角膜形态学评价方法及其临床应用的研究进展

天津市环湖医院（300060）于荣国

从上世纪开始使用的角膜曲率计到后来使用较为广泛的基于placido盘反射原理的计算机辅助角膜地形图分析仪以及目前已被广泛应用于角膜屈光专业最先进的仪器三维眼前节分析系统（Pentacam），极大地拓展了人们对角膜形态非规则性、非球面性、放射性、非对称性的认识，从而在很大程度上促进了角膜屈光手术、接触镜的设计与验配以及角膜疾病诊断的发展。本文仅就临床常用的角膜形态学评价方法及其应用进行综述。

1 角膜曲率计

角膜曲率计是利用光学反射原理，假设角膜的光学面为球面或球柱面，来测量角膜的曲率。通过测量角膜前表面直径3mm中央区域内2条相互垂直子午线的曲率半径值，并按照修正后的生理角膜屈光指数常数1.3375计算出全角膜总屈光力的最小K值和最大K值，再通过求取最小K值和最大K值的平均值得出角膜的曲率值[1]。临床上角膜曲率计分为手动式和自动式两类。手动式角膜曲率计已在临床应用近百年，长期以来其测量值一直被视为金标准，其测量精确度在±0.12～±0.25D之间。自动式角膜曲率计是将Placido盘反射与电脑分析程序结合，可以更快速、稳定地得到曲率值，其精确度在±0.25D，可重复性为±0.37D，与手动式角膜曲率计相比，在测量正常角膜时的准确性和重复性方面无统计学差异，可被广泛的应用在各种屈光镜的验配、角膜屈光手术以及人工晶体植入术中。但就人工晶体植入术，如果植入的人工晶体与散光轴位有关，则推荐使用自动式角膜曲率计[2]。

角膜曲率计操作方便，价格便宜，容易普及。随着角膜屈光手术及人工晶体植入技术的普及而得到更大范围的应用，而且其测量值的准确性已经得到公认。其主要缺点是仅能评估角膜中央区域两个正交子午线上相距（3～4）mm的四个位点，而不能显示除此四点以外角膜的光学信息。当角膜过陡、过平或有不规则散光时，角膜曲率计则不能直观反映，而且读数易受操作者影响，要求比较熟练快捷的操作。此外测量过程较为耗时，尤其对于儿童患者，检查无法配合而在应用范围上受到一定限制。

2 计算机辅助的角膜地形图

角膜地形图是基于Placido盘原理，由Placido盘的投射系统将28或34个圆环（每一环上都有256个点计入处理系统）均匀地投射到角膜前表面上。这些环形图像再通过图像监测系统进行实时的图像监测和调整，并进行摄影和储存[3]。计算机将储存的图像数字化并分析，将结果用不同色彩的图像在屏幕上显示出来，同时显示出数字化统计结果，从而得到角膜曲率值及其他参数。角膜地形图与角膜曲率计比较具有测量区域广、获得信息量大，对过于平坦或过于陡峭的角膜也均可准确测量其屈光力，且精确度较高[4]。角膜地形图在评价屈光手术前角膜前表面形态以及屈光手术后疗效方面具有重要作用，但是角膜地形图仅对角膜前表面进行了测量分析，而无法测量角膜后表面的形态，因此，整个角膜的屈光力的测定只能通过传统的折射率（1.3375）计算得出。此外，角膜地形图对角膜部周边的测量也欠敏感，当角膜的非球性增加时其测量准确性相应降低。同时, 角膜地形图的测量结果还易受眼眶高度及眼球内陷程度的影响。

3 Orbscan-II眼前节分析仪

Orbscan-II眼前节分析仪是利用裂隙扫描系统对眼前节进行扫描，同时结合placido盘的反射影像对眼前节进行生物测量，是一种可以对角膜前、后表面进行测量的仪器。该系统在暗视野中用裂隙光以45°角对角膜进行扫描，然后对这些裂隙光在角膜的前后表面的投影进行捕捉，获取角膜前后表面三维空间信息共9600个数据，再经计算机分析处理后得到眼前节的三维数据及图像[5]。

长期以来，探查角膜后表面的多种传统方法都因精确性不高、费时、可重复性差等不足而未能在临床上得到广泛应用，如裂隙灯摄影法、普尔基涅映像法、模型法等。Orbscan-II眼前节分析仪的出现则极大地推进了人们对角膜前后表面的认识，该系统利用计算机自动识别角膜裂隙图像的前后边界，产生隆起度图的同时计算出角膜曲率，再根据角膜前后表面的高度差计算出角膜各点的厚度，以此测出的角膜前、后表面曲率值具有高度的精确性[6]。Maldonado报道Orbscan-II对准分子激光角膜原位磨镶术（laser in situ keratom ileusis,LASIK）术后角膜后表面的测量具有较好的可重复性[7]。由于OrbscanⅡ系统可如实反映角膜前、后表面的形态，故其在角膜屈光手术的术前筛查、安全性评估和术后随访等方面都具有非常重要的意义[8]，因此，OrbscanⅡ眼前节分析仪被广泛应用于准分子激光手术前后的检查[9]。Orbscan-II眼前节分析仪还可以辅助诊断用角膜地形图检查疑似圆锥角膜的病例，还可以重新界定圆锥角膜的分期，提高圆锥角膜的确诊率[10]，是圆锥角膜早期确诊的可靠方法，且具有高度的敏感性[11]。

Orbscan-II眼前节分析仪将角膜地形图学的发展推向了一个新的高度，不仅有助于一些角膜疾病的早期诊断，而且对角膜屈光手术的一些禁忌症和适应症的鉴别更加明确，将手术设计、疗效观察及并发症的处理提高到一个更高的水平，也使手术的安全性和手术质量明显提高[12][13]。

4 IOL Master

IOL Master是利用偏振光学相干干涉原理来测量眼节前参数的新式非接触仪器[14]。其原理与角膜曲率计相同：测量反射光影像之间的距离。通过仪器的摄像系统记录投射在角膜前表面上的以直径为2.3mm成六角形对称分布的六个光点的反射影像，分析测量3个方向上相对应的光点，从而计算出环形表面的曲率半径。因此，只能测量出两点间的平均角膜曲率，不能反映整个角膜前表面的形态和曲率信息，且同一位点的角膜曲率也会因测量方向与参考点的轴位的不同而不同。IOL Master除了测量角膜曲率外，还可测量角膜的水平直径，角膜水平直径是有晶状体眼屈光手术和某些角膜疾病诊断的重要依据。以往人们主要依靠手工测量，不但可重复性差，而且结果误差明显。而应用IOL Master进行角膜水平直径测量，操作简便、测量迅速、结果准确。IOL Master生物测量是沿视轴的方向进行测量，避免了超声波沿眼轴方向测量引起的误差；非接触型避免了对角膜的损伤，减少了医源性的感染，安全性更高。但IOL Master对角膜、晶状体、玻璃体等屈光介质浑浊明显的患者无法进行准确的测量（如角膜白斑、成熟期白内障、玻璃体积血等），还需要用传统的超声设备进行生物测量。

5 Pentacam

Pentacam是一种利用Scheimpflug成像原理、记录眼前节成像并进行测量分析的新型设备[15]。该设备以特定的蓝色二极管激光为光源，每秒钟可完成25次扫描，经角膜、虹膜及晶状体各层组织的反射后测量并分析25000个位点，从而得到眼前节的三维彩色图像和高度数据，再通过计算各层组织的高度差，进而对这三者进行定量测量与分析[16]。Pentacam系统可通过旋转使其图像平面、镜头平面及成像平面交会于一点或一条线上，较其他角膜地形图系统聚焦深度大，使角膜、虹膜及晶状体各层次的裂隙成像均较清晰。该系统可以通过选定的摄像机位置得到单一图像，也可获得眼前节的三维扫描图像，还可选择手动测量功能，以获得角膜任意位点的厚度值。Pentacam 还可获得从角膜缘到角膜缘的全部角膜前、后表面的地形图以及切线位、轴位的曲率地形图。此外，还可显示偏心、中央角膜的曲率半径以及散光等角膜参数。

Pentacam所测量的为高度数据与其测量方向及参考位点的轴位无关，依据精确的高度数据计算出相应位点的角膜曲率值，从角膜曲率的测量原理分析，Pentacam 应该比IOL Master 测量的K值更为准确，从而为角膜疾病的诊断和屈光手术提供更为准确的依据。此外，该系统具有检查时间短、非接触、易被患者接受等优点，现已广泛应用于角膜疾病的诊断、屈光手术的术前检查和术后疗效评价等领域。

角膜后表面屈光度和高度的改变是圆锥角膜亚临床期形态变化的重要特点，因此，使用Pentacam测量角膜前、后表面的高度、厚度及曲率值等参数，可以明确诊断圆锥角膜并对其进行分期。用Pentacam所测量的角膜后表面的数据可有效地用于临床前期圆锥角膜的筛查和确诊，其中最重要的数据就是角膜后表面的高度最大值、高度差及中央散光度。因此，术前应用Pentacam排除临床前期圆锥角膜更灵敏、更准确。一项应用Orbscan和Pentacam对圆锥角膜进行的研究发现，2种仪器对角膜后表面的测量结果有所不同，但都发现角膜圆锥最多见于颞下象限。Pentacam还被用于白内障术前测量角膜的前后表面曲率，以计算角膜屈光度以及IOL度数。由于能直接测量角膜的前后表面，所以屈光度的计算更为准确，这对于行LASIK 的近视患者尤为重要，因为角膜曲率计的度数偏高，会使IOL度数被低估，术后偏远视。

6 小结

角膜形态学评价方法多种多样，各有优缺点，因此在临床工作中我们应该扬长避短，充分其发挥其优势。对于复杂病例，临床工作人员可以结合各种检测仪器的优缺点，进行组合检查，更好地对角膜形态学进行评价。