王英麗 趙國(guó)平

精準(zhǔn)測(cè)量角膜形態(tài)，對(duì)于保障視覺(jué)質(zhì)量及醫(yī)學(xué)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性都具有重要意義。目前臨床上評(píng)估和測(cè)量角膜形態(tài)最常用的設(shè)備是角膜地形圖儀，本文圍繞角膜地形圖儀的概念、結(jié)構(gòu)、測(cè)量原理以及應(yīng)用領(lǐng)域等相關(guān)知識(shí)作出介紹，并通過(guò)分析其性能指標(biāo)及參數(shù)，對(duì)其選購(gòu)方法進(jìn)行分析與指導(dǎo)。

1 角膜的形態(tài)

1.1 角膜形態(tài)

角膜是位于眼球壁前端1/6處的無(wú)血管的透明纖維膜，正常角膜高度透明、表面光滑、前凸后凹，形如凸凹透鏡，邊緣與鞏膜表殼相接。角膜的前表面形態(tài)和山的形態(tài)相似，中央約3mm左右為球面形，周邊曲率半徑逐漸增大，呈非球面形。

1.2 角膜形態(tài)測(cè)量的意義

角膜的形態(tài)與人的身體發(fā)育息息相關(guān)，人一生中，角膜形態(tài)會(huì)隨著正視化進(jìn)程的發(fā)展發(fā)生變化。嬰兒期，角膜更近似于球形。隨著年齡增長(zhǎng)，角膜曲率半徑逐漸變大，屈光力逐漸下降，最終穩(wěn)定在約43D左右，并且表現(xiàn)出順規(guī)性散光，即垂直方向屈光力大于水平方向。到了老年，由于眼瞼松弛壓迫角膜力量減輕，呈現(xiàn)逆規(guī)性散光，即水平方向屈光力大于垂直方向。

另外，人的自然生理周期中，角膜形態(tài)也會(huì)發(fā)生細(xì)小變化。睡眠期間，眼瞼的閉合會(huì)引起角膜曲率和厚度的變化。在夜間，由于淚液的蒸發(fā)減少及滲透壓的改變可使角膜增厚3%～8%，眼瞼睜開(kāi)后2小時(shí)內(nèi)可恢復(fù)正常。睡眠時(shí)眼瞼的壓力可導(dǎo)致角膜中央變扁平，在白天則可逐漸恢復(fù)。女性在月經(jīng)周期，角膜也會(huì)發(fā)生一些小的改變，雌激素水平增高可使角膜的含水量增高，導(dǎo)致角膜變扁平，厚度增加。所有這些變化都是較微小的，在臨床上沒(méi)有明顯表現(xiàn)。

角膜的形態(tài)分析對(duì)角膜病癥的診斷具有非常重要的指導(dǎo)性意義，例如圓錐角膜是以角膜擴(kuò)張、中央變薄向前凸出，呈圓錐形的一種眼病。角膜屈光手術(shù)需要通過(guò)角膜形態(tài)分析來(lái)進(jìn)行精準(zhǔn)的術(shù)前檢查和術(shù)后評(píng)價(jià)。

目前角膜形態(tài)測(cè)量主要由角膜地形圖儀來(lái)完成。

2 角膜地形圖儀

2.1 角膜地形圖儀的概念

角膜地形圖儀是一款通過(guò)電腦輔助，從而呈現(xiàn)角膜表面曲率映像的高精度新型設(shè)備。角膜地形圖的全稱(chēng)是計(jì)算機(jī)輔助的角膜地形圖，是通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)將角膜形態(tài)進(jìn)行數(shù)碼化分析，并將所獲得的信息以不同特征的彩色圖來(lái)表現(xiàn)，因其貌似地理學(xué)中地形表面高低起伏的狀態(tài)，故稱(chēng)為角膜地形圖。角膜地形圖儀能夠精確測(cè)量、分析全角膜前表面任意點(diǎn)的曲率，檢測(cè)角膜屈光力，是研究角膜前表面形態(tài)的一種系統(tǒng)而全面的定量分析手段。角膜地形圖儀能夠精確地分析整個(gè)角膜表面的形態(tài)和曲率的變化，使系統(tǒng)、客觀、精確地分析角膜性狀成為可能。

2.2 角膜地形圖儀的結(jié)構(gòu)

角膜地形圖儀的結(jié)構(gòu)如圖所示，它主要由3部分組成：Placido氏盤(pán)投射系統(tǒng)、實(shí)時(shí)圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)。它的附件結(jié)構(gòu)包括：額托、Placido環(huán)、機(jī)身、手柄、頜托及高度調(diào)整手柄。

圖1 角膜地形圖儀器

2.3 角膜地形圖儀的測(cè)量原理

角膜地形圖的設(shè)計(jì)原理與地質(zhì)學(xué)中的等高線原理相同。等高線是地面上高度相等的相鄰點(diǎn)連接而成的閉合曲線，地形圖利用了等高線測(cè)量法，在成像后的圖中，較平坦的地方等高線環(huán)間隔較大，較陡峭的地方等高線環(huán)間隔較小。角膜地形圖則是通過(guò)Placido氏盤(pán)投射系統(tǒng)將28或32個(gè)圓環(huán)從中心到周邊均勻地投射到角膜表面上，使整個(gè)角膜均處于投射分析范圍之內(nèi)。其中每一投射環(huán)上均有256個(gè)點(diǎn)計(jì)入處理系統(tǒng)，因此整個(gè)角膜就有約7000多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)入分析系統(tǒng)。之后計(jì)算機(jī)通過(guò)實(shí)時(shí)圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像觀察、監(jiān)測(cè)和調(diào)整等，使角膜圖像處于最佳狀態(tài)下進(jìn)行攝影。角膜上不同曲率半徑采用不同的顏色，暖色代表屈光力強(qiáng)的部位，冷色則代表屈光力弱的部位，這使得角膜地形圖儀顯示的結(jié)果十分直觀醒目。計(jì)算機(jī)隨后將其儲(chǔ)存，以備分析。最后，通過(guò)圖像處理系統(tǒng)將儲(chǔ)存的圖像數(shù)字化，應(yīng)用已設(shè)定的計(jì)算公式和程序進(jìn)行分析，再將分析的結(jié)果用不同的彩色圖像顯示在熒光屏上，同時(shí)，數(shù)字化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果也一起顯示出來(lái)。角膜地形圖儀具有系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性、精確性以及直觀性，是詳細(xì)了解角膜表面形態(tài)的最佳設(shè)備。

角膜地形圖儀在臨床應(yīng)用中主要有以下幾點(diǎn):

a.角膜規(guī)則散光和不規(guī)則散光分析；

b.圓錐角膜的診斷和治療評(píng)判；

c.角膜接觸鏡的配適評(píng)估；

d.角膜屈光手術(shù)的術(shù)前/后角膜形態(tài)評(píng)估；

e.角膜移植以及外傷手術(shù)等眼病治療前后的角膜形態(tài)評(píng)估。

2.4 角膜地形圖儀的優(yōu)缺點(diǎn)

角膜地形圖儀作為新出現(xiàn)的角膜分析系統(tǒng)，與以往的角膜前表面分析方法相比有著十分明顯的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然也有其缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn):

a.測(cè)量區(qū)域大，獲得的信息量大；角膜曲率計(jì)僅能測(cè)量角膜總面積的8%，而角膜地形圖儀可以觀測(cè)范圍達(dá)95%以上。

b.屈光力測(cè)量范圍廣；對(duì)過(guò)于平坦或過(guò)于陡峭的角膜，均可準(zhǔn)確測(cè)量其屈光力。

c.精確度高、誤差??；角膜8.0mm范圍內(nèi)精確度達(dá)0～0.07D，且即時(shí)數(shù)碼視頻技術(shù)使得成像時(shí)間僅為1/30秒，避免了瞬目和心跳造成的影響。

d.易于建立數(shù)學(xué)模型；由于采用光柵攝影測(cè)量技術(shù)，在解釋角膜表面變化時(shí)，以相對(duì)和絕對(duì)高度標(biāo)志的球面減數(shù)圖以及角膜子午線曲率標(biāo)志圖是采用的高度點(diǎn)而非曲率，所以更加易于建立數(shù)學(xué)模型。

e.受角膜病變影響?。ㄅc角膜曲率計(jì)相比）；最新的角膜地形圖儀如PAR和CTS，不僅可以對(duì)上皮缺損、潰瘍及瘢痕的角膜進(jìn)行檢查，而且其檢查結(jié)果很少受角膜病變的影響，因此檢查結(jié)果參考價(jià)值高。

f.結(jié)果直觀；由于采用了彩色，對(duì)角膜上不同曲率半徑采用不同的顏色，暖色代表屈光力強(qiáng)的部位，冷色代表屈光力弱的部位，使角膜地形圖顯示的結(jié)果直觀醒目。

g.一機(jī)多用；目前先進(jìn)的角膜地形圖儀還具有自動(dòng)角膜曲率計(jì)、角膜鏡、淚膜質(zhì)量評(píng)估、RGP熒光素模擬評(píng)估的功能，新型的角膜地形圖儀還可以測(cè)量明視場(chǎng)和暗視場(chǎng)下瞳孔直徑、角膜直徑等；其軟件的功能也有很大改進(jìn)，如通過(guò)設(shè)定的函數(shù)換算，可以得到角膜像差的資料等。

缺點(diǎn):

a.價(jià)格較昂貴；

b.對(duì)周邊角膜欠敏感；

c.當(dāng)非球性成分增加時(shí)準(zhǔn)確性降低；

d.易受眼眶高度及眼球內(nèi)陷程度的影響；

e.檢查參數(shù)過(guò)多時(shí)，較為費(fèi)時(shí)。

3 角膜地形圖儀的選購(gòu)

在現(xiàn)代眼科檢查過(guò)程中，角膜地形圖儀在各大眼科檢查場(chǎng)所使用已經(jīng)相當(dāng)普及，角膜地形圖儀作為當(dāng)前測(cè)量角膜形態(tài)設(shè)備的主流產(chǎn)品，以其較高的測(cè)量精度，受到越來(lái)越人的青睞。關(guān)于如何進(jìn)行角膜地形圖儀的技術(shù)參數(shù)分析從而進(jìn)行選購(gòu)，可以從以下幾點(diǎn)考慮：

a.測(cè)量角膜直徑范圍：一般角膜地形圖儀此值約為11mm左右，部分設(shè)備具有復(fù)合地形圖測(cè)量功能，能適當(dāng)擴(kuò)大角膜地形測(cè)量范圍。復(fù)合角膜地形測(cè)量是指將周邊的角膜地形圖與中央的角膜地形圖融合，達(dá)到擴(kuò)大角膜地形測(cè)量范圍的一種測(cè)量方式；

b.測(cè)量角膜屈光力范圍：最小10D左右，最大為100D左右，因?yàn)榻悄さ匦螆D的形態(tài)直接反應(yīng)角膜的屈光力大小，對(duì)于接觸鏡基弧的選擇，屈光手術(shù)前期測(cè)量、術(shù)后評(píng)估都具有指導(dǎo)性意義；

c.Placido氏盤(pán)的尺寸：角膜地形圖儀根據(jù)配備的Placido氏盤(pán)的尺寸，分為大盤(pán)和小盤(pán)兩種，如下圖所示：大盤(pán)測(cè)量距離較遠(yuǎn)，對(duì)眼形沒(méi)有要求，但在測(cè)量時(shí)會(huì)受到睫毛及眼瞼的影響，角膜不能完成暴露，導(dǎo)致測(cè)量不全面，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，小盤(pán)測(cè)量距離很小，測(cè)量精準(zhǔn)，但對(duì)于眼窩比較深邃的人來(lái)說(shuō)，在測(cè)量過(guò)程中會(huì)碰到眼表導(dǎo)致測(cè)量不方便；綜合看來(lái)，小盤(pán)更好。

圖2 Placido氏盤(pán)尺寸

d.測(cè)量環(huán)：Placido氏盤(pán)上一圈一圈的圓環(huán)就是測(cè)量環(huán)，測(cè)量環(huán)的數(shù)量一般為28個(gè)左右，有的也能達(dá)到32個(gè)，環(huán)數(shù)越多測(cè)量范圍越大，精度越高，測(cè)量值越準(zhǔn)確。

e.測(cè)量點(diǎn)：Placido氏盤(pán)每一個(gè)投射環(huán)上均有將近256個(gè)測(cè)量點(diǎn)，因此，一臺(tái)角膜地形圖儀整個(gè)角膜可有7000～8000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，有的還可以達(dá)到上萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)越多，精度越高，測(cè)量值越準(zhǔn)確。

f.視力焦點(diǎn)距離：指設(shè)備提供的視標(biāo)所模擬的眼前有限距離的大小，一般為60mm左右。

g.軟件的優(yōu)化程度：指不同廠家對(duì)角膜地形圖數(shù)據(jù)處理的功能，不同廠家的數(shù)據(jù)處理功能各有特點(diǎn)，一般的都能夠?qū)崿F(xiàn)如圓錐角膜分析、波前像差分析、軸向圖、切線圖、高度圖、靜態(tài)地形圖等，廠家特有的功能包括：復(fù)合地形圖、白到白測(cè)量、RGP鏡片庫(kù)、淚膜質(zhì)量分析等。

h.操作方式：指在使用角膜地形圖儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)候完成測(cè)量的動(dòng)作方式，主要有手動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)測(cè)量?jī)煞N，目前，絕大多數(shù)角膜地形圖儀都是通過(guò)自動(dòng)方式完成測(cè)量的,或者聯(lián)合手動(dòng)測(cè)量滿足更多工作需求，自動(dòng)測(cè)量方式高效便捷，重復(fù)性高，應(yīng)用更為普遍。

i.單機(jī)是否可以完成測(cè)量：指機(jī)器在測(cè)量時(shí)是否需要并聯(lián)電腦完成顯示、數(shù)據(jù)采集、處理與分析的工作，如下圖所示圖3為單機(jī)型設(shè)備，圖4為非單機(jī)型。單機(jī)型設(shè)備集成度更高、更為便攜；非單機(jī)型設(shè)備并聯(lián)電腦后通過(guò)軟件均會(huì)具有更好的軟件分析性能，兩者價(jià)格相近，用戶可根據(jù)使用場(chǎng)合及空間情況進(jìn)行選擇。

圖3 為單機(jī)型設(shè)備

圖4 為非單機(jī)型設(shè)備

j.機(jī)身尺寸：小機(jī)身設(shè)計(jì)方便測(cè)量時(shí)，檢查者對(duì)被檢者進(jìn)行提拉眼瞼的動(dòng)作；市面上國(guó)內(nèi)外角膜地形圖儀品牌眾多、規(guī)格參數(shù)也不盡相同，購(gòu)買(mǎi)者應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合、資金預(yù)算等綜合考慮以上技術(shù)參數(shù)，擇優(yōu)購(gòu)買(mǎi)。

希望本文能為廣大購(gòu)買(mǎi)者提供參考和啟發(fā)。