圓錐角膜形態(tài)與力學(xué)異常早期診斷的研究進(jìn)展

冼藝勇 沈 陽 趙 婧 張曉宇 周行濤

（復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼科/上海市眼視光學(xué)研究中心/國家衛(wèi)健委近視眼重點實驗室 上海 200031）

圓錐角膜是一種原發(fā)性、非炎癥性角膜膨隆性疾病，特征表現(xiàn)為進(jìn)行性的角膜中央部或旁中央變薄并向前呈錐形突出，引起不規(guī)則散光、屈光性近視，最終導(dǎo)致視力下降甚至致盲［1］。圓錐角膜累及雙側(cè)，但雙眼發(fā)病間隔時間可達(dá)數(shù)年，多在青春期發(fā)病，并持續(xù)進(jìn)展至30～40 歲，據(jù)統(tǒng)計圓錐角膜在10～40 歲人群中發(fā)病率約13.3/10 萬，患病率約265/10 萬［2］。但圓錐角膜的發(fā)病原因及機(jī)制仍不明確，可能涉及環(huán)境、遺傳、生物力學(xué)、生物化學(xué)等因素的綜合作用［1］。

早期或亞臨床期圓錐角膜起病隱匿，缺乏典型臨床表現(xiàn)，診斷較為困難，是角膜屈光術(shù)后發(fā)生角膜膨隆的重要危險因素。角膜屈光手術(shù)需對角膜基質(zhì)進(jìn)行切削，可觸發(fā)潛在圓錐角膜患者病情進(jìn)展，發(fā)生角膜擴(kuò)張。首例準(zhǔn)分子激光原位角膜磨鑲術(shù)（laser-assisted in situ keratomileusis，LASIK）、激光屈光角膜切削術(shù)（photorefractive keratectomy，PRK）及飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)（small incision lenticule extraction，SMILE）后的醫(yī)源 性 角 膜 擴(kuò) 張 分 別 報 道 于1998 年［3］、2000 年［4］及2015 年［5］。隨著角膜屈光手術(shù)的開展越來越廣泛，早期診斷圓錐角膜、篩查高危角膜是臨床工作中的熱點。通過現(xiàn)有的角膜地形圖及角膜生物力學(xué)分析儀等檢查手段，診斷臨床期圓錐角膜并不困難。但是，對于早期或亞臨床圓錐角膜以及角膜屈光手術(shù)高風(fēng)險角膜，目前沒有統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)，這部分患者通常矯正視力正常，無相關(guān)體征，角膜地形圖可無任何明細(xì)異常表征，或僅有前表面曲率分布對稱性欠佳、下方變陡、斜軸散光等非特異性改變，容易被漏診，成為角膜屈光術(shù)的安全隱患［1］。本文將針對臨床圓錐角膜早期診斷的新技術(shù)和新方法進(jìn)行綜述。

基于Scheimpflug 原理的三維眼前節(jié)分析系統(tǒng)基于Scheimpflug 原理的三維眼前節(jié)分析系統(tǒng)在圓錐角膜的篩查和診斷中得到了廣泛應(yīng)用，相關(guān)設(shè)備包括Pentacam（OCULUS GmbH，Wetzlar，德國） 、Sirius（Costruzione Strumenti Oftalmici，F(xiàn)lorence，意大利）和Galilei（Ziemer，Biel，瑞典）等眼前節(jié)分析系統(tǒng)。Pentacam 使用單旋轉(zhuǎn)Scheimpflug技術(shù)，后者在此基礎(chǔ)上結(jié)合了Placido 盤或使用雙旋轉(zhuǎn)Scheimpflug 技術(shù)。其中，Pentacam 眼前節(jié)全景儀為應(yīng)用較為廣泛、較為敏感的眼前節(jié)測量設(shè)備，其可以在2 s 內(nèi)獲得50 張眼前節(jié)斷層圖像，每張照片包含500 個高度點，用于計算包括前后表面高度圖、前房深度等各類數(shù)據(jù)，同時可進(jìn)行角膜的三維重建［6-7］。此外，Pentacam 系統(tǒng)還提供角膜厚度、角膜波前像差以及光密度等數(shù)據(jù)，全方位分析角膜形態(tài)及光學(xué)特性［8］。

研究表明，對于重要的參數(shù)，如角膜平均曲率（mean keratometry，Kmean）、角 膜 最 薄 點 厚 度（thinnest corneal thickness，TCT）、前 房 深 度（anterior chamber depth，ACD）和平均后表面曲率（mean posterior keratometry，pKm），3 種眼前節(jié)分析系統(tǒng)均有較好的重復(fù)性，但Pentacam、Sirius 的重復(fù)性較Galilei 更好［9］，且三者測量結(jié)果具有顯著差異，不可交換使用［9-10］。

使用Pentacam 相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行診斷時，也應(yīng)當(dāng)注意其他影響因素。Roshdy 等［11］研究表明，年齡是角膜厚度和高度測量值的重要影響因素，相比＞40 歲的人群，＜21 歲的健康人群表現(xiàn)出后表面高度顯著減少及前表面高度顯著增加。此外，角膜直徑也是另一重要影響因素。Boyd 等［12］報道顯示在中國及北美人群中，角膜直徑與大多數(shù)Pentacam 測量指標(biāo)具有顯著關(guān)聯(lián)性，受影響最大的為厚度增長指數(shù)（pachymetry progression index，PPI） 及 Belin/Ambrosio 增強(qiáng)擴(kuò)張顯示總偏差值（Belin/Ambrosio enhanced ectasia total deviation index，BAD-D 值）。Ding 等［13］在中國患者中的研究同樣發(fā)現(xiàn)大部分參數(shù)與角膜直徑顯著相關(guān)，其中BAD-D 值在角膜直徑≤11 mm 的患者組中顯著增大，使得50.5%的患者被標(biāo)記為可疑或異常，表明角膜直徑作為一項重要變量，應(yīng)當(dāng)被納入到BAD 分析中。此外，干眼患者淚膜穩(wěn)定性下降，可能會影響角膜中央厚度、角膜前表面高度的測量準(zhǔn)確性［14-15］，重瞼術(shù)［16］、熬夜［17］等也可能通過影響淚膜穩(wěn)定性對地形圖測量造成影響，在臨床工作中需加以甄別。

屈光四聯(lián)圖 角膜曲率圖：角膜曲率一直以來被認(rèn)為是診斷圓錐角膜的重要依據(jù)，包含平均曲率（Kmean）、最大曲率（maximum keratometry，Kmax）、角膜散光度數(shù)等。Toprak 等［18］研究顯示Kmean及Kmax診斷圓錐角膜的受試者操作特征曲線下面積（AUROC）分別為0.908 和0.981，診斷界值分別為45.2 D（敏感度45.2%，特異度92.4%）及47.4 D（敏感度92.9%，特異度92.4%），但角膜散光度數(shù)診斷圓錐角膜的AUROC 僅為0.818。然而，對于亞臨床圓錐角膜或早期圓錐角膜，角膜曲率值的診斷能力不足［19］。同時，角膜曲率圖的形態(tài)也需要關(guān)注，規(guī)則散光呈對稱領(lǐng)結(jié)形，而不規(guī)則的角膜則可呈不對稱領(lǐng)結(jié)形、圓形、卵圓形等，提示圓錐角膜可能［20］。

角膜前后表面高度圖：由角膜前后表面高度與根據(jù)角膜8 mm 直徑內(nèi)的高度數(shù)據(jù)生成的最佳擬合球面（best-fit sphere，BFS）之間的差值繪制而成，前后表面高度通常指角膜中央5 mm 范圍內(nèi)的最大高度值。前表面高度在臨床圓錐角膜中可有顯著增加，Ucakhan 等［21］報告前表面高度鑒別圓錐角膜及亞臨床圓錐角膜的AUROC 為0.937 及0.754，診斷界值為15.5 μm（敏感度93.2%，特異度85.7%）和9.5 μm（敏感度81.8%，特異度65.1%）。相比前表面，后表面通常最先發(fā)生異常，后表面高度顯著增加被認(rèn)為是早期圓錐角膜的形態(tài)學(xué)征象之一，診斷準(zhǔn)確性高于前表面高度［21-22］。對于臨床期圓錐角膜的診斷，后表面高度的敏感度和特異度＞90%，如Ucakhan 等［21］報告后表面高度值對于鑒別圓錐角膜和亞臨床圓錐角膜的AUROC 分別為0.93 和0.79，診斷界值分別為26.5 μm（敏感度97.7%，特異度81.0%）和20.5 μm（敏感度81.8%，特異度66.7%），與de Sanctis 等［23］研究結(jié)果相似。而Mihaltz 等［24］報告后表面高度用于診斷臨床圓錐角膜的界值較低，僅為15.5 μm（敏感度95.1%，特異度94.3%），與Kamiya 等［25］報告結(jié)果相似，不同的診斷界值可能與研究人群有關(guān)。

角膜厚度圖：角膜厚度指標(biāo)包括角膜中央厚度（corneal central thickness，CCT）、角膜最薄點厚度（thinnest corneal thickness，TCT）、角膜頂點厚度等，研究表明角膜厚度隨著圓錐角膜嚴(yán)重程度的提高而降低［26］。Toprak 等［18］研究 顯示，TCT 診斷圓錐角膜的AUROC 為0.956，診斷能力優(yōu)于CCT 及角膜頂點厚度，界值為513 μm（敏感度89.6%，特異度93.3%），而Kamiya 等［25］報道結(jié)果相似（AUROC=0.923，界值為504 μm）。Prakash等［27］則提出，TCT＜461 μm 或角膜中央與最薄點厚度差＞27 μm 時只有2.5%為正常角膜。此外，雙眼的厚度差異也值得關(guān)注。Dienes 等［28］研究顯 示，雙眼的CCT 及TCT 差異對于鑒別圓錐角膜有最大的AUROC，分別為0.99 及0.98，診斷界值分別為12 μm（敏感度98%，特異度95%）及10 μm（敏感度97%，特異度94%），診斷能力略優(yōu)于后表面高度（AUROC=0.96），表明雙眼角膜形態(tài)差異有助于圓錐角膜的診斷。

“RED ON RED”原則：屈光四聯(lián)圖需綜合分析，若患者滿足“RED ON RED”原則，即前表面最高點、后表面最高點、角膜最薄點、角膜曲率最大值點存在對應(yīng)關(guān)系，則高度提示為圓錐角膜［29］。

地形數(shù)據(jù)圖指標(biāo) 通過角膜地形數(shù)據(jù)計算得出地形數(shù)據(jù)圖指標(biāo)，包括表面變異指數(shù)（index of surface variance，ISV）、垂直非對稱性指數(shù)（index of vertical asymmetry，IVA）、圓 錐 角 膜 指 數(shù)（keratoconus index，KI）、中心圓錐角膜指數(shù)（central keratoconus index，CKI）、高度非對稱性指數(shù)（index of highest asymmetry，IHA）、高度偏心指數(shù)（index of highest decentration，IHD）及 最 小 曲 率 半 徑（minimum sagittal curvature，Rmin）等，用于量化角膜前表面的不規(guī)則性。研究已表明地形圖數(shù)據(jù)參數(shù)對于診斷亞臨床圓錐角膜有一定作用，但單個參數(shù)的診斷效能有限（AUROC＜0.9）［30］，需要結(jié)合其他參 數(shù) 以 獲 得 最 佳 效 果，如Hashemi 等［31］研 究 結(jié) 合BAD-D 值、IVA、ISV、第五階垂直慧差建立的邏輯回歸模型（AUROC=0.96，靈敏度83.6%，特異度96.9%）。

Belin/Ambrosio 增強(qiáng)擴(kuò)張圖 Belin/Ambrosio增強(qiáng)擴(kuò)張圖（Belin/Ambrosio enhenced ectasia Display，BAD）則改進(jìn)了BFS 的計算方法，所用數(shù)據(jù)排除了角膜最薄點周邊3.5 mm 區(qū)域。研究已證實，角膜前后表面高度值與來源于BAD 的前表面高度差、后表面高度差檢測臨床期圓錐角膜較為敏感，AUROC 可達(dá)到0.99 以上［23，32］，但對于鑒別亞臨床圓錐角膜與正常角膜，其AUROC 均有不同程度的下降。研究顯示，對于檢測亞臨床圓錐角膜，高度相關(guān)參數(shù)的AUROC 均＜0.8［30，33］。Huseynli 等［32］所得前表面高度的AUROC 為0.935，其余均＜0.9，所提供的前表面高度、前表面高度差、后表面高度和后表面高度差的診斷界值分別為5.0、5.0、8.0 和8.0 μm，靈 敏 度 分 別 為96.2%、92.5%、92.5% 和84.9%。不同研究結(jié)果的差異可能與亞臨床圓錐角膜的診斷標(biāo)準(zhǔn)不一有關(guān)。Belin 等［34］提出計算以角膜最薄點為中心3 mm 范圍的角膜前后表面曲率半徑（ARC/PRC-3mm），并納入圓錐角膜的分級系統(tǒng)中，后續(xù)Yousefi 等［35］研究發(fā)現(xiàn)，對于相對早期圓錐角膜（Amsler-Krumeich 分類1～2 級），PRC-3mm 有最高診斷效能，AUROC=0.986，診斷界值為5.84時，靈敏度為95.9%，特異度為95.5%，接近于Kmax（AUROC=0.979），顯示了PRC 在圓錐角膜早期診斷中的價值。

角膜厚度變化圖（corneal thickness spatial profile，CTSP）以及角膜厚度變化率圖（percentage thickness increase，PTI）分別描述了角膜從最薄點至周邊各同心圓的平均厚度及厚度增長率，以紅線表示，而正常人群的平均增長情況及95%CI 以虛線表示，可較為直觀地鑒別正常薄角膜及早期圓錐角膜［32，36］。厚度增長指數(shù)PPI 為描述角膜各子午線厚度分布的指數(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)人群資料中PPI 為1。Ambrosio 等［37］研究顯示，PPIave、PPImax與PPImin均可較好地鑒別圓錐角膜，AUROC 依次為0.98、0.977和0.939，診斷界值分別為1.06、1.44 和0.79。Song等［38］研究顯示，PPImax對于診斷亞臨床圓錐角膜的AUROC 為0.756，診 斷 界 值 為1.34（敏 感 度63.64%，特異度88.57%）。Ambrosio 等［37］根據(jù)PPI及TP 提出了Ambrosio 相對厚度（Ambrosio relational thickness，ART），包 括ART 平 均 值（ARTave=TP/PPIave）以 及ART 最 大 值（ARTmax=TP/PPImax）。對于鑒別正常與圓錐角膜，ARTave和ARTmax具有最高的AUROC，分別是0.987 和0.983，最好的診斷界值為424 和339 μm，且PPI 和ART 具有 比TCT 和CCT 更 高 的AUROC［33，37］。但 對 于 亞臨床圓錐角膜的診斷，角膜厚度參數(shù)的效能并不肯定［30，32-33］，有研究表明ART 在單側(cè)圓錐角膜的對側(cè)眼與正常眼的比較中無明顯差異［39-40］，不同的研究結(jié)果可能與患者選擇有關(guān)。

BAD-D 值是由BAD 軟件對角膜高度、厚度等參數(shù)進(jìn)行整合計算得出的診斷值，反映圓錐角膜的總體風(fēng)險情況。研究表明，BAD-D 值對于圓錐角膜的診斷效能優(yōu)于其他單個參數(shù)，AUROC 可接近1.00［31-33］。D 值診斷亞臨床圓錐角膜的效能仍有爭議，不同研究得出的AUROC 范圍在0.62～0.82，推薦的診斷界值在1.24～2.06，而Pentacam 系統(tǒng)默認(rèn)可疑值為1.6～2.6，異常值為＞2.6［30-32，40］。

目前，臨床上對于亞臨床圓錐角膜的診斷仍存在不足，部分患者初次就診時角膜地形圖可僅有非特異性改變，難以明確診斷，需要持續(xù)隨訪觀察角膜地形圖的變化情況。評估圓錐進(jìn)展常用的指標(biāo)為Kmax（增加≥1 D）或柱鏡度（增加≥1 D），然而研究顯示兩者的評估能力不足［41］。2015 年的全球?qū)＜夜沧R指出，滿足下列至少兩點有助于監(jiān)測圓錐角膜進(jìn)展［42］：角膜前表面變陡、角膜后表面變陡、角膜厚度變薄或從周邊至中央的變化速率增加。近年來，Belin 等［43］研 發(fā) 了Belin ABCD 進(jìn) 展 圖，利 用ARC（3 mm 區(qū)域）、PRC（3 mm 區(qū)域）、最薄點厚度和最佳矯正視力這4 項指標(biāo)，結(jié)合正常人及圓錐角膜患者的檢查數(shù)據(jù)，計算出80%CI 和95%CI 以監(jiān)測疾病進(jìn)展。研究顯示Belin ABCD 進(jìn)展圖檢測圓錐進(jìn)展較傳統(tǒng)參數(shù)更為敏感［41］。

角膜光密度檢測 角膜光密度值可用于評價角膜透明度。角膜組織學(xué)的改變包括膠原纖維的大小及排列的規(guī)律性改變，均可影響角膜透明度，導(dǎo)致角膜光密度值改變［44］。研究表明，圓錐角膜的光密度值較正常眼可有不同程度的增加，與圓錐角膜的嚴(yán)重程度呈顯著正相關(guān)［44］，且在角膜膠原交聯(lián)術(shù)（corneal collagen cross-Linking，CXL）后發(fā)生改變［45］。在圓錐角膜的早期診斷方面，Koc 等［46］對比了角膜地形圖及BAD 均顯示正常的亞臨床圓錐角膜與正常角膜，發(fā)現(xiàn)在角膜全層0～2 mm 區(qū)域，以及前層和中心層的0～6 mm 區(qū)域，光密度值顯著增加，其中角膜前層0～2 mm 區(qū)域AUROC 最高（0.883），診斷界值為19.7 時，靈敏度為75%，特異度為90%，表明中心區(qū)域光密度值的增加有助于檢測亞臨床圓錐角膜。

Pentacam 系統(tǒng)與人工智能算法的結(jié)合 近年來人工智能廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，通過分析醫(yī)學(xué)影像、病理圖像等相關(guān)醫(yī)療數(shù)據(jù)，可提高疾病診治的效率和準(zhǔn)確性?；赑entacam 所得參數(shù)或圖像，研究者們運(yùn)用回歸分析、支持向量機(jī)、隨機(jī)森林等算法生成圓錐角膜的智能檢測及分類系統(tǒng)。Hidalgo等［47］使用支持向量機(jī)算法分析了25 個Pentacam 參數(shù)，生成檢測程序（keratoconus assistant，KA），對于圓錐角膜的診斷準(zhǔn)確性為98.9%，敏感度為99.1%，對不同角膜狀態(tài)的分類準(zhǔn)確性達(dá)到88.8%。Lopes等［48］使用隨機(jī)森林模型建立了Pentacam 隨機(jī)森林指 數(shù)，檢 測 能 力 優(yōu) 于BAD-D。Issarti 等［49］使 用Zernike 多項式擬合角膜前后表面高度數(shù)據(jù)，并通過前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到Logik 指數(shù)，對圓錐角膜的診斷準(zhǔn)確性優(yōu)于BAD-D 及TKC 系統(tǒng)，分級平均準(zhǔn)確性達(dá)到99.9%。Xie 等［50］則使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析Pentacam 圖像，得到分類系統(tǒng)PIRSS，檢測準(zhǔn)確性達(dá)94.7%，與屈光手術(shù)專家水平相近。Cao 等［51］則比較了最常用的8 種機(jī)器學(xué)習(xí)模型，發(fā)現(xiàn)對診斷亞臨床圓錐角膜，運(yùn)用隨機(jī)森林模型、支持向量機(jī)模型、K-近鄰模型生成的檢測系統(tǒng)有最好的表現(xiàn)。此外，Ambrosio 等［52］研究顯示Pentacam 系統(tǒng)與角膜生物力學(xué)檢測的結(jié)合能提供更強(qiáng)的診斷能力，提示結(jié)合角膜生物力學(xué)參數(shù)或圖像的人工智能模型可能會有更好的準(zhǔn)確性。

角膜生物力學(xué)檢測圓錐角膜的發(fā)生可能與角膜生物力學(xué)特性的改變相關(guān)，而角膜形態(tài)和高度的改變可能是生物力學(xué)特性變化后的繼發(fā)性改變，因此檢測角膜生物力學(xué)特性可能有助于圓錐角膜的早期診斷［53］。

眼反應(yīng)分析儀 眼反應(yīng)分析儀（ocular response analyzer，ORA）（Reichert Technologie）是臨床上首臺可用于活體測量角膜生物力學(xué)特性的儀器，其使用快速空氣脈沖壓平角膜，能夠得到角膜滯后量（corneal hysteresis，CH）和角膜阻力因子（corneal resistance factor，CRF）等指標(biāo)。CH 和CRF 在圓錐角膜眼中顯著降低，而對于鑒別早期圓錐角膜，CH和CRF 的AUROC 分別為0.68 和0.79，診斷界 值分別為9.6（敏感度66%，特異度68%）和9.7（敏感度71.8%，特異度77.3%）［54］。Kirgiz 等［55］研究則顯示CH 和CRF 診斷早期圓錐角膜的AUROC 分別為0.85 和0.90；也有研究顯示CH 和CRF 不能有效鑒別亞臨床圓錐角膜［56-57］；有研究認(rèn)為CH 和CRF 受角膜厚度的影響較大，只能部分反映角膜力學(xué)特性［58］。

Corvis ST Corvis ST（Oculus，Wetzlar，德國）是目前應(yīng)用較廣泛的可視化角膜生物力學(xué)分析儀，采用高速Scheimpflug 照相機(jī)攝錄角膜受脈沖氣流噴擊后發(fā)生的形變及恢復(fù)過程，通過計算形變發(fā)生的時間（第一/二壓平時間）、范圍（第一/二壓平長度）、速率（第一/二壓平速率）、最大形變幅度（deformation amplitude，DA）等參數(shù)反映角膜生物力學(xué)特性，重復(fù)性佳［59］，可以作為圓錐角膜早期診斷的重要輔助手段。有研究指出Corvis ST 在診斷圓錐角膜時采用單個參數(shù)的診斷能力較差，多參數(shù)結(jié)合或可提高其診斷能力［60］。

在此基礎(chǔ)上，Vinciguerra 等［61］篩查報告結(jié)合了最大形變幅度比值（DA ratio）、ART、綜合半徑和第一壓平時間角膜硬度值，生成了Corvis 生物力學(xué)指數(shù)（Corvis biomechanical index，CBI），用于診斷圓錐角膜，診斷試驗顯示當(dāng)CBI 診斷閾值設(shè)為0.50 時具有最高的診斷效能（AUROC=0.983，靈敏度為94.1%，特異度為100%）。但CBI 值會受到角膜厚度的影響，且在薄角膜人群中易出現(xiàn)假陽性，而在厚角膜人群中易出現(xiàn)假陰性［62］。

角膜地形圖生物力學(xué)指數(shù)（tomographic and biomechanical index，TBI）在CBI 的 基 礎(chǔ) 上 結(jié) 合 了BAD-D 及Kmax等角膜地形圖參數(shù)，將角膜形態(tài)學(xué)與力學(xué)相結(jié)合，可顯著提高頓挫型圓錐角膜的診斷效力［52］，診斷界值為0.79 時，檢測角膜膨隆的靈敏度和特異度均達(dá)到100%，而診斷界值為0.29 時，對于亞臨床圓錐角膜的診斷靈敏度為90.4%，特異度為96%，均優(yōu)于BAD-D 和CBI［52］。Koc 等［63］對比了 角膜地形圖檢測（包括BAD 圖）均正常的亞臨床圓錐角膜眼與正常眼，發(fā)現(xiàn)A2L、A1V、A2V 和TBI 在兩組間有顯著差異，而在兩組的鑒別方面，TBI 有最大的AUROC（0.790），推薦的診斷界值為0.29，其次是A1V（0.639）和CBI（0.615），與Ambrosio 等［52］及Chan 等［64］的研究結(jié)果相近。

激光視力矯正（laser vision correction，LVC）術(shù)改變了角膜的厚度和結(jié)構(gòu)，術(shù)后會表現(xiàn)出生物力學(xué)減弱，使得LVC 術(shù)后正常眼與術(shù)后角膜擴(kuò)張眼難以區(qū)分，Yang 等［62］研究顯示CBI 值無法用于這兩者的鑒別。新版的Corvis ST 分析軟件已加入LVC 術(shù)后評估指標(biāo)CBI-LVC，可用于臨床監(jiān)測LVC 術(shù)后角膜生物力學(xué)狀態(tài)［65-66］。

除角膜厚度外，眼內(nèi)壓（intraocular pressure，IOP）與角膜生物力學(xué)的測量存在相互影響［67-68］。首先，IOP 的測量本身受到角膜生物力學(xué)特性的影響［67-68］；其次，角膜的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，其彈性模量會隨著IOP 的增加而增加［69］，這一關(guān)系使得準(zhǔn)確描述在體角膜生物力學(xué)特性變得較為困難。為解決這一問題，Eliasy 等［68］建立了角膜應(yīng)力-應(yīng)變指數(shù)（stress-strain index，SSI）算法，其使用有限元模型模擬了IOP 以及Corvis ST 脈沖氣流作用下的角膜形態(tài)變化，旨在排除IOP 及角膜幾何形態(tài)的影響，用于準(zhǔn)確描述在體角膜的材料硬度，并能夠建立角膜組織的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其標(biāo)準(zhǔn)值為1.0，但該研究提出的SSI 算法目前僅適用于具有正常地形圖的角膜。經(jīng)Eliasy 等［68］驗證，SSI 在正常眼中獨立于IOP 與CCT，但與年齡顯著相關(guān)。Wang 等［70］在正常近視人群中研究發(fā)現(xiàn)，SSI 的重復(fù)性佳，且薄角膜組（CCT≤500 μm）的SSI 與 正 常 厚 度 角 膜 組（500 μm＜CCT≤550 μm）無顯著差異，但這兩組的SSI 與厚角膜組（CCT＞550 μm）有顯著差異。而Liu 等［71］研究發(fā)現(xiàn)SSI 與IOP 及角膜前表面陡峭曲率半徑有相關(guān)性。Maklad 等［72］在計算模型中考慮了角膜和脈沖氣流間的流固耦合效應(yīng)，得出了新參數(shù)fIOP 及fSSI，經(jīng)驗證其與CCT、角膜曲率無相關(guān)性，而與年齡有更強(qiáng)的正相關(guān)性，表明這兩個參數(shù)可能略優(yōu)于生物力學(xué)校正的眼內(nèi)壓和SSI。目前仍缺乏將SSI 用于早期或亞臨床期圓錐角膜診斷的相關(guān)報道。

眼前節(jié)光學(xué)相干斷層成像 眼前節(jié)光學(xué)相干斷層成像（optical coherence tomography，OCT）技術(shù)的原理是利用近紅外相干光照射到組織，然后測量從組織結(jié)構(gòu)反射回來的延遲光線，從而實現(xiàn)對淺層生物組織的橫斷面成像和定量分析，按照技術(shù)類型可分為時域OCT（time-domain OCT，TD-OCT）、頻域OCT（spectral domain/Fourier-domain OCT，SDOCT/FD-OCT）等。角膜上皮的重塑可部分代償角膜基質(zhì)膨隆所造成的屈光力增加，無法通過前表面角膜地形圖發(fā)現(xiàn)［73］，而眼前節(jié)OCT 能夠提供角膜及眼前節(jié)的高分辨率、三維成像，得到角膜全層或某一層的厚度、曲率及像差，使得檢測角膜上皮或Bowman 層的早期病理變化成為了可能。研究表明眼前節(jié)OCT 測量重復(fù)性佳，但與基于Scheimpflug 的眼前節(jié)分析系統(tǒng)的檢測結(jié)果不通用［74-75］。由于紅外光比可見光有更好的組織穿透性，OCT 在表面高度不規(guī)則或伴渾濁的嚴(yán)重圓錐角膜的成像方面具有優(yōu)勢［76］。

圓錐角膜具有特殊的角膜亞層厚度分布模式，表現(xiàn)為角膜上皮和基質(zhì)層厚度在顳上方較薄，鼻下方較厚，且這一分布模式在上皮層更為顯著，在亞臨床圓錐角膜中也有類似的表現(xiàn)［77］。Li 等［77］通過模式偏差圖發(fā)現(xiàn)上皮變薄的位置更偏向顳側(cè)，且模式標(biāo)準(zhǔn)差（pattern standard deviation，PSD）在角膜厚度、上皮厚度、基質(zhì)厚度中均顯著增加，其中上皮PSD 值診斷亞臨床圓錐角膜的效能最高（AUROC=0.985）。

圓錐角膜可表現(xiàn)出前后表面積的比例失衡。Kitazawa 等［78］使用眼前節(jié)OCT 得到角膜前后表面高度數(shù)據(jù)，計算并研究了角膜前后表面積，發(fā)現(xiàn)對比正常眼，角膜前后表面積之比（As/Ps）在亞臨床圓錐角膜組顯著下降，角膜中心5 mm 直徑區(qū)域內(nèi)As/Ps 有最高的AUROC（0.948），表明角膜前后表面積的失衡可能反映出了圓錐角膜早期變化。

使用新型眼前節(jié)OCT 進(jìn)行圓錐角膜診斷的研究 有 偏 振 敏 感 型OCT［79-80］、超 高 分 辨 率OCT［81-82］等，未來仍需更多研究驗證其鑒別亞臨床或早期圓錐角膜的能力。

活體共聚焦顯微鏡 作為一種非侵入性的成像技術(shù)，活體共聚焦顯微鏡（in-vivoconfocal microscopy，IVCM）可以在細(xì)胞水平上觀察活體角膜各層的顯微結(jié)構(gòu)，已被廣泛用于感染、干眼等角膜疾病的診治中。圓錐角膜各層可有顯微結(jié)構(gòu)的改變，但關(guān)于IVCM 診斷能力的報道較少［83-84］。

不同研究顯示，基底部上皮細(xì)胞密度在圓錐角膜眼中顯著減少［84］或無明顯差異［85］。部分患者前彈力層形態(tài)在圓錐的區(qū)域可出現(xiàn)分裂及破壞，與上皮細(xì)胞及基質(zhì)的角膜細(xì)胞相互混雜［86］。針對基質(zhì)層的研究發(fā)現(xiàn)，圓錐角膜前部和后部基質(zhì)角膜細(xì)胞密度比顯著減少［87-88］，前部和后部基質(zhì)細(xì)胞面積比顯著增加，且隨著疾病加重而進(jìn)一步增加［87］。另有研究發(fā)現(xiàn)，前部和后部基質(zhì)角膜細(xì)胞密度比在亞臨床圓錐角膜及圓錐角膜患者的健康親屬中也有顯著改變［85］。

圓錐角膜基底下神經(jīng)叢的形態(tài)、數(shù)目等可發(fā)生變化。Patel 等［89］繪制的角膜基底下神經(jīng)叢分布圖顯示，在圓錐頂點的神經(jīng)纖維表現(xiàn)出顯著的迂曲，伴閉環(huán)形成，而圓錐基底部的神經(jīng)纖維沿基底輪廓走行，伴部分纖維向心分布。對比正常眼，圓錐角膜眼的角膜神經(jīng)纖維密度、角膜神經(jīng)分支密度等顯著降低［87-88，90-91］，亞臨床圓錐角膜眼的角膜神經(jīng)分支密度亦有顯著降低［90］，平均基質(zhì)神經(jīng)直徑增加［85］，表明圓錐角膜中基底下神經(jīng)叢的改變可能早于角膜地形的改變。

結(jié)語目前圓錐角膜的早期診斷主要依靠角膜厚度檢查、角膜地形圖檢查包括角膜形態(tài)、高度、增強(qiáng)擴(kuò)張圖，以及角膜生物力學(xué)檢查等，單一指標(biāo)對于亞臨床圓錐角膜的診斷能力通常有限，而多指標(biāo)或多方法的結(jié)合，以及對機(jī)器學(xué)習(xí)等算法的應(yīng)用，能有效提高異常角膜的檢出率，也有益于早期角膜交聯(lián)手術(shù)的開展。目前對于亞臨床圓錐角膜的定義和診斷標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，也是導(dǎo)致研究結(jié)果不一致的重要原因，未來需要更進(jìn)一步的規(guī)范。對于圓錐角膜發(fā)生及發(fā)展的病理生理機(jī)制仍需要進(jìn)一步探究，以利于疾病的早期篩查及診斷。

作者貢獻(xiàn)聲明冼藝勇 論文撰寫和修訂。沈陽 論文指導(dǎo)和修訂。趙婧，張曉宇 論文修訂。周行濤 論文選題、指導(dǎo)和修訂。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。