楊丹丹,尹 禾,盧麗芳

目的:利用可視化角膜生物力學分析儀(Corvis ST)評估不同近視患者角膜生物力學參數的差異及其與眼部其他生物測量參數的相關性。

方法:選取2021-05/12就診于武漢艾格眼科醫(yī)院角膜屈光手術科的近視患者132例,均取右眼數據。根據等效球鏡度數(SE)將受檢者分為中低度近視(-0.50～-6.00D),高度近視(>-6.00～<-8.00D),超高度近視(≥-8.00D)。使用Corvis ST測量角膜生物力學形變基礎參數包括:包括最大變形幅度(DA)、最大壓陷反向曲率半徑(HCR)、最大壓陷峰距(PD);整合參數包括:第一次壓平時角膜硬度參數(SP-A1)、綜合半徑(IR)、2mm處形變幅度的比值(DA ratio)、角膜厚度變異率(ARTh)、Corvis ST生物力學指數(CBI);測量眼部其他生物參數包括:SE、眼壓(IOP)、眼軸長度(AL)、中央角膜厚度(CCT)、水平角膜直徑(WTW)、視神經纖維層厚度(RNFL)。分別比較三組近視患者角膜生物力學參數的差異,并進一步分析三組近視患者角膜生物力學參數與眼部其他生物測量參數及年齡的相關性。

結果:中低度、高度、超高度近視組的SP-A1分別為106.8±16.2、115.6±21.9、106.9±11.5,高度近視組SP-A1高于中低度、超高近視組(均P<0.05)。所有角膜生物力學與CCT均有顯著相關性(P<0.01);除ARTh外,其余角膜生物力學與IOP均有相關性(P<0.05);AL與PD呈顯著正相關(r=0.270,P=0.002),與HCR呈較弱的正相關(r=0.177,P=0.043),與IR呈較弱的負相關(r=-0.183,P=0.036);WTW與PD、DA、DA ratio均呈正相關(r=0.363,P<0.001;r=0.252,P=0.003;r=0.200,P=0.02);角膜生物力學參數與年齡、SE、RNFL均無相關性。

結論:高度近視患者的角膜硬度高于中低度和超高度近視患者,IOP、CCT均為影響角膜生物力學的重要因素。部分生物力學參數和AL、WTW也有一定的相關性,隨著眼軸的增長,角膜形變范圍PD越大,HCR變大,IR變小,但后兩者顯著性不強;角膜直徑越大,角膜形變幅度越大。臨床中需重視超高度近視患者角膜生物力學參數。

?KEYWORDS：corneal biomechanics; myopia; axial length; corneal visualisation Scheimpflug technology (Corvis ST)

0 引言

近20年,全球近視患者的比例不斷增高,特別是青少年患者。有研究預測到2050年,全球近視患者將增長到9.38億,占總人口數的9.8%[1]。而我國是一個典型的近視高發(fā)的國家,特別是高度近視,已呈現出年輕化趨勢。據統(tǒng)計我國青少年高度近視患病率6.69%～38.4%[2-4]。高度近視因為其眼軸長、鞏膜組織重塑,其彈性降低,容易導致后鞏膜葡萄膜腫、視網膜病變、視網膜脫離、青光眼等嚴重并發(fā)癥,是目前導致視力損害的主要原因之一。有研究表明,角膜、鞏膜都是由連續(xù)的細胞外基質組成,它們之間的生物力學存在潛在的相關性,角膜的彈性能在一定程度上反映出鞏膜的生物力學[5]。近年來,可視化角膜生物力學分析儀(Corvis ST),一種新型的動態(tài)Scheimpflug分析裝置,已廣泛用于臨床。它不僅能測定多個反映角膜形變的參數,而且能夠記錄角膜受力時的動態(tài)變化過程[6-7]。有研究證實[8],高度近視有著更大的形變幅度和更小的曲率半徑,也有研究[9]證實角膜形變幅度與近視沒有相關性。目前對于不同近視患者的角膜生物力學特征,并沒有統(tǒng)一結論。國內關于不同近視患者角膜生物力學特征的研究也偏少,本次研究主要針對近視患者,采用Corvis ST探討不同近視患者角膜生物力學參數間的差異,并進一步分析其與其他眼部生物測量參數及年齡間的相關性,從而深入了解不同近視患者角膜生物力學的特征。這不僅為屈光手術術前的綜合評估提供更全面、更科學的依據,而且也有利于我們了解高度近視這一特殊群體的眼部特征,有助于我們在臨床工作中做好高度近視的防控。

1 對象和方法

1.1對象選取2021-05/12就診于武漢艾格眼科醫(yī)院屈光手術科的近視患者132例132眼作為研究對象。納入標準:(1)年齡18～45歲;(2)眼壓≤21mmHg;(3)配戴角膜塑形鏡者需要停戴3mo以上,硬性接觸鏡配戴者至少停戴3wk,軟性接觸鏡配戴者至少停戴1wk。排除標準:(1)有眼部器質性病變、圓錐角膜、視神經病變、白內障、干眼綜合征、青光眼、青光眼家族史患者及其他眼部疾病史;(2)有糖尿病、高血壓病、免疫缺陷等疾病以及妊娠和哺乳期患者;(3)依從性較差患者;(4)有眼部手術史患者。根據等效球鏡度數(SE)將受檢者分為中低度近視(-0.50～-6.00D)48例48眼,高度近視(>-6.00D～<-8.00D)51例51眼,超高度近視(≥-8.00D)33例33眼。本研究遵守《赫爾辛基宣言》,并已通過醫(yī)院倫理委員會的論證和同意,所有患者均已簽訂了知情同意書。

1.2方法

1.2.1一般檢查常規(guī)視力、眼內壓(IOP)、綜合驗光、最佳矯正視力檢查,應用Pentacam測量中央角膜厚度(CCT),水平角膜直徑(WTW),IOL Master 500測量眼軸長度(AL),光學相干斷層掃描儀(CIRRUS HD-OCT 5000)測量視神經纖維層厚度(RNFL),Corvis ST進行角膜生物力學參數的測量。

1.2.2角膜生物力學檢查應用Corvis ST對角膜生物力學參數進行測量。記錄的參數包括:最大凹陷時的形變幅度(the amount of corneal displacement at highest degree of concavity, DA)、最大壓陷時的反向曲率半徑(radius of curvature at highest concavity,HCR)、最大凹陷時的頂點距離(distance between the two peaks of the cornea at highest concavity, PD)、第一次壓平時間角膜硬度值(stiffness parameters at applanation 1, SP-A1)、綜合半徑(inverse concave radius, IR)、形變比例(deformation amplitude ratio, DA ratio)、角膜厚度變異(ambrosio relational thickness horizontal, ARTh)、Corvist ST生物力學指數(corvis biomechanical index, CBI)。所有受檢者的檢查均由同一位經驗豐富的醫(yī)師完成,重復3次測量,選擇質量較好的結果作為最終測量值。

2 結果

2.1三組患者基本信息本研究共納入近視患者132例132眼,均取其右眼,其中男67例,女65例。三組的平均年齡、IOP、CCT、WTW差異無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。三組間SE、AL、RNFL差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01),見表1。

表1 三組患者基本資料的比較

2.2三組近視患者角膜生物力學參數的比較中低度、高度、超高度近視組的SP-A1分別為106.8±16.2、115.6±21.9、106.9±11.5,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。高度近視組SP-A1高于中低度、超高度近視組,差異有統(tǒng)計學意義(均P<0.05),其余指標三組間差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見表2。

表2 三組近視患者角膜生物力學參數的比較

2.3 CorvisST角膜生物力學參數的相關性分析所有患者角膜生物力學參數與年齡、SE、AL、IOP、CCT、RNFL、WTW的相關性分析見表3。

表3 角膜生物力學參數與年齡、SE、IOP、AL、CCT、RNFL、WTW的相關性分析

2.3.1 CorvisST角膜生物力學參數與年齡的相關性角膜生物力學參數與年齡均無相關性(P>0.05)。

2.3.2CorvisST角膜生物力學參數與SE的相關性角膜生物力學參數與SE均無相關性(P>0.05)。

2.3.3 CorvisST角膜生物力學參數與IOP的相關性除ARTh外,其余角膜生物力學與IOP均有相關性(P<0.05)。其中PD、DA、IR、DA ratio、CBI與IOP呈負相關(r=-0.538,P<0.01;r=-0.566,P<0.01;r=-0.603,P<0.01;r=-0.700,P<0.01;r=-0.179,P=0.04),HCR、SP-A1與IOP呈正相關(r=0.302、0.508,均P<0.01)。

2.3.4 CorvisST角膜生物力學參數與AL的相關性PD、HCR與AL呈正相關(r=0.270,P=0.002;r=0.177,P=0.043),IR與AL呈負相關(r=-0.183,P=0.036),其余角膜生物力學參數與AL無相關性(均P>0.05)。

2.3.5 CorvisST角膜生物力學參數與CCT的相關性所有角膜生物力學參數與CCT均有相關性(P<0.01)。其中PD、DA、IR、DA ratio、CBI與CCT呈負相關(r=-0.307、-0.387、-0.607、-0.633、-0.338,均P<0.01),HCR、SP-A1、ARTh與CCT呈正相關(r=0.355、0.548、0.301,均P<0.01)。

2.3.6 CorvisST角膜生物力學參數與RNFL的相關性角膜生物力學參數與RNFL均無相關性(P>0.05)。

2.3.7 CorvisST角膜生物力學參數與WTW的相關性PD、DA、DA ratio與WTW均呈正相關(r=0.363,P<0.01;r=0.252,P=0.003;r=0.200,P=0.021),其余角膜生物力學參數與WTW無相關性(均P>0.05)。

3 討論

角膜生物力學參數是屈光手術術前篩查圓錐角膜的重要參考依據,角膜屈光手術由于術后角膜厚度的變化,角膜生物力學參數也會發(fā)生改變。既往有研究報道角膜生物力學參數的改變和屈光術后屈光度的穩(wěn)定有一定的相關性[10]。本次研究主要針對不同程度近視患者角膜生物力學特征,比較他們之間的差異,并分析影響角膜生物力學的相關因素。SP-A1是由Corvis ST獲得的整合參數之一,被視為評估角膜硬度的重要參數[11-12]。SP-A1在角膜生物力學參數中具有一定的特異性,例如在圓錐角膜的研究中,發(fā)現圓錐角膜患者的SP-A1低于正常人[11,13];也有研究發(fā)現全飛秒激光微小切口透鏡取出術(SMILE)術后患者SP-A1高于飛秒激光輔助的角膜磨鑲術(FS-LASIK)術后,從而提出SMILE術后角膜生物力學的穩(wěn)定性優(yōu)于FS-LASIK[10,14]。SP-A1值越大,角膜硬度越高。通過本次研究我們發(fā)現,高度近視患者的角膜硬度高于中低度近視患者和超高度近視患者,這不同于以往的研究,在印度和國內的一些研究中并未發(fā)現不同近視患者SP-A1存在顯著差異[15-16]。也有研究指出SP-A1與角膜曲率、角膜前表面高度、角膜厚度、眼壓等有一定的相關性[12,17],雖然此研究三組近視患者CCT、IOP均沒有顯著差異,但角膜曲率和前表面高度的差異,可能是影響不同近視患者SP-A1大小的原因之一。另外,高度近視患者因為鞏膜膠原纖維束的直徑縮小,鞏膜明顯變薄[18]。這樣,鞏膜的力學也會相應減弱[19]。由于角膜基質是鞏膜的延續(xù),鞏膜的擴張可能導致角膜硬度的降低,而變形性增加[20]。這也可能是超高度近視患者角膜硬度偏低的原因之一。目前關于角膜生物力學的研究,由于受不同年齡、人群、屈光度等多種因素的影響,其并沒有統(tǒng)一結論。本次研究,有一點值得關注,相比于高度近視,超高度近視患者的角膜硬度較其偏軟。這是否意味著角膜硬度SP-A1的變化預示著近視進展的風險?另外,很多研究也證實了屈光術后角膜生物力學的改變,有引起圓錐角膜的風險。我們術前在嚴格篩查圓錐角膜的同時,是否能根據不同近視患者角膜生物力學參數的不同,來選擇合適的手術方式,從而可以降低術后圓錐角膜的發(fā)生?特別是超高度近視患者,因術中切削的角膜厚度相對較多,是否生物力學的改變會更大?從而導致術后屈光狀態(tài)的不穩(wěn)定,同時也增加了角膜擴張的風險。因此,更好地了解角膜生物力學在高度近視的防控和角膜屈光手術領域具有的重要意義。這還需要我們在今后的工作中繼續(xù)總結歸納,深入研究。

通過本次研究,發(fā)現角膜生物力學參數和IOP、CCT有顯著的相關性,部分參數和AL也有一定的相關性。既往大部分的研究也證實了IOP和CCT是影響角膜生物力學參數主要的兩大因素[21-23]。本次研究除ARTh與IOP沒有相關性,與CCT呈正相關外,其余參數與IOP、CCT均有顯著的相關性。其中PD、DA、IR、DA ratio、CBI與IOP、CCT呈顯著負相關,HCR、SP-A1與IOP、CCT呈顯著正相關。在外界定量壓力脈沖的作用下,當角膜厚度、眼壓越低時,角膜達到最大凹陷時,最大壓陷峰距PD、形變幅度DA越大,反向曲率半徑HCR越小,角膜越容易發(fā)生形變,這與之前的很多研究結果相同[24-25]。同時,在外界定量壓力脈沖的作用下,當角膜厚度、眼壓越低時,IR、DA ratio、CBI越大,SP-A1越小,角膜越容易發(fā)生形變,這與王丹等[21]的研究結果相同。IR、DA ratio、CBI、SP-A1為角膜生物力學的聯合參數,既往很多的研究也證實它們的特異性。因為IR代表著反向凹陷曲線下的面積,其越大,說明角膜的形變幅度越大,角膜越軟。DA ratio值越大,意味著角膜中央較周邊角膜越軟。CBI和SP-A1都是直接反映角膜硬度的指標,當CBI>0.5,為劃定的界限。有研究統(tǒng)計CBI可以正確診斷98.8%的圓錐角膜,具有100%靈敏度,98.4%的特異性[26]。SP-A1更是被認為是衡量角膜硬度最重要的參數,但必須排除IOP、CCT的影響,本次研究三組患者IOP、CCT均無統(tǒng)計學差異,SP-A1越小意味著角膜硬度偏小。

本次研究結果表明角膜的壓平范圍PD與AL有顯著的正相關性,這意味著隨著眼軸的增長,角膜的壓平范圍越大,越容易發(fā)生形變,從一定程度上反映了角膜的硬度與眼軸的相關性。Yu等[27]通過對不同近視患者的研究,發(fā)現DA與AL呈顯著正相關,提出近視患者隨著眼軸的增長,角膜越易發(fā)生形變。但本次研究也發(fā)現HCR與AL有較弱的正相關性,IR與AL有較弱的負相關性。也就是隨著眼軸的增長,HCR變大,IR變小,這也意味著角膜形變越小。綜上所述,我們發(fā)現角膜生物力學與眼軸的相關性頗為復雜,還需要我們在今后的研究中繼續(xù)探索。

本次研究并未發(fā)現角膜生物力學參數與年齡有相關性,這與國內學者沈如月等[26]的研究結果相同。既往有些研究發(fā)現DA與年齡呈正相關,年齡越大,角膜形變幅度越大,角膜越軟[21,27]。也有研究提出SP-A1和年齡呈正相關,也就是隨著年齡的增長,角膜硬度增大[12,28],這似乎也正好解釋了為什么圓錐角膜通常發(fā)生于青年患者,兩種觀點剛好截然相反。因本次研究選取的患者年齡跨度不夠大,僅包含18～40歲的患者,缺少低齡幼兒和老年患者的數據,未得出明顯的相關性。但角膜生物力學與年齡的相關性仍值得我們繼續(xù)關注。

本次研究并未發(fā)現角膜生物力學參數與SE存在相關性。這與國內等學者的研究結果相同[29-30],以往也有研究證實角膜生物力學和SE沒有相關性[17],這可能是因為單純的SE的增加不會改變角膜的生物力學。

在對于角膜直徑的相關性研究中,我們發(fā)現WTW與PD、DA、DA Ratio呈正相關,說明在眼壓和角膜厚度無差異時,角膜直徑的大小可以影響Corvis ST所記錄的角膜形變幅度,角膜直徑越大,PD、DA、DA Ratio值越大,提示角膜越容易發(fā)生形變。這與國內學者王丹等[21]的結果有所不同,她們的研究結果提示角膜生物力學與形變參數沒有相關性。考慮到本次選取的角膜直徑均值在11.6mm左右,大于王丹等[21]選取的角膜直徑,國外學者Smolek[31]認為,角膜中央的膠原纖維板層數量及排列較周邊角膜少且松散,那么當角膜直徑增大時,基質膠原排列相對紊亂及松散時,區(qū)域硬度將更低,角膜就發(fā)生更大的形變,所以本次結果的差異可能和人群的選擇有一定關系。不過目前國內外關于角膜生物力學與角膜直徑的研究較少,缺少一些對比,還值得我們繼續(xù)探索。

本次研究并未發(fā)現角膜生物力學參數與RNFL存在相關性。盡管本次研究顯示中低度近視組RNFL的厚度明顯高于高度近視和超高度近視組,但角膜生物力學參數與RNFL厚度卻沒有相關性,這與沈如月等[26]的研究結果部分相同。本次研究觀察的均為平均RNFL厚度,在沈如月等[26]的研究中也表明高度近視角膜生物力學參數與平均RNFL厚度沒有相關性,但發(fā)現角膜壓平范圍與下方RNFL厚度呈負相關,從而提出角膜的彈性在一定程度上可以反映視神經受損的程度。既往的大部分研究都已經證實,與正常眼相比,高度近視眼的RNFL明顯變薄[32]。引起高度近視RNFL變薄的原因也很多:(1)由于高度近視眼軸拉長,鞏膜重塑的過程中,引起后鞏膜葡萄膜腫、視盤傾斜對視神經纖維束的牽拉;(2)和篩板的形態(tài)和結構也有一定的關系。本次選取的樣本是不同近視的患者,并沒有單獨對高度近視和超高度近視做相關性分析,是否角膜生物力學參數對RNFL在高度近視或超高度近視組會有一定的影響?這還需要我們在今后的學習和工作中做更深入、細致的研究,才能進一步證實高度近視生物力學參數和RNFL厚度的相關性。

當然本次研究也有較多不足之處:(1)樣本量較少,年齡跨度不夠大,缺少低齡和高齡患者的研究。更多的樣本量說服力更強,適當拉開年齡的跨度,可以更全面地反映不同年齡段的患者角膜生物力學的特征。(2)并未對不同近視患者的相關性進行單獨分析,是否會存在一定的差異性?(3)本研究缺少與正視眼的對比。

綜上所述,本次研究對不同近視患者角膜生物力學特異性比較強的3個基礎參數和5個整合參數進行了全面的比較分析,認為高度近視患者的角膜硬度高于中低度和超高度近視患者,IOP、CCT均為影響角膜生物力學的重要因素。部分生物力學參數和AL、WTW也有一定的相關性,隨著AL的增長,角膜形變范圍PD越大,HCR變大,IR變小,但后兩者顯著性不強;角膜直徑越大,角膜形變幅度越大。我們需重視超高度近視患者生物力學參數,無論是在高度近視的防控還是屈光手術前,都有著重要的意義。角膜生物力學特性頗為復雜,受多種因素的影響,仍有很多未知的因素,需要我們在今后的學習和工作中,積累更多的病例,做更深入的研究。