iTrace和Pentacam及LOCSⅢ參數(shù)在晶狀體混濁程度評估中的相關(guān)性

羅家偉，季 敏，秦苗苗，李鵬飛，管懷進

references for clinical work.

0 引言

白內(nèi)障是目前全球首位的致盲性眼病，其最常見的類型之一是年齡相關(guān)性白內(nèi)障(age-related cataract，ARC)[1]。目前ARC唯一有效的治療方法仍是手術(shù)，而客觀準確地評價ARC患者晶狀體的混濁程度是制定手術(shù)方案和判斷預(yù)后的關(guān)鍵。當(dāng)前評價白內(nèi)障混濁程度的方法可分為主觀分級法與客觀測量法[2]。

晶狀體混濁分級系統(tǒng)Ⅲ(lens opacities classification system Ⅲ, LOCSⅢ)是目前臨床運用最廣泛的主觀分級法[3]。LOCSⅢ分級法需要醫(yī)生借助裂隙燈顯微鏡觀察患者晶狀體，根據(jù)標準圖例對晶狀體的皮質(zhì)、核、后囊混濁程度進行分級，對醫(yī)生診斷水平要求較高，很難進行客觀的評價。此外，近年來還出現(xiàn)了幾種客觀測量白內(nèi)障混濁程度的方法。

Pentacam是由德國Oculus公司開發(fā)的眼前節(jié)分析系統(tǒng)[4]。它使用旋轉(zhuǎn)LED光源(波長475nm)通過 Scheimpflug照相系統(tǒng)對散大瞳孔后的眼前節(jié)進行掃描照相，并根據(jù)Scheimpflug照片的光密度對眼前節(jié)進行3D建模。其內(nèi)置的Pentacam核分級 (pentacam nucleus staging，PNS) 功能可在0～5級的范圍內(nèi)判斷白內(nèi)障核硬度，同時可導(dǎo)出25/50張眼前節(jié)Scheimpflug照片，以供后續(xù)分析[5-6]。

iTrace視功能分析儀可投射256個平行近紅外光束到視網(wǎng)膜上，并檢測反射回的激光束所攜帶的信息(如光線位移和能量衰減)。綜合計算上述數(shù)據(jù)得出晶狀體功能失調(diào)指數(shù)(dysfunctional lens index，DLI)和晶狀體混濁地形圖混濁分級(opacity map grade，OMG)，可反映晶狀體功能和混濁程度。DLI范圍為0～10分，評分越低，測量區(qū)域內(nèi)的晶狀體混濁程度越高[7]。OMG范圍為0～5級，評級越高，測量區(qū)域內(nèi)的晶狀體混濁程度越高。

本研究分析了PNS、Scheimpflug圖像的區(qū)域累積光密度(integrated density，IntDen)、OMG、DLI 與LOCSⅢ分級之間的相關(guān)性。以探索其在ARC臨床診斷中的價值。

1 對象和方法

1.1對象前瞻性橫斷面研究。納入2021-05/08于南通大學(xué)附屬醫(yī)院眼科接受白內(nèi)障手術(shù)的ARC患者104例104眼,其中男34例，女70例，平均年齡67.75±10.69歲。納入標準：(1)符合ARC的診斷標準；(2)年齡50～80歲。排除標準：(1)合并高度屈光不正、角膜病、眼底病、玻璃體混濁等其他眼?。?2)合并系統(tǒng)性紅斑狼瘡、糖尿病、腫瘤等全身性疾??；(3)患者無法配合完成所有檢查；(4)患者瞳孔無法散大至直徑大于6mm。本研究遵循《赫爾辛基宣言》原則，并通過了本院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(No.2021-L091)。所有納入研究的患者均在研究開始前簽署了知情同意書。

1.2方法

1.2.1裂隙燈檢查和LOCSⅢ分級患者用復(fù)方托吡卡胺滴眼液充分散瞳后，由同一眼科醫(yī)師于裂隙燈顯微鏡下檢查其晶狀體。分別拍攝晶狀體45°窄裂隙與后部反光法照片。根據(jù)LOCSⅢ標準圖例，確定其晶狀體核混濁度分級(nuclear opalescence，NO)，核顏色分級(nuclear color，NC)，皮質(zhì)性白內(nèi)障分級(cortical cataract，CC)，后囊膜下性白內(nèi)障分級(posterior subcapsular cataract，PSC)參數(shù)。

熱管熱回收利用蒸發(fā)制冷的原理，當(dāng)熱管蒸發(fā)端受熱時，液體吸收熱量迅速蒸發(fā)，蒸汽在微壓差作用下流向冷凝端釋放熱量冷凝成液體，液體再流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)熱量由熱管蒸發(fā)端傳至冷凝端。熱管冷凝段和蒸發(fā)段是兩個完全獨立的換熱器，彼此分離，分別放置在新風(fēng)進風(fēng)段和排風(fēng)段，不會造成排風(fēng)對新風(fēng)的污染，非常適合于醫(yī)院這樣對新風(fēng)要求嚴格的場所。

表1 Pentacam參數(shù)原始數(shù)據(jù)分布情況

1.2.2Pentacam檢查患者采用復(fù)方托吡卡胺滴眼液充分散瞳，由同一位眼科醫(yī)師使用Pentacam眼前節(jié)分析系統(tǒng)掃描眼前節(jié)參數(shù)。掃描模式模式為：360度，掃描25個切面，自動掃描。PNS參數(shù)設(shè)置為晶狀體中央3mm、高度2.4mm、距離前囊8.3mm、距離后囊4.8mm區(qū)域。此外，導(dǎo)出25個軸向切面的Scheimpflug圖像，使用Image J圖像分析軟件分別選取并計算感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)的累積光密度值(integrated density，IntDen)。ROI設(shè)定如圖1所示，分別代表前皮質(zhì)區(qū)(含前囊)，周邊皮質(zhì)區(qū)，核區(qū)，后皮質(zhì)區(qū)(含后囊)。每個ROI的IntDen在分別測量25個切面的數(shù)據(jù)后取平均值。

圖1 Scheimpflug圖像ROI分區(qū)示意圖 1：3mm范圍前囊區(qū)(含前皮質(zhì))；2：3mm范圍核區(qū)；3：3mm范圍后囊區(qū)(含后皮質(zhì))；4：3～6mm范圍晶狀體(周邊皮質(zhì))；5：3mm范圍晶狀體；6：6mm范圍晶狀體；7：6mm范圍后囊區(qū)(含后皮質(zhì))。

1.2.3iTrace檢查所有患者經(jīng)復(fù)方托吡卡胺充分散瞳后，在暗室環(huán)境中，由同一位的眼科醫(yī)師用iTrace視功能分析儀及其配套軟件測量和計算3mm區(qū)域與6mm區(qū)域的DLI和OMG。每眼重復(fù)3次，取平均值。

2 結(jié)果

2.1各參數(shù)原始數(shù)據(jù)分布情況Pentacam參數(shù)原始數(shù)據(jù)分布見表1，LOCSⅢ參數(shù)原始數(shù)據(jù)分布見表2，iTrace參數(shù)原始數(shù)據(jù)分布見表3。

表2 LOCSⅢ參數(shù)原始數(shù)據(jù)分布情況

2.2三種儀器測量晶狀體混濁程度的相關(guān)性

2.2.1Pentcam參數(shù)與LOCSⅢ分級的相關(guān)性如表4所示，PNS分級與NC強相關(guān)(r=0.521，P≤0.001)，與NO中等相關(guān)(r=0.440，P≤0.001)。3mm范圍IntDen、3mm范圍核區(qū)IntDen、6mm范圍IntDen與NC、NO均有相關(guān)性，且三者均與NC相關(guān)性更強。此外3mm范圍后囊區(qū)IntDen與NC(r=-0.315，P=0.001)、NO(r=-0.321，P=0.001)均中等負相關(guān)。其余各數(shù)據(jù)之間未見顯著相關(guān)性(P>0.05)。

表4 Pentacam參數(shù)與LOCSⅢ參數(shù)的相關(guān)性分析

2.2.2iTrace參數(shù)與LOCSⅢ參數(shù)的相關(guān)性如表5所示，3mm范圍DLI與NC、NO、PSC均負相關(guān)(r=-0.257、-0.234、-0.282，均P<0.05)。6mm范圍DLI與NC、NO、PSC均負相關(guān)(r=-0.247、-0.304、-0.227，均P<0.05)。3mm范圍OMG與CC、 PSC均正相關(guān)(r=0.268、0.333，均P<0.05)，6mm范圍的OMG與CC、PSC均呈正相關(guān)(r=0.275、0.245，均P<0.05)。其余各參數(shù)未見顯著相關(guān)性(P>0.05)。

表5 iTrace參數(shù)與LOCSⅢ參數(shù)的相關(guān)性分析

2.2.3Pentacam參數(shù)與iTrace參數(shù)相關(guān)性如表6所示，PNS與3mm范圍DLI負相關(guān)(r=-0.217，P=0.027)，且3mm范圍核區(qū)IntDen與3mm范圍DLI負相關(guān)(r=-0.197，P=0.046)，其他各參數(shù)未見顯著相關(guān)性(P>0.05)。晶狀體Scheimpflug照片的6mm范圍IntDen、3～6mm范圍晶狀體IntDen、6mm范圍后囊區(qū)IntDen與6mm范圍的DLI、OMG均未見相關(guān)性(P>0.05)，見表7。

表6 瞳孔中央3mm范圍Pentacam參數(shù)與iTrace參數(shù)的相關(guān)性分析

表7 瞳孔中央6mm范圍Pentacam參數(shù)與iTrace參數(shù)的相關(guān)性分析

3 討論

白內(nèi)障作為當(dāng)今世界主要的致盲性眼病之一，尚無有效的治療藥物，唯一有效的治療方案仍是手術(shù)摘除[9]。準確、客觀、可重復(fù)地評價白內(nèi)障的混濁程度是制定手術(shù)方案和判斷預(yù)后的重要依據(jù)。LOCSⅢ是全球眼科醫(yī)師廣泛使用的白內(nèi)障分級方法[2]。在LOCSⅢ法中，觀察者通過45°窄裂隙光柱探查患者晶狀體核，用核顏色和核光暈面積評價核性白內(nèi)障的硬度與大??；使用后部反射法觀察皮質(zhì)性白內(nèi)障與后囊膜下性白內(nèi)障占晶狀體投影面積的比例，以此評估后囊膜下性白內(nèi)障與皮質(zhì)性白內(nèi)障的分級[3]。此方法對儀器和人員的要求較低，容易推廣。但分級過程中，醫(yī)師需將晶狀體裂隙燈照片與標準圖例對比，判定白內(nèi)障分級，較易受主觀認知影響，缺乏客觀性和可重復(fù)性。Hall等[10]用激光裂隙燈拍攝晶狀體，并用自動化計算機程序分析晶狀體核區(qū)圖像的平均像素強度，發(fā)現(xiàn)與NO顯著相關(guān)。另有研究使用人工智能系統(tǒng)對晶狀體裂隙燈照片進行LOCSⅢ分級，結(jié)果顯示該系統(tǒng)對核性與皮質(zhì)性白內(nèi)障分級效果較好，但對后囊膜下性白內(nèi)障分級效果較差[11]。

除了裂隙燈顯微鏡照相，眼前節(jié)Scheimpflug攝影也可應(yīng)用于晶狀體混濁程度分級。晶狀體Scheimpflug圖像核區(qū)平均光密度與白內(nèi)障核硬度進展顯著相關(guān)，且比LOCSⅡ核分級更精準[12]?；诖嗽?，Oculus公司開發(fā)了Pentacam眼前節(jié)三維分析系統(tǒng)。其采用波長475nm的裂隙光源，以角膜頂點為中心，使用Scheimpflug相機360°旋轉(zhuǎn)拍攝獲得一組眼前節(jié)斷層切面照片[13]。Pentacam配套軟件內(nèi)置了PNS分級功能，這是一種客觀評價的晶狀體核硬度的方法[14]。李秋實等[15]報道ARC患者晶狀體PNS分級與術(shù)中累積超乳能量、超乳時間等正相關(guān)，提示PNS對手術(shù)方式選擇具有指導(dǎo)意義。本研究發(fā)現(xiàn)PNS與NC強正相關(guān)(r=0.521，P<0.01)、與NO中等正相關(guān)(r=0.440，P<0.01)。提示PNS可以自動化地、客觀地評估核硬度，且對NC分級的指導(dǎo)意義比NO更高，此結(jié)果與Makhotkina等[16]結(jié)果一致。但PNS僅適合混合型白內(nèi)障的核分級或單純核性白內(nèi)障的分級，無法對晶狀體其他區(qū)域(如皮質(zhì)區(qū)、后囊區(qū))混濁程度進行判斷。

有研究者使用Pentacam拍攝的Scheimpflug圖像光密度評估晶狀體后囊區(qū)的混濁程度。Grewal等[17]將后發(fā)性白內(nèi)障囊袋Scheimpflug圖像的后囊區(qū)(直徑4mm)光密度與裂隙燈后部反射照片對比，發(fā)現(xiàn)Scheimpflug攝影可以避免裂隙燈照相中的反光和偽影，且后囊區(qū)光密度與后發(fā)性白內(nèi)障面積占比顯著相關(guān)。曹乾忠等[18]使用Pentacam掃描白內(nèi)障術(shù)后患者的晶狀體后囊膜，并測量后囊膜冠狀面三維重建圖像的平均像素密度，以評估后發(fā)性白內(nèi)障的混濁程度。Minami[19]也使用Pentacam掃描后發(fā)性白內(nèi)障患者囊袋，發(fā)現(xiàn)Scheimpflug圖像后囊區(qū)(直徑3mm，高0.25mm)ROI光密度與后發(fā)性白內(nèi)障的混濁程度顯著相關(guān)。錢宜珊等[20]使用90°到270°動態(tài)增強掃描獲取患者晶狀體的Scheimpflug圖像，并測量了前囊膜、核、皮質(zhì)、后囊膜等區(qū)域的最高光密度，發(fā)現(xiàn)白內(nèi)障患者晶狀體最高光密度比對照者(無白內(nèi)障)顯著增加。Pei等[21]將Scheimpflug圖像核區(qū)光密度峰值與LOCSⅢ分級進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)光密度與NO、NC均高度相關(guān)，且與NO的相關(guān)性更高。李乃洋等[22]將晶狀體Scheimpflug圖像中心線上的光密度最大值與LOCSⅢ分級進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)晶狀體中心線最大光密度值與NC、NO、CC正相關(guān)，與PSC無關(guān)。然而，上述研究僅測量了晶狀體中白內(nèi)障程度最高點的光密度，容易高估晶狀體的白內(nèi)障分級。并且僅選取特定角度上的Scheimpflug圖像納入研究，必然會遺漏其他方向上的晶狀體混濁，導(dǎo)致測量值無法綜合反映晶狀體的整體混濁程度。

因此，本研究納入每個晶狀體的360°/25張Scheimpflug圖像，并測定全部圖像各ROI的IntDen平均值，探討了不同ROI的IntDen與LOCSⅢ分級、iTrace參數(shù)的關(guān)系。結(jié)果顯示3mm范圍核區(qū)IntDen和3mm范圍DLI負相關(guān)。3mm范圍核區(qū)IntDen、3mm范圍IntDen、6mm范圍IntDen均和NC、NO正相關(guān)。且3mm范圍核區(qū)IntDen與NC(r=0.539,P<0.01)、NO(r=0.543，P<0.01)強正相關(guān)，并且比PNS與NC(r=0.521，P<0.01),NO(r=0.440,P<0.01)的相關(guān)性更高?？紤]到PNS僅能在0～5級范圍內(nèi)進行分級，3mm范圍核區(qū)IntDen對核硬度的分級顯然比PNS更精準。3mm范圍后囊區(qū)IntDen與NC、NO負相關(guān)，推測是因為晶狀體核性白內(nèi)障阻擋了Pentacam光源對后囊膜下混濁的探測。其他各ROI的IntDen與CC均無相關(guān)性(P>0.05)，可見Scheimpflug圖像區(qū)域IntDen法可用于核性白內(nèi)障分級，不適合后囊膜下性和皮質(zhì)性白內(nèi)障混濁程度的分級。

除Pentacam外，iTrace視覺功能分析儀也可用于分析晶狀體混濁程度。iTrace采用光線追蹤技術(shù)，通過從瞳孔投射的256條近紅外光束從視網(wǎng)膜反射回接收器時能量衰減和位移信息來測算全眼、角膜及眼內(nèi)高階像差、對比敏感度、瞳孔直徑等指標[23]。DLI是iTrace軟件基于上述指標綜合計算出的參數(shù)，可用于評估晶狀體功能，分值越低表示晶狀體混濁程度越嚴重[24]。路露等[25]報道DLI與單純核性白內(nèi)障的NC、NO負相關(guān)(r=-0.512, -0.559，均P<0.05)。de Souza等[7]報道4mm范圍DLI與LOCSⅢ-NO中度負相關(guān)(r=-0.37，P=0.0016)。王曉明等[26]也報道DLI與NO、NC負相關(guān)(r=-0.618, -0.606，均P<0.01)，且DLI與單純核性白內(nèi)障的術(shù)中累積超乳能量負相關(guān)(r=-0.524，P<0.01)，但與單純皮質(zhì)性白內(nèi)障、單純后囊膜下性白內(nèi)障的術(shù)中累積超乳能量無顯著相關(guān)性(P>0.05)。本研究的結(jié)果與上述報道類似，3mm范圍DLI、6mm范圍DLI 均和NO、NC、PSC負相關(guān)(P≤0.05)，而與CC未發(fā)現(xiàn)顯著相關(guān)性(P>0.05)。提示DLI可用于評估核性白內(nèi)障和后囊膜下性白內(nèi)障混濁，但不適合用于皮質(zhì)性白內(nèi)障分級。

iTrace不僅能計算DLI，還可繪制晶狀體混濁地形圖并評分。OMG評分反映了測量范圍內(nèi)混濁地形圖的總體混濁程度。iTrace的OMG與LOCSⅢ分級的相關(guān)性還未見報道，本研究顯示3mm及 6mm測量范圍內(nèi)的OMG與CC、PSC均正相關(guān)。6mm范圍OMG與CC的相關(guān)性(r=0.275，P=0.005)比PSC高(r=0.245，P=0.012)。3mm范圍OMG與PSC中等正相關(guān)(r=0.333，P=0.001)而與CC弱相關(guān)(r=0.268，P=0.006)。3mm與6mm范圍內(nèi)的OMG均與NO、NC無顯著相關(guān)(P>0.05)。提示OMG適用于評價皮質(zhì)性白內(nèi)障與后囊膜下性白內(nèi)障的混濁程度，不適合核性白內(nèi)障分級。6mm范圍OMG與皮質(zhì)性白內(nèi)障分級更相關(guān)，而3mm范圍OMG與后囊膜下性白內(nèi)障分級的相關(guān)性更強。

需要注意的是，鑒于其通過光線能量衰減檢測混濁的原理，iTrace本質(zhì)上反映的是全屈光介質(zhì)的混濁與像差，包括房水、玻璃體、晶狀體、角膜、淚膜。影響DLI和OMG的因素較多，只有在角膜、玻璃體、房水等均近似透明時才可認為其反映的是晶狀體的混濁程度。因此在白內(nèi)障分級時需要嚴格把握納入和排除標準，一定程度上限制了DLI和OMG在白內(nèi)障分級方面的應(yīng)用。而Pentacam和LOCSⅢ僅涉及眼前節(jié)的檢測，在白內(nèi)障分級時適用范圍更廣。

綜上，本文探討了PNS、DLI、Scheimpflug圖像分區(qū)IntDen、OMG、LOCSⅢ之間的相關(guān)性。結(jié)果顯示DLI、PNS、核區(qū)IntDen這三類參數(shù)與晶狀體核硬度顯著相關(guān)，且比LOCSⅢ分級更客觀，不需要檢測者主觀評級。其中DLI和核區(qū)IntDen的級別劃分比PNS更精細，可以更精準地描述核性白內(nèi)障的混濁狀態(tài)。而6mm范圍OMG可反映皮質(zhì)性白內(nèi)障混濁程度，3mm范圍OMG可為后囊膜下性白內(nèi)障混濁程度分級提供參考，但影響因素較多。我們在臨床診療中應(yīng)根據(jù)患者實際情況，采用多種參數(shù)相結(jié)合的方式對白內(nèi)障患者的晶狀體混濁作出更準確的描述。本文的局限性在于:(1)對Scheimpflug照片ROI的劃分較為機械，而患者的晶狀體皮質(zhì)、后囊、核分區(qū)的個體差異性很大，無法做到精準的劃區(qū)。結(jié)合深度學(xué)習(xí)的人工智能圖像大數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以更精準有效地對晶狀體Scheimpflug圖像進行ROI劃分和混濁程度評價；(2)因iTrace最多僅能測量瞳孔區(qū)6mm范圍內(nèi)的晶狀體，和裂隙燈顯微鏡相比可能忽略周邊部赤道部較小的皮質(zhì)性白內(nèi)障，從而導(dǎo)致判定的混濁程度偏??；(3)納入的樣本量較小，可能導(dǎo)致結(jié)果的偏倚，應(yīng)進一步增加樣本量以增加結(jié)果的科學(xué)性。