傅里叶域光学相干断层扫描仪测量角膜上皮厚度参数鉴别早期圆锥角膜

任亚茹 ，徐 悦 ，庄歆予 ，寇洒洒，张晓峰，

0引言

圆锥角膜是一种最为常见的角膜扩张性疾病，其特征为中央和旁中央区角膜变薄并呈圆锥形突起[1-2]，角膜地形图最常用于诊断圆锥角膜[3]。屈光手术术前即使具有正常地形图，术后发生角膜扩张的病例仍时有报道[4-6]。一个可能的原因是，早期圆锥角膜局部基质的变薄及突出被重塑的角膜上皮所掩盖[7]。

典型的圆锥角膜角膜上皮层厚度参数与正常角膜存在显著差异[8-11]。然而，早期圆锥角膜患者角膜上皮层厚度参数在既往研究中的表现并不一致。Li等[3]研究中角膜上皮层最薄点厚度及角膜上皮层厚度的标准差值在亚临床期圆锥角膜组与对照组间存在显著差异。Catalan等[8]研究中角膜上皮层各参数在顿挫型圆锥角膜组及对照组间无显著差别。本研究采用傅里叶域光学相干断层扫描仪(FD-OCT)测量角膜及角膜上皮层厚度，分析角膜及角膜上皮层厚度地形图参数在早期圆锥角膜组及对照组的差异，探索角膜及角膜上皮层厚度地形图参数在鉴别早期圆锥角膜中的价值。

1对象和方法

1.1对象回顾性对照研究。选取2015-01/2020-10于苏州大学附属第一医院就诊的早期圆锥角膜患者55例62眼。纳入标准：(1)具有典型的圆锥角膜地形图改变(如角膜变薄、中央或下方陡峭、不对称领结，有或无偏轴散光)；(2)Amsler-Krumeich分级标准为1级[12]，即角膜中央平均曲率值<48.00D，近视和(或)散光<5.00D。排除标准：(1)各种因素导致的继发性角膜扩张；(2)除圆锥角膜和屈光不正以外患有其他眼科疾病和(或)影响眼睛的全身疾病；(3)既往眼部手术病史。选取同期接受近视激光手术治疗的屈光不正者110例110眼作为对照组。纳入标准：(1)18周岁以上；(2)角膜地形图形态正常，无角膜扩张倾向；(3)最佳矫正视力≥1.0；(4)角膜最薄点厚度>460μm。排除标准：(1)角膜瘢痕；(2)除屈光不正以外患有其他眼科疾病和(或)影响眼睛的全身疾病；(3)既往眼部手术史。对照组均选其右眼纳入本研究。本研究已取得所有入组者知情同意并通过医院医学伦理委员会审批，符合《赫尔辛基宣言》。

1.2方法

1.2.1FD-OCT检测角膜及角膜上皮层厚度采用FD-OCT检测角膜及角膜上皮层厚度。患者在测量前2h内均未使用滴眼液，在半暗室环境由同一位技术熟练的技师完成。使用宽角角膜适配镜头，嘱患者注视镜头中央光点，对准瞳孔正中心，采用PachymetryWide模式重复扫描3次，获得以瞳孔为中心直径9mm圆形区域的角膜及角膜上皮层厚度地形图。

1.2.2角膜上皮层厚度地形图参数FD-OCT软件自动生瞳孔中心直径7mm范围的角膜上皮层厚度参数值，包括：Min-e值(以瞳孔为中心7mm直径范围内角膜上皮层最薄点厚度)、Max-e值(以瞳孔为中心7mm直径范围内角膜上皮层最厚点厚度)、Std.Dev值(以瞳孔为中心7mm直径范围内角膜上皮层厚度的标准差值)、Max-Min-e值(以瞳孔为中心7mm直径范围内角膜上皮层最厚点与最薄点的厚度差值)。

1.2.3角膜及角膜上皮层厚度地形图的分区以瞳孔为中心9mm直径范围角膜厚度地形图共分为25个区域，FD-OCT软件自动生成各个分区的角膜及角膜上皮层平均厚度值。具体分区方法为：以瞳孔为圆心分为中央2mm区域(中央区)、2～5mm区域(内环)、5～7mm区域(中环)及7～9mm区域(外环)，除中央区(C)外，内环、中环、外环区域按轴向八等分，分为上方区(S)、颞上区(ST)、颞侧区(T)、颞下区(IT)、下方区(I)、鼻下区(IN)、鼻侧区(N)及鼻上区(SN)，下标“1”、“2”、“3”分别代表内环、中环、外环区域(图1)。

图1 角膜上皮层及角膜全层厚度地形图的分区 A:OD;B:OS。

统计学分析：用Excel2010对年龄、性别、角膜及角膜上皮层厚度参数汇总，采用SPSS26.0软件进行数据分析。非正态分布数据以P50(P25，P75)来描述，采用Mann-WhitneyU检验比较，P<0.05为差异存在统计学意义，将两组间有显著统计学差异的参数进行ROC分析。

2结果

2.1两组患者一般资料比较共纳入早期圆锥角膜55例62眼，其中男41例47眼，女14例15眼，年龄为27(21，32)岁。对照组共纳入110例110眼，其中男82例82眼，女28例28眼，年龄为24(21，29)岁。两组患者年龄比较差异无统计学意义(Z=0.802,P=0.423)。

2.2两组患者角膜上皮层厚度比较

2.2.1两组患者角膜上皮层厚度相关参数比较早期圆锥角膜组Min-e值较对照组显著变薄，差异有统计学意义(P<0.001)，Max-e值、Max-Min-e值、Std.Dev值较对照组均显著增大，差异均有统计学意义(P<0.001)，见表1。

表1 两组患者角膜上皮层厚度地形图参数比较 [P50(P25，P75),μm]

2.2.2两组患者各分区平均角膜上皮厚度值比较早期圆锥角膜组中央区、内环颞侧区、颞下区、下方区角膜上皮层平均厚度较对照组显著变薄，差异均有统计学意义(P中央区=0.041、P内环颞侧区=0.040、P内环颞下区<0.001、P内环下方区<0.001)；早期圆锥角膜组内环上方区、颞上区、鼻侧区、鼻上区、中环下方区、鼻下区、鼻侧区、外环下方区角膜上皮层平均厚度较对照组显著增厚，差异均有统计学意义(P内环上方区=0.004、P内环颞上区=0.001、P内环鼻侧区<0.001、P内环鼻上区<0.001、P中环下方区=0.004、P中环鼻下区<0.001、P中环鼻侧区=0.046、P外环下方区=0.038)，见表2～4。

表2 两组患者中央区及内环8个分区的角膜上皮层厚度比较 [P50(P25，P75),μm]

表3 两组患者中环8个分区的角膜上皮层厚度比较 [P50(P25，P75),μm]

表4 两组患者外环8个分区的角膜上皮层厚度比较 [P50(P25，P75),μm]

2.2.3ROC分析各参数中Std.Dev值及Max-Min-e值诊断效能较高(AUC=0.937、0.928)，Max-e值、Min-e诊断效能中等(AUC=0.871、0.797)；25个分区中，内环颞下区(EIT1)平均角膜上皮厚度值诊断效能中等(AUC=0.827)，见图2。

图2 角膜上皮层及角膜全层厚度参数ROC分析 Std.Dev：以瞳孔为中心7mm直径范围内角膜上皮层厚度的标准差值；Max-Min-e：以瞳孔为中心7mm直径范围内角膜上皮层最厚点与最薄点的厚度差值；Max-e：以瞳孔为中心7mm直径范围内角膜上皮层最厚点厚度；Min-e：以瞳孔为中心7mm直径范围内角膜上皮层最薄点厚度。

2.3两组患者角膜分区厚度值比较

2.3.1两组患者各分区角膜厚度比较早期圆锥角膜组25个分区各分区的角膜平均厚度值均显著薄于对照组，差异均有统计学意义(均P<0.05)，见表5～7。

表5 两组患者中央区及内环8个分区的角膜全层厚度比较 [P50(P25，P75),μm]

表6 两组患者中环8个分区的角膜全层厚度比较 [P50(P25，P75),μm]

表7 两组患者外环8个分区的角膜全层厚度比较 [P50(P25，P75),μm]

2.3.2ROC分析内环颞下区(CIT1)平均角膜厚度值在25个分区中具有最高的诊断效能(AUC=0.903)，见图2。内环颞侧区、下方区、鼻下区及中环颞下区、下方区角膜平均厚度的诊断效能中等(AUC=0.804、0.886、0.803、0.852、0.824)，其余分区诊断效能<0.800。

3讨论

光学相干断层成像(OCT)是一种基于低相干干涉原理的非接触角膜成像技术，具有较高的轴向及横向分辨率，可精确测量角膜及角膜上皮层厚度[10,13]。在既往对早期圆锥角膜患者角膜上皮层厚度参数在各研究中，结果并不一致。Li等[3]及Toprak等[14]的研究中，Min-e值在亚临床期圆锥角膜组较对照组显著减小，Std.Dev值在亚临床期圆锥角膜组及顿挫型圆锥角膜组较对照组间显著增大[3,15]。Hwang等[16]的研究中，Min-e值在顿挫型圆锥角膜组较对照组显著减小，Max-Min-e值在顿挫型圆锥角膜组较对照组间显著增大。然而在其它的研究中[8-9,17]，角膜上皮层厚度参数Min-e值、Std.Dev值、Max-Min-e值及Max-e值在早期圆锥角膜组及对照组间无显著差异。既往的研究使用OCT测量早期圆锥角膜组6mm直径范围内的角膜上皮层厚度，OCT软件自动生成5mm直径范围的角膜上皮层厚度参数[3,8-10,16]。本研究FD-OCT联合宽角角膜适配镜头测量9mm直径范围的角膜上皮层厚度，FD-OCT软件自动生成7mm直径范围上皮层厚度参数，测量范围较以往研究扩大。本组病例研究显示：Std.Dev值、Max-Min-e值及Max-e值在早期圆锥角膜组较对照组显著增高，Min-e值较对照组显著减小，结果与Li等[3]及Hwang等[16]报道一致。这可能是扩大测量范围，7mm直径角膜上皮层厚度参数在诊断早期圆锥角膜时表现更优异。

既往多项研究将角膜上皮层厚度地形图2～5mm区域均分为上下2个半环区域，下方2～5mm半环区域角膜上皮层平均厚度在圆锥角膜组较对照组显著变薄[8,10-11]。Li等[10]的研究中，下方2～5mm半环区域诊断圆锥角膜组的AUC值为0.64，诊断效能较差。Ostadian等[17]将2～5mm范围内的角膜上皮层厚度地形图均分为上方、下方、鼻侧、颞侧4个扇形区域，各区域角膜上皮层平均厚度在早期圆锥角膜组与对照组间无显著差别。本研究中，2～5mm内环区域按轴向等分为8个扇形区域，分区较前增加。早期圆锥角膜组中央及颞下方区域角膜上皮层平均厚度较对照组显著变薄，其中内环颞下区(EIT1)变薄最明显。诊断早期圆锥角膜时，EIT1在25个分区中诊断效能最高(AUC=0.827)。据我们所知，这是首次将内环颞下区角膜上皮厚度值用于诊断早期圆锥角膜，与既往研究中2～5mm下方半环区域相比，EIT1值在诊断圆锥角膜时表现更优异，出现这种差异的原因可能是锥顶角膜上皮层变薄区域偏向颞下方，EIT1变薄较内环其它区域更明显。

在圆锥角膜角膜全层厚度研究中，Hwang等[16]发现顿挫型圆锥角膜组各个分区的角膜平均厚度值均显著薄于对照组，但是各分区角膜平均厚度值单独诊断顿挫型圆锥角膜时表现不佳。本研究中，早期圆锥角膜组各个分区的角膜平均厚度较对照组显著变薄，内环颞下区(CIT1)平均角膜厚度值在25个分区中具有最高的诊断价值(AUC=0.903)。诊断效能的提高可能与两个研究中患者圆锥角膜分期不同相关。本研究仅纳入了Amsler-Krumeich分级为1级的圆锥角膜患者，对于顿挫型及亚临床期圆锥角膜等疾病的更早期阶段，角膜及角膜上皮层厚度参数的诊断能力需进一步研究。

多项研究证实，使用FD-OCT测量角膜中央9mm直径范围内的角膜上皮层厚度具有较好的可重复性[18-20]。然而也有研究认为，受睑裂大小、眼睑压力等的影响，周边部角膜上皮厚度测量的准确性和可靠性较低[21-22]。因此，虽然本研究显示7mm直径范围的角膜上皮层厚度参数、内环颞下区角膜上皮层平均厚度值及内环颞下区平均角膜厚度值可用于诊断早期圆锥角膜，周边部上皮厚度测量的准确性和可重复性仍然需进一步的研究。