喻露, 谷浩**, 代智敏, 候莉娜

(1.貴州醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)院, 貴州 貴陽 550004; 2.安徽醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)院, 安徽 合肥 230032)

近視是我國第二大致盲眼病[1],高度近視常伴隨一系列并發(fā)癥如青光眼、近視性黃斑病變、視網(wǎng)膜脫離等,甚至可能導(dǎo)致失明[2]。近視的發(fā)展引起眼球結(jié)構(gòu)的變化,如角膜變薄、鞏膜重塑等[3],從而導(dǎo)致角膜生物力學(xué)改變。角膜屈光手術(shù)是矯正近視的主流手術(shù)方式之一,通過改變角膜結(jié)構(gòu)影響角膜生物力學(xué),但這可能引發(fā)角膜擴張性疾病及其他不良并發(fā)癥[4]。評估角膜生物力學(xué)特性為了解近視的發(fā)展提供一種新的思路,對預(yù)防高度近視具有重要意義,同時在一定程度上保障角膜屈光手術(shù)的安全性和有效性[5]?？梢暬悄ど锪W(xué)分析儀(corneal visualization scheimpflug technology,Corvis ST)是目前常用的角膜生物力學(xué)檢測儀器之一,能夠提供多個生物力學(xué)相關(guān)參數(shù)。應(yīng)力-應(yīng)變指數(shù)(stress-strain index,SSI)反映了角膜抵抗應(yīng)力變形的能力,即角膜剛度[6];Pentacam眼前節(jié)分析系統(tǒng)能獲取角膜曲率、角膜厚度等形態(tài)學(xué)參數(shù),準(zhǔn)確地反映角膜形態(tài)所發(fā)生的細微變化[7]。角膜生物力學(xué)特性的改變先于角膜擴張的形態(tài)學(xué)變化,因此,監(jiān)測角膜生物力學(xué)是預(yù)防角膜擴張性疾病的關(guān)鍵。目前,對于角膜生物力學(xué)參數(shù)和角膜厚度、角膜曲率等其他眼部測量參數(shù)間的關(guān)系多集中于圓錐角膜患者,對單純近視患者的研究相對較少,且鮮有關(guān)于SSI的研究。本研究納入不同程度的近視患者,研究其角膜生物力學(xué)特性與生物力學(xué)矯正眼內(nèi)壓(biomechanically-corrected intraocular pressure,bIOP)、中央角膜厚度(central corneal thickness,CCT)、等效球鏡度數(shù)(spherical equivalent,SE)、角膜曲率(corneal curvature,CC)和年齡等的相關(guān)性,為了解近視人群角膜生物力學(xué)特性并指導(dǎo)臨床實踐提供參考。

1 對象和方法

1.1 研究對象與納入標(biāo)準(zhǔn)

選取2021年1月—9月就診的近視患者共321例(585眼),納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡≥18歲;(2)近視度數(shù)≥1.0D(根據(jù)散瞳后驗光儀測定的SE判斷近視度數(shù))。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)各種眼部疾病史,包括眼表疾病如中重度干眼、角膜疾病如角膜內(nèi)皮營養(yǎng)不良、角膜云翳或斑翳等、眼部炎癥性疾病,其他影響視力的屈光性眼病或眼底病、青光眼或診斷為高眼壓患者;(2)停戴軟性角膜接觸鏡不足2周,或停戴硬性角膜接觸鏡不足4周患者;(3)患有糖尿病、自身免疫性疾病等全身疾病患者;(4)影響角膜傷口愈合的全身疾病患者;(5)哺乳期或妊娠期婦女。

1.2 研究方法

1.2.1一般資料 收集所有受檢者的一般資料,包括年齡、SE、CCT 、3 mm區(qū)平面中心曲率(K1)、3 mm區(qū)陡中心曲率(K2)、角膜平均曲率(Km)。

1.2.2Pentacam眼前節(jié)分析儀測定角膜生物力學(xué)相關(guān)參數(shù) 采用Pentacam眼前節(jié)分析儀(德國Oculus公司)測量CC(包括K1、K2及Km)和CCT,以上檢測后要求Pentacam質(zhì)檢系統(tǒng)顯示為“OK”,每只眼保留3次有效數(shù)據(jù),且均由同一位有經(jīng)驗的醫(yī)師完成。

1.2.3Corvis ST測定角膜生物力學(xué)相關(guān)參數(shù) 采用Corvis ST(德國Oculus公司)獲取CCT、bIOP、SSI及其它10項角膜生物力學(xué)參數(shù):第1次壓平時間 (the first applanation time,A1T,即角膜由初始狀態(tài)至第 1次壓平時所需的時間),第1次壓平速率(the first applanation velocity,A1V,即角膜由初始狀態(tài)至第 1次壓平時的速度,正值),第1次壓平長度(the first applanation length,A1L,即角膜第 1次被壓平的長度),最大壓陷時間(the highest concavity time,HC-T,即角膜由初始狀態(tài)至最大壓陷經(jīng)過的時間),最大壓陷時的峰距(the highest concavity-peak distance, HC-PD,即最大壓陷時角膜非變形部分最高點間的距離),最大壓陷時的曲率半徑(the highest concavity-radius,HC-R,即最大壓陷處形成的圓弧曲率半徑),最大壓陷時的形變幅度(the highest concavity-deformation amplitude,HC-DA,即角膜由初始狀態(tài)至最大凹陷時角膜頂點的垂直距離),第2次壓平時間(the second applanation time,A2T,即角膜由最大壓陷處反彈至第 2次壓平時所需要的時間),第2次壓平速率(the second applanation velocity,A2V,即角膜反彈至第 2次壓平時的速度,負值),第2次壓平長度(the second applanation length,A2L,即角膜反彈過程中第2次壓平的長度)。以上各項檢測后要求Corvis ST質(zhì)檢系統(tǒng)顯示為“OK”,每只眼保留3次有效數(shù)據(jù),且均由同一位有經(jīng)驗的醫(yī)師完成。見圖1。

注：A為角膜在初始位置,B為角膜在第一次壓平位置,C為角膜在最大凹陷位置,D為角膜在第二次壓平位置,E為角膜恢復(fù)至最終位置。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 一般資料

所有受檢者的年齡18～52歲、平均(24.238±6.764)歲,SE為-10.625～-1.00 D、平均(-5.898±1.822) D,K1為38.80～46.00 D、平均(42.691±1.329) D,K2為39.60～47.70 D、平均(43.975±1.398) D,Km為39.20～47.40 D、平均(43.345±1.326) D,CCT為481～666 μm、平均 (545.79±27.183) μm。

2.2 Corvis ST測定角膜生物力學(xué)相關(guān)參數(shù)

采用Corvis ST測量的受檢者角膜生物力學(xué)相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 Corvis ST測量的角膜生物力學(xué)相關(guān)參數(shù)Tab.1 Corneal biomechanical parameters measured with Corvis ST

2.3 兩種設(shè)備測量CCT值的差異

Corvis ST測的CCT為 (550.932±27.839) μm,略高于Pentacam的CCT測量值(545.79±27.183) μm,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-12.303,P<0.001)。

2.4 相關(guān)性分析

2.4.1CCT與角膜生物力學(xué)參數(shù)相關(guān)性分析 CCT與角膜生物力學(xué)參數(shù) CCT與A1T、A1L、A2V、A2L、HC-R、SSI呈正相關(guān)(P<0.001);與A1V、A2T、HC-PD、HC-DA呈負相關(guān)(P<0.05);與HC-T無明顯相關(guān)性(P>0.05)。見表2。

表2 CCT、SE、K1、K2、Km、年齡、bIOP與角膜生物力學(xué)參數(shù)相關(guān)性分析 Tab.2 Correlation analysis between CCT,SE,K1,K2,Km,age,bIOP, and corneal biomechanical parameters

2.4.2SE與角膜生物力學(xué)參數(shù)相關(guān)性分析 SE與A2T、A2V、SSI呈正相關(guān)(P<0.05);A1T、A1L、HC-PD與HC-DA呈負相關(guān)(P<0.05),與A1V、A2L、HC-T、HC-R無相關(guān)性(P>0.05)。見表2。

2.4.3CC(包括K1、K2、Km)與角膜生物力學(xué)參數(shù)相關(guān)性分析 K1、K2、Km分別與A1V、A2T、HC-T(均呈正相關(guān)(P<0.05),與HC-PD、HC-R呈負相關(guān)(P<0.001);此外, K2與HC-DA呈正相關(guān)(r=0.081,P=0.050); 與SSI呈負相關(guān)(r=-0.136、P=0.001);A1T、A1L、A2V、A2L、bIOP與K1、K2、Km無相關(guān)性(P>0.05)。見表2。

2.4.4年齡與角膜生物力學(xué)參數(shù)相關(guān)性分析 年齡與A1V、A2T、HC-T、HC-DA、SSI呈正相關(guān)(P<0.05),與A1T呈負相關(guān)(r=-0.110、P=0.008),與A1L、A2V、A2L、HC-PD、HC-R、bIOP均無相關(guān)性(均為P>0.05)。見表2。

2.4.5bIOP與角膜生物力學(xué)參數(shù)相關(guān)性分析 bIOP與A1T、A1L、A2V、HC-R、SSI呈正相關(guān)(P<0.05),與、A2T、HC-T、HC-PD、HC-DA呈負相關(guān)(P<0.001),與A2L無相關(guān)性(P>0.05)。CCT與bIOP無相關(guān)性(r=-0.071,P=0.088)。見表2。

3 討論

角膜微結(jié)構(gòu)復(fù)雜,具有非線性彈性、黏彈性及各向異性[8],其生物力學(xué)特性較為復(fù)雜。隨著近視度數(shù)的加深,眼球結(jié)構(gòu)改變,可引起角膜生物力學(xué)的變化。關(guān)注角膜生物力學(xué)不僅有利于了解近視發(fā)生的病理生理基礎(chǔ),還在提高角膜屈光術(shù)的安全性、穩(wěn)定性及可預(yù)測性等方面具有重要意義。Corvis ST臨床應(yīng)用廣,其參數(shù)具有較好的準(zhǔn)確性和可重現(xiàn)性[9]。本研究結(jié)合Pentacam和Corvis ST,分析角膜結(jié)構(gòu)參數(shù)、年齡、IOP和角膜生物力學(xué)參數(shù)間的相關(guān)性,旨在進一步指導(dǎo)臨床。

CCT與角膜生物力學(xué)特性密切相關(guān)。在本研究中,CCT越大, A1T越長、A1V變慢, A1L越大,即角膜對外力具有更強的抵抗作用,不易產(chǎn)生形變。角膜達到最大凹陷狀態(tài)時,HC-R越大,HC-PD及HC-DA越小,即角膜產(chǎn)生形變的幅度小。A2T變短、A2V變大、A2L變長,即停止空氣脈沖的作用后,角膜恢復(fù)能力更強。故CCT越厚,角膜生物力學(xué)越穩(wěn)定,與王丹等[10]的研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)CCT與SSI相關(guān),推測即使對SSI進行了矯正,也無法使其完全獨立于角膜厚度,得到與Han等[11]相同的結(jié)論,但Han等[11]同時也發(fā)現(xiàn)Pentacam的CCT值略高于Corvis ST,與本研究相悖,考慮與納入的樣本有關(guān)。此外,Pentacam為360 °全角膜掃描,Corvis ST僅對角膜中央8 mm水平子午線的橫截面進行二維成像,此橫截面頂點厚度即為CCT值,不排除該橫截面偏離全角膜最薄點位置的可能性,可能導(dǎo)致CCT偏高。

本研究中,隨著SE的增加,A1T越長、A1L越大,HC-PD及HC-DA越大,A2T越長、A2V越快,說明角膜抵抗外力的作用弱、形變幅度大、角膜恢復(fù)能力減弱;He等[12]認為高度近視眼的HC-R越小、HC-DA越大,A2V越快,A2L越短,說明高度近視眼的角膜更軟、易變形。Yu等[13]也報道了類似的結(jié)果,并提出A2V反映角膜彈性,可以作為評估近視患者角膜生物力學(xué)性質(zhì)的新指標(biāo),這些發(fā)現(xiàn)與我們的結(jié)果一致。SSI是材料剛度參數(shù),SE越高,SSI越低,提示角膜的機械強度可能因近視度數(shù)的加深受到損害。近視的發(fā)展過程中,鞏膜組織進行性丟失,鞏膜變薄、眼軸拉長[14],鞏膜生物力學(xué)下降。角膜是鞏膜組織的延續(xù),生物力學(xué)受鞏膜的影響,也發(fā)生了改變。因此監(jiān)測角膜生物力學(xué)在預(yù)防近視發(fā)生和預(yù)測近視發(fā)展上具有一定的參考價值。

本研究發(fā)現(xiàn),K1、K2、Km與A1V、A2T、HC-T、HC-PD、HC-R均存在相關(guān)性,即角膜曲率在一定程度上影響角膜生物力學(xué)。其中K2還與HC-DA、SSI存在相關(guān)性,K2越大,角膜形變幅度越大,剛度越小。竇瑞等[15]發(fā)現(xiàn),K2 對角膜形變參數(shù)的影響更大,與本研究結(jié)果相似。

隨著年齡的增加,角膜基質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,包括非酶交聯(lián)、膠原糖基化等[16]。結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致角膜硬度增加、彈性下降,角膜硬化等。因此不難解釋本研究中年齡與多個生物力學(xué)參數(shù)所展現(xiàn)的相關(guān)性;本研究表明,SSI與年齡呈正相關(guān),即角膜剛度隨年齡增長而增加,得到了Eliasy等[17]相似的結(jié)論。Liu等[18]研究了我國健康人群SSI的年齡分布特點及相關(guān)因素,發(fā)現(xiàn)SSI與年齡呈正相關(guān),且35歲以后更明顯。本研究尚未根據(jù)年齡進行分組,分析不同年齡段SSI的變化差異。此外,近視程度和眼軸可能會影響角膜隨年齡增長而硬化的趨勢,仍需進一步探索,考慮混雜因素的作用。

準(zhǔn)確測量眼壓不僅是評估青光眼風(fēng)險和指導(dǎo)治療的關(guān)鍵,更是保障角膜屈光手術(shù)安全進行、減少術(shù)后并發(fā)癥的重要指標(biāo)。目前,眼內(nèi)壓測量的金標(biāo)準(zhǔn)是Goldmann眼壓計(goldmann applanation tonometer,GAT),但是該設(shè)備假設(shè)眼內(nèi)壓與壓平角膜中心3.06 mm范圍所需的壓力成正比,沒有考慮角膜厚度和角膜材料特性的影響。然而研究表明,IOP受多種因素影響,并與角膜厚度和角膜硬度存在明顯的相關(guān)性[19]。為獲得更精準(zhǔn)的IOP測量值,Joda等[20]開發(fā)了一種新的算法即bIOP,矯正了CCT、年齡、角膜形態(tài)、材料屬性等方面的影響,獲得更精確、更接近真實眼內(nèi)壓的測量值,且顯著降低了與CCT的關(guān)聯(lián)[6]。研究證實[21],bIOP測量值與CCT無關(guān),與本研究結(jié)果相同。角膜形變是外界施加的力、角膜自身材料特性和眼內(nèi)壓共同作用的結(jié)果,本研究發(fā)現(xiàn),眼內(nèi)壓較高時角膜在外力作用下不易發(fā)生形變,且恢復(fù)能力更強。Matsuura等[22]發(fā)現(xiàn),使用Corvis ST測得的bIOP比GAT測量值低,且隨著眼壓值的增加,這種趨勢更明顯,提示對于較高眼壓患者,在使用bIOP作為參考時需注意可能與GAT眼壓存在較大差異。值得注意的是,眼壓具有生物節(jié)律性,體位、調(diào)節(jié)以及情緒等均會影響眼壓。本研究中所有受檢者均在坐位、非調(diào)節(jié)狀態(tài)下接受檢測,但沒有固定測量時間,不排除由此引起的偏倚,在今后的研究中需要更嚴(yán)格的研究設(shè)計。

綜上所述,近視人群的角膜生物力學(xué)特性隨著SE及角膜曲率(尤其是3 mm區(qū)陡中心曲率K2)的增加而下降;CCT、年齡和bIOP是重要的影響因素,CCT越厚,角膜生物力學(xué)越穩(wěn)定。參數(shù)bIOP更接近真實的眼內(nèi)壓,且操作安全、方便,是臨床工作中的更好選擇。參數(shù)SSI與年齡相關(guān),且隨著SE增加而增大。關(guān)注近視人群角膜生物力學(xué)的變化,為研究近視的發(fā)生發(fā)展提供了新的思路。