Pentacam與AS-OCT測量眼前節生物參數的比較

翁朝龍，易允娣，尹 欣，史冰潔，蔣正軒，陶黎明

0引言

隨著屈光手術學的發展，手術目的不僅僅是提高視力，而且為患者提供更好的視覺質量，所以精確的眼前節生物測量變得尤為重要。臨床上常用的眼前節參數包括角膜曲率(keratometry,K)，散光度(cylindrical,C)及軸向(axls,A)，角膜厚度(corneal thickness,CT)及前房深度(anterior chamber depth,ACD)等。生物測量儀器多種多樣，臨床上常用的有A超、Orbscan角膜地形圖儀、眼前節光學相干斷層掃描(anterior segment optical coherence tomography，AS-OCT)、Pentacam眼前節分析儀、Lenstar LS900光學生物測量儀等，這使得眼前節參數更加客觀。本研究應用Pentacam眼前節分析儀(Oculus經典版)和眼前節OCT(Tomey SS-1000)測量青年近視檢查者和年齡相關性白內障患者兩組人群的眼前節參數，這兩種儀器在測量眼生物學參數方面的系統比較研究較少，本研究評估在兩類人群中兩種儀器的眼前節生物學測量的差異性、相關性及一致性，探索年齡相關因素可能帶來的影響，為臨床應用提供參考依據。

1對象和方法

1.1對象選取2017-09/11來我院屈光中心就診的要求行角膜屈光手術檢查的青年近視檢查者64例124眼(男37例72眼，女27例52眼，年齡18～30歲)、擬行白內障手術的患者61例85眼(男28例38眼，女33例47眼，年齡63～77歲)。入選標準：(1)年齡≥18歲，可以配合Pentacam和前節OCT檢查，且黃斑OCT檢查未見明顯異常的患者；(2)等效球鏡度-0．75～-7．25D。排除高度散光(柱鏡度<-3.0D)、不規則散光、外傷史、有角膜病、眼球手術史、青光眼家族史、有明顯干眼癥狀等患者。本研究內容符合赫爾辛基宣言中的倫理學標準。所有患者同意參加本研究并簽署知情同意書。

1.2方法每位患者均由同一位操作熟練的技師完成。自然瞳孔下按照順序對每例患者進行兩種儀器檢查，測量順序為 Pentacam和AS-OCT。(1)Pentacam 三維眼前節分析儀測量：固定被檢者頭部，在暗室自然瞳孔狀態下完成。檢查過程中儀器不接觸眼球表面，手動對焦，自動完成眼前段結構360°掃描，獲得的數據包括眼前節相關參數。每次檢查后均自動產生質量因子(QF)，QF>95%被認為測量結果可靠(QF：OK)，測量3次取平均值。(2)眼前節OCT測量：被檢者坐位，下頜置于頜托上，前額緊靠額帶，眼睛注視前方紅燈，分別用前房測量模式及角膜地形圖模式測量相關參數，每次測量保證結果QF：OK，測量3次取平均值。記錄不同儀器測量的陡峭角膜曲率(steep K,Ks)、平坦角膜曲率(flat K,Kf)、平均角膜曲率(mean K,Km)、角膜散光(C、A)、中央角膜厚度(central corneal thickness,CCT)和前房深度(ACD)，Thibos等[1]認為角膜散光是一個矢量，應用傅里葉矢量公式將散光度(C，負值)及散光軸向(A)轉換成矢量表示法(J0，J45)，J0=-(C/2)COS(2A)、J45=-(C/2)sin(2A)。

統計學分析：應用SPSS16.0統計軟件和Medcalc 11.4.2軟件對數據進行統計分析。兩種測量方法測量值間的差異比較采用配對樣本t檢驗，相關性比較采用Pearson相關性分析，一致性比較采用Bland-Altman分析進行評價。以P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1Pentacam和AS-OCT測量結果的差異性及相關性比較應用兩種儀器分別對兩組受檢者進行Ks、Kf、Km、C、A、CCT、ACD測量，測量及相關計算結果見表1。近視組兩種儀器測得的Ks、Kf、Km差異均有統計學意義(P<0.001)，而白內障組測得的Ks、Kf、Km結果提示差異無統計學意義(P=0.436、0.896、0.785)，兩組人群兩種儀器測量的J0、CCT、ACD差異均有統計學意義(P<0.05)，Pentacam測得的J0和CCT值略大于前節OCT，而ACD值略小于前節OCT，測得J45提示差異無統計學意義(P>0.05)。兩組人群兩種儀器測得的Ks、Kf、Km、J0、J45、CCT及ACD的結果均具有正線性相關(均r>0，P<0.001)，其中測得Ks、Kf、Km、CCT及ACD結果的相關程度較高(r≥0.94)，見表2。

2.2Pentacam和AS-OCT測量結果的一致性比較近視組兩種儀器測量眼前節參數的一致性：Pentacam測量值Ks、Kf、Km、J0、J45、CCT、ACD與前節OCT測量值分別有3.2%(4/124)、3.2%(4/124)、1.6%(2/124)、2.4%(3/124)、4.8%(6/124)、7.2%(9/124)、6.5%(8/124)位于95%一致性界限(limits of agreement,LoA)以外，兩種方法測量結果上下限絕對值的最大值分別為0.61D、0.67D、0.50D、0.36D、0.39D、15.5μm、0.24mm，Mehdizadeh[2]的研究數據提示，每1.00D的角膜曲率誤差可以導致IOL度數計算0.80～1.30D的偏差，0.5D的誤差幅度在臨床應用中是可以接受的。測量Ks、Kf上下限絕對值的最大值取0.50D時，分別有3.2%(4/124)、5.6%(7/124)位于95% LoA以外，見圖1。白內障組兩種儀器測量眼前節參數的一致性：Pentacam測量值Ks、Kf、Km、J0、J45、CCT、ACD與前節OCT測量值分別有4.7%(4/85)、1.2%(1/85)、2.4%(2/85)、3.5%(3/85)、5.9%(5/85)、8.2%(7/85)、4.7%(4/85)位于95% LoA以外，兩種方法測量結果上下限絕對值的最大值分別為0.85D、0.82D、0.71D、0.60D、0.47D、27.3μm、0.34mm，測量J0上下限絕對值的最大值取0.50D時，有4.7%(4/85)位于95% LoA以外，見圖2。

3討論

隨著角膜屈光手術和人工晶狀體植入的普及，眼科生物統計學的精確測量具有重要意義。本研究在兩組人群中比較兩種儀器測量眼前節參數的差異性、相關性和一致性。Savini等[3]研究發現，白內障組的95% LoA較近視組明顯增寬，這提示我們年齡相關因素會影響測量結果的重復性和一致性。設立兩組人群的目的是排除年齡相關因素對測量結果比較的影響。配對樣本t檢驗的本質是對“差異”的檢驗，而非對“一致”的檢驗，也就是說即使配對t檢驗結果差異有統計學意義，但如果配對樣本t檢驗中兩組數據的差值一致性范圍在臨床應用中有意義，即可以認為兩種儀器可以互相代替使用[4]，一致性比較采用“金標準”Bland-Altman檢驗[5]，本研究采用多種統計學方法比較保證結論的真實性和可靠性。

組別Ks(D)Kf(D)Km(D)J0(D)J45(D)CCT(μm)ACD(mm)近視組Pentacam43.894±1.47642.802±1.25643.335±1.3240.466±0.3540.008±0.245536±313.184±0.265前節OCT43.986±1.40842.980±1.26543.485±1.3110.432±0.315-0.004±0.210532±313.260±0.248白內障組Pentacam44.466±1.88143.631±1.89244.042±1.851-0.033±0.457-0.017±0.268535±352.469±0.406前節OCT44.431±1.85343.636±1.80844.032±1.812-0.153±0.416-0.012±0.227528±352.562±0.381

表2前節OCT和Pentacam測量兩組角膜曲率、角膜散光、角膜中央厚度及前房深度的差異性和相關性

組別參數差值(x±s)tP95%CIrP近視組Ks(D)-0.093±0.266-3.882<0.001-0.140～-0.0450.984<0.001Kf(D)-0.178±0.249-7.957<0.001-0.233～-0.1340.980<0.001Km(D)-0.150±0.181-9.228<0.001-0.182～-0.1180.991<0.001J0(D)0.035±0.1672.3160.020.005～0.0640.882<0.001J45(D)0.012±0.1930.6880.493-0.022～0.0460.650<0.001CCT(μm)3.452±6.1616.239<0.0012.356～4.5470.981<0.001ACD(μm)-0.075±0.083-10.006<0.001-0.090～0.0600.949<0.001白內障組Ks(D)0.035±0.4150.7830.436-0.054～0.1250.975<0.001Kf(D)-0.006±0.413-0.1310.896-0.095～0.0830.976<0.001Km(D)0.011±0.3570.2740.785-0.066～0.0880.981<0.001J0(D)0.120±0.2454.529<0.0010.067～0.1730.847<0.001J45(D)-0.005±0.238-0.1960.845-0.056～0.0460.549<0.001CCT(μm)6.824±10.4616.014<0.0014.567～9.0800.955<0.001ACD(μm)-0.093±0.125-6.897<0.001-0.120～-0.0660.952<0.001

圖1近視組Pentacam和AS-OCT測量值的Bland-Altman圖A：Ks；B：Kf；C：Km；D：J0；E：J45；F：CCT；G：ACD。

3.1角膜曲率及散光參數測量的比較角膜曲率和角膜散光的準確測量是改善患者屈光手術術后視覺質量的關鍵因素之一[6-7]。兩種儀器測量角膜曲率結果在近視組表現出差異性，而白內障組角膜曲率的測量結果差異無統計學意義，但一致性比較結果卻相反，近視組測得兩組角膜曲率測量一致性良好，而白內障組95%一致性區間明顯超出臨床可接受范圍，一致性較差。分析出現這種結果的可能原因，Tai等[8]的研究發現雙眼的生物學參數具有高度的相關性，這將會造成統計學的偏倚產生。近視組測量數據大多采用雙眼，而年齡相關性白內障組多是單眼。老年人淚膜破裂時間較短及屈光間質混濁等因素可能對測量結果的重復性和一致性有影響[3]。根據傅里葉公式將散光度(C)及散光軸向(A)轉換為(J0，J45)后進行統計比較分析，J0為水平及垂直方向的散光，J45為45°方向的斜散光[1]。兩組人群中，兩種儀器測得的散光參數J0有差異(P<0.05)，而測得散光參數J45無差異(P>0.05),測量結果一致性均較好。造成這種結果的主要原因可能與儀器設備的工作原理以及儀器軟件處理算法有關。Pentacam眼前節測量分析系統，利用Scheimflug光學原理獲取眼前節多重圖像，構建三維立體圖像，計算眼前節參數并以彩圖形式顯示，可以獲得精確的角膜高度數據，計算出唯一的角膜曲率地形圖，與測量方向和參考點的軸位無關，但檢查時必須注視指示燈，測量時間約需要2s，測量角膜曲率范圍為8mm[9]。AS-OCT采用低相干光波掃描形式，通過掃描光束和對照光束重建掃描區域的二維截面圖，對截圖進行定量測量，也可以三維重建，采集角膜數據時自動識別所獲得圖像中的角膜前后表面，計算得出角膜前、后表面的角膜曲率，測量過程只需注視紅外光，無刺激感，測量時間約0.3s，測量角膜曲率范圍為10mm[10]，本研究取8mm范圍角膜曲率作比較。雖然AS-OCT測量角膜曲率時具有測量時間短，對患者依從性要求低等優點，但從測量原理上分析，Pentacam測量角膜曲率及散光參數比AS-OCT測量更準確。年輕患者組兩種儀器測量一致性良好，可互換使用，而針對老年患者，優先考慮選擇Pentacam。

圖2白內障患者組Pentacam和AS-OCT測量值的Bland-Altman圖A：Ks；B：Kf；C：Km；D：J0；E：J45；F：CCT；G：ACD。

3.2中央角膜厚度測量的比較本研究測量的CCT值AS-OCT較Pentacam小，這和Ishibazawa等[11]的研究結果類似，95% LoA比較小，與正常人角膜厚度的晝夜生理變化(22μm)接近[12]，在臨床上可以接受。兩種儀器測量中央角膜厚度都選擇角膜頂點厚度，Khoramnia等[13]和Shankar等[14]研究發現Pentacam測量不同位置的CCT時，角膜頂點處具有最好的重復性。測量差異可能來源于兩種儀器測量原理和分辨率不同以及未精確的劃分CCT的范圍等，有學者認為[15]，針對不同范圍的CCT值，兩種儀器測量結果的差異性可能有變化。Pentacam能夠實時、無創、動態觀察角膜疾病的發展過程，精確率可達±5μm，缺點是此系統利用光學原理進行測量，準確性也受角膜透明度的影響，也不能測量LASIK術后角膜瓣的厚度。而AS-OCT采用1310nm紅外光，不受角膜混濁或云翳的影響，可測量LASIK術后角膜瓣、基質床的厚度值。兩種儀器的結合使用可以更好地服務于角膜屈光手術。

3.3前房深度測量的比較在眼內屈光手術和人工晶狀體植入術前準確測量ACD是非常必要的，特別是當虹膜或有晶狀體前房型人工晶狀體需要裝配時[16-17]。本研究測量的ACD值AS-OCT較Pentacam深，這和O’Donnell等[18]及Dinc等[19]的研究結果一致。應用Haigis公式，在正常軸向長度和平均角膜曲率測量中，0.08mm的ACD差值在放置后房型人工晶狀體后，可使目標屈光誤差小于0.05D[20]，故兩種儀器一致性較好，可互換使用。測量結果的差異可能來源于儀器測量原理的不同。Pentacam的ACD值由系統自動給出，可與角膜地形圖測量同時進行，而AS-OCT因軟件設計原因則需要使用前房角測量模式，與角膜地形圖測量不能同時進行，通過圖像測量軟件及標尺來測量ACD值，還可以測量晶狀體前表面到房角連線的垂直距離。Pentacam和AS-OCT測量瞳孔直徑存在差異，其對前房深度的測量結果可能存在影響，需進一步研究。

綜上所述，Pentacam眼前節測量儀與AS-OCT具有分辨率高、非接觸性、無創性、操作簡單及實時記錄結果等特點。本研究結果表明：在青年近視患者和年齡相關性白內障患者中兩種儀器測量散光度、中央角膜厚度及前房深度時一致性均較好，可互換使用。測量角膜曲率時受年齡相關因素影響，涉及散光的測量或如果植入的人工晶狀體與散光軸位有關時，可優先考慮選擇Pentacam前節分析儀。