眼外傷評(píng)分與眼球結(jié)構(gòu)參數(shù)在眼外傷愈后視力評(píng)估中的價(jià)值

周智露，王 杰，夏文濤，陳捷敏，郝虹霞

0 引言

眼外傷在法醫(yī)臨床鑒定中較常見，傷情表現(xiàn)復(fù)雜多樣，傷情鑒定時(shí)多以愈后實(shí)際視覺功能(尤其是遠(yuǎn)視力)作為關(guān)鍵指標(biāo)，因此，鑒定過程中被鑒定人出于求償或懲罰心理不乏偽盲或夸大視力障礙的情況。嚴(yán)重眼損傷導(dǎo)致視力障礙的認(rèn)定通常不會(huì)存在爭議，但在傷情相對(duì)輕微、損傷基礎(chǔ)與視力障礙程度不相符合，或既往存在眼部傷病的案例中，常需排除被鑒定人不配合、需分析外傷與視力下降之間是否存在因果關(guān)系等，此時(shí)眼球結(jié)構(gòu)的檢查尤為重要。有學(xué)者對(duì)高度近視[1-6]、白內(nèi)障[7-9]、青光眼[10-13]等眼部病變與視力之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了研究，均證實(shí)眼球結(jié)構(gòu)改變與視力密切相關(guān)。臨床眼科對(duì)于術(shù)后視力十分關(guān)注，美國眼外傷協(xié)會(huì)制定的眼外傷評(píng)分[14-15](ocular trauma score，OTS)被作為預(yù)測愈后視力的方法之一[16-20]。OTS方法根據(jù)眼外傷后初次就診的裸眼視力與眼損傷類型進(jìn)行綜合評(píng)分，再根據(jù)得分進(jìn)行分級(jí)，可按照分級(jí)估計(jì)愈后視力的大致水平。法醫(yī)臨床鑒定中，將眼外傷所致眼球結(jié)構(gòu)改變的客觀檢查結(jié)果作為評(píng)價(jià)愈后視力的指標(biāo)，無疑具有重要意義。本研究旨在根據(jù)機(jī)械性眼外傷眼部結(jié)構(gòu)改變和OTS評(píng)分分析其與愈后最佳矯正視力(best corrected visual acuity，BCVA)的關(guān)聯(lián)性，探索眼外傷治療后不同視力范圍的眼球結(jié)構(gòu)差異及預(yù)測眼外傷愈后BCVA的可行性。

1 對(duì)象和方法

1.1對(duì)象選取司法鑒定科學(xué)研究院2015-06/2021-06受理并出具明確鑒定意見(包括人體損傷程度和殘疾等級(jí)鑒定)的眼外傷案件，納入眼外傷者302例302眼(眼外傷組)，其中男233例，女69例，男性占比約為女性的3.38倍；年齡8～75(平均44.91±13.21)歲；左眼165例，右眼137例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)不同程度眼外傷滿6mo；(2)病歷資料完整；(3)愈后視力可明確認(rèn)定。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)等效球鏡屈光度超過-6.00D者；(2)既往存在影響視覺功能的自身眼?。?3)存在可能影響視覺功能的其他全身性疾病；(4)愈后視力不明確或難以準(zhǔn)確判定者。將納入的眼外傷者根據(jù)眼外傷愈后BCVA進(jìn)行分組，Ⅰ組63例63眼，BCVA<3.7(即小數(shù)視力<0.05)，其中男49例，女14例，年齡14～68(平均43.46±13.27)歲，左眼30例，右眼33例；Ⅱ組70例70眼，3.7≤BCVA<4.5(即小數(shù)視力0.05≤BCVA<0.3)，其中男56例，女14例，年齡9～75(平均45.20±14.68)歲，左眼43例，右眼27例；Ⅲ組78例78眼，4.5≤BCVA<4.9(即小數(shù)視力0.3≤BCVA<0.8)，其中男62例，女16例，年齡24～74(平均47.81±12.80)歲，左眼49例，右眼29例；Ⅳ組91例91眼，BCVA≥4.9為(即小數(shù)視力BCVA≥0.8)，其中男66例，女25例，年齡12～70(平均43.21±12.07)歲，左眼43例，右眼48例。另選取納入的眼外傷者健眼77例77眼作為對(duì)照組即V組，其中男66例，女11例，年齡8～70(平均44.57±13.75)歲；左眼30例，右眼47例；等效球鏡屈光度-2.00D以上者15眼。排除有眼外傷史、患有影響視覺功能疾病者。各組年齡、性別構(gòu)成、眼別差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=1.510，P=0.199；χ2=4.481，P=0.345；χ2=12.648，P=0.013)。

1.2方法

1.2.1OTS評(píng)分及分級(jí)查閱納入研究對(duì)象的完整病歷，詳細(xì)記錄眼外傷類型、傷后初診視力、眼部檢查結(jié)果，按照初診視力(記為A)、眼外傷診斷(眼球破裂、眼內(nèi)炎、眼球穿通傷、視網(wǎng)膜脫離、瞳孔相對(duì)性傳導(dǎo)阻滯分別記為B、C、D、E、F)進(jìn)行OTS評(píng)分(表1)及分級(jí)[11，15]。OTS評(píng)分為A+B+C+D+E+F，若某項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)不存在，則該項(xiàng)計(jì)為0，根據(jù)總積分分為1～5級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：0～44分為1級(jí)；45～65分為2級(jí)；66～80分為3級(jí)；81～91分為4級(jí)；92～100分為5級(jí)。

表1 OTS評(píng)分

1.2.2眼外傷愈后視力評(píng)估采用視標(biāo)投影儀(型號(hào)GP-770)檢測眼外傷愈后BCVA，為方便統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，將小數(shù)視力轉(zhuǎn)換為五分記錄法后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.2.3眼外傷愈后眼球結(jié)構(gòu)參數(shù)評(píng)估采用裂隙燈顯微鏡觀察角膜和晶狀體情況，根據(jù)法醫(yī)臨床相關(guān)指南[21-22]進(jìn)行角膜和晶狀體分級(jí)；應(yīng)用彩色眼底照相機(jī)獲取彩色眼底照，參考劉夷嫦等[6]方法進(jìn)行眼底分級(jí)。此外，應(yīng)用光相干斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)獲取中央視網(wǎng)膜厚度(central subfield thickness，CST)、視神經(jīng)周圍神經(jīng)纖維層平均厚度(the average thickness of retinal never fiber layer，RNFL)及上方視神經(jīng)纖維層厚度(superior RNFL，RNFL-S)、下方視神經(jīng)纖維層厚度(inferior RNFL，RNFL-I)、鼻側(cè)視神經(jīng)纖維層厚度(nasal RNFL，RNFL-N)、顳側(cè)視神經(jīng)纖維層厚度(temporal RNFL，RNFL-T)。

角膜分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：(1)0級(jí)，角膜未見明顯異常；(2)1級(jí)，角膜見散在混濁斑點(diǎn)，未累及瞳孔區(qū)；(3)2級(jí)，角膜瞳孔區(qū)見點(diǎn)狀瘢痕；(4)3級(jí)，角膜瞳孔區(qū)見片狀斑翳；(5)4級(jí)，角膜瞳孔區(qū)見片狀白斑。

晶狀體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：(1)0級(jí)，晶狀體未見明顯異常；(2)1級(jí)，人工晶狀體置換術(shù)后；(3)2級(jí)，晶狀體輕度混濁；(4)3級(jí)，晶狀體重度混濁；(5)4級(jí)，晶狀體缺失。

眼底分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：(1)0級(jí)，眼底未見明顯異常；(2)1級(jí)，視盤周圍開始出現(xiàn)弧形萎縮斑，或以中心凹為圓心、直徑3mm區(qū)域內(nèi)開始出現(xiàn)異常改變；(3)2級(jí)，視盤周圍弧形萎縮斑≤視盤周長1/2，或以中心凹為圓心、直徑3mm區(qū)域內(nèi)≤1/2范圍有異常改變；(4)3級(jí)，視盤周圍弧形萎縮斑>1/2，或以中心凹為圓心、直徑3mm區(qū)域內(nèi)>1/2范圍有異常改變(0～3級(jí)中心凹均無異常改變)；(5)4級(jí)，視盤周圍弧形萎縮斑包繞視盤，或以中心凹為圓心、直徑3mm區(qū)域內(nèi)異常改變累及中心凹。

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：使用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。非正態(tài)分布的計(jì)量資料采用M(P25，P75)表示，多組間比較采用Kruskal-WallisH檢驗(yàn)，進(jìn)一步兩兩比較采用Nemenyi檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料采用n(%)表示，多組間比較采用卡方檢驗(yàn)。相關(guān)性分析采用Spearman相關(guān)分析法。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用IBM SPSS Modeler 18.0軟件建立預(yù)測眼外傷愈后視力的隨機(jī)森林(random forest，RF)和支持向量機(jī)(support vector machine，SVM)模型。

2 結(jié)果

2.1眼外傷情況本研究納入眼外傷者302例302眼，眼損傷類型(多發(fā)傷或聯(lián)合傷均按主要損傷分類統(tǒng)計(jì))包括眼部軟組織損傷93眼、眶壁骨折28眼、角膜上皮損傷10眼、眼球破裂傷16眼、角膜穿通傷20眼、前房積血24眼、晶狀體脫位7眼、玻璃體積血8眼、黃斑損傷20眼、視網(wǎng)膜損傷20眼、視神經(jīng)損傷34眼、顱腦損傷21眼、眼內(nèi)感染1眼。

2.2眼外傷愈后BCVA情況本研究納入眼外傷者眼外傷愈后BCVA分布情況見表2。

表2 本研究納入眼外傷者眼外傷愈后BCVA分布情況 眼(%)

2.3各觀察指標(biāo)與眼外傷愈后BCVA的相關(guān)性納入眼外傷者初診視力、OTS評(píng)分、眼外傷愈后角膜分級(jí)、晶狀體分級(jí)、眼底分級(jí)、RNFL、RNFL-S、RNFL-I、RNFL-N、RNFL-T與眼外傷愈后BCVA均存在相關(guān)性(P<0.01，表3)，而眼外傷者年齡、眼外傷愈后CST與眼外傷愈后BCVA均無相關(guān)性(P>0.05)。

表3 各觀察指標(biāo)與眼外傷愈后BCVA的相關(guān)性

2.4眼外傷愈后眼球結(jié)構(gòu)參數(shù)各組CST差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.058)。各組RNFL、RNFL-S、RNFL-I、RNFL-N、RNFL-T差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，其中Ⅰ組與Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組，Ⅱ組與Ⅳ、Ⅴ組RNFL差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；Ⅰ組與Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組，Ⅲ組與Ⅳ、Ⅴ組RNFL-S差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；Ⅰ組與Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組，Ⅱ組與Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組RNFL-I差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；Ⅰ組與Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ組RNFL-N的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；Ⅰ組與Ⅳ組RNFL-T差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。各組角膜、晶狀體、眼底分級(jí)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，其中Ⅰ組與Ⅳ、Ⅴ組，Ⅱ組與Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組角膜分級(jí)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；Ⅰ組與Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組，Ⅱ組與Ⅳ組晶狀體分級(jí)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；Ⅰ組與Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組，Ⅱ組與Ⅳ、Ⅴ組眼底分級(jí)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表4。

表4 各組眼外傷愈后眼球結(jié)構(gòu)參數(shù)比較 M(P25，P75)

2.5眼外傷愈后BCVA預(yù)測模型的建立利用OTS分級(jí)、OTS評(píng)分、年齡、性別、眼球結(jié)構(gòu)參數(shù)等變量建立數(shù)據(jù)庫，將BCVA設(shè)為目標(biāo)變量，其余變量設(shè)為輸入變量，分別建立RF和SVM模型，輸出結(jié)果為預(yù)測視力，將其與實(shí)際愈后BCVA進(jìn)行比較(圖1)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種方法預(yù)測結(jié)果中眼外傷組差值≤0.1的分別為94眼(31.1%)、239眼(79.1%)；差值≤0.15的分別為126眼(41.7%)、245眼(81.1%)。對(duì)照組差值≤0.1的分別為59眼(76.6%)、62眼(80.5%)；差值≤0.15的分別為70眼(90.9%)、67眼(87.0%)。RF和SVM模型視力預(yù)測值與實(shí)際BCVA的Pearson相關(guān)系數(shù)分別為0.919、0.940。

圖1 眼外傷愈后BCVA預(yù)測模型的建立 A：眼外傷組眼外傷愈后實(shí)際BCVA值與SVM模型預(yù)測值散點(diǎn)圖；B：眼外傷組眼外傷愈后實(shí)際BCVA值與RF模型預(yù)測值散點(diǎn)圖；C：對(duì)照組實(shí)際BCVA值與SVM模型預(yù)測值散點(diǎn)圖；D：對(duì)照組實(shí)際BCVA值與RF模型預(yù)測值散點(diǎn)圖；E：眼外傷組BCVA預(yù)測值與眼外傷愈后實(shí)際BCVA差值；F：對(duì)照組BCVA預(yù)測值與眼外傷愈后實(shí)際BCVA差值。

3 討論

眼外傷指眼附屬器與眼球遭受物理性、化學(xué)性因素導(dǎo)致?lián)p傷，可分為開放性與閉合性損傷。眼外傷可致多種眼部結(jié)構(gòu)改變，如外傷后視神經(jīng)管骨折致視神經(jīng)損傷甚至萎縮；眼球挫傷或穿通傷時(shí)，晶狀體囊膜破裂，房水進(jìn)入晶狀體形成混濁，發(fā)展為外傷性白內(nèi)障；外傷后前房積血、房水循環(huán)系統(tǒng)被破壞，眼壓持續(xù)性增高，可進(jìn)展為外傷性青光眼；外傷后晶狀體損傷、視網(wǎng)膜脫離、黃斑出血、黃斑裂孔等，遺留視力障礙。在眼部外傷導(dǎo)致如角膜、晶狀體外傷后嚴(yán)重混濁，無法窺視眼底，或視神經(jīng)萎縮甚至眼球萎縮等嚴(yán)重的眼球結(jié)構(gòu)破壞，應(yīng)認(rèn)定其具有足以引起視覺功能嚴(yán)重障礙的損傷基礎(chǔ)，可以直接認(rèn)定外傷與視覺功能障礙之間的因果關(guān)系，一般無需再就愈后視力進(jìn)行針對(duì)性的偽盲或偽裝視力降低的鑒別。然而，在眼損傷的法醫(yī)臨床鑒定實(shí)踐中，眼部結(jié)構(gòu)檢查未見足以引起視覺功能障礙的損傷基礎(chǔ)，或眼球結(jié)構(gòu)損傷性改變明顯輕微，但自訴視力(視力表視力)顯著降低的情形卻更為多見，此時(shí)，甄別偽裝視力降低或偽盲，提出客觀、準(zhǔn)確的司法鑒定意見，成為法醫(yī)臨床鑒定的重要關(guān)注點(diǎn)。本研究旨在探索眼外傷治療后不同視力范圍的眼球結(jié)構(gòu)差異及其評(píng)估眼外傷愈后視力的可行性。

由于眼外傷形式多樣、傷情復(fù)雜，為了盡可能全面考察影響視覺功能障礙的因素，本研究將角膜、晶狀體、眼底均納入研究范圍。加之，角膜、晶狀體均屬于屈光間質(zhì)，一般來說角膜瞳孔區(qū)遺留瘢痕、斑翳、白斑或晶狀體出現(xiàn)明顯混濁、缺失均對(duì)BCVA存在一定程度的影響。眼底結(jié)構(gòu)包括黃斑、視網(wǎng)膜、動(dòng)靜脈、視杯、視盤等，即使有細(xì)微的改變也可能對(duì)視覺功能產(chǎn)生不可小覷的影響，故認(rèn)為不同視力范圍的眼球結(jié)構(gòu)改變可能存在差異。結(jié)合現(xiàn)行盲目和視覺損傷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)法醫(yī)臨床鑒定標(biāo)準(zhǔn)，視力低于3.7即為盲目，視力≥3.7但<4.5屬中度至重度視覺損傷，視力≥4.5但<4.9屬于輕度視覺損傷，本研究將納入的眼外傷者分為4組，并設(shè)置Ⅴ組(健眼)作為對(duì)照組，比較各組眼部檢查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)組間CST沒有差異。角膜分級(jí)、晶狀體分級(jí)與眼底分級(jí)組間兩兩比較部分存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，分析與BCVA較低的組中眼損傷嚴(yán)重(多為眼球破裂傷、角膜穿通傷等)，可造成角膜瘢痕、晶狀體缺失、眼底改變等有關(guān)。而在視力輕度損傷組中，眼損傷相對(duì)輕微，引起的眼球結(jié)構(gòu)改變較小。同時(shí)，在不同組間眼底分級(jí)的比較中發(fā)現(xiàn)，視力越低的組其眼底分級(jí)越高，這一結(jié)果與劉夷嫦等[6]研究結(jié)果一致，證實(shí)眼球結(jié)構(gòu)改變對(duì)視力存在影響。

本研究比較眼外傷組與對(duì)照組RNFL、RNFL-S、RNFL-I、RNFL-N、RNFL-T發(fā)現(xiàn)，眼外傷后RNFL-T改變最小，其次為RNFL-N。RNFL-T在眼外傷組與對(duì)照組均無明顯改變，RNFL、RNFL-S、RNFL-I、RNFL-N在Ⅰ組明顯變薄。孫颯等[13]研究眼外傷性后RNFL改變趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，眼外傷后RNFL明顯較正常人變薄，但未根據(jù)傷眼的視力進(jìn)行分組與健眼進(jìn)行比較，研究對(duì)象較為單一。本研究將傷眼分為4個(gè)視力水平組與健眼進(jìn)行比較，并囊括了多種眼損傷類型，可更好地分析眼外傷后不同視力水平的RNFL與CST的變化。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，眼外傷愈后CST與BCVA不存在相關(guān)性，其原因可能與本組研究對(duì)象較少、黃斑損傷眼數(shù)據(jù)不足及此類損傷傷情相對(duì)復(fù)雜有關(guān)，但眼底分級(jí)已將黃斑、視盤的形態(tài)學(xué)改變一并考慮在內(nèi)，因此，黃斑作為評(píng)估視力的一個(gè)重要因素仍不可或缺。

OTS方法的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用以往較為少見，但已應(yīng)用于臨床眼科眼外傷愈后視力的評(píng)估。項(xiàng)劍等[23]將OTS方法與法醫(yī)視覺功能鑒定相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)該方法在評(píng)估愈后視力中具有可行性、穩(wěn)定性及客觀性，可為法醫(yī)臨床視覺功能鑒定提供可靠的信息。因此，本研究將OTS分級(jí)與評(píng)分作為輸入變量建立模型。對(duì)于視力的評(píng)估，在臨床眼科是一大重要關(guān)注點(diǎn)，相關(guān)研究表明，人工智能技術(shù)在預(yù)測視力方面具有可行性[24-28]。Rohm 等[24]從OCT圖像與臨床病歷中提取了上百個(gè)特征變量用于預(yù)測不同治療階段年齡相關(guān)性黃斑病變患者的視力水平。Waldstein等[25]將OCT圖像直接輸入機(jī)器學(xué)習(xí)模型用于預(yù)測白內(nèi)障術(shù)后視力。雖然目前研究表明人工智能預(yù)測術(shù)后視力具有可行性，但是否能直接作為一種輔助工具用于臨床實(shí)踐還有待進(jìn)一步探索。本研究建立了隨機(jī)森林與支持向量機(jī)模型，發(fā)現(xiàn)眼外傷眼與健眼隨機(jī)森林模型準(zhǔn)確率均較SVM模型準(zhǔn)確率低，SVM在眼外傷組差值≤0.1準(zhǔn)確率為79.1%，對(duì)照組為80.5%。本研究利用已有的建模軟件建立模型，而非人工智能技術(shù)進(jìn)行建模，該方法優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)數(shù)據(jù)需求不高，時(shí)間成本低，缺點(diǎn)在于不能進(jìn)行N折交叉驗(yàn)證，因此準(zhǔn)確性可能較人工智能模型低。下一步研究計(jì)劃加大樣本量，增加新的特征變量或?qū)⒀鄄繄D像直接輸入人工智能模型進(jìn)行視力預(yù)測。

本研究結(jié)果顯示，眼球結(jié)構(gòu)與視覺功能之間存在密切聯(lián)系，故認(rèn)為可根據(jù)初次就醫(yī)的檢查記錄和眼部改變情況、暴力作用大小、作用方式及眼外傷診斷結(jié)果等對(duì)愈后視力作出初步評(píng)估，然后根據(jù)鑒定時(shí)眼部結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)所見，觀察外傷引起的眼部結(jié)構(gòu)改變是否呈動(dòng)態(tài)改變，結(jié)合多方面因素，作出盡可能客觀、準(zhǔn)確的視力評(píng)定。本研究首次提出將角膜、晶狀體、眼底狀況分為五級(jí)，以對(duì)應(yīng)OTS分級(jí)的五個(gè)級(jí)別，同時(shí)觀察黃斑、視盤、視網(wǎng)膜的變化，以評(píng)估眼外傷愈后BCVA。在法醫(yī)臨床視覺功能鑒定時(shí)，可有助于準(zhǔn)確判斷眼外傷與視覺功能損害之間的因果關(guān)系。此外，OTS方法也可為法醫(yī)學(xué)中偽裝視覺功能障礙的鑒別提供有效的信息。本研究的不足之處在于損傷類型多樣、樣本量總體仍偏少，加之預(yù)測終歸是對(duì)未知事件的推測，具有一定的或然性，上述模型還有待進(jìn)一步完善并驗(yàn)證。由于樣本變量還涉及數(shù)據(jù)分布的問題，下一步擬進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)的方法建立模型。機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的一個(gè)分支，該方法可以很好地解決數(shù)據(jù)樣本分布不均、樣本過擬合等問題，以期為眼外傷愈后視覺功能評(píng)定提供準(zhǔn)確率更高、更可靠的預(yù)測結(jié)果。