不同儀器測(cè)量角膜直徑和角膜曲率的一致性評(píng)價(jià)

胡 俊 李學(xué)喜 林巧雅 葉瑞珍 許 敏

隨著白內(nèi)障屈光手術(shù)、有晶狀體眼人工晶狀體植入術(shù)、準(zhǔn)分子激光屈光不正矯正術(shù)及硬性角膜接觸鏡驗(yàn)配技術(shù)的完善和發(fā)展，技術(shù)因素造成的屈光誤差逐漸減小，精確的光學(xué)生物測(cè)量和準(zhǔn)確的主覺(jué)驗(yàn)光結(jié)果成為影響手術(shù)和治療效果的重要因素。本研究使用全自動(dòng)電腦驗(yàn)光曲率儀、OrbscanⅡz眼前節(jié)分析系統(tǒng)和光學(xué)相干生物測(cè)量?jī)xIOL Master分別測(cè)量屈光不正患者的角膜直徑與角膜曲率，對(duì)所測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行差異性比較及相關(guān)分析，并應(yīng)用Bland-Altman分析[1]對(duì)三種測(cè)量結(jié)果進(jìn)行一致性評(píng)價(jià)，探討生物學(xué)測(cè)量方式的選擇及如何確保參數(shù)的可靠性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2010年8月至10月來(lái)本院準(zhǔn)分子激光中心就診的屈光不正患者70例(140眼)，其中男44例(88眼)，女26例(52眼);年齡 18～35(23.31±4.81)歲;等效球鏡度數(shù) －2.50～－11.50(－4.97±2.11)D。每位同意參與試驗(yàn)的患者給予視力、裂隙燈、眼壓、三面鏡檢查，排除患有其他眼病、既往曾行眼部手術(shù)和72 h內(nèi)配戴角膜接觸鏡者。

1.2 檢查方法 對(duì)所有患者均先采用RK-F1型全自動(dòng)驗(yàn)光曲率儀(Full Auto Ref-kermtometer，Canon)的Size模式自動(dòng)拍攝一張最清晰的角膜前表面圖，人工確定角膜水平位邊界，測(cè)量3次后獲取角膜水平直徑的平均值;K-R模式測(cè)量角膜曲率，曲率值自動(dòng)取垂直和水平方向的最小值和最大值(K1和K2)的平均值，每眼測(cè)量3次。再用OrbscanⅡz眼前節(jié)分析系統(tǒng)(Bausch＆Lomb公司)進(jìn)行角膜前表面攝像，測(cè)量3次后獲取角膜直徑即白到白的距離(white-to-white，WTW)和角膜曲率的平均值。最后用光學(xué)相干生物測(cè)量?jī)xIOL Master(Carl Zeiss公司)連續(xù)測(cè)量角膜曲率3次，自動(dòng)計(jì)算平均值，角膜直徑測(cè)量時(shí)直接將角膜成像于屏幕上并自動(dòng)標(biāo)記角膜緣輪廓，連續(xù)測(cè)量3次，取平均值。若各儀器3次WTW值超過(guò)0.2 mm和角膜曲率值差異超過(guò)0.50 D則予重新測(cè)量。每種儀器測(cè)量均由同一名操作熟練的醫(yī)師操作完成。應(yīng)用Bland-Altman分析評(píng)價(jià)三種儀器所測(cè)結(jié)果的一致性。Bland-Altman分析結(jié)果采用圖示方法，在二維直角坐標(biāo)中，用橫軸x表示兩種方法測(cè)量每個(gè)對(duì)象的平均值，縱軸y表示兩種方法測(cè)量每個(gè)對(duì)象的差值，圖中上下兩條水平虛線代表95%一致性界限的上下限，中間的實(shí)線代表差值的均數(shù)[1]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 13.0和MedCalc 11.4統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)、單因素方差分析、獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)、線性相關(guān)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 三種儀器測(cè)量結(jié)果差異性的比較

2.1.1 角膜直徑 男性屈光不正患者年齡為(23.1 ±4.7)歲，女性為(23.7 ±5.1)歲，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.199，P ＞0.05)。三種儀器測(cè)得的不同性別患者角膜直徑見(jiàn)表1。經(jīng)單因素方差分析，男、女性別患者驗(yàn)光曲率儀和OrbscanⅡz測(cè)量結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P＞0.05);IOL Master測(cè)量結(jié)果較另外兩種儀器大，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P=0.000)。經(jīng)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，三種儀器測(cè)得的不同性別之間的角膜直徑差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=－3.65、－3.74、－4.22，均為 P ＜0.05)，男性角膜直徑均大于女性。

2.1.2 角膜曲率 三種儀器測(cè)得的角膜曲率結(jié)果見(jiàn)表2。經(jīng)單因素方差分析，驗(yàn)光曲率儀、OrbscanⅡz和IOL Master所測(cè)得的最大角膜曲率、最小角膜曲率和平均角膜曲率差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P＞0.05)。經(jīng)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，所測(cè)得的不同性別之間的平均角膜曲率差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.13、2.65、2.36，均為 P ＜0.05)，男性角膜曲率均小于女性。

2.2 三種儀器測(cè)量結(jié)果的一致性評(píng)價(jià) 三種儀器測(cè)量結(jié)果的Bland-Altman分析見(jiàn)圖1-圖6。由圖1可見(jiàn)，驗(yàn)光曲率儀和OrbscanⅡz測(cè)得的角膜直徑僅1.43%(2/140)的點(diǎn)在95%一致性界限以外，兩者測(cè)得的角膜直徑平均值為11.53 mm，在一致性界限范圍內(nèi)，兩者測(cè)量結(jié)果差值的絕對(duì)值最大為0.13 mm(圖中實(shí)心代表的點(diǎn))，相差幅度(小于0.20 mm)在臨床上可以接受。由圖2、圖3可見(jiàn)，IOL Master測(cè)得的角膜直徑最大，IOL Master和驗(yàn)光曲率儀測(cè)得角膜直徑結(jié)果差值的絕對(duì)值最大為0.80 mm，IOL Master和OrbscanⅡz測(cè)得角膜直徑結(jié)果差值的絕對(duì)值最大為0.76 mm，這種相差幅度在臨床上不可以接受。

表1 三種儀器測(cè)量不同性別患者角膜直徑的比較Table 1 Comparison of corneal diameter measured by three instruments between male and female(±s，l/mm)

表1 三種儀器測(cè)量不同性別患者角膜直徑的比較Table 1 Comparison of corneal diameter measured by three instruments between male and female(±s，l/mm)

Note:Compared with IOL Master，*P=0.000(One-Way ANOVA)

Instrument Corneal diameter Male Female Mean Ref-keratometer 11.58 ±0.29* 11.38 ±0.34* 11.51 ±0.32*OrbscanⅡz 11.59 ±0.30* 11.38 ±0.35* 11.52 ±0.33*IOL Master 12.19 ±0.30 11.95 ±0.35 12.10 ±0.34 F 119.27 46.09 145.69 P 0.000 0.000 0.0007

表2 三種儀器測(cè)量角膜曲率的比較Table 2Comparison of corneal curvature measured by three instruments(±s，φ/D)

表2 三種儀器測(cè)量角膜曲率的比較Table 2Comparison of corneal curvature measured by three instruments(±s，φ/D)

Note:Compared between male and female，all P=0.000(Indenpent-Samples t test)

?

由圖4、圖5、圖6可見(jiàn)，驗(yàn)光曲率儀和IOL Master測(cè)得的角膜曲率僅5.71%(8/140)的點(diǎn)在95%一致性界限以外，兩者測(cè)得的角膜曲率平均值為43.53 D，在一致性界限范圍內(nèi)，兩者測(cè)量結(jié)果差值的絕對(duì)值最大為0.43 D。驗(yàn)光曲率儀和OrbscanⅡz測(cè)得的角膜曲率僅5.00%(7/140)的點(diǎn)在95%一致性界限以外，兩者測(cè)得的角膜曲率平均值為43.47 D，在一致性界限范圍內(nèi)，兩者測(cè)量結(jié)果差值的絕對(duì)值最大為0.35 D。IOL Master和OrbscanⅡ z測(cè)得的角膜曲率僅5.00%(7/140)的點(diǎn)在95%一致性界限以外，兩者測(cè)得的角膜曲率平均值為43.52 D，在一致性界限范圍內(nèi)，兩者測(cè)量結(jié)果差值的絕對(duì)值最大為0.44 D。在人工晶狀體計(jì)算公式中，術(shù)前1.00 D的測(cè)量誤差，術(shù)后可導(dǎo)致1.00 D的屈光誤差。在本研究中三種測(cè)量結(jié)果的相差幅度(均＜0.50 D)在臨床上是可以接受的。

Figure 1 Bland-Altman plot of corneal diameter measured by Ref-keratometer and Orbacan Ⅱz.Figure 2 Bland-Altman plot of corneal diameter measured by IOL Master and R ef-keratometer.Figure 3 Bland-Altman plot of corneal diameter measured by IOL Master and OrbacanⅡz 圖1驗(yàn)光曲率儀和OrbscanⅡz測(cè)量角膜直徑的Bland-Altman圖。圖2 IOL Master和Ref-keratometer測(cè)量角膜直徑的Bland-Altman圖。圖3 IOL Master和OrbscanⅡz測(cè)量角膜直徑的Bland-Altman圖

Figure 4 Bland-Altman plot of corneal curvature measured by Ref-keratometer and IOL Master.Figure 5 Bland-Altman plot of corneal curvature measured by Ref-keratometer and OrbacanⅡz.Figure 6 Bland-Altman plot of corneal curvature measured by IOL Master and OrbscanⅡz 圖4 驗(yàn)光曲率儀和IOL Master測(cè)量平均角膜曲率的Bland-Altman圖。圖5 驗(yàn)光曲率儀和OrbscanⅡz測(cè)量平均角膜曲率的Bland-Altman圖。圖6 IOL Master和OrbscanⅡz測(cè)量平均角膜曲率的Bland-Altman圖

2.3 角膜直徑和角膜曲率的相關(guān)分析 對(duì)角膜直徑和角膜曲率進(jìn)行線性相關(guān)分析，結(jié)果顯示驗(yàn)光曲率儀、OrbscanⅡz和IOL Master各自測(cè)得的角膜直徑和平均角膜曲率之間均存在明顯的負(fù)相關(guān)(r=－0.60、－0.52、－0.48，均為 P=0.000)，即角膜直徑越小，角膜曲率越高。

3 討論

傳統(tǒng)的角膜直徑測(cè)量方法多采用游標(biāo)卡尺、Holladay-Godwin圓規(guī)等手工測(cè)量方法，人為因素造成的誤差較大，隨著眼前節(jié)攝像技術(shù)的發(fā)展，客觀測(cè)量角膜直徑、瞳孔直徑的儀器廣泛應(yīng)用于臨床。本研究對(duì)同一人群不同儀器測(cè)量的角膜直徑結(jié)果進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，驗(yàn)光曲率儀和OrbscanⅡz測(cè)量結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，Bland-Altman分析方法顯示一致性較好，兩種儀器測(cè)量值可以相互替代使用。而IOL Master測(cè)量值更大，可能與儀器的系統(tǒng)誤差及對(duì)角膜邊界的劃定不同有關(guān)[2]。驗(yàn)光曲率儀需要手動(dòng)確定角膜邊緣，存在一定的主觀因素，但測(cè)量結(jié)果是可信的，且成本低廉，便于臨床推廣應(yīng)用。OrbscanⅡz和IOL Master可自動(dòng)完成測(cè)量，前者比較復(fù)雜、耗時(shí)，后者比較簡(jiǎn)單、快捷。這三種儀器對(duì)角膜直徑的測(cè)量均通過(guò)虹膜影像來(lái)判定，因此是用虹膜的水平直徑來(lái)確定角膜的水平直徑。有資料表明角膜的橫徑為11.5～12.0 mm，角膜直徑大于 13.0 mm 時(shí)稱大角膜，小于10.0 mm時(shí)稱小角膜，角膜橫徑可作為診斷的主要依據(jù)[3]。本研究中驗(yàn)光曲率儀和OrbscanⅡz測(cè)得的WTW值均在正常范圍，而IOL Master測(cè)得的WTW值較前兩者偏大，不宜作為診斷大小角膜的依據(jù)。臨床上要根據(jù)WTW值來(lái)選取RGP等角膜接觸鏡鏡片的大小和不同讀數(shù)負(fù)壓吸引環(huán)及刀止點(diǎn)位(即LASIK術(shù)制作角膜瓣的預(yù)期瓣蒂弦長(zhǎng))。在進(jìn)行有晶狀體眼人工晶狀體植入術(shù)前常應(yīng)用WTW值來(lái)估算前房直徑的大小，并作為選擇人工晶狀體大小的依據(jù)，而王曉瑛等[4]采用Visante OCT測(cè)量前房直徑與IOL Master測(cè)量角膜水平直徑進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)該方法并不精確，應(yīng)用Visante OCT測(cè)量前房直徑更加可靠。我們認(rèn)為，Visante OCT應(yīng)用范圍較窄，無(wú)法在基層醫(yī)院推廣，需對(duì)WTW值與前房直徑之間的關(guān)系進(jìn)行大樣本研究，通過(guò)相關(guān)分析獲得回歸方程，從而更準(zhǔn)確地由WTW值推算出前房直徑，但在實(shí)際應(yīng)用中要注意的是采用哪種方法測(cè)得的WTW值。

目前有一系列的儀器能完成對(duì)角膜曲率的定量測(cè)量，驗(yàn)光曲率儀和IOL Master均基于光學(xué)反射基本原理，測(cè)量投射在角膜上反光影像之間的距離，獲得角膜前表面曲率半徑，然后利用假設(shè)的角膜屈光指數(shù)計(jì)算角膜總屈光力以反映角膜的屈光狀態(tài)。OrbscanⅡz運(yùn)用光學(xué)裂隙掃描原理并結(jié)合placido盤(pán)反射影像，同時(shí)測(cè)量角膜前后表面三維空間信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析處理，一次性獲得角膜前后表面高度圖、角膜前后表面屈光力圖和角膜厚度圖[5]。

本研究對(duì)同一人群不同儀器的角膜曲率結(jié)果進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，上述三種儀器對(duì)角膜曲率最大值、最小值及平均值的測(cè)量結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，一致性較好，均可為眼科臨床提供可靠參考，在角膜曲率測(cè)量方面三者可以互相替代使用。而李翯[6]的研究表明驗(yàn)光曲率儀測(cè)得屈光不正人群的角膜曲率比IOL Master值偏低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但未行Bland-Altman分析。本研究驗(yàn)光曲率儀測(cè)量值也較IOL Master值小，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，一致性較好，這可能與研究對(duì)象和所應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法不同有關(guān)。驗(yàn)光曲率儀和IOL Master主要獲取中央角膜曲率，檢測(cè)時(shí)間短且費(fèi)用不高，患者更易接受與配合，在常規(guī)眼進(jìn)行RGP驗(yàn)配、人工晶狀體屈光度計(jì)算等方面獲得廣泛應(yīng)用。其中IOL Master測(cè)量角膜直徑和角膜曲率所需的時(shí)間極短(如單次的曲率測(cè)量在0.5 s內(nèi)進(jìn)行5次內(nèi)部測(cè)量)，對(duì)于兒童及配合能力較差的患者尤為適合，且一機(jī)多用，還可以同時(shí)獲取前房深度、眼軸長(zhǎng)度，并應(yīng)用多種公式計(jì)算人工晶狀體屈光度。但I(xiàn)OL Master的應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，其準(zhǔn)確性還有待臨床實(shí)踐進(jìn)一步證實(shí)[7]。從測(cè)量原理來(lái)看，角膜地形圖對(duì)角膜曲率的測(cè)量比較全面精細(xì)，所獲信息量大，角膜地形圖的表示方式新穎直觀，尤其對(duì)角膜散光類型的分析準(zhǔn)確度要高于角膜曲率計(jì)，且能夠?qū)︱?yàn)光曲率儀和IOL Master無(wú)法有效測(cè)量的非常規(guī)角膜(如角膜前表面不規(guī)則、角膜瘢痕、圓錐角膜、準(zhǔn)分子激光術(shù)后等)進(jìn)行測(cè)量，獲得有較高參考價(jià)值的結(jié)果。在屈光手術(shù)前后檢查、安全性評(píng)價(jià)等方面發(fā)揮重要作用，但其提供的垂直相交子午線的角膜曲率能否滿足人工晶狀體屈光度的計(jì)算尚存在爭(zhēng)議，在散光矯正型人工晶狀體植入前主要用來(lái)排除不規(guī)則散光病例;而且檢測(cè)比較耗時(shí)，對(duì)患者的配合程度要求較高，配合欠佳易導(dǎo)致測(cè)量失敗或結(jié)果不準(zhǔn)確。我們認(rèn)為，盡管三種儀器測(cè)量角膜曲率結(jié)果一致性較好，但仍有少數(shù)結(jié)果差異較大，因此建議在條件允許的情況下，盡量固定檢測(cè)人員，利用多種儀器對(duì)角膜曲率等眼球生物學(xué)參數(shù)進(jìn)行多次測(cè)量，所獲結(jié)果互相參照，最終得出患者的確切生物學(xué)測(cè)量參數(shù)，避免因測(cè)量偏差導(dǎo)致術(shù)后的屈光意外，使視覺(jué)質(zhì)量大打折扣。本研究所收集到的病例數(shù)較少，屈光不正的類型有限，無(wú)法按照高度近視、高度遠(yuǎn)視和高度散光進(jìn)行分組，有待今后進(jìn)一步研究。

三種儀器測(cè)得的屈光不正患者男性角膜直徑均大于女性，男性角膜曲率小于女性，與其他學(xué)者的研究結(jié)果是一致的[6，8-9]，但國(guó)外對(duì)正視眼人群的研究表明，男性與女性角膜直徑差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[10]，提示角膜直徑性別間的差異在正視眼和近視眼人群中可能有所不同，但在亞洲人群還需要進(jìn)一步研究證實(shí)。三種儀器各自測(cè)量的角膜直徑和角膜曲率之間均存在一定的相關(guān)性，即角膜曲率越大，角膜直徑越小。盡管IOL Master測(cè)得的角膜直徑偏大，但這種相關(guān)關(guān)系并沒(méi)有發(fā)生改變，我們也進(jìn)一步證實(shí)了李斌等[8]使用AstraMax角膜地形圖系統(tǒng)獲得的角膜直徑與角膜曲率之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)負(fù)相關(guān)性的結(jié)論。

1 陳 卉.Bland-Altman分析在臨床測(cè)量方法一致性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].中國(guó)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)，2007，24(3):308-315.

2 Kohnen T，Thomala MC，Cichocki M，Strenger A.Internal anterior chamber diameter using optical coherence tomography compared with white-to-white distances using automated measurements[J].J Cat Aract Refract Surg，2006，32(11):1809-1813.

3 李秋明，鄭廣瑛.眼科應(yīng)用解剖學(xué)[M].第2版.鄭州:鄭州大學(xué)出版社，2010:17.

4 王曉瑛，盧 奕，汪 琳，周行濤，褚仁遠(yuǎn).Visante OCT測(cè)量前房直徑與IOL Master測(cè)量角膜水平直徑的比較[J].眼視光學(xué)雜志，2009，11(3):171-173.

5 倪海龍，王勤美，瞿 佳.裂隙掃描角膜地形圖角膜測(cè)厚系統(tǒng)的臨床與科研應(yīng)用[J].眼科新進(jìn)展，2002，22(4):279-282.

6 李 翯.不同方法測(cè)量近視眼角膜曲率的比較[J].眼科新進(jìn)展，2011，31(7):670-672.

7 張 立，王艷玲.青年近視眼多種儀器測(cè)量角膜曲率的比較[J].河北醫(yī)學(xué)，2010，16(3):371-373.

8 李 斌，陳世豪，王勤美.近視眼患者角膜直徑和角膜曲率的研究[J].眼科新進(jìn)展，2006，26(12):938-939.

9 Chan KY，Cheung SW，Cho P.Corneal parameters of six-to 12-year-old Chinese children[J].Clin Exp Optom，2011，95(2):160-165.

10 Sanchis-Gimeno JA，Sanchez-Zuriaga D，Martinez-Soriano F.White-to-white corneal diameter，pupil diameter，central corneal thickness and thinnest corneal thickness values of emmetropic subjects[J].Surg Radiol Anat，2012，34(2):167-170.