胡雅斌 魏文斌 翟長(zhǎng)斌 張麗 付彩云 鄭燕

作者單位：首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院 北京同仁眼科中心 眼科學(xué)與視覺(jué)科學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 工信部醫(yī)學(xué)人工智能研究與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室，北京 100730

人眼是一個(gè)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，眼球各項(xiàng)生物參數(shù)的精準(zhǔn)測(cè)量及評(píng)估對(duì)于近視診斷、防控、角膜屈光手術(shù)設(shè)計(jì)、眼內(nèi)人工晶狀體（IOL）屈光度計(jì)算等均至關(guān)重要[1-5]。目前臨床上應(yīng)用于眼球生物測(cè)量的方法主要分為光學(xué)法和超聲法[6]。與超聲生物測(cè)量方法相比，光學(xué)生物測(cè)量克服和減少了人為因素至其可變性的重要缺點(diǎn)，提高了測(cè)量的客觀性、準(zhǔn)確性和重復(fù)性[5,7]。Lenstar LS 900是目前臨床上應(yīng)用比較廣泛的光學(xué)眼生物測(cè)量?jī)x之一，具有非接觸性、良好的重復(fù)性和準(zhǔn)確性等優(yōu)點(diǎn)[2,7-8]。但該設(shè)備成本高、對(duì)操作設(shè)備的檢查人員要求較高，不利于大樣本普查和基層醫(yī)院使用及推廣。FAL-1000A為中國(guó)自主研發(fā)的眼生物測(cè)量設(shè)備，采用優(yōu)化的圓盤(pán)式折射裝置，1 次操作可同時(shí)獲取眼軸長(zhǎng)度（Axial length，AL）、角膜平坦軸曲率（Flat meridian keratometry，K1）、角膜陡峭軸曲率（Steep meridian keratometry，K2）、平均角膜曲率（Mean keratometry，Km）、眼軸曲率比（Axial length/ radii of corneal curvature，AL/CR）等眼部生物學(xué)參數(shù)，測(cè)量效率高且生產(chǎn)和維護(hù)成本低。由于FAL-1000A在臨床應(yīng)用時(shí)間較短，目前有研究證實(shí)了FAL-1000A測(cè)量眼軸結(jié)果與進(jìn)口光學(xué)生物測(cè)量?jī)x具有良好的一致性[9]，但研究對(duì)象僅限于青少年。本研究旨在探討FAL-1000A與Lenstar LS 900測(cè)量中青年屈光不正人群AL與角膜曲率的差異性、相關(guān)性與一致性。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

連續(xù)選取2022年8—9月在首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院眼科屈光手術(shù)中心接受術(shù)前檢查的屈光不正患者386例（386眼），年齡18～45（29.6±6.1）歲，等效球鏡度（SE）-12.25～+3.00（-5.62±2.20）D。納入標(biāo)準(zhǔn)：①屈光度數(shù)穩(wěn)定至少1 年；②檢查前軟性角膜接觸鏡停戴2周以上，硬性角膜接觸鏡停戴4 周以上。排除標(biāo)準(zhǔn)：①診斷或疑似青光眼、白內(nèi)障、圓錐角膜、眼表及其他眼部器質(zhì)性病變；②無(wú)晶狀體眼及植入IOL眼、角膜屈光手術(shù)史、眼部外傷史、固視不良、全身疾病史及心理、精神疾病史等患者。本研究符合赫爾辛基宣言，并經(jīng)首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院倫理委員會(huì)論證批準(zhǔn)（批號(hào)：TRECKY2021-066）。所有患者均知情同意并簽署知情同意書(shū)。

1.2 檢查方法

所有納入對(duì)象先進(jìn)行常規(guī)眼科檢查，包括裸眼視力、最佳矯正視力（BCVA）、裂隙燈顯微鏡、檢眼鏡、驗(yàn)光等檢查。分別使用光學(xué)相干原理的國(guó)產(chǎn)眼生物測(cè)量?jī)xFAL-1000A及進(jìn)口眼生物測(cè)量?jī)xLenstar LS 900測(cè)量AL、K1、K2、Km、AL/CR等5個(gè)參數(shù)。檢查均在同一環(huán)境光照亮度、自然瞳孔狀態(tài)下完成。所有操作均由同一位操作熟練的眼科醫(yī)療技術(shù)人員完成，雙眼依次進(jìn)行測(cè)量，2 種儀器測(cè)量間隔時(shí)間為5～10 min。

1.3 眼生物測(cè)量?jī)x檢測(cè)原理

1.3.1 FAL-1000A FAL-1000A（湖南火眼醫(yī)療科技有限公司）為國(guó)產(chǎn)眼生物學(xué)參數(shù)測(cè)量?jī)x，應(yīng)用部分光學(xué)相干原理，采用優(yōu)化的圓盤(pán)式折射裝置，采用830 nm低相干光源。光源發(fā)射測(cè)量光束經(jīng)過(guò)1個(gè)半反半透的反射鏡后被分為兩路光線，一路光線進(jìn)入測(cè)量光路，一路光線進(jìn)入?yún)⒖脊饴罚瑴y(cè)量光束照射進(jìn)入人眼，光束經(jīng)過(guò)角膜、晶狀體、玻璃體不同折射率的介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不同的折射信號(hào)；這些折射信號(hào)經(jīng)過(guò)在光纖耦合器處相遇然后發(fā)生干涉，經(jīng)差分探測(cè)器獲取時(shí)域信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理裝置降噪和增強(qiáng)后傳輸至計(jì)算裝置進(jìn)行頻域處理，分析形成測(cè)量結(jié)果。其測(cè)量眼軸長(zhǎng)度范圍為12～35 mm，測(cè)量精度為±0.03 mm，顯示精度為0.01 mm。角膜曲率的測(cè)量是在測(cè)量AL的同時(shí)，采集曲率計(jì)算標(biāo)志物在角膜表面的反射圖像，標(biāo)志物其形狀會(huì)因人眼角膜曲率半徑的不同而產(chǎn)生不同的變形，根據(jù)攝像裝置上采集圖像的形狀相對(duì)于原始標(biāo)志物的形狀對(duì)比即可計(jì)算人眼角膜曲率半徑（R）。R范圍5～13 mm，測(cè)量精度為±0.02 mm，顯示精度為0.01 mm。通過(guò)角膜屈光折射率就可以將測(cè)量的半徑轉(zhuǎn)換為屈光力（D）來(lái)獲得角膜屈光參數(shù)。軸位角范圍0～180°，測(cè)量精度為±2°，顯示精度為±1°。1次操作可連續(xù)自動(dòng)重復(fù)5～10 次，記錄結(jié)果平均值作為最終結(jié)果。

1.3.2 Lenstar LS 900 Lenstar LS 900 （Haag-Streit公司，瑞士）為進(jìn)口眼生物學(xué)參數(shù)測(cè)量?jī)x，利用光波低相干反射原理，使用超輻射發(fā)光二極管作為光源，發(fā)射波長(zhǎng)820 nm的光波，通過(guò)耦合器將其分成2 束，一束為參考光，另一束為信號(hào)光。當(dāng)攜帶眼球相位信息的信號(hào)光和參考光的光程差小于相干長(zhǎng)度時(shí)，二者發(fā)生干涉，分析裝置可對(duì)探測(cè)到的干涉信號(hào)進(jìn)行處理，即可獲取包括AL、角膜曲率等在內(nèi)的相關(guān)生物學(xué)參數(shù)。通過(guò)分析2個(gè)直徑分別為1.6 mm和2.3 mm（標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)區(qū)）圓環(huán)上32個(gè)投影光的反射，得到最平坦軸與最陡峭軸 K 值，通過(guò)使用不同的折射率將測(cè)量的半徑轉(zhuǎn)換為屈光度獲得角膜屈光參數(shù)。儀器每次連續(xù)掃描16次，對(duì)掃描的圖像進(jìn)行分析后計(jì)算出平均值并自行對(duì)齊，所有生物參數(shù)一次性測(cè)得，不需要對(duì)視軸進(jìn)行重新調(diào)整精確度，且重復(fù)性非常高，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用[10]。其測(cè)量AL范圍為14～32 mm，顯示精度為0.01 mm。R范圍5～10.5 mm，顯示精度為0.01 mm。軸位角范圍0～180°，顯示精度為±1°。每次測(cè)量可重復(fù)測(cè)量3次，記錄結(jié)果平均值作為最終結(jié)果。

1.4 眼生物測(cè)量檢查方法

1.4.1 FAL-1000A檢查方法 受檢者取坐位，將下頜放置于下頜托上，額頭緊靠額托，調(diào)整下頜托位置使受檢者外眥與水平線保持同一高度，雙眼睜大注視儀器中央的視標(biāo)。同時(shí)，檢查者調(diào)整儀器位置使其對(duì)焦于眼睛，點(diǎn)擊檢測(cè)按鍵進(jìn)入檢測(cè)模式，調(diào)整儀器使其對(duì)焦于眼睛，當(dāng)界面中白色十字線變成綠色線后點(diǎn)擊手柄按鍵2次進(jìn)行信號(hào)采集，待分析完成后記錄所測(cè)得的所有數(shù)據(jù)。

1.4.2 Lenstar LS 900檢查方法 受檢者取坐位，將下頜放置于下頜托上，額頭緊靠額托，調(diào)節(jié)下頜托高度使受檢者外眥與水平線對(duì)齊，雙眼睜大注視儀器中的光標(biāo)。同時(shí)，檢查者調(diào)整儀器位置使其對(duì)焦于眼睛，點(diǎn)擊手柄按鍵進(jìn)行對(duì)焦，向后拉動(dòng)設(shè)備后向前慢推，直到曲率測(cè)量反光點(diǎn)清晰顯示即完成粗調(diào)，按手柄按鍵進(jìn)行精細(xì)對(duì)焦，待顯示出綠色圓圈再次按動(dòng)手柄按鍵進(jìn)行測(cè)量，1次測(cè)量分析完成后設(shè)備記錄所測(cè)得的所有數(shù)據(jù)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

系列病例研究。采用SPSS 26.0和Medcalc 3.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)2 種儀器測(cè)量的AL、K1、K2、Km及AL/CR進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，以±s表示。采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)對(duì)計(jì)量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較2種儀器測(cè)量的差異性；采用Pearson相關(guān)分析法分析2種儀器測(cè)量的相關(guān)性；采用Bland-Altman分析法比較2種儀器測(cè)量的一致性，并計(jì)算95%一致性界限（Limits of agreement，LoA）。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2種儀器生物學(xué)參數(shù)測(cè)量值的比較

FAL-1000A測(cè)得的AL、K1、K2 及AL/CR比Lenstar LS 900 測(cè)量值略低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.46，P=0.014；t=6.59，P＜0.001；t=7.95，P＜0.001；t=3.74，P＜0.001），2種儀器測(cè)量的Km差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.92，P=0.055）。

2.2 2種儀器生物學(xué)參數(shù)測(cè)量的相關(guān)性

FAL-1000A測(cè)量AL、K1、K2、Km及AL/CR和Lenstar LS 900測(cè)量的值均呈高度正相關(guān)，且差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（r=0.98、0.98、0.98、0.99、0.97，均P＜0.001）。

2.3 2種儀器生物學(xué)參數(shù)測(cè)量的一致性

Bland-Altman分析顯示，2種設(shè)備測(cè)量AL、K1、K2、Km及AL/CR的95%LoA為-0.247～0.164 mm、-0.366～0.529、-0.689～0.454、-0.412～0.372、-0.067～0.054，分別有3.6%、3.9%、3.6%、4.1%、3.1%點(diǎn)位于95%LoA之外，顯示出了FAL-1000A和Lenstar LS900具有良好的一致性。見(jiàn)圖1。

圖1.FAL-1000A和Lenstar LS 900測(cè)量生物學(xué)參數(shù)的一致性Figure 1.Agreements of biometric measurements between FAL-1000A and Lenstar LS 900

3 討論

近20 年來(lái)，光學(xué)生物測(cè)量技術(shù)以其高度的準(zhǔn)確性、可重復(fù)性，已經(jīng)成為眼部生物參數(shù)測(cè)量的金標(biāo)準(zhǔn)[7]。目前臨床上應(yīng)用的眼光學(xué)生物測(cè)量設(shè)備主要分為以下幾類(lèi)：基于部分相干干涉（Partial coherence interferometry，PCI）測(cè)量原理、基于光學(xué)低相干反射（Optical low coherent reflection，OLCR）原理，基于光學(xué)低相干干涉（Optical low coherent interference，OLCI）以及基于掃頻光學(xué)相干斷層掃描（Swept source optical coherence tomography，SSOCT）原理[11]。眼科和視覺(jué)科學(xué)最重要的進(jìn)步之一是使用無(wú)創(chuàng)技術(shù)測(cè)量眼部各項(xiàng)生物學(xué)參數(shù)。與超聲測(cè)量設(shè)備比較，光學(xué)生物測(cè)量設(shè)備具有非接觸的優(yōu)點(diǎn)，且檢測(cè)的結(jié)果不受檢測(cè)者經(jīng)驗(yàn)影響，所提供的定量參數(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床診斷和手術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)中[12]。其中，基于OLCR原理的Lenstar LS 900光學(xué)生物測(cè)量?jī)x，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于白內(nèi)障和屈光手術(shù)前眼生物學(xué)參數(shù)的評(píng)估。該系統(tǒng)同時(shí)采用雙區(qū)自動(dòng)角膜曲率計(jì)，測(cè)量分析投射在角膜直徑約為1.6 mm和2.3 mm的2個(gè)圓環(huán)光學(xué)區(qū)內(nèi)32個(gè)光電的反射，可檢測(cè)出AL、K1、K2，并可以通過(guò)計(jì)算獲取Km、AL/CR，大量研究已經(jīng)證實(shí)了其準(zhǔn)確性和可重復(fù)性[10,12-13]。近年來(lái)的國(guó)產(chǎn)眼生物學(xué)參數(shù)測(cè)量?jī)xFAL-1000A應(yīng)用PCI原理，采用優(yōu)化的圓盤(pán)式折射裝置，1 次操作可同時(shí)獲取與近視發(fā)生、發(fā)展關(guān)系最為密切的AL、K1、K2、Km、AL/CR等眼部生物學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)。比較2種設(shè)備所檢測(cè)的眼生物學(xué)參數(shù)間的一致性、相關(guān)性及差異性，為臨床工作提供指導(dǎo)和參考依據(jù)是本研究的目的所在。

AL和角膜曲率是重要的眼球結(jié)構(gòu)參數(shù)和屈光參數(shù)，對(duì)近視診斷、監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)屈光發(fā)育具有重要意義[4,14-17]。近年來(lái)，大量研究聚焦于AL/CR對(duì)于近視防控的意義[18-21]。因此，能夠在兒童及成人近視人群中進(jìn)行AL、角膜曲率及AL/CR的檢查，并獲得可靠的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。FAL-1000A是目前臨床上少量能夠通過(guò)測(cè)量直接獲取AL/CR值的眼生物學(xué)檢測(cè)設(shè)備。由于應(yīng)用于臨床的時(shí)間較短，本研究評(píng)估了FAL-1000A與Lenstar LS 900測(cè)量AL、K1、K2、Km及AL/CR等生物學(xué)參數(shù)的的準(zhǔn)確性及相關(guān)性，旨在為其在臨床中的應(yīng)用價(jià)值提供指導(dǎo)。

本研究中，F(xiàn)AL-1000A與Lenstar LS 900測(cè)量的AL、K1、K2、Km、AL/CR均顯示出了良好的一致性，均有95%以上的數(shù)據(jù)分布在可信區(qū)內(nèi)，落在95%LoA之外的點(diǎn)均不超過(guò)4.1%，且所測(cè)得的生物參數(shù)均呈高度正相關(guān)，r均為0.97以上。FAL-1000A較Lenstar LS 900測(cè)量的AL、K1、K2、Km及AL/CR略低，這可能是因?yàn)?種操作系統(tǒng)測(cè)量原理不同導(dǎo)致或是患者測(cè)量過(guò)程中的注視差異引起的，但二者差異極小。FAL-1000A比Lenstar LS 900測(cè)量的AL短（0.03±0.01）mm，Km平坦（0.02±0.02）D，AL/CR相差僅0.01。Meng等[22]提出AL延長(zhǎng)1 mm將導(dǎo)致近視進(jìn)展2.00～2.50 D。以AL為24 mm計(jì)算，平均0.032 mm的差異約對(duì)應(yīng)于屈光度0.064～0.080 D的變化。黃洋軼等[9]在對(duì)兒童青少年的研究中，F(xiàn)AL-1000A與IOL Master 500測(cè)量的AL具有良好的一致性及相關(guān)性，F(xiàn)AL-1000A測(cè)得的AL略短，與本研究結(jié)果相似。Mehdizadeh[23]研究中角膜屈光力出現(xiàn)1 D的測(cè)量誤差將導(dǎo)致0.8～1.3 D的屈光誤差，Km平均0.02 D的誤差可大約對(duì)應(yīng)屈光度0.016～0.026 D的變化。目前驗(yàn)光的最小步長(zhǎng)單位為0.25 D，AL、角膜曲率的差異對(duì)應(yīng)的屈光度在臨床應(yīng)用中幾乎可以忽略不計(jì)。因此，我們認(rèn)為，所測(cè)得的AL、K1、K2、Km、AL/CR等眼部生物參數(shù)FAL-1000A可在臨床應(yīng)用中替代Lenstar LS 900。

綜上所述，F(xiàn)AL-1000A作為一種新型的國(guó)產(chǎn)光學(xué)生物測(cè)量?jī)x，與Lenstar LS 900測(cè)量參數(shù)比較具有良好的一致性，在AL、角膜曲率，AL/CR等參數(shù)方面可以相互替代使用。且國(guó)產(chǎn)眼生物測(cè)量?jī)xFAL-1000A具有操作快捷、生產(chǎn)及維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適合大樣本的篩查。本研究的局限性在于僅在屈光不正的健康眼中進(jìn)行了評(píng)估，日后還需在白內(nèi)障、角膜疾病等人群中作進(jìn)一步的研究證實(shí)。

利益沖突申明 本研究無(wú)任何利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明 胡雅斌：收集數(shù)據(jù)；參與選題、設(shè)計(jì)及資料的分析和解釋?zhuān)蛔珜?xiě)論文；根據(jù)編輯部的修改意見(jiàn)進(jìn)行修改。魏文斌、翟長(zhǎng)斌：參與選題、設(shè)計(jì)和總體課題指導(dǎo)；根據(jù)編輯部的修改意見(jiàn)進(jìn)行核修。張麗、付彩云、鄭燕：統(tǒng)計(jì)分析和解釋?zhuān)恍薷恼撐牡慕Y(jié)果、結(jié)論