两种不同原理的眼前节分析仪在飞秒激光小切口角膜基质透镜取出术后角膜测量中的比较

李逸丰 杨文利 王子杨 宋彦铮 翟长斌 李栋军 陈伟 赵琦 崔蕊 沈琳 刘倩

(首都医科大学附属北京同仁医院 北京同仁眼科中心 北京市眼科学与视觉科学重点实验室 北京 100730)

角膜屈光力和角膜厚度是评估角膜病变的重要参数，在角膜屈光手术的术前风险评估及术中、术后并发症的诊断治疗上起重要作用。飞秒激光小切口角膜基质透镜取出术(femtosecond small-incision lenticule extraction,SMILE)是目前角膜屈光手术的主流方法之一，随着手术人群越来越多，术后角膜参数的测量需求也越来越大。随着新技术的进步，基于不同原理的眼前节分析仪不断发展，提高了角膜各参数测量的准确性。扫频源相干光断层成像(swept-source coherence tomography，SS-OCT)是应用在眼前节成像上的一项新技术，现有研究探讨了其在正常人群中的应用，但在角膜屈光术后的临床应用还有待研究。本研究比较了基于SS-OCT 原理的CASIA2 和基于Scheimpflug 成像原理的Pentacam在SMILE 术后患者角膜参数测量中的差异性、相关性和一致性,旨在评估2 种仪器在近视眼激光矫正术后角膜参数测量中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 资料 纳入2020 年12 月～2021 年2 月期间，就诊于首都医科大学附属北京同仁医院眼科屈光中心门诊、并行SMILE 手术的近视患者89 例(89 眼)为研究对象。其中男性27 例、女性62 例，年龄(28±6)岁。术前显然验光等效屈光度数为(-5.05±1.35)D，切削厚度为(102.17±15.56)μm。排除合并其他眼部疾病史、既往其他眼部手术史或眼外伤史的患者。所有患者在术后3 个月屈光稳定状态下检查。患者均签署知情同意，研究符合《赫尔辛基宣言》，经首都医科大学附属北京同仁医院伦理委员会备案(TR2018-049)。

1.2 仪器和方法 分别采用CASIA2 和Pentacam由同一名检查者先后对所有患者进行检查，测量其拟合角膜屈光力、后表面角膜屈光力、全角膜屈光力、中央角膜厚度(central corneal thickness，CCT)及最薄点角膜厚度(thinnest corneal thickness，TCT)。2 种仪器的拟合角膜屈光力均根据角膜前表面曲率半径、结合折射率为1.337 5 计算得出。Ks、Kf 分别代表陡峭轴及平坦轴角膜屈光力，Km 代表平均角膜屈光力，计算方法为Km=(Ks ＋Kf)/2。

1.2.1 SS-OCT 检查 CASIA2(Tomey 公司，日本)是基于SS-OCT 原理的新一代前节OCT。该仪器使用1 310 nm 波长红外光源，扫描速度为50 000 次/s A扫描，0.3 s 完成扫描获取角膜地形图[1]。扫描直径为16 mm、深度为13 mm。选择角膜地形图模式进行测量，记录角膜中央3 mm 环上的拟合角膜屈光力、后表面角膜屈光力及全角膜屈光力，并记录CCT 及TCT。

1.2.2 Scheimpflug 成像检查 Pentacam(Pentacam AXL，Oculus 公司，德国)是基于Scheimpflug 光学成像原理的三维眼前节分析仪。该仪器使用475 nm波长可见光(蓝光)，在2 s 内旋转360°捕获25、50张裂隙灯前节照片，扫描深度为14 mm。选择25 张扫描采集模式进行测量，记录角膜中央直径3 mm光学区内的拟合角膜屈光力、后表面角膜屈光力及角膜中央4 mm 环上的全角膜屈光力，并记录CCT及TCT。

1.3 统计学处理 横断面研究。采用SPSS 22.0 及MedCalc 16.2 进行统计学分析。计量数据进行正态性检验，符合正态分布的采用表示。采用配对样本t检验比较2 种仪器各角膜参数的测量结果，采用Pearson相关分析评价2种仪器测量结果的相关性。应用Bland-Altman 分析评价2 种仪器测量结果的一致性，并计算95%一致性界限(limits of agreement,LoA)。以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 种测量结果的差异性分析 CASIA2 与Pentacam测量的拟合角膜屈光力、后表面角膜屈光力、全角膜屈光力及CCT、TCT 结果见表1。CASIA2 测量的拟合角膜屈光力及全角膜屈光力的Ks、Kf 及Km较Pentacam 更为陡峭，除全角膜屈光力Kf 差异无统计学意义(P=0.061)，其余参数差异有统计学意义(P<0.05)。CASIA2 测量的后表面角膜屈光力Ks、Kf 及Km 较Pentacam 更为平坦，差异有统计学意义(P<0.05)。CASIA2 测量 的CCT、TCT 较Pentacam更薄，差异有统计学意义(P<0.05)。

表1 CASIA2 和Pentacam 测量SMILE 术后角膜参数的比较分析

2.2 2 种测量结果的相关性分析 相关性分析显示，2 仪器测量拟合角膜屈光力、后表面角膜屈光力、全角膜屈光力及CCT、TCT 结果均呈显著正相关(P<0.01)。Pearson 相关分析评价2 种仪器测量结果的相关性结果见表2。

表2 CASIA2 和Pentacam 测量SMILE 术后角膜参数的相关性分析

2.3 2 种测量结果的一致性分析 CASIA2 和Pentacam 测量SMILE 术后角膜参数的测量差值、95% LoA 范围及线外点分布概率见表3。2 仪器测量的拟合角膜屈光力Km、后表面角膜屈光力Km、全角膜屈光力Km 及CCT、TCT 的Bland-Altman 分析图见图1。2 种设备的差值均线接近于0，95%LoA在临床可接受范围，检测结果一致性较好。

表3 CASIA2和Pentacam测量SMILE术后角膜参数的一致性分析

3 讨论

经过多年的临床实践，SMILE 手术的安全性和有效性有目共睹，是目前矫正屈光不正的主流手术方法之一。精确测量SMILE 术后患者的角膜参数非常重要，尤其对需要进一步二次手术者以及需要进行白内障手术的患者，其角膜屈光力及厚度的测量结果将影响后续手术设计。临床中，应用于角膜参数测量的仪器种类众多且原理各不相同，例如手动角膜曲率计、自动角膜曲率计、角膜地形图等，OCT 技术也是其中之一。OCT 可以无创呈现活体组织微观结构的横截面图像[2]，尤其是新一代SS-OCT技术采用扫频光源，使得仪器的灵敏度和扫描深度都比传统OCT 有较大的提升。基于本原理的前节分析仪CASIA2 可以快速而清晰地测量眼前段参数，在临床的角膜、前房角结构等研究中已有一定应用[3-4]。另一种广泛应用于角膜参数测量的Scheimpflug 成像前节分析仪，采用旋转摄像机拍摄眼前节图像，可以在一定聚焦深度内提供真实的图像和数据。已有学者研究了上述2 种眼前节分析仪在正常人群和白内障人群角膜参数测量中的应用，而在角膜屈光手术后、尤其是SMILE 术后人群的应用却鲜有报道。根据我们的了解，本研究是目前唯一一项比较SMILE 术后SS-OCT 和Scheimpflug 成像测量角膜参数的研究。

本研究发现，在SMILE 术后的患者中，CASIA2测量的拟合角膜屈光力各参数均较Pentacam 测量结果更为陡峭。由于拟合角膜曲率是根据角膜前表面曲率半径计算得出，因此可以理解为体现角膜前表面屈光力的参数。Zhang等[5]在正常人群中的研究显示，CASIA2 测量的角膜前表面屈光力数值均大于Pentacam 测量结果，而角膜前表面Kf 和Ks 测量值差异没有统计学意义。另有学者[6]在年龄相关性白内障患者中的研究显示出相反的结果，发现SS-OCT 和Scheimpflug 在角膜前表面Kf 的测量值差异有统计学意义，而CASIA2 的测量结果更为平坦。不同人群之间测量数值差异可能来源于样本人群和年龄的不同，而2 种仪器测量结果的差异可能与其不同的成像原理有关。首先，CASIA2 基于低相干干涉原理(光源波长1 310 nm)，相比较于Pentacam 所使用的475 nm波长光源，其分辨力更高[7]，成像质量和数据结果可能有所不同；其次，Pentacam 基于Scheimpflug 光学原理对眼前节进行旋转照相，其拍摄时间较CASIA2更长[8]，更有可能影响受试者的眼表泪膜状态或注视状态，从而影响测量结果。

角膜后表面的形态评估对于圆锥角膜和屈光术后角膜扩张等疾病具有早期诊断价值[9]，并且在角膜屈光手术、白内障手术和角膜塑形镜治疗前的评估中起到重要作用[10]。本研究显示，在SMILE 术后患者的角膜参数测量中，CASIA2 测量的后表面角膜屈光力较Pentacam 测量结果更为平坦，二者差异有统计学意义，与既往其他学者的研究结果相符。在正常人群的研究中，CASIA2 与Pentacam 测量角膜后表面屈光力的Kf 和Ks 差异有统计学意义[5]。在角膜屈光术后人群的研究中，有学者比较了CASIA2 和Pentacam 测量的准分子激光原位角膜磨镶术(laser in situ keratomileusis,LASIK)术前和术后角膜参数结果，显示2 种设备对所有角膜的测量值差异均有统计学意义[11]。相比于角膜前表面，角膜后表面的定位和检测往往更为困难，因此对仪器的穿透力和分辨率要求更高，而SS-OCT 图像受光学干涉而扭曲失真的程度最小，可以精确而清晰地描绘角膜边界。有研究[12]显示在近视屈光矫正术后的第1 年内，在SS-OCT 上观察到角膜后表面的显著前移。相反，使用Scheimplug 成像则未观察到近视激光手术后角膜后表面的显著变化[13-14]，这可能是导致2 种仪器在角膜屈光术后角膜后表面屈光力测量出现差异的原因。

本研究还对比了SS-OCT 和Scheimpflug 测量SMILE 术后的全角膜屈光力，采用的是CASIA2 测量的真实屈光力及Pentacam 测量的总角膜屈光力。结果表明CASIA2 测量的全角膜屈光力Ks 和Km 大于Pentacam 的测量结果，差异有统计学意义。分析二者差异的原因可能有以下几点。首先，2 种仪器全角膜屈光力的计算方法不同。CASIA2 的真实屈光力根据高斯公式计算得来[15]，而Pentacam 的总角膜屈光力通过光线追踪法，根据Snell 定律计算得来。其次，2 种仪器全角膜屈光力的计算均涉及角膜厚度，其测量值差异也会影响全角膜屈光力的结果。第三，2 种仪器全角膜屈光力的光学计算区域不同。CASIA2 的真实屈光力为角膜中央3 mm 环上所测得的数值，而Pentacam 的总角膜屈光力默认为是角膜中央4 mm 环上的屈光力，后者范围更大，因此可表现得更为平坦。

既往有不少学者研究了不同原理设备在近视屈光术后角膜厚度测量中的一致性。Grewal 等[16]认为Scheimpflug 成像(Pentacam)测量的近视术后角膜厚度与超声角膜测厚仪测量的结果高度一致。Ho等[17]认为时域OCT (Visante,Carl Zeiss Meditec,Jena,德国)与Scheimpflug 成像(Pentacam)测量近视屈光术后角膜厚度的结果有高度相关性。然而只有少数研究比较了近视眼术后SS-OCT 与Scheimpflug 成像之间的结果[18]。有研究[11]显示，与Scheimpflug 成像相比，使用SS-OCT 测量的CCT 要薄10 μm。而我们的研究显示，CASIA2 测量SMILE 术后的角膜厚度较Pentacam 测量结果薄，二者测量CCT 的差值为(-5.44±4.10)μm，TCT 的差值为(-7.34±3.98)μm，差异均有统计学意义。这种观察间的差异可能来自于二者不同的扫描原理。SS-OCT 的扫描时间更短、光源波长更长，因此大大减少了眼动导致的伪像，提高了扫描光源的穿透力，减少了切削界面的散射，可以更精确地成像角膜屈光术后的角膜。

诚然，本研究也存在一定局限性。由于已有充分研究证实，无论是在正常眼中[19-22]，或是在接受过LASIK 手术的眼中[18]，SS-OCT 技术比Scheimpflug成像技术在角膜参数测量方面具有更高的可重复性和再现性，因此本研究并未对两设备的可重复性和再现性进行探讨。此外，本研究的样本量较小，后续将增加样本量，以进一步探究SS-OCT 和Scheimpflug 成像技术在不同人群中的应用。

综上所述，在SMILE 术后角膜参数的测量中，CASIA2 测量的拟合角膜屈光力及全角膜屈光力较Pentacam 的测量结果更为陡峭，CASIA2 测量的后表面角膜屈光力较Pentacam 的测量结果更为平坦。CASIA2 测量的中央角膜厚度及最薄点角膜厚度均小于Pentacam 的测量结果，且差异有统计学意义。我们的研究结果显示，虽然2 种仪器测量的所有角膜参数间均存在显著相关性，且一致性较好，但临床中2 种设备的角膜参数测量结果不可互换，尤其在对SMILE 术后患者进行随访和评估时，需要考虑2 种设备间的差异，以便进行进一步的诊治。