張菊 李曉曉 劉明娜 史偉云 高華

作者單位：山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬眼科研究所 山東省眼科學(xué)重點實驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地 山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬眼科醫(yī)院，濟南 250021

兒童配戴角膜塑形鏡（Orthokeratology lens,OK）通過逆幾何設(shè)計的鏡片形成中央的下壓力以及旁周邊的外拉力，能有效地改變角膜形態(tài)，降低中央角膜前表面曲率，從而達(dá)到降低近視的目的。角膜不僅是一種屈光介質(zhì)，還是一種力學(xué)的介質(zhì)，具備明顯的力學(xué)特性，而完美的塑形效果來源于角膜對力學(xué)的適應(yīng)性改變。完整的角膜層次和結(jié)構(gòu)是維持正常角膜生物力學(xué)的關(guān)鍵因素，而且角膜的生物力學(xué)與角膜結(jié)構(gòu)、角膜疾病的發(fā)展有可能存在重要關(guān)系。角膜塑形術(shù)改變了角膜形態(tài)，同時也有角膜微觀方面的變化，因此塑形后角膜生物力學(xué)會受到影響。

目前尚不清楚角膜塑形術(shù)后角膜生物力學(xué)發(fā)生了怎樣的改變，角膜生物力學(xué)的改變是否會增加角膜塑形術(shù)的臨床風(fēng)險。了解角膜塑形術(shù)后角膜生物力學(xué)的變化特征及其影響因素，對角膜塑形后效果的穩(wěn)定性及角膜的安全性有重要意義?？梢暬悄ど锪W(xué)分析儀(Corneal visualization scheimpflug technology,Corvis ST)可直觀地觀察角膜受外力作用變形后的動態(tài)過程，客觀展現(xiàn)角膜生物力學(xué)特性。Corvis ST采用超高速Scheimpflug技術(shù)，8 mm水平掃描范圍，實時監(jiān)測。均衡噴氣脈沖作用下，31 ms內(nèi)采集140幅斷層圖像，可同時獲得動態(tài)變化的數(shù)據(jù)，直觀展現(xiàn)角膜變形的全過程，并且其測量數(shù)據(jù)顯示較好的重復(fù)性。本研究通過監(jiān)測近視兒童過夜配戴角膜塑形鏡前后的角膜形態(tài)學(xué)及角膜生物力學(xué)指標(biāo)改變，進(jìn)一步評價配戴角膜塑形鏡后角膜生物力學(xué)的變化特征及其與等效球鏡度（SE）、角膜厚度等的相關(guān)性。

1 對象與方法

1.1 對象

收集2018 年6 月 至2019 年12 月于山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬眼科醫(yī)院配戴角膜塑形鏡的中低度近視患者55 例（109 眼），男27 例，女28 例，年齡8～17（12.1±3.7）歲，SE為（-2.97±1.56）D。選取雙眼數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。納入標(biāo)準(zhǔn)：①球鏡度數(shù)為-5.00～-0.75 D，順規(guī)散光度數(shù)＜1.50 D；②雙眼最佳矯正視力（BCVA）（LogMAR視力）優(yōu)于0，并且塑形之后裸眼視力（UCVA）均能達(dá)到0；③無眼部疾病及全身疾病；④無眼部手術(shù)及外傷病史。排除標(biāo)準(zhǔn)：①使用眼部藥物（人工淚液除外）；②個人衛(wèi)生不良、依從性差；③對護理產(chǎn)品過敏者；④對治療效果期望值過高者。所有納入對象監(jiān)護人均簽署知情同意書，本研究嚴(yán)格按照赫爾辛基宣言，且通過山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬眼科醫(yī)院倫理審查委員會批準(zhǔn)（批號SDSYKYY20180517）。

1.2 檢查方法

通過綜合驗光儀驗光測量患者屈光度，使用可視化角膜生物力學(xué)分析儀（Corvis ST 72100，德國Oculus公司）和角膜地形圖（Pentacam HR,德國Oculus公司）獲得角膜生物力學(xué)參數(shù)和斷層掃描形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)。Corvis ST生物力學(xué)分析儀檢查如下：患者將下頜置于下頜托，額頭頂住額托。囑患者眨眼數(shù)次后，睜開雙眼注視紅色指示燈，并同時將儀器面板上的指示點對焦于患者角膜頂點并調(diào)整方向，測壓頭對準(zhǔn)角膜后自動識別，均勻向角膜施加空氣脈沖壓力，進(jìn)行角膜生物力學(xué)動態(tài)參數(shù)的測量。Pentacam眼前節(jié)分析儀檢查如下：患者休息10 min，暗室環(huán)境中患者將下頜置于下頜托上，固視中央紅點，拍攝前囑眨眼數(shù)次，檢查者使用操作桿自動對焦完成拍攝。角膜光學(xué)相干斷層掃描儀（OCT，美國Optovue公司）檢查獲取中央角膜厚度（CCT）、中央角膜上皮厚度（Central epithelial thickness，CET）。

配戴角膜塑形鏡的患者所有檢查均規(guī)定在摘鏡2 h后進(jìn)行，安排在每天上午的8:00—10:00之間。每只受檢眼均使用Corvis ST可視化生物力學(xué)分析儀和Pentacam眼前節(jié)分析儀測量3次，選其3 次的平均值作為統(tǒng)計數(shù)據(jù)，所有操作均由同一高年資醫(yī)師完成。

1.3 鏡片選擇

采用歐幾里德角膜塑形鏡（夜戴型，美國歐幾里德公司），材料為Boston Equalens II，透氧系數(shù)為127×10(cm/s)[ mlO/ (ml×mmHg)]，直徑10.2～10.6 mm，鏡片中心厚度0.24 mm，內(nèi)表面采取四弧逆幾何設(shè)計。

1.4 配戴方法及要求

通過裂隙燈顯微鏡對鏡片中心進(jìn)行定位，眨眼時，鏡片的活動度在1.0～2.0 mm之間，平坦接觸區(qū)的范圍需達(dá)到3～5 mm，而旁中央反轉(zhuǎn)弧區(qū)的范圍需達(dá)到1～2 mm，達(dá)到理想的配適狀態(tài)后，進(jìn)行40～60 min的角膜塑形鏡的試戴，如患者無特殊不適，則進(jìn)一步確定配鏡參數(shù)。兒童拿到定制鏡片后，需在專業(yè)醫(yī)師的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)并掌握規(guī)范摘戴流程，每晚需戴鏡8～10 h，早上起床后點無防腐劑的人工淚液，眨眼數(shù)次，待鏡片活動后摘鏡。

1.5 觀察指標(biāo)

采用裂隙燈顯微鏡檢查患兒戴鏡前及戴鏡后1 d、1周、1個月的眼前節(jié)健康情況以及鏡片配適狀況。記錄患者每次隨訪中的UCVA、BCVA、平坦K值、陡峭K值、SE、柱鏡、CCT、CET以及生物力學(xué)參數(shù)變形幅度比（Deformation amplitude ratio at 2 mm,DAR）、綜合半徑（Integrated radius,IR）、水平方向Ambrosio相關(guān)厚度（Ambrosio relational thickness to the horizontal profile,ARTh）、硬度參數(shù)（Applanation 1 stiffness parameter,SPA1）、Corvis生物力學(xué)指數(shù)（Corvis biomechanical index,CBI）等指標(biāo)。圖1顯示同一個患者右眼生物力學(xué)指標(biāo)DAR、IR、ARTh、SP-A1及CBI隨時間變化情況。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

前瞻性臨床研究。采用SPSS 22.0 統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。所有數(shù)據(jù)均采用Kolmogorov-Smirnov進(jìn)行正態(tài)性檢驗，正態(tài)分布數(shù)據(jù)以表示。采用單因素方差分析比較不同時間點角膜生物力學(xué)指標(biāo)、屈光度和角膜形態(tài)的變化；采用Pearson檢驗進(jìn)行 IR、ARTh、CBI與SE、角膜形態(tài)、CCT、CET等可能影響因素之間的相關(guān)分析。以

P

＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

配戴角膜塑形鏡的中低度近視兒童55例（109眼），雙眼配戴54 例，單眼配戴1 例。雙眼配戴者選取雙眼數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。所有患者CCT為（547±30）μm，CET為（52.0±3.1）μm，ARTh為425±75，CBI為（0.21±0.29）。見表1。

表1.55例（109眼）近視患者角膜形態(tài)學(xué)及生物力學(xué)參數(shù)基本情況
Table 1.Corneal morphology and biomechanical parameters in 55 cases (109 eyes) of myopia

SD,standard deviations;CCT,central corneal thickness;CET,central epithelial thickness;DAR,deformation amplitude ratio at 2 mm;IR,integrated radius;ARTh,ambrosio relational thickness to the horizontal profile;CBI,corvis biomechanical index;,confident interival.

2.2 戴鏡前后視力、屈光度及角膜形態(tài)變化

兒童配戴角膜塑形鏡后，SE逐漸降低，UCVA逐步提升，1 個月時均達(dá)到0 LogMAR。配戴前后UCVA總體差異有統(tǒng)計學(xué)意義（

F

=11.31,

P

＜0.001）。UCVA配戴后1 d、1 周、1 個月較配戴前差異有統(tǒng)計學(xué)意義。SE配戴后各時間點較配戴前明顯降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（

F

=16.04,

P

＜0.001）。平坦K值及陡峭K值逐漸降低，配戴前和配戴后總體差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（

F

=18.22,

P

＜0.001;

F

=27.56,

P

＜0.001）。柱鏡在角膜塑形鏡配戴前后無明顯變化（

F

=2.41,

P

=0.068）。見表2。

圖1.1例兒童配戴角膜塑形鏡1個月內(nèi)角膜生物力學(xué)指標(biāo)隨時間變化趨勢圖Figure 1.The trend of corneal biomechanical parameters within one month after Orthokeratology Contact lens wear.

表2.兒童配戴角膜塑形鏡前后裸眼視力、屈光度及角膜形態(tài)參數(shù)變化
Table 2.UCVA,diopter and corneal morphology before and after OK lens in children

=109 eyes.Data were expressed as means±standard deviations.UCVA,uncorrected visual acuity (logMAR);SE,spherical equivalent.,compared with before wearing,＜0.05;,compared with 1 day after wearing,＜0.05;,compared with 1 week after wearing,＜0.05.

2.3 戴鏡后角膜生物力學(xué)指標(biāo)變化

兒童配戴角膜塑形鏡后IR、ARTh及CBI隨著時間的延長有明顯變化。IR先升高后降低，ARTh先降低后回升，但均在正常值范圍內(nèi)。CBI明顯上升，說明角膜生物力學(xué)特性有下降，至配戴1個月時最明顯，配戴前后各時間點差異有統(tǒng)計學(xué)意義（

F

=11.52,

P

＜0.001）。CCT及矯正眼壓(Biomechanical intraocular pressure,bIOP) 在配戴角膜塑形鏡前后未見明顯變化，CET可見明顯變?。?p>F

=23.11,

P

＜0.001）。見表3—4。

表3.兒童配戴角膜塑形鏡前后不同時間點角膜生物力學(xué)指標(biāo)變化
Table 3.Changes of corneal biomechanical indexes at different time before and after OK lens in children

=109 eyes.Data were expressed as means±standard deviations.DAR,DA ratio 2 mm;IR,integrated radius;ARTh,ambrosio relational thickness to the horizontal profile;SP-A1,applanation 1 stiffness parameter；CBI,corvis biomechanical index.,compared with before wearing,＜0.05;,compared with 1day after wearing,＜0.05;,compared with 1 week after wearing,＜0.05.

表4.兒童配戴角膜塑形鏡前后不同時間點CCT、CET、CST及bIOP的變化
Table 4.Changes of CCT,CET,CST and bIOP at different time before and after OK lens in children

=109 eyes.Data were expressed as means±standard deviations.CCT,central corneal thickness;CET,central epithelial thickness;CST,central stroma thickness;bIOP,biomechanical intraocular pressure.,compared with before wearing,＜0.05;,compared with 1 day after wearing,＜0.05.

2.4 戴鏡后角膜生物力學(xué)變化相關(guān)因素分析

兒童配戴角膜塑形鏡后CBI的變化與SE呈正相關(guān)（

r

=0.21,

P

=0.003），與CET呈負(fù)相關(guān)(

r

=-0.16,

P

=0.041)；與平坦K值、陡峭K值、CCT無明顯相關(guān)性（

P

＞0.05）。IR與平坦K值、陡峭K值呈負(fù)相關(guān)(

r

=-0.18,

P

=0.009；

r

=-0.17,

P

=0.011)。ARTh與SE呈負(fù)相關(guān)（

r

=-0.20,

P

=0.003），與平坦K值、陡峭K值、CET呈正相關(guān)（

r

=0.23,

P

＜0.001；

r

=0.22,

P

=0.001；

r

=0.21,

P

=0.006）。見表5。

表5.兒童配戴角膜塑形鏡后角膜生物力學(xué)變化相關(guān)因素分析
Table 5.Analysis of related factors of corneal biomechanical changes after orthokeratology lens in children

=109 eyes.SE,spherical equivalent;CBI,corvis biomechanical index；IR,integrated radius；ARTh，ambrosio relational thickness to the horizontal profile.

3 討論

角膜的結(jié)構(gòu)和生物材料特點決定了其獨特的生物力學(xué)特性，這些特性與角膜塑形后效果的穩(wěn)定性及角膜的安全性息息相關(guān)。既往研究證實了配戴角膜塑形鏡后角膜生物力學(xué)發(fā)生了一定的變化，但國際上尚存在爭議。Chen等發(fā)現(xiàn)在配戴角膜塑形鏡的1周內(nèi)，角膜滯后量（Corneal hysteresis,CH）和角膜阻力因子（Corneal resistance factor，CRF）與CCT、CST、角膜前彈力層厚度呈正相關(guān)，其變化與角膜曲率、CCT無明顯相關(guān)性。Chen等發(fā)現(xiàn)配戴角膜塑形鏡1 d角膜生物力學(xué)特性即發(fā)生改變，如CRF隨著配戴時間的延長而降低。毛欣杰等發(fā)現(xiàn)配戴角膜塑形鏡1 d后，CH和CRF均下降，但1個月后開始逆轉(zhuǎn)，3個月后又恢復(fù)到原有水平。配戴角膜塑形鏡后角膜生物力學(xué)變化及相關(guān)因素仍是一個值得探討的問題，目前對兒童配戴角膜塑形鏡后角膜生物力學(xué)變化特征的研究鮮見報道。本研究對Corvis ST監(jiān)測兒童配戴角膜塑形鏡早期生物力學(xué)變化進(jìn)行了初步分析。

CBI是根據(jù)不同Corvis ST參數(shù)（ARTh、SPA1、DAR等）計算的Logistic回歸分析得出，其數(shù)值升高，提示角膜生物力學(xué)特性可能存在下降情況。Yang等報道正常成年人CBI為0.05±0.09，而本研究中CBI為0.21±0.29，由于本研究對象為兒童，與成人的角膜生物力學(xué)數(shù)據(jù)是有明顯差異的，并且兒童較成年人的生物力學(xué)指標(biāo)變化范圍會更大，這與Wang等的研究結(jié)果相似，因此提示我們需更多地關(guān)注兒童角膜生物力學(xué)方面的變化。Vinciguerra等報道CBI低于0.25表示患角膜擴張癥的風(fēng)險較低，高于0.5表示患擴張癥的風(fēng)險較高。在本研究中患者配戴角膜塑形鏡后CBI逐漸增加，1個月時為0.53±0.36，這提示角膜塑形1個月內(nèi)角膜生物力學(xué)特性可能降低，所以更應(yīng)該關(guān)注塑形早期配戴的安全性。當(dāng)然，塑形的早期角膜上皮的重新分布及角膜彈性的增加可能導(dǎo)致CBI升高。Yang等研究中圓錐角膜患者CBI高達(dá)0.85±0.29，因此早期角膜生物力學(xué)特性下降應(yīng)該不會增加角膜擴張或者圓錐角膜的風(fēng)險。因此，接下來我們將收集更多的兒童角膜生物力學(xué)資料，以期建立可供兒童近視及塑形方面參考的角膜生物力學(xué)數(shù)據(jù)庫，供臨床參考。

角膜上皮厚度約占角膜總厚度的10%，其對角膜生物力學(xué)的作用目前尚存在爭議。Elsheikh等認(rèn)為角膜上皮的硬度明顯低于角膜基質(zhì)；而Patel等發(fā)現(xiàn)角膜上皮可以控制角膜基質(zhì)的膨脹，并可能間接影響角膜的硬度。有研究報道圓錐角膜的角膜上皮和前彈力層的變薄可能降低了圓錐角膜的機械穩(wěn)定性。ARTh為水平橫徑8 mm最薄點厚度/厚度變化率，是生物力學(xué)指標(biāo)中形態(tài)學(xué)方面的描述。本研究中角膜塑形后ARTh有明顯下降，說明在塑形后角膜中央變薄，由角膜中央到周邊厚度的變化率增加。本研究中ARTh與CET呈正相關(guān)，與CCT無明顯相關(guān)性，這進(jìn)一步說明在塑形過程中起主導(dǎo)變化的是CET而不是CCT角膜厚度。CBI的變化與CET呈負(fù)相關(guān)，與SE呈正相關(guān)，與CCT無明顯相關(guān)性。因此，本研究認(rèn)為角膜塑形后角膜上皮與角膜生物力學(xué)改變密切相關(guān)，這與Chen等的研究結(jié)果不同。

角膜塑形術(shù)是一種能引起暫時性角膜形狀改變的近視治療方法。這是基于角膜組織的黏彈性特性，允許在有限的時間內(nèi)保持形變。DAR代表距角膜中心2 mm處測量的變形幅度，值越大表示角膜組織黏性越好。SP-A1 即硬度參數(shù)，SP-A1越大，說明角膜越硬。在凹相形變過程中，IR參數(shù)越大，說明角膜彈性越好。本研究發(fā)現(xiàn)DAR和SP-A1在塑形前后未見明顯變化，IR增大，說明角膜的黏性和硬度無明顯變化，但彈性增加了，因此我們認(rèn)為角膜塑形術(shù)使角膜長期處于凹向變形的情況下，角膜彈性指標(biāo)會增加。

本研究的不足之處存在以下幾點：①觀察時間局限于配戴塑形鏡早期1個月，缺少長期的角膜生物力學(xué)指標(biāo)監(jiān)測。②Corvis ST儀器只能記錄角膜水平橫徑8 mm的變化圖像，垂直方向的變化不能被機器所捕獲。③角膜細(xì)胞微觀方面的改變可能會干擾到角膜生物力學(xué)的變化。接下來，我們將延長觀察時間以及增加共聚焦方面的研究，進(jìn)一步分析兒童角膜塑形后生物力學(xué)的長期變化特征以及微觀方面的影響因素。

綜上所述，近視兒童配戴角膜塑形鏡后可以快速改變角膜形態(tài)，降低角膜曲率及屈光度，提升UCVA。在角膜塑形早期角膜生物力學(xué)特性有下降趨勢，與CET、SE有明顯相關(guān)性。SE越低，CET越厚，CBI改變越小，配戴的安全性越好。

利益沖突申明

本研究無任何利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明

張菊：收集數(shù)據(jù)，參與選題、設(shè)計及資料的分析和解釋；撰寫論文；根據(jù)編輯部的修改意見進(jìn)行修改。李曉曉：參與資料和數(shù)據(jù)收集、整理。劉明娜：參與數(shù)據(jù)初步的統(tǒng)計分析。史偉云：參與選題、設(shè)計和論文結(jié)果、結(jié)論的指導(dǎo)核修。高華：參與選題、設(shè)計和修改論文的結(jié)果、結(jié)論，根據(jù)編輯部的修改意見進(jìn)行核修