Pentacam与AS-OCT测量眼前节生物参数的比较

翁朝龙，易允娣，尹 欣，史冰洁，蒋正轩，陶黎明

0引言

随着屈光手术学的发展，手术目的不仅仅是提高视力，而且为患者提供更好的视觉质量，所以精确的眼前节生物测量变得尤为重要。临床上常用的眼前节参数包括角膜曲率(keratometry,K)，散光度(cylindrical,C)及轴向(axls,A)，角膜厚度(corneal thickness,CT)及前房深度(anterior chamber depth,ACD)等。生物测量仪器多种多样，临床上常用的有A超、Orbscan角膜地形图仪、眼前节光学相干断层扫描(anterior segment optical coherence tomography，AS-OCT)、Pentacam眼前节分析仪、Lenstar LS900光学生物测量仪等，这使得眼前节参数更加客观。本研究应用Pentacam眼前节分析仪(Oculus经典版)和眼前节OCT(Tomey SS-1000)测量青年近视检查者和年龄相关性白内障患者两组人群的眼前节参数，这两种仪器在测量眼生物学参数方面的系统比较研究较少，本研究评估在两类人群中两种仪器的眼前节生物学测量的差异性、相关性及一致性，探索年龄相关因素可能带来的影响，为临床应用提供参考依据。

1对象和方法

1.1对象选取2017-09/11来我院屈光中心就诊的要求行角膜屈光手术检查的青年近视检查者64例124眼(男37例72眼，女27例52眼，年龄18～30岁)、拟行白内障手术的患者61例85眼(男28例38眼，女33例47眼，年龄63～77岁)。入选标准：(1)年龄≥18岁，可以配合Pentacam和前节OCT检查，且黄斑OCT检查未见明显异常的患者；(2)等效球镜度-0．75～-7．25D。排除高度散光(柱镜度<-3.0D)、不规则散光、外伤史、有角膜病、眼球手术史、青光眼家族史、有明显干眼症状等患者。本研究内容符合赫尔辛基宣言中的伦理学标准。所有患者同意参加本研究并签署知情同意书。

1.2方法每位患者均由同一位操作熟练的技师完成。自然瞳孔下按照顺序对每例患者进行两种仪器检查，测量顺序为 Pentacam和AS-OCT。(1)Pentacam 三维眼前节分析仪测量：固定被检者头部，在暗室自然瞳孔状态下完成。检查过程中仪器不接触眼球表面，手动对焦，自动完成眼前段结构360°扫描，获得的数据包括眼前节相关参数。每次检查后均自动产生质量因子(QF)，QF>95%被认为测量结果可靠(QF：OK)，测量3次取平均值。(2)眼前节OCT测量：被检者坐位，下颌置于颌托上，前额紧靠额带，眼睛注视前方红灯，分别用前房测量模式及角膜地形图模式测量相关参数，每次测量保证结果QF：OK，测量3次取平均值。记录不同仪器测量的陡峭角膜曲率(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]认为角膜散光是一个矢量，应用傅里叶矢量公式将散光度(C，负值)及散光轴向(A)转换成矢量表示法(J0，J45)，J0=-(C/2)COS(2A)、J45=-(C/2)sin(2A)。

统计学分析：应用SPSS16.0统计软件和Medcalc 11.4.2软件对数据进行统计分析。两种测量方法测量值间的差异比较采用配对样本t检验，相关性比较采用Pearson相关性分析，一致性比较采用Bland-Altman分析进行评价。以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1Pentacam和AS-OCT测量结果的差异性及相关性比较应用两种仪器分别对两组受检者进行Ks、Kf、Km、C、A、CCT、ACD测量，测量及相关计算结果见表1。近视组两种仪器测得的Ks、Kf、Km差异均有统计学意义(P<0.001)，而白内障组测得的Ks、Kf、Km结果提示差异无统计学意义(P=0.436、0.896、0.785)，两组人群两种仪器测量的J0、CCT、ACD差异均有统计学意义(P<0.05)，Pentacam测得的J0和CCT值略大于前节OCT，而ACD值略小于前节OCT，测得J45提示差异无统计学意义(P>0.05)。两组人群两种仪器测得的Ks、Kf、Km、J0、J45、CCT及ACD的结果均具有正线性相关(均r>0，P<0.001)，其中测得Ks、Kf、Km、CCT及ACD结果的相关程度较高(r≥0.94)，见表2。

2.2Pentacam和AS-OCT测量结果的一致性比较近视组两种仪器测量眼前节参数的一致性：Pentacam测量值Ks、Kf、Km、J0、J45、CCT、ACD与前节OCT测量值分别有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，两种方法测量结果上下限绝对值的最大值分别为0.61D、0.67D、0.50D、0.36D、0.39D、15.5μm、0.24mm，Mehdizadeh[2]的研究数据提示，每1.00D的角膜曲率误差可以导致IOL度数计算0.80～1.30D的偏差，0.5D的误差幅度在临床应用中是可以接受的。测量Ks、Kf上下限绝对值的最大值取0.50D时，分别有3.2%(4/124)、5.6%(7/124)位于95% LoA以外，见图1。白内障组两种仪器测量眼前节参数的一致性：Pentacam测量值Ks、Kf、Km、J0、J45、CCT、ACD与前节OCT测量值分别有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，两种方法测量结果上下限绝对值的最大值分别为0.85D、0.82D、0.71D、0.60D、0.47D、27.3μm、0.34mm，测量J0上下限绝对值的最大值取0.50D时，有4.7%(4/85)位于95% LoA以外，见图2。

3讨论

随着角膜屈光手术和人工晶状体植入的普及，眼科生物统计学的精确测量具有重要意义。本研究在两组人群中比较两种仪器测量眼前节参数的差异性、相关性和一致性。Savini等[3]研究发现，白内障组的95% LoA较近视组明显增宽，这提示我们年龄相关因素会影响测量结果的重复性和一致性。设立两组人群的目的是排除年龄相关因素对测量结果比较的影响。配对样本t检验的本质是对“差异”的检验，而非对“一致”的检验，也就是说即使配对t检验结果差异有统计学意义，但如果配对样本t检验中两组数据的差值一致性范围在临床应用中有意义，即可以认为两种仪器可以互相代替使用[4]，一致性比较采用“金标准”Bland-Altman检验[5]，本研究采用多种统计学方法比较保证结论的真实性和可靠性。

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

表2前节OCT和Pentacam测量两组角膜曲率、角膜散光、角膜中央厚度及前房深度的差异性和相关性

组别参数差值(x±s)tP95%CIrP近视组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白内障组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

图1近视组Pentacam和AS-OCT测量值的Bland-Altman图A：Ks；B：Kf；C：Km；D：J0；E：J45；F：CCT；G：ACD。

3.1角膜曲率及散光参数测量的比较角膜曲率和角膜散光的准确测量是改善患者屈光手术术后视觉质量的关键因素之一[6-7]。两种仪器测量角膜曲率结果在近视组表现出差异性，而白内障组角膜曲率的测量结果差异无统计学意义，但一致性比较结果却相反，近视组测得两组角膜曲率测量一致性良好，而白内障组95%一致性区间明显超出临床可接受范围，一致性较差。分析出现这种结果的可能原因，Tai等[8]的研究发现双眼的生物学参数具有高度的相关性，这将会造成统计学的偏倚产生。近视组测量数据大多采用双眼，而年龄相关性白内障组多是单眼。老年人泪膜破裂时间较短及屈光间质混浊等因素可能对测量结果的重复性和一致性有影响[3]。根据傅里叶公式将散光度(C)及散光轴向(A)转换为(J0，J45)后进行统计比较分析，J0为水平及垂直方向的散光，J45为45°方向的斜散光[1]。两组人群中，两种仪器测得的散光参数J0有差异(P<0.05)，而测得散光参数J45无差异(P>0.05),测量结果一致性均较好。造成这种结果的主要原因可能与仪器设备的工作原理以及仪器软件处理算法有关。Pentacam眼前节测量分析系统，利用Scheimflug光学原理获取眼前节多重图像，构建三维立体图像，计算眼前节参数并以彩图形式显示，可以获得精确的角膜高度数据，计算出唯一的角膜曲率地形图，与测量方向和参考点的轴位无关，但检查时必须注视指示灯，测量时间约需要2s，测量角膜曲率范围为8mm[9]。AS-OCT采用低相干光波扫描形式，通过扫描光束和对照光束重建扫描区域的二维截面图，对截图进行定量测量，也可以三维重建，采集角膜数据时自动识别所获得图像中的角膜前后表面，计算得出角膜前、后表面的角膜曲率，测量过程只需注视红外光，无刺激感，测量时间约0.3s，测量角膜曲率范围为10mm[10]，本研究取8mm范围角膜曲率作比较。虽然AS-OCT测量角膜曲率时具有测量时间短，对患者依从性要求低等优点，但从测量原理上分析，Pentacam测量角膜曲率及散光参数比AS-OCT测量更准确。年轻患者组两种仪器测量一致性良好，可互换使用，而针对老年患者，优先考虑选择Pentacam。

图2白内障患者组Pentacam和AS-OCT测量值的Bland-Altman图A：Ks；B：Kf；C：Km；D：J0；E：J45；F：CCT；G：ACD。

3.2中央角膜厚度测量的比较本研究测量的CCT值AS-OCT较Pentacam小，这和Ishibazawa等[11]的研究结果类似，95% LoA比较小，与正常人角膜厚度的昼夜生理变化(22μm)接近[12]，在临床上可以接受。两种仪器测量中央角膜厚度都选择角膜顶点厚度，Khoramnia等[13]和Shankar等[14]研究发现Pentacam测量不同位置的CCT时，角膜顶点处具有最好的重复性。测量差异可能来源于两种仪器测量原理和分辨率不同以及未精确的划分CCT的范围等，有学者认为[15]，针对不同范围的CCT值，两种仪器测量结果的差异性可能有变化。Pentacam能够实时、无创、动态观察角膜疾病的发展过程，精确率可达±5μm，缺点是此系统利用光学原理进行测量，准确性也受角膜透明度的影响，也不能测量LASIK术后角膜瓣的厚度。而AS-OCT采用1310nm红外光，不受角膜混浊或云翳的影响，可测量LASIK术后角膜瓣、基质床的厚度值。两种仪器的结合使用可以更好地服务于角膜屈光手术。

3.3前房深度测量的比较在眼内屈光手术和人工晶状体植入术前准确测量ACD是非常必要的，特别是当虹膜或有晶状体前房型人工晶状体需要装配时[16-17]。本研究测量的ACD值AS-OCT较Pentacam深，这和O’Donnell等[18]及Dinc等[19]的研究结果一致。应用Haigis公式，在正常轴向长度和平均角膜曲率测量中，0.08mm的ACD差值在放置后房型人工晶状体后，可使目标屈光误差小于0.05D[20]，故两种仪器一致性较好，可互换使用。测量结果的差异可能来源于仪器测量原理的不同。Pentacam的ACD值由系统自动给出，可与角膜地形图测量同时进行，而AS-OCT因软件设计原因则需要使用前房角测量模式，与角膜地形图测量不能同时进行，通过图像测量软件及标尺来测量ACD值，还可以测量晶状体前表面到房角连线的垂直距离。Pentacam和AS-OCT测量瞳孔直径存在差异，其对前房深度的测量结果可能存在影响，需进一步研究。

综上所述，Pentacam眼前节测量仪与AS-OCT具有分辨率高、非接触性、无创性、操作简单及实时记录结果等特点。本研究结果表明：在青年近视患者和年龄相关性白内障患者中两种仪器测量散光度、中央角膜厚度及前房深度时一致性均较好，可互换使用。测量角膜曲率时受年龄相关因素影响，涉及散光的测量或如果植入的人工晶状体与散光轴位有关时，可优先考虑选择Pentacam前节分析仪。