用，而在角膜屈光手術(shù)后、尤其是SMILE 術(shù)后人群的應(yīng)用卻鮮有報(bào)道。根據(jù)我們的了解，本研究是目前唯一一項(xiàng)比較SMILE 術(shù)后SS-OCT 和Scheimpflug 成像測量角膜參數(shù)的研究。

本研究發(fā)現(xiàn)，在SMILE 術(shù)后的患者中，CASIA2測量的擬合角膜屈光力各參數(shù)均較Pentacam 測量結(jié)果更為陡峭。由于擬合角膜曲率是根據(jù)角膜前表面曲率半徑計(jì)算得出，因此可以理解為體現(xiàn)角膜前表面屈光力的參數(shù)。Zhang等[5]在正常人群中的研究顯示，CASIA2 測量的角膜前表面屈光力數(shù)值均大于Pentacam 測量結(jié)果，而角膜前表面Kf 和Ks 測量值差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另有學(xué)者[6]在年齡相關(guān)性白內(nèi)障患者中的研究顯示出相反的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)SS-OCT 和Scheimpflug 在角膜前表面Kf 的測量值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而CASIA2 的測量結(jié)果更為平坦。不同人群之間測量數(shù)值差異可能來源于樣本人群和年齡的不同，而2 種儀器測量結(jié)果的差異可能與其不同的成像原理有關(guān)。首先，CASIA2 基于低相干干涉原理(光源波長1 310 nm)，相比較于Pentacam 所使用的475 nm波長光源，其分辨力更高[7]，成像質(zhì)量和數(shù)據(jù)結(jié)果可能有所不同；其次，Pentacam 基于Scheimpflug 光學(xué)原理對眼前節(jié)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)照相，其拍攝時(shí)間較CASIA2更長[8]，更有可能影響受試者的眼表淚膜狀態(tài)或注視狀態(tài)，從而影響測量結(jié)果。

角膜后表面的形態(tài)評估對于圓錐角膜和屈光術(shù)后角膜擴(kuò)張等疾病具有早期診斷價(jià)值[9]，并且在角膜屈光手術(shù)、白內(nèi)障手術(shù)和角膜塑形鏡治療前的評估中起到重要作用[10]。本研究顯示，在SMILE 術(shù)后患者的角膜參數(shù)測量中，CASIA2 測量的后表面角膜屈光力較Pentacam 測量結(jié)果更為平坦，二者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與既往其他學(xué)者的研究結(jié)果相符。在正常人群的研究中，CASIA2 與Pentacam 測量角膜后表面屈光力的Kf 和Ks 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[5]。在角膜屈光術(shù)后人群的研究中，有學(xué)者比較了CASIA2 和Pentacam 測量的準(zhǔn)分子激光原位角膜磨鑲術(shù)(laser in situ keratomileusis,LASIK)術(shù)前和術(shù)后角膜參數(shù)結(jié)果，顯示2 種設(shè)備對所有角膜的測量值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[11]。相比于角膜前表面，角膜后表面的定位和檢測往往更為困難，因此對儀器的穿透力和分辨率要求更高，而SS-OCT 圖像受光學(xué)干涉而扭曲失真的程度最小，可以精確而清晰地描繪角膜邊界。有研究[12]顯示在近視屈光矯正術(shù)后的第1 年內(nèi)，在SS-OCT 上觀察到角膜后表面的顯著前移。相反，使用Scheimplug 成像則未觀察到近視激光手術(shù)后角膜后表面的顯著變化[13-14]，這可能是導(dǎo)致2 種儀器在角膜屈光術(shù)后角膜后表面屈光力測量出現(xiàn)差異的原因。

本研究還對比了SS-OCT 和Scheimpflug 測量SMILE 術(shù)后的全角膜屈光力，采用的是CASIA2 測量的真實(shí)屈光力及Pentacam 測量的總角膜屈光力。結(jié)果表明CASIA2 測量的全角膜屈光力Ks 和Km 大于Pentacam 的測量結(jié)果，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。分析二者差異的原因可能有以下幾點(diǎn)。首先，2 種儀器全角膜屈光力的計(jì)算方法不同。CASIA2 的真實(shí)屈光力根據(jù)高斯公式計(jì)算得來[15]，而Pentacam 的總角膜屈光力通過光線追蹤法，根據(jù)Snell 定律計(jì)算得來。其次，2 種儀器全角膜屈光力的計(jì)算均涉及角膜厚度，其測量值差異也會(huì)影響全角膜屈光力的結(jié)果。第三，2 種儀器全角膜屈光力的光學(xué)計(jì)算區(qū)域不同。CASIA2 的真實(shí)屈光力為角膜中央3 mm 環(huán)上所測得的數(shù)值，而Pentacam 的總角膜屈光力默認(rèn)為是角膜中央4 mm 環(huán)上的屈光力，后者范圍更大，因此可表現(xiàn)得更為平坦。

既往有不少學(xué)者研究了不同原理設(shè)備在近視屈光術(shù)后角膜厚度測量中的一致性。Grewal 等[16]認(rèn)為Scheimpflug 成像(Pentacam)測量的近視術(shù)后角膜厚度與超聲角膜測厚儀測量的結(jié)果高度一致。Ho等[17]認(rèn)為時(shí)域OCT (Visante,Carl Zeiss Meditec,Jena,德國)與Scheimpflug 成像(Pentacam)測量近視屈光術(shù)后角膜厚度的結(jié)果有高度相關(guān)性。然而只有少數(shù)研究比較了近視眼術(shù)后SS-OCT 與Scheimpflug 成像之間的結(jié)果[18]。有研究[11]顯示，與Scheimpflug 成像相比，使用SS-OCT 測量的CCT 要薄10 μm。而我們的研究顯示，CASIA2 測量SMILE 術(shù)后的角膜厚度較Pentacam 測量結(jié)果薄，二者測量CCT 的差值為(-5.44±4.10)μm，TCT 的差值為(-7.34±3.98)μm，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這種觀察間的差異可能來自于二者不同的掃描原理。SS-OCT 的掃描時(shí)間更短、光源波長更長，因此大大減少了眼動(dòng)導(dǎo)致的偽像，提高了掃描光源的穿透力，減少了切削界面的散射，可以更精確地成像角膜屈光術(shù)后的角膜。

誠然，本研究也存在一定局限性。由于已有充分研究證實(shí)，無論是在正常眼中[19-22]，或是在接受過LASIK 手術(shù)的眼中[18]，SS-OCT 技術(shù)比Scheimpflug成像技術(shù)在角膜參數(shù)測量方面具有更高的可重復(fù)性和再現(xiàn)性，因此本研究并未對兩設(shè)備的可重復(fù)性和再現(xiàn)性進(jìn)行探討。此外，本研究的樣本量較小，后續(xù)將增加樣本量，以進(jìn)一步探究SS-OCT 和Scheimpflug 成像技術(shù)在不同人群中的應(yīng)用。

綜上所述，在SMILE 術(shù)后角膜參數(shù)的測量中，CASIA2 測量的擬合角膜屈光力及全角膜屈光力較Pentacam 的測量結(jié)果更為陡峭，CASIA2 測量的后表面角膜屈光力較Pentacam 的測量結(jié)果更為平坦。CASIA2 測量的中央角膜厚度及最薄點(diǎn)角膜厚度均小于Pentacam 的測量結(jié)果，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。我們的研究結(jié)果顯示，雖然2 種儀器測量的所有角膜參數(shù)間均存在顯著相關(guān)性，且一致性較好，但臨床中2 種設(shè)備的角膜參數(shù)測量結(jié)果不可互換，尤其在對SMILE 術(shù)后患者進(jìn)行隨訪和評估時(shí)，需要考慮2 種設(shè)備間的差異，以便進(jìn)行進(jìn)一步的診治。