正常角膜生物力学参数与角膜直径的相关性分析△

李跃祖 李 俊 张洁莹 梁 刚

角膜屈光手术前对角膜生物力学特性的准确评估，可以有效规避手术风险，提高手术安全性， Pentacam联合Corvis ST系统可以为临床提供直观、量化的综合角膜生物力学和形态学指标，如角膜扩张综合偏差分析指数(BAD-D)、角膜生物力学指数(CBI)及综合分析指数(TBI)等。其中BAD-D为基于Pentacam的检测数据，从角膜形态学角度提供了有效的圆锥角膜诊断指标[1-2]；CBI由Corvis ST检测的角膜生物力学参数计算而来，对圆锥角膜的诊断具有很高的准确性[3]；TBI综合了CBI和Belin/Ambrosio分析，联合角膜形态学和生物力学特征，对圆锥角膜、不典型圆锥或顿挫型圆锥角膜均具有良好的诊断效率[4]。然而临床上，部分病例即使是正常角膜，其CBI、BAD-D和TBI也较高，而部分圆锥角膜患者的CBI、BAD-D和TBI却较低，这就造成临床工作中的困惑，尤其影响了角膜屈光手术适应证的选择。Boyd等[5]和曹开伟等[6]研究发现，角膜直径对BAD系统关于角膜扩张分析的结果有显著影响。由于角膜直径在不同国家或者种族间存在显著区别，中国人的平均角膜直径小于欧美人[7-8]。我们希望通过本研究，观察中国人角膜直径与CBI、BAD-D、TBI等的相关性，指导人们对异常指标的判读，提高角膜屈光手术的安全性和角膜生物力学检测在临床中的应用效率。

1 资料与方法

1.1 一般资料前瞻性研究。选取2019年6月至2020年4月在云南省第二人民医院拟行角膜屈光手术的患者215例为研究对象，其中男117例，女98例，每位患者均只选择右眼数据进行分析。纳入标准：年龄18～35岁；角膜透明，无云翳、瘢翳、白斑；Pentacam检测角膜最薄点前表面高度<5 μm，后表面高度<12 μm；角膜曲率42～46 D，眼压 10～21 mmHg(1 kPa=7.5 mmHg)；软性角膜接触镜停戴2周以上，硬性角膜接触镜停戴4周以上，角膜塑形镜停戴3个月以上；为避免角膜厚度对检测结果的影响[9]，中央角膜厚度选取范围为520～550 μm。排除合并圆锥角膜或眼前节疾病者，排除有眼科手术史、外伤史者，排除合并全身系统性疾病者。本研究遵循《赫尔辛基宣言》原则，并通过云南省第二人民医院伦理委员会审核批准，患者均知情同意。

1.2 Pentacam HR联合Corvis ST检测患者取坐位，嘱患者尽量睁眼并注视设备固视灯，遮光布完全遮盖患者头部，检测质量提示OK，各项数据采集完整。其中Pentacam(德国Oculus公司)采用每秒25张图片模式，最佳拟合球面直径选择8 mm；Corvis ST(德国Oculus公司)动态图像无睫毛干扰。所有患者均处于自然瞳孔状态下，于同一暗室中由同一经验丰富的检查人员完成检查。其中，Pentacam HR检测记录角膜水平直径(白到白)(HWTW)、BAD-D；Corvis ST检测记录第一次压平硬度指数(SPA1)、综合半径(IR)、水平方向Ambrosio相关厚度(ARTh)、角膜顶点2 mm位置间形变幅度比(DAR)、CBI及TBI。

1.3 统计学方法采用SPSS 19.0统计学软件进行统计分析，对计量资料进行单样本Kolmogorov-Smirnov正态性检验，符合正态分布的计量资料用均数±标准差表示，非正态分布的计量资料用中位数表示。角膜直径与生物力学参数相关性采用Pearson或Spearman相关分析。检验水准：α=0.05。

2 结果

2.1 临床资料共入选患者215例(215眼)，年龄18～35(22.96±6.62)岁，其中，HWTW≤11.0 mm者52眼，HWTW为11.1～11.5 mm者57眼，HWTW为11.6～12.0 mm者55眼，HWTW>12.0 mm者51眼。角膜直径为10.50～12.60(11.56±0.54)mm，CBI为0.00～0.98[0.09(0.01， 0.41)]，BAD-D为-0.04～2.36(1.05±0.51)，TBI为0.00～0.73[0.23(0.03， 0.35)]。不同HWTW患者角膜各生物力学指标见表1。

表1 不同HWTW患者的角膜生物力学指标

2.2 不同HWTW患者间中央角膜厚度及眼压比较不同HWTW患者间HWTW差异均有统计学意义(均为P<0.05)，但中央角膜厚度和眼压间差异均无统计学意义(均为P>0.05)(表2)。

表2 不同HWTW患者间HWTW、中央角膜厚度及眼压比较

2.3 HWTW与角膜生物力学参数相关性分析相关性分析结果显示，HWTW与SPA1、ARTh均呈正相关(r=0.151，P=0.027;r=0.584,P=0.000)，与CBI、BAD-D、TBI均呈负相关(r=-0.437,P=0.000;r=-0.627,P=0.000;r=-0.338,P=0.000)，与IR、DAR均无相关性(均为P>0.05)。随着HWTW的增大，CBI、BAD-D、TBI均逐渐减小(图1)。

图1 HWTW与各角膜生物力学参数的散点图

3 讨论

Vinciguerra等[3]和Ambrósio等[4]综合Corvis ST的检测指标，提出了基于Corvis ST的CBI和TBI，提高了对不典型圆锥角膜、顿挫型圆锥角膜的诊断效率。然而这些参数在提高临床工作效率的同时，也带来了一些疑惑。如Ambrósio等[4]观察显示，在正常人群有2.50%的患者CBI大于0.5，最高达到0.88；4.60%的患者BAD-D值大于1.6；正常人群中同样有TBI高达0.75者。Zhang等[10]研究显示，中国人群中CBI 、BAD-D、TBI在各类圆锥角膜鉴别中的临界值明显区别于其他人群；他们基于飞秒激光角膜基质透镜取出术的中国患者的观察表明，角膜形态欠规则的患者虽然CBI、BAD-D、TBI均高于角膜形态正常的患者，但在进行手术后1年内，角膜生物力学的变化均稳定且未出现明显差异。随着对疾病的研究不断深入和对角膜机械特性的认识不断提高，人们逐渐认识到圆锥角膜的生物力学性能改变或许早于角膜形态学[11]。Boyd等[5]通过观察中国人和北美人的Pentacam参数发现，HWTW是BAD-D的一个重要影响因素，在中国人群中，HWTW对BAD-D的影响更为明显，曹开伟等[6]同样认为小角膜患者的BAD分析出现假阳性的比例会升高。由于角膜直径在不同国家、不同种族间存在显著差异[5,12]，因此，我们将本次研究的关注点集中在角膜直径与角膜生物力学参数的相关性上。

本研究以HWTW代表角膜直径，结果显示，CBI、BAD-D、TBI与HWTW均具有相关性，随着角膜直径的减小，CBI、BAD-D、TBI均增大。角膜直径对BAD-D的影响与Boyd等[5]和曹开伟等[6]的研究结果相似，同样反映出角膜直径在BAD分析中占有不可忽视的比重，CBI和TBI与角膜直径的相关性说明了角膜生物力学指标同样受角膜直径大小的影响。

本研究IR、DAR未显示与HWTW具有相关性，提示在临床工作中，当角膜厚度和眼压无显著差异时，角膜直径的大小并不能显著影响Corvis ST所记录的角膜形变幅度[13]。这或许是由于Corvis ST记录角膜水平横断面8.0 mm范围的形变，空气脉冲的直径为3.06 mm，角膜的形变发生在局部范围内，而正常角膜直径及本次所有纳入患者的角膜直径均远超过此范围所导致。

SPA1、ARTh是受角膜直径影响的两个指标，角膜直径越大，将导致SPA1、ARTh偏大，在评价角膜生物力学性能时，角膜直径对力学指标造成的干扰应加以综合考虑，避免患者因较大的角膜直径掩盖真实的力学特性。Hwang等[14]对甲状腺相关眼病患者的Corvis ST检测中发现，当眼眶内眼肌横截面增大时，全眼运动显著下降，说明Corvis ST测量的角膜整体后退量不仅与角膜相关，与眼球整体结构和眶内组织结构也有着紧密联系，体积较大的眼球在受到气压作用时可能发生更小的眼球后退量。角膜直径大小一定程度上反映眼球的整体大小，不同直径的角膜在8.0 mm范围外距离角巩膜缘的距离不尽相同，整体眼球壁对角膜的作用力也因此不同，本研究不同HWTW的ARTh呈现出的结果与Brennan等[5]对于不同角膜直径人群ARTmax的观察相吻合。Villavicencio等[2]的研究也显示，仅仅通过ARTh，在对圆锥角膜的诊断中也可获得93.9%的准确性，足见ARTh在角膜生物力学CBI中的重要性。因此，在判读角膜生物力学指标时，角膜直径是一项不可忽视的重要因素。

本研究结果显示，更小的角膜HWTW，CBI、BAD-D、TBI指标逐渐呈现异常，然而，本文纳入的研究对象Pentacam检测的角膜前后表面高度均处于正常范围，且均未出现角膜扩张指征。提示对于角膜直径小的患者，其Pentacam联合Corvis ST检测结果可能出现假阳性，因此当遇到指标异常病例时，尤其是角膜直径偏小的患者，应该重视角膜直径对检查结果中的影响，提高对检测结果的判读，才能对患者角膜状况做出合理的评价。由于本研究对纳入人群的角膜厚度进行了限定，其他范围角膜厚度中是否存在同样的结果需要进一步观察。

综上所述，在临床工作中，针对角膜直径相对较小的中国人群，应该充分考虑角膜直径对检测结果的影响，才能有效提高角膜屈光手术安全性及检查设备的应用效率。同时期待将来的设备能够纳入更多的角膜参数，以获得更加准确有效的指标。