三种不同仪器测量角膜前表面曲率的研究

王 松，陶黎明，蒋正轩，梁 坤，王 静，何朝辉

(安徽医科大学第二附属医院，安徽合肥 230601)

角膜曲率是眼科生物学测量中最常见、最重要的系数之一，且在眼科临床工作中应用广泛。角膜曲率的准确测量在人工晶体屈光度的计算、屈光手术的术前检查和术后评价、圆锥角膜的诊断和角膜接触镜的佩戴等工作中发挥着重要作用。早期的Javal-Schiotz型手动角膜曲率计要求检查者有熟练的操作经验和患者密切的配合，费时费力已成阻碍它在临床广泛运用的重要原因。后陆续出现了更加便捷准确的可自动测量角膜曲率的仪器，如自动验光仪。光学相干生物测量仪(IOL-Master)因其用于人工晶体度数测量，使其对角膜曲率测量广泛运用于临床。最近几年，新型拥有Scheimflug摄像系统的眼前节分析系统(Pentacam)可获得清晰的眼前节三维图像，进而获得更加精确的生物学参数，如角膜前后表面曲率。

虽然每种仪器的准确性和重复性在用于临床前已得到研究及验证，但是各种仪器间的测量差异大小如何，及临床上的相互替代使用，需行一致性研究加以验证。本研究的主要目的就是评价各种仪器测量角膜曲率的差异性及一致性。本研究旨在对三种仪器测量角膜曲率的结果进行比较，评价测量结果的一致性，并对临床中的运用提供指导依据。

1 资料及方法

1.1 研究对象 随机选取2013年5月—2013年6月来我院体检的正常人进行检查，共51人99只眼，受检者年龄19～71岁，平均(33.86±12.87)岁。每位参加检查的患者给予详细而全面的眼部检查如视力、矫正视力、裂隙灯、眼压及眼底检查。病例排除标准:(1)年龄小于18周岁;(2)既往存在眼部手术史;(3)眼部疾病如角膜疾病(营养不良、变形、溃疡)及异物损伤角膜者;(4)固视不良及无法配合检查者;(5)干眼患者(Schirmer’s I试验小于5 mm或泪膜破裂时间小于5 s及角膜荧光素染色阳性);(6)角膜接触镜佩戴者。

1.2 检查仪器 自动验光仪Autorefractor(Accuref-K9001;Shin-Nippon，Japan);光学相干生物测量仪IOL-Master(CarlZeiss，Germany):眼前节分析系统Pentacam(Oculus，Germany)。

1.3 检查方法 所有被检查者随机分配进行电脑自动验光仪、光学相干生物测量仪(IOL-Master)、眼前节分析系统(Pentacam)检查。每一种仪器均由同一位熟练的技师操作，每位患者检查时间小于3 min。本次试验中，三种仪器均取被测量者角膜前表面中央直径3 mm范围内区域进行测量及数据分析。所有的仪器均在获得检查者最清晰的角膜前表面图像后开始测量，连续测量3次，取平均值。所有仪器取角膜屈光系数1.337 5，用于转换角膜曲率。如同一仪器前后两次角膜曲率测量值偏差超过0.5 D予以重新测量。记录角膜前表面的最陡峭角膜曲率(Ks)及最平坦角膜曲率(Kf)值。被检者在检查过程中均配合良好。

1.4 统计学分析 采用SPSS 13.0及MedCalc 11.4统计学软件对三种仪器测量的Kf、Ks值进行数据分析处理。首先对数据进行正态性分析及方差齐性检验，对符合正态分布的数据进行单因素方差分析、线性相关分析及应用Bland-Altman分析评价三种仪器之间的一致性。本研究中，P＜0.05视为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 三种仪器测量结果的差异性比较 见表1。电脑验光仪、IOLMaster及Pentacam测量的Kf值分别为(42.92±1.21)、(42.98±1.23)、(42.86±1.23)D，Ks值分别为(43.87±1.26)、(43.94±1.25)、(43.74 ±1.33)D。三种仪器间 Kf、Ks值均无统计学差异(P值分别为0.898、0.714)。

表1 应用三种仪器测量Kf、Ks结果的比较(±s)/D

表1 应用三种仪器测量Kf、Ks结果的比较(±s)/D

电脑验光仪 IOL-Master Pentacam 898 Ks 43.87±1.26 43.94±1.25 43.74±1.33 0.455 0.714 F P Kf 42.92±1.21 42.98±1.23 42.86±1.23 0.198 0.

2.2 三种仪器测量结果的相关性分析 对于Kf、Ks任意两种仪器间的Pearson相关系数均大于0.9，表明了各仪器测量结果间显著的相关性。

2.3 三种仪器测量结果的一致性评价 表2显示了三种不同仪器测量的差值的平均数、方差、95%一致性区间(LoA)，图1、2显示了两两仪器间测量Kf、Ks值的Bland-Altman分析图。两两仪器间测量结果差值的平均值最大分别为Kf(0.12 D)、Ks(0.2 D)。对于Kf和Ks，两两仪器间分别运用Bland-Altman分析，结果表明均有大于95%的数据点位于95%一致性区间内，且此区间窄，可被临床上接受。

表2 三种不同仪器测量Kf、Ks两两之间的比较

3 讨论

角膜作为眼球屈光介质中极为重要的组成部分，占全眼球屈光力的70%左右。角膜曲率的测量原理是把角膜看做一个光学折射球面，通过测量角膜的曲率半径，并按照修正的角膜屈光指数计算出角膜屈光力。角膜曲率半径与屈光度值的转化公式D=1 000(n-1)/r。式中:D为角膜屈光度值;n为角膜屈光指数(一般为1.337 5);r为角膜曲率半径。角膜曲率的准确计算越来越具有重要的眼科临床意义［1］。Norrby和Olsen证实角膜曲率是影响人工晶体计算误差的主要原因［2-3］。本研究结果显示三种仪器测量结果经单因素方差分析提示无统计学差异(均P＞0.01)(见表1)，经相关性分析示两两仪器测量结果有显著相关性(均r＞0.9)。近年来运用Bland-Altman分析方法来分析不同测量方法的一致性。该方法的基本思想是计算出两种测量结果的一致性界限，用图形的方法直观地反映出来，并从测量方法的临床应用出发，以测量结果的差值是否在临床上可被接受为依据，得出是否具有一致性的结论。一般认为，图形中的数据点位于95%一致性区间范围内的要占到所有数据点的95%，同时还要考虑该一致性区间不超出专业上可接受的临界值范围。满足这两点一般即可认为两种方法的一致性较好，可以互换［4-5］。

图1 两两仪器测量Kf的Bland-Altman分析图

图2 两两仪器测量Ks的Bland-Altman分析图

测量角膜曲率的仪器随着科技的进步，从最初使用的手动角膜曲率计到广泛使用的自动曲率计及基于Placido盘反射原理的计算机辅助角膜地形图仪再到目前已被广泛用于角膜屈光手术的最先进的三维眼前节分析系统(Pentacam)，使人们对于角膜形态学的认识如非规律性、非球面性、放射性、非对称型更加彻底，很大程度上促进了人工晶体的研制，角膜屈光手术的发展，角膜塑形镜的设计与验配及角膜疾病的诊断及预后评估的发展。电脑验光仪是利用红外圆靶环系统投射至角膜，角膜反射后经光学系统，成像在CCD上，通过电子系统对其处理，便可快速、准确、客观地自动测量人眼角膜屈光参数［6］。其快速、准确测量角膜曲率的优点逐渐了替代了手动角膜曲率仪，但其仅能对角膜中央直径3 mm范围内的角膜前表面曲率敏感，过平或过陡或不规则角膜前表面均制约着测量的准确性［7］。IOL-Master测量角膜曲率的原理基于传统角膜曲率计，即测量反射前角膜表面以直径约为2.5 mm成六角形对称分布的光点的反射，计算出环形的表面曲率半径，从而得出角膜曲率［8］。全眼前节分析系统Pentacam，它应用Scheimpflug旋转拍摄原理，0°～180°的旋转扫描，完成50次裂隙图像，每个图像可获取500个真实高点图，最终每个层面获得25 000个真实高点图，从而由高度数据得出角膜任一点的曲率［9］。本研究中IOL-Master测得的Ks、Kf平均值较其他三种仪器测量值大，这与Savini［9］、Shirayama［10］、Huynh［11］等的研究结果一致。其原因是IOL-Master测量的是角膜中央约2.5 mm范围的角膜曲率，且越接近中心，角膜越陡峭。而其他仪器测量的是角膜中央直径3 mm直径的角膜曲率。经Bland-Altman分析显示，电脑验光仪、IOL-Master及Pentacam在测量 Kf时分别有 3/99、3/99、4/99的数据点位于一致性区间以外，在测量Ks时分别有4/99、5/99、4/99的数据点位于一致性区间以外。本结果示三种仪器在测量Kf、Ks时，均至少有95%的数据点位于一致性区间内，单从数据点分布来看，各仪器间测量的一致性均较好。电脑验光仪与IOL-Master在测量 Kf、Ks时一致性区间分别为(-0.38～0.28)、(-0.55～0.42)D，此一致性区间较窄，并且此范围可为临床上所接受，可以相互替换使用。在测量Kf时，Pentacam分别与电脑验光仪、IOL-Master比较的 95%LoA为(-0.34～0.48)，(-0.25～0.49)D，此 95%LoA 均较窄，一致性较好。然而，在测量Ks时一致性区间较测量Kf时稍宽，为(-0.37～0.64)，(-0.32～0.73)D，此一致性区间内的差值最大分别为0.64、0.73 D。依据Ks值及在临床能够被接受的范围，我们认为Pentacam与两种仪器在测量Kf、Ks时一致性仍较好。Gonen［12］等的研究示Pentacam与其他仪器间的一致性较差，而本研究的结果与Wang等［13］的研究结果一致。对于其他研究中认为这三种仪器间不具有一致性的原因可能是受检者的年龄分布不均、检查过程中的配合程度不同及仪器间本身存在着差异。必要时对患者进行重复测量及对各仪器间的测量结果进行比较可以降低测量误差。

本研究中电脑验光仪、IOL-Master和Pentacam在测量角膜前表面3 mm直径范围内的曲率中表现出良好的一致性。故临床上用于人工晶体屈光度的测算，常瞳配镜及分析研究眼部手术后角膜散光的变化等，需结合实际需要，选取合适的测量仪器。Pentacam因其不仅能测量角膜的中央及周边的角膜形态，还能测量角膜后表面参数，可作为临床首选。

［1］ 葛 坚 主编.眼科学［M］.北京:人民卫生出版社，2005:59.

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