杜紹林，鄭文凱，董秀清，羅英東

（中山大學(xué)附屬東華醫(yī)院眼科中心，廣東東莞 523000）

眼壓是青光眼患者視功能損害的主要危險(xiǎn)因素，也是目前唯一可有效控制的因素，但異常眼壓導(dǎo)致青光眼損害的過(guò)程尚不明確。青光眼力學(xué)理論認(rèn)為，生物組織的力學(xué)特性在壓力應(yīng)變過(guò)程中起到了重要作用，異常眼壓可能會(huì)導(dǎo)致角鞏膜組織、篩板組織承受能力減弱并發(fā)生變形，從而導(dǎo)致周?chē)暽窠?jīng)受壓或進(jìn)一步損害［1］。以往因儀器設(shè)備和醫(yī)學(xué)倫理的限制，未能有效進(jìn)行角鞏膜組織與篩板組織承受能力的生物力學(xué)研究，證明青光眼力學(xué)理論的準(zhǔn)確性。Corvis ST 角膜生物力學(xué)分析儀是一種新型測(cè)量活體角膜生物力學(xué)的設(shè)備，能直觀地觀察角膜受外力作用變形后的動(dòng)態(tài)過(guò)程，可以較完善地記錄生物力學(xué)測(cè)量參數(shù)，更好地展現(xiàn)角膜生物力學(xué)特性，彌補(bǔ)了以往測(cè)量活體角膜生物力學(xué)設(shè)備的不足。掃頻OCT（swept-source optical coherence tomography，SSOCT）是最近提出的一種超高速OCT、唯一一款深范圍成像OCT（deep range imaging，DRI），它使用掃頻激光光源，能夠連續(xù)測(cè)量不同頻率和波長(zhǎng)的干涉光，可以清晰地掃描篩板結(jié)構(gòu)的層次范圍［2-4］。本研究中采用Corvis ST 角膜生物力學(xué)分析儀和SSOCT 分析原發(fā)性開(kāi)角型青光眼（POAG）患者，正常眼壓性青光眼（NTG）患者，高眼壓癥（OHT）者和正常者的角膜生物力學(xué)參數(shù)及篩板厚度特征，探索青光眼患者角膜生物力學(xué)與視盤(pán)生物力學(xué)間的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

本項(xiàng)前瞻性病例觀察研究招募正常志愿者26 例（26 眼）、納入中山大學(xué)附屬東華醫(yī)院眼科中心就診的原發(fā)性開(kāi)角型青光眼（POAG）患者32例、正常眼壓性青光眼（NTG）患者20 例、高眼壓癥（OHT）者15 例。所有入選的病例經(jīng)本中心倫理委員會(huì)批準(zhǔn)［2017DHLL002］，遵守赫爾辛基宣言規(guī)定，征得患者同意并簽署了患者知情同意書(shū)。所有入選對(duì)象均有具備豐富臨床經(jīng)驗(yàn)的青光眼專(zhuān)家確診。入選患者中高眼壓者均已經(jīng)局部抗青光眼藥物控制在≤21 mmHg，各組在眼壓、年齡段匹配。

POAG 患者組：選擇2016 年7 月至2018 年12月在確診的32 例（32 眼）POAG 患者、且眼壓控制在≤21 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa，Goldmann 壓平眼壓計(jì)）。其中男性20 例（20 眼），女性12 例（12 眼）；平均年齡（53.7±12.2）歲；矯正視力≥0.6，屈光度數(shù)≤±3.00 D；除青光眼外，無(wú)其他眼病、眼外傷或手術(shù)史。參照我國(guó)原發(fā)性青光眼診斷和治療的專(zhuān)家共識(shí)，POAG 診斷標(biāo)準(zhǔn)：至少2 次眼壓＞21 mmHg，房角開(kāi)放；具有典型的青光眼性視乳頭改變和視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層缺損；具有與視乳頭損害部位相對(duì)應(yīng)的視野缺損。

NTG 患者組：選擇2016 年7 月至2018 年12 月確診的20 例（20 眼）NTG 患者。其中男性12 例（12 眼），女性8 例（8 眼）；平均年齡（51.3±11.9）歲；矯正視力≥0.6，屈光度數(shù)≤±3.00 D；除青光眼外，無(wú)其他眼病、眼外傷或手術(shù)史。參照2014 年我國(guó)原發(fā)性青光眼學(xué)診斷和治療的專(zhuān)家共識(shí)，NTG 診斷標(biāo)準(zhǔn)：眼壓≤21 mmHg，房角開(kāi)放；眼底有青光眼的特征性損害：典型的青光眼性視乳頭改變和視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層缺損；和（或）青光眼性視野缺損；并排除其他疾病引起的眼底及視野變化。

OHT 患者組：選擇2016 年7 月至2018 年12 月確診的15 例（15 眼）OHT 患者、且眼壓控制在≤21 mmHg。其中男性9 例（9 眼），女性6 例（6 眼）；平均年齡（51.2±12.0）歲；矯正視力≥0.6，屈光度數(shù)≤±3.00 D；無(wú)其他眼病、眼外傷或手術(shù)史。參照我國(guó)原發(fā)性青光眼診斷和治療的專(zhuān)家共識(shí)，OHT診斷標(biāo)準(zhǔn)：多次眼壓測(cè)量超過(guò)正常，但未見(jiàn)青光眼性損害特征，房角開(kāi)放；排除假性高眼壓；隨訪未見(jiàn)青光眼性損害。

正常志愿者組：選擇相同年齡段正常志愿者26例（26眼）作為對(duì)照組。其中男性15例（15眼），女性11 例（11 眼）；平均年齡（50.7±11.3）歲。全身體檢均無(wú)異常。眼部檢查：矯正視力≥0.8，屈光度數(shù)≤±3.00 D；眼壓≤21 mmHg；視乳頭杯盤(pán)比值＜0.5，雙眼間差異＜0.2，無(wú)彌漫或局部盤(pán)沿變窄；無(wú)青光眼家族史。

排除標(biāo)準(zhǔn)：角膜水腫、上皮不完整者；角膜接觸鏡佩戴者；其它可能影響角膜生物、物理屬性的急、慢性疾??；其他眼病如高度近視等、眼外傷或手術(shù)史者；孕婦、殘障人士。

1.2 檢查方法

1.2.1 常規(guī)檢查 包括詢(xún)問(wèn)病史，裸眼視力、最佳矯正視力，裂隙燈生物顯微鏡，房角鏡，眼底鏡，Goldmann 壓平眼壓計(jì)測(cè)量眼壓，Humphery 視野以及電腦驗(yàn)光等檢查。

1.2.2 Corvis ST 角膜生物力學(xué)眼壓分析儀檢查采用德國(guó)Oculus 公司生產(chǎn)的可視化角膜生物力學(xué)眼壓分析儀（Corvis ST，Oculus 德國(guó)）進(jìn)行角膜生物力學(xué)測(cè)量并記錄，儀器操作由同一技術(shù)人員完成，操作者對(duì)患者診斷設(shè)盲。在操作計(jì)算機(jī)中輸入患者基本信息，患者取坐位、下頜置于設(shè)備的下頜墊上，檢查中注視中央固視紅點(diǎn)。檢查者應(yīng)用自動(dòng)/手動(dòng)模式控制操縱桿按屏幕提示進(jìn)行瞄準(zhǔn)及對(duì)焦，自動(dòng)發(fā)射空氣脈沖印壓角膜變形，測(cè)量過(guò)程開(kāi)始。角膜生物力學(xué)動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量包括角膜初次壓平、第二次壓平及最大壓陷狀態(tài)時(shí)的角膜生物力學(xué)參數(shù)。每名患者每只眼重復(fù)測(cè)量3 次。

1.2.3 SSOCT 檢查 由同一技術(shù)熟練的技術(shù)人員采用SSOCT（DRI OCT，topcon corp）進(jìn)行LCT 的測(cè)量。SSOCT 是最近提出的一種超高速OCT、唯一深范圍成像OCT（deep range imaging，DRI），它使用掃頻激光光源，能夠連續(xù)測(cè)量不同頻率和波長(zhǎng)的干涉光，掃描深度可達(dá)8 μm，掃描圖像范圍寬度達(dá)20 μm，可以清晰地掃描眼底部組織如脈絡(luò)膜及篩板結(jié)構(gòu)的層次范圍［1-4］。篩板的掃描是采用3D 掃描程序掃描視乳頭3 mm×3 mm 范圍及2.6 mm 深度的區(qū)域。

1.2.4 LCT 的測(cè)量 篩板厚度的定義為SSOCT 橫斷面掃描圖像上視乳頭下方前后兩條高亮反光線之間的深度。首先應(yīng)用adobe photoshop CS2 軟件（version 9.0，adobe systems，inc，san jose，California，USA）辨識(shí)橫斷面圖像上的兩條高亮反光線（圖1）。然后應(yīng)用DRI OCT 標(biāo)尺功能選擇視乳頭平面對(duì)應(yīng)中上、中間水平及中下三條線對(duì)應(yīng)的掃描圖像，在每幅圖像上按照視乳頭中間及兩側(cè)中點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的高亮反光線處測(cè)量LCT 值（圖2）。

圖1 SSOCT 測(cè)量篩板厚度Fig.1 Measurement of LCT by SSOCT

圖2 輔助線辨識(shí)篩板厚度Fig.2 Measurement of LCT by auxiliary line

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件（SPSS，Chicago，IL）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。各組間年齡、眼壓符合正態(tài)分布，Levene 檢驗(yàn)證實(shí)方差齊性，用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用單因素方差分析比較。采用Cronbach′s α系數(shù)和組內(nèi)相關(guān)系數(shù)方法分析SSOCT 測(cè)量篩板厚度的可重復(fù)性。原發(fā)性開(kāi)角型青光眼（POAG）、正常眼壓性青光眼（NTG）、高眼壓癥（OHT）與正常對(duì)照者間篩板厚度數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布且方差不齊，多組計(jì)量資料的比較采用Kruskal-WallisH檢驗(yàn)；角膜生物力學(xué)參數(shù)與LCT間的相關(guān)性分析采用Spearman 相關(guān)分析方法。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本臨床資料

本研究聯(lián)合組最終納入32 例（32 眼）POAG 患者，20 例（20 眼）NTG 患者，15 例（15 眼）OHT 患者，正常志愿者26 例（26 眼）作為對(duì)照組。各組間年齡（F=6.125，P=0.122）、眼壓匹配（F=12.938，P=0.315）、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。各組間抗青光眼藥物種類(lèi)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（F=16.675，P=0.000；表1）。

2.2 SSOCT 篩板厚度測(cè)量結(jié)果的可重復(fù)性

SSOCT 所測(cè)量篩板厚度（lamina cribrosa thickness，LCT）的Cronbach′s α系數(shù)0.911，組內(nèi)相關(guān)系數(shù)ICC＞0.8（表2），重復(fù)性較好。

表1 基本臨床資料Table 1 Basic clinical data ［n，（）］

表1 基本臨床資料Table 1 Basic clinical data ［n，（）］

SD：standard deviation；IQ：inter-quartile；IOP：intraocular pressure；CCT：central corneal thickness；POAG：primary open angle glaucoma；NTG：normal-tension glaucoma；OHT：ocular hypertension；1）Determined by chi-square test；2）Determined by one-way analysis of variance.Significant difference：P ＜0.05.

表2 SSOCT 篩板厚度測(cè)量結(jié)果的可重復(fù)性Table 2 Repeatability of SSOCT lamina cribrosa thickness measurement results ［M5（0P25，P75）］

2.3 POAG、NTG、OHT 患者及正常者間篩板厚度的比較

POAG、NTG、OHT 及正常者篩板厚度分別為（124.7±49.3）、（99.4±29.1）、（214.6±89.1）和（221.7±17.4）μm，具體如表3所示。同時(shí)對(duì)POAG、NTG、OHT 患者及正常者間篩板厚度又做了多重比較，結(jié)果顯示：其中POAG、NTG 患者LCT 較OHT 患者和正常者偏?。≒＜0.05），OHT 與正常者間LCT未見(jiàn)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05；表4）。

2.4 篩板厚度與角膜生物力學(xué)參數(shù)間的相關(guān)性分析

POAG、NTG、OHT 患者及正常者間角膜生物力學(xué)參數(shù)特點(diǎn)如表5。LCT 與在青光眼各類(lèi)型中具有代表性的角膜生物力學(xué)參數(shù)DA、HCT、A2V及PD 間存在明顯相關(guān)性（P＜0.05；圖3）

表3 POAG、NTG、OHT患者及正常者間篩板厚度的比較Table 3 Comparison of lamina cribrosa thickness between patients with POAG，NTG，OHT and normal subjects ［M（P25～P75）］

表4 POAG、NTG、OHT 患者及正常者之間篩板厚度的多重比較Table 4 Multiple comparisons of lamina cribrosa thickness between patients with POAG，NTG，OHT and normal subjects

表5 POAG、NTG、OHT 及正常者間角膜生物力學(xué)特征Table 5 Biomechanical characteristics of cornea among POAG，NTG，OHT and normal subjects （）

表5 POAG、NTG、OHT 及正常者間角膜生物力學(xué)特征Table 5 Biomechanical characteristics of cornea among POAG，NTG，OHT and normal subjects （）

DA：deformation amplitude；A1T：applanation 1 time；A1L：applanation 1 length；A1V：applanation 1 velocity；A2T：applanation 2 time；A2L：applanation 2 length；A2V：applanation 2 velocity；HCT：time to highest concavity；PD：peak distance；CCR：central curvature radius；POAG：primary open angle glaucoma；NTG：normal-tension glaucoma；OHT：ocular hypertension；Determined by analysis of covariance within date reconciliation of IOP and age，significant difference：P ＜0.05

3 討論

早在1980 年，Quigley 等的青光眼力學(xué)理論對(duì)我們的深入研究有所啟示：眼部生物組織的力學(xué)特性在壓力應(yīng)變過(guò)程中起到了重要作用，為理解在任意IOP 水平上的視盤(pán)損害提出了新理念。但青光眼眼組織生物力學(xué)的相關(guān)參數(shù)復(fù)雜而又難以測(cè)量［5］。在Quigley 研究時(shí)期基本是停留于理論假設(shè)及推測(cè)階段，后期逐漸出現(xiàn)了有限元素方法通過(guò)構(gòu)建篩板和鞏膜等的計(jì)算機(jī)模型觀察其壓力和張力變化。當(dāng)前眼科科技的進(jìn)步更為眼組織生物力學(xué)的相關(guān)研究提供了更豐富的內(nèi)涵。視盤(pán)生物力學(xué)性能的研究有利于監(jiān)測(cè)視盤(pán)對(duì)某一眼壓水平的易感性，有利于評(píng)估眼壓的變化對(duì)于視盤(pán)的影響，為臨床早期診療及防治青光眼提供更豐富的理論依據(jù)。

3.1 篩板厚度在視盤(pán)生物力學(xué)中的意義及其測(cè)量方法

篩板厚度是視盤(pán)生物力學(xué)中較為重要的參數(shù)。有證據(jù)表明篩板處的缺血和作用于該處的壓力在青光眼的軸漿流損害中起著重要作用。篩板（LC）作為重要的壓力梯度位置，它的變化會(huì)直接或間接影響視乳頭的病理生理改變，異常眼壓會(huì)導(dǎo)致篩板承受能力減弱并發(fā)生變形，從而導(dǎo)致周?chē)暽窠?jīng)受壓或進(jìn)一步萎縮［1，6］，視野進(jìn)一步損害［7］。了解篩板的厚度等特征對(duì)于了解視盤(pán)及周?chē)纳锪W(xué)特性具有重要意義［8］。篩板相關(guān)參數(shù)也是近年來(lái)視盤(pán)力學(xué)參數(shù)中可以活體測(cè)量的參數(shù)［9-11］。

圖3 LCT 與角膜生物力學(xué)參數(shù)相關(guān)性Fig.3 The correlation of LCT，DA，A2V，HCT and PD

近年來(lái)眼科影像學(xué)的發(fā)展為研究觀察活體篩板結(jié)構(gòu)參數(shù)提供了可能。譜域OCT（Spectral domain optical coherence tomography，SD-OCT）可以3D 掃描篩板及篩孔圖像［12-14］。3DSDOCT 影像發(fā)現(xiàn)青光眼患者篩板變薄及移位的變化特征與初期病理組織研究中的發(fā)現(xiàn)結(jié)果一致［14］。在SDOCT 基礎(chǔ)上的EDIOCT（enhanced depth imaging）可以更深層更清晰掃描篩板結(jié)構(gòu)［15］，在近期EDIOCT 研究中發(fā)現(xiàn)篩板的異常變化與青光眼視盤(pán)損害相對(duì)應(yīng)［16-17］。SSOCT 是最新一代1 050 nm波長(zhǎng)激光掃描OCT，能更清晰掃描深層次脈絡(luò)膜及篩板結(jié)構(gòu)，并以3D 圖像形式全方位多角度展示所掃描區(qū)域［3-4，18］。本研究正是采用最新型SSOCT 進(jìn)行有關(guān)青光眼眼組織生物力學(xué)相關(guān)探索。

3.2 青光眼角膜生物力學(xué)與視盤(pán)生物力學(xué)間的關(guān)系

視盤(pán)的機(jī)械負(fù)荷主要來(lái)自IOP，IOP 在負(fù)荷組織內(nèi)產(chǎn)生壓力和張力，位于視盤(pán)周?chē)噙B續(xù)的組織：篩板、鞏膜、角膜等結(jié)締組織同樣承受來(lái)自IOP 的負(fù)荷作用，因此被統(tǒng)稱(chēng)為視盤(pán)的負(fù)荷承受組織。組織結(jié)構(gòu)特性的角度來(lái)講，角膜生物力學(xué)特性與視盤(pán)生物力學(xué)特性聯(lián)系緊密。負(fù)荷組織的生物力學(xué)研究對(duì)于深入探討青光眼的致病機(jī)理意義重大，一旦負(fù)荷組織的力學(xué)性能減弱，負(fù)荷組織的物質(zhì)基礎(chǔ)：細(xì)胞外基質(zhì)受到損傷，將增大IOP 有關(guān)的壓力及張力分布效應(yīng)，即使存在低水平的IOP，結(jié)締組織也會(huì)有損害，并進(jìn)一步損害周?chē)S突及神經(jīng)細(xì)胞等。在以往的青光眼生物力學(xué)研究結(jié)果中，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)角膜粘彈性差異導(dǎo)致青光眼患者對(duì)同等眼壓水平耐受性不同［19］。POAG、NTG 和OHT 患者存在特征性角膜粘彈性改變［20］；視盤(pán)生物力學(xué)方面的理論研究認(rèn)為篩板是視盤(pán)損傷的關(guān)鍵部位，該位置承受眼內(nèi)壓的作用，篩板厚度等參數(shù)的變化可能導(dǎo)致神經(jīng)纖維軸漿流受阻、損害視神經(jīng)、引起視野損害和青光眼杯形成；視盤(pán)生物力學(xué)的研究經(jīng)歷了尸體組織模型化研究及近年來(lái)形態(tài)學(xué)研究階段［21-22］，青光眼領(lǐng)域有研究采用Heidelberg Retina Tomograph-Ⅲ觀察視盤(pán)及周?chē)螒B(tài)特點(diǎn)，但生物力學(xué)參數(shù)的研究尚有限，隨著眼科影像的發(fā)展更進(jìn)一步的研究中主要采用各型OCT 進(jìn)行視盤(pán)相關(guān)力學(xué)參數(shù)的探索?？傊?，上述發(fā)現(xiàn)初步反應(yīng)了青光眼角膜生物力學(xué)性能及視盤(pán)生物力學(xué)性能在青光眼發(fā)生發(fā)展中所起到的作用。為進(jìn)一步探索青光眼眼組織生物力學(xué)在青光眼發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制，本文開(kāi)展了一系列相關(guān)研究，本研究發(fā)現(xiàn)：POAG、NTG 患者LCT 較OHT 患者和正常者偏?。≒＜0.05）。OHT 與正常者間LCT 未見(jiàn)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.653）。表明青光眼患者負(fù)荷組織生物力學(xué)性能存在特異性改變，深入了解負(fù)荷組織生物力學(xué)性能將有利于進(jìn)一步探討青光眼發(fā)病機(jī)制。

但是現(xiàn)實(shí)情況中，視盤(pán)的生物力學(xué)測(cè)量困難，篩板厚度作為目前能活體測(cè)量的參數(shù)也僅在少數(shù)有實(shí)力的眼科中心開(kāi)展測(cè)量，那么視盤(pán)生物力學(xué)的評(píng)估有無(wú)簡(jiǎn)易的或可替代的方法？基于現(xiàn)有研究尚不能回答該問(wèn)題。在本研究中，基于視盤(pán)周?chē)M織及角膜組織作為IOP 負(fù)荷組織的力學(xué)基礎(chǔ)，我們推測(cè)：角膜生物力學(xué)測(cè)量簡(jiǎn)單，存在評(píng)估視盤(pán)生物力學(xué)性能的可能［23-25］。本研究采用Corvis ST 測(cè)量角膜生物力學(xué)性能、SSOCT 測(cè)量篩板厚度，并進(jìn)一步分析角膜生物力學(xué)與篩板厚度間的相關(guān)性，研究發(fā)現(xiàn)：篩板厚度（LCT）與角膜生物力學(xué)參數(shù)最大變形幅度（DA）、最大壓陷時(shí)間（HCT）、第二次壓平速度（A2V）及最大壓陷屈膝峰間距（PD）間存在明顯相關(guān)性。在一定程度上印證了我們的推測(cè)，研究提示存在采用角膜生物力學(xué)初步評(píng)估視盤(pán)生物力學(xué)特性的可能。

本研究的局限性：①SSOCT 可以測(cè)量的篩板及周?chē)鷧?shù)內(nèi)容豐富，但由于測(cè)量工具有限，目前得到的較為可靠的數(shù)據(jù)僅篩板厚度參數(shù)，不過(guò)隨著研究的開(kāi)展，我們正進(jìn)一步豐富相關(guān)研究?jī)?nèi)容。②篩板厚度僅僅是視盤(pán)生物力學(xué)內(nèi)容中的一部分，視盤(pán)生物力學(xué)的動(dòng)態(tài)參數(shù)及綜合評(píng)估尚有待開(kāi)發(fā)更高端的儀器開(kāi)展相關(guān)深入研究。③本研究設(shè)計(jì)檢查項(xiàng)目較多，樣本收集存在難度，樣本量進(jìn)一步擴(kuò)大將有利于深入分析及增強(qiáng)結(jié)果的說(shuō)服力。在本研究的基礎(chǔ)上，課題組將繼續(xù)研發(fā)SSOCT 測(cè)量視盤(pán)及周?chē)Y(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)據(jù)采集方法，進(jìn)一步豐富視盤(pán)生物力學(xué)相關(guān)研究?jī)?nèi)容。