眼前节参数生物测量的临床研究进展

眼前节参数生物测量的临床研究进展

张鹏艾明

常用的眼前节生物学数据有: 中央角膜厚度(CCT)、前房角角度( ACA)、前房深度(CACD,PACD) 、前房容积(ACV)、角膜曲率(K)、瞳孔大小等，对屈光手术评估、青光眼等疾病的诊断具有重要临床价值。近年来，能定量进行眼前节生物测量的仪器大量出现。本文中针对这类仪器的原理、特点及临床研究进展进行综述。

眼前节；生物测量; 超声生物显微镜；Pentacam三维眼前节分析仪; 眼前节相干光断层扫描仪; Sirus眼前节分析仪; Lenstar LS900;

眼前节是眼球非常重要的结构，是角膜屈光手术、抗青光眼手术、白内障摘除手术等的手术操作部位。常用的眼前节生物学数据有: 中央角膜厚度(central corneal thickness，CCT)、前房角角度(anterior chamber angle，ACA)、前房深度(central and perimeter anterior chamber depth，CACD,PACD) 、前房容积(anterior chamber volume，ACV)、角膜曲v率(Keratometric,K)、晶状体等，眼前节参数是诊断眼前节疾病的重要依据，特别是在青光眼诊断方面有着重要地位。

裂隙灯照相和A型超声是较早用于检查前房特征的方法，仅为一维数据，无法整合为三维影像，不能用于分析整个房角。最早使用的房角镜不属于客观定量检测。近年来，超声生物显微镜(ultrasound biomicroscope，UBM)、Pentacam三维眼前节分析系统(pentacam scheimpflug system)、眼前段光学相干断层扫描仪(anterior segment optical coherence tomography，AS-OCT)、Sirus眼前节分析仪及新型生物测量仪Lenstar LS900等眼前节检测仪器的出现，量化眼前节参数并且使测量更加客观。

一、UBM眼前节生物测量中的应用

UBM是利用超高频超声技术来观察眼前节断面图像[1]，提供高分辨率的二维房角结构图像。常用的测量参数包括：房角开放距离(AOD)、前房深度(ACD)、小梁网虹膜夹角、虹膜隐窝面积(ARA)、虹膜厚度(IT)、小梁网睫状突距离(TCPD)、虹膜睫状突距离(ICPD)、虹膜悬韧带距离及虹膜晶状体夹角等。

1.UBM设备技术原理及优缺点:UBM基本同传统B型超声仪，它应用高频换能器和信号处理器及精确的移动控制。A扫描UBM沿着眼轴行角膜厚度、前房深度、晶状体厚度和眼轴长度测量；B扫描对眼前节结构形态进行二维和三维成像。

UBM能够测量任意距离和角度。无论屈光间质混浊与否均可显示睫状体和房角，具有高分辨率、动态实时、定量的优点；瞳孔大小和前房角测量不受光照影响，显示自然状态下的房角；全景UBM和VUMAX-UBM能够实现宽景成像和超清晰显像，呈现清晰的Schlemm管像。但UBM操作较复杂耗时长，需接触眼球、使用表麻剂，眼部有活动性病变患者禁忌。

2.UBM的临床应用：UBM可以清晰的显示房角结构[2]，其二维图像可从解剖学角度分析并显示房角关闭原因和机制。包括房角关闭与否和虹膜根部附着位置有关、原发性闭角型青光眼的眼前节解剖特点、瞳孔阻滞因素和非瞳孔阻滞因素在闭角型青光眼的发生中的作用。UBM可发现恶性青光眼和先天性青光眼特殊的眼部解剖特点，对两种疾病的早期诊断、随访及治疗效果跟踪观察有重要意义。恶性青光眼发作前有明显的睫状突肿胀并前旋，睫状突与晶状体距离贴近等；先天性青光眼患儿眼部巩膜突欠清、缺乏正常的三角形棘突样的高回声，睫状体较正常眼小等。江媛等[3]利用Sirius与超声生物显微镜测量40例(40只眼)急性原发性闭角型青光眼患者前房深度，分析二者的一致性，二者中央前房深度及周边前房深度的测量上有较好一致性，能够相互替代使用。有研究认为UBM测量中央角膜厚度[4]和前房深度[5]的可重复性均不高。UBM检查时需使用耦合剂且为接触性检查，可能会引起房角形态发生变化[4]。UBM能够用于白内障术后人工晶状体曲率、位置和襻构型的测量和评估以及评估前房深度、人工晶状体与其周围组织关系、观察虹膜睫状体疾病特点和并发症[6]。UBM可用来诊断位于眼前节较小的眼内异物、外伤性白内障后囊膜以及晶状体悬韧带情况等[7]。

二、Pentacam三维眼前节分析系统在眼前节生物测量中应用

Pentacam三维眼前节分析系统由德国 Oculus公司生产，是应用于眼科领域的第一台基于旋转Scheimpflug原理的仪器，它最初主要应用于角膜屈光手术领域，其出现代表了眼前节成像的巨大进步。

1.Pentacam三维眼前节分析系统技术原理及优缺点：Pentacam分为标准版本和高分辨率版本，二者均属于Scheimpflug成像系统。标准版本的每张截面图包含500个高度数据，分析25000个数据点；高分辨版本的则包含2760个高度数据，能够分析138000个数据点。Scheimpflug系统原理为：当镜头平面的延长线和被摄对象平面及胶片平面的延长线在某点相交时，整个“被摄对象平面”记录在“胶片平面”的影像是最清晰的，若使用清晰的裂隙光旋转360度扫描整个眼前节，角膜和其它前节结构都将被覆盖。其优点：快速、简便、客观、非接触和重复性好[8]。可描述角膜前后表面的光学特性，显示角膜后表面膨隆和后圆锥，反应真实的角膜形态；可显示全角膜中央及周边厚度；进行早期圆锥角膜和早期角膜扩张筛查及基于曲率的圆锥角膜分级。该系统缺点：因可见光不能穿过角巩膜缘，故Scheimpflug拍摄系统并不能呈现真正的前房角结构，其拟合结果精确性不如其他它检查；无法测量角膜白斑或云翳者的眼前节结构；切面之间的数据依据形态走向演退而来，越往周边的前表面数据误差越大；角膜屈光术后，参考球面不能精确拟合，前表面定性与定量的准确性下降。

2.Pentacam三维眼前节分析系统的临床应用：Pentacam可以测量角膜前后表面屈光力、总屈光力和净屈光力；可以测量全角膜厚度及任意一点厚度，建立全角膜厚度地形图。用Pentacam测量角膜前后表面屈光力并与角膜散光计所查全角膜散光进行对比评价，结果表明Pentacam能更加准确的评价角膜后表面及角膜总屈光力[9]。Ciolino等[10]认为Pentacam与超声所测角膜厚度一致性好，其可以替代超声测量LASIK术后的角膜厚度。除此之外，Pentacam显示角膜顶点厚度、瞳孔中央角膜厚度以及角膜最薄点厚度，且三者有差异，而超声测厚属于单点测量，基本局限于角膜中央。圆锥角膜患者角膜最薄点往往偏离几何中心点，所以可靠的角膜厚度图显得十分重要。

Pentacam能测定晶状体混浊程度，显示白内障患者核分级，并与LOCS3分级呈现相关性。王毓林等[11]研究认为应用Pentacam在白内障术后追踪检测人工晶状体倾斜度、偏心量和前房深度即人工晶状体在眼内的稳定性更加客观准确和简便，能够为临床研究提供可靠数据和资料。OCULUS公司又升级了角膜密度测定和白内障术前优选人工晶状体的软件，可用于准分子激光术后上皮下混浊(haze)程度的检查和随访和术前人工晶状体选择，将该设备功能不断强大。

Pentacam可以自动校正眼动误差，在2秒内扫描25张或者50张图，获得比以往更精确的整个眼前节三维图像模型并进行重建，显示前节各测量值,包括中央角膜厚度、前房角、中央前房深度、前房容积和瞳孔直径大小等，主要用于青光眼筛查。Pentacam图像能够显示结膜滤过泡，观察抗青光眼术后滤过的情况[12]。刘晓丽等[13]用Pentacam量化评价PACG患者激光虹膜周边切开术(LPI)后的眼前节形态和参数，结果表明其可以快速、动态地显示眼前段透明组织的三维图像，反映前房形态和量化前房参数，对原发性闭角型青光眼的病例早期筛查、机制研究和手术方法疗效评估起到良好的辅助作用。赵剑[14]等研究认为Pentacam作为一种新的眼前段检查方法，能够对原发性闭角型青光眼(PACG)进行早期筛查并且可对青光眼白内障联合手术疗效进行量化评价；对某些可疑青光眼患者，特别是正常眼压青光眼或者高眼压症患者以及角膜屈光术后患者，眼压在青光眼诊断和疗效随访过程中起着重要作用，其测量值受中央角膜厚度、前房容积和角膜散光值等的影响，故适当的眼压检查方法也十分重要。Pentacam自带5种基于角膜厚度的眼压校正系统，解除角膜厚度对眼压的影响，提供患者真实眼压[15]。Pentacam能够根据中央角膜厚度或(和)角膜曲率等数据对其它设备所测眼压值进行校正。Pentacam图片法可清晰、准确评价后囊膜的透明性,有助于判断后囊膜混浊是否是BCVA下降的原因[16]。

三、AS-OCT在眼前节生物测量中的应用

AS-OCT是一种非接触性的眼前节参数测量仪器，1994年，首次将其应用于眼前段结构成像。适于闭角型青光眼的早期筛查及不能配合或眼部有活动性炎症无法行前房角镜或UBM检查的患者。

1.AS-OCT设备技术原理及优缺点：利用低相干光波行横断面成像的原理，得到扫描区域二维截面图。它可以测量角膜厚度、角膜上皮层厚度，显示角膜地形图；能够清晰的显示前房结构并测量其相关参数，包括前房角、前房深度、前房内径、前房角开放距、房角隐窝区、小梁虹膜接触长度及空间等。AS-OCT优缺点：高分辨率(10～20 μm)、操作简单、非接触性和高安全性，不造成机械干扰，适于眼前节参数测量和房角评估；能更清晰地显示巩膜突等一些房角结构[17]，但受屈光间质和虹膜色素上皮层影响，不能观察到虹膜之后的组织结构，如后房与睫状体。

2.AS-OCT的临床应用：圆锥角膜是角膜屈光手术术前重要的筛查项目之一，对早期圆锥角膜AS-OCT能测量CCT，利用OCT测量中央及局部角膜厚度和不同径线上角膜厚度的差值可以避免行角膜地形图检查时某些影响因素，比如泪膜不规则等[18]。Dada等[5]研究发现用眼前节OCT和UBM测量CCT，二者存在良好的相关性，但OCT的测量结果的可重复更好，CCT影响眼压测量值的大小，对于青光眼诊断具有十分重要作用；能够显示前房形态，其对前节参数的定量测量有利于青光眼的早期诊断；显示虹膜高褶综合征，观察滤过性手术后滤过道情况[4]，房水引流装置术后引流管的情况以及评价LPI的手术效果[19]。Radhakrishnan 等[20]研究认为AS-OCT和UBM在闭角型青光眼的诊断及眼前节参数测量和评价方面均具有较好的临床价值。Hoerauf等[21]认为利用AS-OCT能够直接观察前房角情况，并且AS-OCT的横截面成像可以对任何位置进行定量测量。Samin Hong等[22]研究认为Pentacam与 OCT均能够准确检测正常眼和房角关闭眼的眼前节参数，可用来筛查房角关闭。也有研究认为[23]OCT在检查闭角型青光眼的房角关闭方面特异性不高。有人利用AS-OCT来观察激光虹膜切除手术前后的前房结构发现，手术能改变其动态性[24]。在诊断睫状体脱离方面，AS-OCT显示了其快速、非侵入等优势，有研究者[25]用AS-OCT观察了14例睫状体脱离患者，已经手术证实。吴元等[26]利用AS-OCT对36例诊断为干眼的患者行上下泪河测量并分析其测量结果与干眼症状体征之间的相关性认为，其测量的上下泪河参数与泪膜破裂时间、角膜荧光素钠染色、结膜丽丝胺绿染色和基础泪液分泌试验均有相关性，AS-OCT可作为干眼客观诊断的有效辅助工具。

四、Sirus眼前节分析系统在眼前节参数生物测量中应用

意大利CSO公司的Sirus眼前节分析系统是另一基于Scheimpflug原理且新近应用于眼前节参数测量的设备，可测量角膜前后表面、前房、晶状体及虹膜，并配有视觉质量分析及角膜接触镜的配适分析软件，主要用于角膜屈光手术、白内障屈光手术、青光眼早期筛查和圆锥角膜筛查等。

1.Sirius眼前节分析仪技术原理及优缺点：Sirius是将Scheimpflug相机和Placido盘技术相结合，利用旋转的Scheimpflug相机采集角膜前后表面曲率、高度、厚度、形态、前房相关参数和晶状体等数据；Placido盘采集眼表相关数据及角膜前表面曲率、高度、形态等数据。每次扫描时间2 s，显示25张Scheimpflug图形和1张Placido图，前后表面分别采集35632和30000个点，其内置软件将以上二者数据进行综合分析。Sirius优缺点：功能强大、操作简便，获取的图像质量高，重复性好。不仅能够测量眼前节相关参数还能测量眼表相关参数，比如非侵入性泪膜破裂时间、睑板腺拍摄分级等；Scheimpflug相机与Placido盘的技术结合，使二者优势互补，弥补了前者的角膜前表面周边数据不足的缺点；实时监控眼位，避免眼球转动造成误差；图像质量评估，包括同轴性检测及检测过程中的泪膜覆盖情况。但干眼会影响Placido盘在角膜的反射成像[27],因此Sirius进行眼前节检查时更容易受到干眼的影响。

2.Sirius眼前节分析仪的临床应用：国内对于 Sirius的临床报道较少。徐真等[28]应用Sirius与Pentacam对准分子激光原位角膜磨镶术后患者眼前节参数测量并进行分析，发现两种设备在测量角膜曲率、中央角膜厚度和前房深度具有较好一致性，但在角膜最薄点位置及前房容积测量时差异较大。李岩等[29]认为Sirius与Pentacam 测量前房深度及CCT具有较好的一致性，临床上可以相互替代使用。黄锦海等[30]将Pentacam、Sirius和LenstarLS900测量白内障患者眼前节各参数认为，在三者在中央角膜厚度、前房深度和平均K值具有很好的一致性，尤其前房深度和平均K值的测量上，三种仪器可以相互替代。孙成淑等[31]对29例(58只眼)屈光术前患者使用Sirius和Lenstar LS900测量中央角膜厚度，发现二者具有较高一致性，可作为角膜中央厚度测量的常规工具。在分析瞳孔大小对屈光性手术的影响的研究中，有人应用Sirius瞳孔直径在三种光线下动态变化,有利于角膜屈光术前切削范围的选择[32]。

五、LenstarLS900在眼前节参数生物测量中应用

Lenstar LS900是由瑞士Haag-Streit公司和德国 Wavelight公司联合研制的一种新型的基于低相干光反射( optical low coherence reflectom etry ，OLCR )原理且非接触式眼部生物测量仪。它可以测量角膜中央角膜厚度、前房深度、晶状体厚度、眼轴长度、角膜曲率、角膜白到白的距离、瞳孔直径、视网膜厚度等。

1.LenstarLS900技术原理及优缺点：LenstarLS900基于光纤低相干反射测量的技术原理，将传统的Michelson干涉仪和光纤探测技术相结合，采用波长820nm的超辐射发光二极管激光为光源，光谱宽度20～30 nm，通过光纤适配器耦合和分束器进行1:1分光，两束相同的光纤分别进入光纤的测量臂和参考臂。眼部各个结构的光反射与参考臂光反射相干叠加，当检查眼注视测量光束，同时光束与反射界面垂直，反射界面便形成干涉信号，1 s内扫描16张照片。优缺点：测量过程非接触，能够一次测出角膜厚度、前房深度、晶状体厚度及眼轴长度，无需重新定位视轴[33];可以测量硅油眼的眼球生物参数；系统自带计算人工晶状体度数的各种公式及常数A；自动监测受检者固视和眨眼运动，确保结果的可靠性。但测量时间相对较长，约为IOL-Master的两倍[34]，屈光介质混浊明显者无法测量。

2.LenstarLS900的临床应用：国外报道Lenstar LS900的临床报道相对较多，多为与Pentacam、Sirius测量眼前节参数的一致性研究。Shammas[35]等认为Lenstar 测量眼球生物参数的具有较好重复性。Koktekir等[36]使用 Lenstar与超声法测量65例(13只眼)正视眼角膜厚度认为二者之间具有较好的相关性，Lenstar测量角膜厚度也具有较好的重复性。Odonnell等[37]与黄锦海等[38]研究均认为Lenstar LS900与Pentacam测量前房深度的一致性较好。有研究认为[39]Lenstar LS900与IOLMaster 测量眼轴差异无统计学意义。而也有人认为[40]Lenstar LS900与超声测量眼轴的一致性差，不能互相代替。

六、小结

近年来，眼前节生物测量与成像技术取得了快速发展。随着计算机数字化图像与分析技术的广泛应用，眼前节参数的客观定量测量将成为一种趋势，但各种仪器之间的生物测量缺乏标准化，期待标准化、高分辨率且能够真实反映眼前节解剖结构及周边虹膜后部结构的成像技术。

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Advancesinbiologicalmeasurementofanteriorsegmentparameters

ZhangPeng.

DepartmentofOphthalmology,EzhouPeople’sHospitalofWuhanUniversity,EzhouCentralHospital,Ezhou436000;AiMing.DepartmentofOphthalmology,People’sHospitalofWuhanUniversity,Wuhan430062,China

There are many common biometric parameters for anterior segment, such as central corneal thickness, anterior chamber angle, central and perimeter anterior chamber depth, anterior chamber volume, keratometrics, pupil diameter, etc. These measurements play important roles in evaluation and diagnosis of ocular disease, especially in glaucoma and refractive surgery.Recently, many devices foranterior segment biometric measurement emerged. This paper reviewed the principle, characteristics and clinical research progress of those devices.

Anterior segment; Biometric measurements; Ultrasound bio-microscopy; Pentacamanterior segment imaging system; Anterior segment-optical coherence tomography; 3D Sirius-complete anterior segment imaging system; Lenstar

[JClinOphthalmol,2017,25:475]

10.3969/j.issn.1006-8422.2017.05.030

436000 武汉大学人民医院鄂州医院 鄂州市中心医院眼科(张鹏)；430062 武汉大学人民医院眼科(艾明)

艾明(Email:hanglixuan2004@163.com)

[临床眼科杂志，2017，25：475]

(收稿：2017-03-11)