3～12岁儿童晶状体屈光力变化趋势及其影响因素分析

向棹宇 林秋蓉 许琰 强俊 钱昱 邹海东,

1上海市眼病防治中心 上海市眼科医院 200040；2上海交通大学附属第一人民医院眼科 200080

决定儿童屈光发育的3个主要因素是眼轴长度(axial length，AL)、晶状体屈光力(lens power，LP)和角膜曲率。一般3岁以后人眼角膜曲率基本不再变化，LP不断减少以缓解眼轴增长带来的近视化趋势，维持正视状态[1-5]。因此，研究儿童青少年时期LP的变化规律及其影响因素对了解眼部屈光发育的规律具有重要意义。目前，国内外研究一致认为近视儿童LP低于正视儿童，远视儿童LP则高于正视儿童[2-3]，但这些研究中鲜见高度近视或者高度远视儿童的LP数据。此外，不同性别之间LP是否存在差异，目前也存在争议。本课题组拟通过分析上海市静安区儿童LP的变化趋势及其影响因素，为了解我国儿童LP的变化规律提供参考资料。

1 资料与方法

1.1 一般资料

采用横断面研究方法，纳入2019年10月至2020年1月在上海市眼病防治中心视光科门诊就诊的儿童131人131眼，其中男57例，女74例；年龄3～12岁，平均(8.87±2.65)岁；平均等效球镜度(spherical equivalent，SE)为(-0.24±4.58)D，平均LP为(22.90±2.66)D，平均最佳矫正视力(best corrected visual acuity，BCVA)为(0.045±0.093)LogMAR。纳入标准：(1)年龄3～12岁；(2)中国籍，汉族；(3)家长了解本研究目的；(4)受检者对检查的依从性良好。排除标准：(1)有除屈光不正外的其他眼部疾病者；(2)有角膜接触镜配戴史者；(3)有眼部外伤、手术史者；(4)有全身其他系统疾病者。(5)有屈光参数等测量结果存在缺失值者。受检者左右眼屈光参数经Pearson相关分析屈光参数高度一致(r>0.90，P<0.01)，取右眼作为研究对象。根据年龄不同将受检者分为3～4岁组16眼、5～6岁组20眼、7～8岁组25眼、9～10岁组33眼和11～12岁组37眼；根据性别不同将受检者分为男性组57眼和女性组74眼；根据SE不同将受检者分为近视组(SE≥-0.50 D)75眼、正视组(SE<-0.50～<+1.00 D)11眼和远视组(SE≥+1.00 D)45眼(表1)。近视组进一步分为低度近视组(SE>-0.50 D～≤-3.00 D)38眼、中度近视组(SE>-3.00 D～≤-5.00 D)12眼、高度近视组(SE>-5.00 D)25眼。远视组进一步分为低度远视组(SE>1.00 D～≤3.00 D)9眼、中度远视组(SE>3.00～≤5.00 D)13眼、高度远视组(SE>5.00 D)23眼[6-7]。本研究遵循《赫尔辛基宣言》，经上海交通大学附属第一人民医院伦理委员会审核批准(批文号：2020KY018)。

表1 不同屈光状态组儿童眼部生物学参数测量值比较Table 1 Comparison of ocular parameters among different refractive groups组别眼数SE(mean±SD,D)aAL(mean±SD,mm)aKm(mean±SD,D)aCCT(mean±SD,μm)aACD(mean±SD,mm)aLT(mean±SD,mm)aLP(mean±SD,D)aBCVA[M(Q1,Q3)]b近视组75-3.53±2.4424.98±1.1743.39±1.45550.37±30.193.54±0.353.35±0.1521.40±1.490.000 0(0.000 0,0.000 0)正视组110.44±0.4723.35±0.8742.52±0.94546.91±33.463.49±0.333.42±0.2123.49±2.680.000 0(0.000 0,0.000 0)远视祖455.06±2.1721.18±0.8943.14±1.47543.07±38.883.32±0.293.56±0.2825.27±2.410.096 0(0.000 0,0.188 4)F/H值48.331.930.666.1113.3755.52205.0838.65P值<0.010.150.52<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01 注:(a:单因素方差分析;b:Kruskal-Wallis H检验) SE:等效球镜度;AL:眼轴长度;Km:平均角膜曲率;CCT:中央角膜厚度;ACD:前房深度;LT:晶状体厚度;LP:晶状体屈光力;BCVA:最佳矫正视力 Note:(a:One-way ANOVA;b:Kruskal-Wallis H test) SE:spherical equivalent;AL:axial length;Km:mean keratometry;CCT:central corneal thickness;ACD:anterior chamber depth;LT:lens thickness;LP:lens power;BCVA:best corrected visual acuity

1.2 方法

由副高级职称以上眼科医生担任主诊医师，了解患儿主诉、既往史、眼健康相关生活习惯。采用裂隙灯显微镜(YZ5F，苏州六六视觉科技股份有限公司)和直接检眼镜(BETA200，德国Heine公司)进行眼前节及眼底检查，记录眼睑、结膜、角膜、晶状体、玻璃体和眼底等相应检查结果。

1.2.1眼生物学参数测量 在暗室环境下，由经验丰富的眼科技术员用光学生物测量仪(IOLMaster 700，德国Carl Zeiss公司)进行眼部屈光参数值测量。测量时根据受检者身高调整升降台及颌托，嘱下颌置于下颌托上、额头紧贴额托，睁大双眼避免眼睑遮挡，受检眼注视仪器内的绿色注视标。受检者完全瞬目以确保泪膜光滑后开始测量，先右眼后左眼，常规测量AL、水平角膜曲率、垂直角膜曲率、中央前房深度(anterior chamber depth，ACD)、晶状体厚度(lens thickness，LT)、中央角膜厚度(central corneal thickness，CCT)，均测量3次，取平均值。若未获得完整数据，则再次测量，若重复测量3次均无法获得完整数据，记录为缺失值。计算平均角膜曲率(mean keratometry，Km)、玻璃体深度(vitreous chamber depth，Vd)和LP。Km=(水平角膜曲率+垂直角膜曲率)/2；Vd=AL-ACD-LT。LP的计算以Gullstrand-Emsley模型眼中的数据为基准，使用Bennett公式进行计算[7]，LP=-[1 000 n×(Scv+Km)]/[1 000 n-(ACD+C1×LT)×(Scv+Km)]+1 000 n/(-C2LT+Vd)，其中Scv=SE/(1-0.014×SE)，C1=0.596，C2=-0.358，n=1.336。

1.2.2综合验光 验光前由专业技术人员采用非接触眼压计(NT-510，日本Nidek公司)测量眼压，≤6岁的受检者采用质量分数1%硫酸阿托品眼膏涂双眼，每天睡前1次，连续7 d；>6岁的受检者采用质量分数0.5%托吡卡胺滴眼液点双眼，每5 min点1次，共5次。由经验丰富的验光师用自动电脑验光仪(ARK-1s，日本Nidek公司)检查屈光度，先右眼后左眼，每眼检测3次，取平均值，若3次测量获得的最大值与最小值差值>0.50 D，则重复测量。验光师依据自动电脑验光结果用综合验光仪(RT-3100，日本Nidek公司)进行主觉验光，测量并记录5 m处BCVA和屈光度。若眼压>21 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)则不行睫状肌麻痹，验光结果记录为缺失值。使用公式LogMAR=log(1/小数记录法BCVA数值)，将BCVA的表达方式由小数记录法改为LogMAR对数记录法表达。

1.2.3质量控制 患者进行检查时均采用统一的测量流程，保证检测方法、所用器械设备均一致，所有检测设备定期由专业人员进行校准和维护。研究现场由具备丰富临床研究经验的项目负责人全程督导及核对数据的记录，以完成查漏补缺，保证资料完整准确。由2名检录员将资料录入计算机并进行数据核查，之后由第3人依据原始资料对电脑资料再次复核，以保证数据录入的准确性。

1.3 统计学方法

采用SPSS 25.0统计学软件进行统计分析，SE、AL、Km、CCT、ACD、LT、LP的数据结果经P-P图正态性检验证实呈正态分布，以mean±SD表示，BCVA结果经检验为非正态分布，以M(Q1，Q3)表示。不同性别间符合正态分布的计量资料差异比较采用独立样本t检验，不符合正态分布的计量资料差异比较采用Kolmogorov-SmirnovZ检验；近视组、正视组、远视组间符合正态分布的计量资料总体差异比较采用单因素方差分析，不符合正态分布的计量资料总体差异比较采用Kruskal-WallisH检验；不同屈光度组和不同年龄段间LP的总体差异比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用Student-Newman-Keuls检验，并使用Bonferroni法矫正P值。单个因素与LP的关系分析采用Pearson线性相关分析；多个影响因素对LP的贡献分析采用逐步回归法建立多重线性回归模型，计算性别贡献时，男性取值为1，女性取值为0，未纳入方程的自变量纳入标准为P≤0.05，已纳入方程的自变量排除标准为P≥0.10。对回归系数进行假设检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 LP的相关因素分析

2.1.1不同年龄组LP的比较及年龄与LP的相关性 3～4岁组、5～6岁组、7～8岁组、9～10岁组和11～12岁组儿童的平均LP分别为(27.35±1.88)、(24.71±1.92)、(22.92±1.87)、(21.49±1.54)和(21.25±1.55)D，各组平均LP总体比较差异有统计学意义(F=46.93，P<0.01)，其中3～4岁组与5～6岁组、5～6岁组与7～8岁组、7～8岁组与9～10岁组比较、7～8岁组与11～12岁组比较，差异均有统计学意义(均P<0.05)，9～10岁组与11～12岁组间LP比较差异无统计学意义(P=0.62)。年龄与LP呈负相关(r=-0.76，P<0.01)，LP的平均值随年龄增长呈下降趋势，9岁之后LP下降速度减缓(图1)。

图1 不同年龄组LP的比较及年龄与LP的相关性分析 A：不同年龄组受检眼LP比较 F=46.93，P<0.01.与3～4岁组比较，aP<0.05；与5～6岁组比较，bP<0.05；与7～8岁组比较，cP<0.05(单因素方差分析，Student-Newman-Keuls检验；3～4岁组，n=16；5～6岁组，n=20；7～8岁组，n=25；9～10岁组，n=33；11～12岁组，n=37) B：年龄与LP的相关性分析 年龄与LP呈负相关，r=-0.76，P<0.01(Pearson相关分析，n=131) LP：晶状体屈光力

2.1.2不同性别组儿童眼部生物学参数测量值比较 女性儿童的平均LP值高于男性儿童，差异有统计学意义(t=-3.38，P<0.01)(表2)。3～6岁女性儿童LP为(26.53±2.09)D，明显高于男性儿童的(24.59±2.22)D，差异有统计学意义(t=-2.58，P=0.01)；7～9岁女性儿童LP为(23.45±1.63)D，明显高于男性儿童的(22.20±1.87)D，差异有统计学意义(t=-2.14，P=0.04)；10～12岁女性儿童LP为(21.53±1.26)D，明显高于男性儿童的(20.56±1.38)D，差异有统计学意义(t=-2.73，P<0.01)。

2.1.3不同屈光度组LP的比较及SE与LP的相关性 高度近视组、中度近视组、低度近视组、正视组、低度远视组、中度远视组和高度远视组平均LP分别为(20.49±1.36)、(21.92±1.79)、(21.83±1.20)、(23.49±2.68)、(26.12±2.64)(25.90±2.18)和(24.59±2.35)D，各组间平均LP总体比较差异有统计学意义(F=22.61，P<0.05)。近视组间两两比较、远视组间两两比较、正视组与中低度近视组间比较、正视组与高度远视组间比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。高度近视组LP明显低于正视组，高度近视组、中度近视组、低度近视组LP均低于各远视组，低度远视组、中度远视组LP均明显高于正视组，差异均有统计学意义(均P<0.05)。SE与LP呈正相关(r=0.62，P<0.05)(图2，3)。

表2 不同性别组儿童眼部生物学参数测量值比较Table 2 Comparison of ocular biological parameters between different gender groups组别眼数SE(mean±SD,D)aAL(mean±SD,mm)aKm(mean±SD,mm)aCCT(mean±SD,μm)aACD(mean±SD,mm)aLT(mean±SD,mm)aLP(mean±SD,D)aBCVA[M(Q1,Q3)]b男性57-0.95±4.2424.13±1.9542.88±1.32550.49±29.783.52±0.333.40±0.1822.04±2.310.000(0.000,0.000)女性740.30±4.7923.08±2.0343.50±1.47545.32±36.293.41±0.343.46±0.2623.57±2.730.000(0.000,0.097)t/Z值-1.593.00-2.480.871.92-1.57-3.381.166P值0.12<0.010.010.390.060.12<0.010.132 注:(a:独立样本t检验;b:Kolmogorov-Smirnov Z检验) SE:等效球镜度;AL:眼轴长度;Km:平均角膜曲率;CCT:中央角膜厚度;ACD:前房深度;LT:晶状体厚度;LP:晶状体屈光力;BCVA:最佳矫正视力 Note:(a:Independent samples-t test;b:Kolmogorov-Smirnov Z test ) SE:spherical equivalent;AL:axial length;Km:mean keratometry;CCT:central corneal thickness;ACD:anterior chamber depth;LT:lens thickness;LP:lens power;BCVA:best corrected visual acuity

图2 不同屈光度组受检眼LP值比较 F=22.61，P<0.01.与正视组比较，aP<0.05；与低度远视组比较，bP<0.05；与中度远视组比较，cP<0.05；与高度远视组比较，dP<0.05(单因素方差分析，Student-Newman-Keuls检验；高度近视组，n=25；中度近视组，n=12；低度近视组，n=38；正视组，n=11；低度远视组，n=9；中度远视组，n=13；高度远视组，n=23) LP：晶状体屈光力 图3 SE与LP的相关性分析 SE与LP呈正相关，r=0.62，P<0.05(Pearson相关分析，n=131) LP：晶状体屈光力；SE：等效球镜度

2.1.4LT、AL、ACD、CCT、Km与LP的相关性分析 LT与LP呈正相关(r=0.68，P<0.01)，AL、ACD、CCT与LP均呈负相关(r=-0.79、-0.38、-0.18，均P<0.05)，Km与LP无明显线性相关性(r=0.07，P=0.45)(图4)。

图4 不同眼部生物学测量参数与LP的相关性分析(Pearson相关分析，n=131) A：LT与LP呈正相关(r=0.68，P<0.01) B～D：AL、ACD、CCT与LP均呈负相关(r=-0.79、-0.38、-0.18，均P<0.05) E：Km与LP无明显线性相关性(r=0.07，P=0.45) LP：晶状体屈光力；LT：晶状体厚度；AL：眼轴长度；ACD：前房深度；CCT：中央角膜厚度；Km：平均角膜曲率

2.2 LP的影响因素分析

LP的标准化回归方程为LP=-0.430×AL+0.329×LT-0.267×年龄-0.108×性别-0.084×CCT(F=107.90，P<0.01)(图5)，各因素的标准化系数从大到小依次排列后分别为AL、LT、年龄、性别、CCT(均P<0.05)。由于使用逐步回归法时对ACD、Km分别做基于偏回归平方和的F检验，均P>0.05，故ACD、Km未进入方程。

图5 多重线性回归方程中LP标准化预测值随LP实测值分布图 LP的多重线性回归方程为LP=-0.430×AL+0.329×LT-0.267×年龄-0.108×性别-0.084×CCT(男=1，女=0)，方程调整后R2为0.804 LP：晶状体屈光力

3 讨论

晶状体的形态和内部纤维等成分在人一生的生长发育和老化过程中持续发生变化，导致LP不断改变[1-5]。本研究分析了上海市静安区3～12岁儿童的LP在不同年龄、性别和屈光度组间的差异，并首次报道了高度远视眼的LP改变情况。王阳等[8]曾用Bennett-Rabbetts公式计算并报道了12岁前高度近视儿童的LP，但该研究中的总LP标准差为5.13 D，结果不够稳定。有研究证明，Bennett-Rabbetts公式计算得到的LP值小于曲率法直接计算得到的LP值，Bennett公式与曲率法的相关性强于Bennett-Rabbetts公式[9]。此外，这种结果带来的偏差在高度近视眼中是否会进一步变大仍不明确。本研究完善并补充了LP在高度近视儿童中的变化规律。

随着年龄的增长，儿童的AL逐渐增长，角膜屈光力、LP也逐渐下降，这些因素的相互作用对屈光状态由远视向正视的转化起着平衡作用。一般认为，儿童3岁时角膜屈光力已趋于稳定，AL延长带来的近视化趋势主要由LP的下降来代偿[10]。本研究发现，10岁前儿童的LP随着年龄增长明显下降，至10岁后LP的下降速度减缓，与Zadnik等[1]的报道结果一致。LP的变化可以用晶状体皮质纤维增长与晶状体核压缩之间的平衡来解释，10岁前晶状体核的压缩大于皮质纤维的增长，LT和LP减小，晶状体皮质与核的变化达到平衡后LT不变；10岁后晶状体核的压缩速度低于皮质纤维的增长速度，LT和LP下降速率变缓[11]。LT值减小使晶状体表面曲率变平，导致LP下降[12]。此外，晶状体皮质纤维压缩使晶状体的屈光指数梯度变陡峭，导致LP下降[11-12]，这也是LT开始增长后LP继续下降的主要原因[13]。

既往研究认为，性别是LP的独立影响因素，不同性别儿童的LP存在差异[3,14]。本研究发现，与男性儿童相比，女性儿童LP更高，AL更小，角膜屈光力更高，而LT在不同性别间无明显差异，提示我们LP的性别差异与LT无关。本研究还发现，儿童时期随着年龄增长，女性儿童LP的下降程度比男性儿童更大，LP的性别差异逐渐减小，10岁后儿童LP的性别差距与He等[15]报道的成人LP的性别差距类似。

既往研究结果表明，近视儿童的LP较低，远视儿童的LP则高于正视儿童[2-3,5,14]。本研究中对屈光状态进一步分组后发现，低度近视与中度近视组的LP均值更为接近，而高度近视组与前两者差距较大。近视眼AL更长[16]，LP下降能部分代偿AL的增加。近视发生前LP已经有所下降，而近视发生后随着AL增长的加快，LP的下降速率也增加[3]。本研究结果显示，高度近视组中LP的变化也符合上述规律。

本研究中低度远视组、中度远视组、高度远视组的平均LP均大于正视组，符合眼轴较短时LP更高的结论。但值得注意的是，高度远视组的平均LP与低度远视组、中度远视组相比出现了异常的下降趋势。尽管SE上升AL减小，但LP下降，这与上述规律相悖，我们认为这可能与LP改变的主动性有关。尽管儿童期LP的下降被认为是为了代偿AL增加而发生的被动现象，但老年人LP的研究结果表明远视组的平均LP小于正视组，这种老年期出现的远视眼多由LP的自发下降导致[15]。本研究推测，儿童高度远视眼LP的下降已经不是对AL的被动代偿，而是一种主动改变。高度远视组儿童的晶状体更薄，ACD也相应变浅，眼前节形态的变化在物理上解释了LP下降的原因，但无法明确这种变化是如何发生的。需要进行纵向队列研究，观察高度远视眼中LP的变化方向及速率，以进一步明确这种异常下降的原因。

在对LP影响因素的分析中发现，AL对LP的影响最大，与既往研究结果一致[3,13,17]，其他独立影响因素还包括LT、年龄、性别和CCT。晶状体形态的改变会引起屈光力的变化，LT变薄使表面曲率降低、屈光力下降，这一过程发生在本研究中涉及的年龄段，12岁之后将发生晶状体增厚但屈光力下降的“晶状体悖论”[18]。角膜和晶状体均是眼屈光系统的重要组成部分，但二者间的联系目前仍未明确。本研究结果显示CCT与LP呈负相关，考虑CCT与ACD的改变方向一致，本研究认为这可能是发育过程中的改变，尚待进一步的研究加以验证。

本研究存在一定的局限性：首先，由于本研究为横断面研究，无法直接观察年龄增长、近视发生和发展过程中LP的动态变化，仅能通过不同年龄、屈光度分组的组间差异间接推断LP的变化规律；其次，当LP组间差异为1 D时，要明确这种差异是否具有统计学意义需要每组样本量≥23例，由于本研究分组较多，导致每组样本量偏小，部分组样本量<23例，使得统计效力下降，可能导致部分假阴性结果，增加Ⅱ型错误发生的风险，需要扩大样本量进一步研究。

综上所述，本研究采用Bennett公式分析了上海市静安区3～12岁儿童LP的变化规律，结果发现随年龄增长LP逐渐下降，其下降速率在9岁之后逐渐减缓；女性儿童LP在各年龄段中均比男性儿童高；随着SE的增加，LP不断上升，但在高度远视组中却发生了下降，其原因仍待进一步研究。

利益冲突所有作者均声明不存在任何利益冲突