眼轴长度与角膜曲率半径及其比值对儿童青少年屈光不正的影响和定性评估

李柯然，李巧林，徐向忠，蒋 沁，蔡江怀

0引言

近年来，我国儿童青少年近视患病率不断攀升，且逐渐呈低龄化趋势[1-2]。角膜屈光力、晶状体屈光力及眼轴长度(axial length，AL)等影响因素及其平衡状态决定了眼球最终的屈光状态。但在青春期前，影响屈光状态的最主要因素为AL与角膜屈光力[3]。尽管近视等屈光不正通常以睫状肌麻痹验光作为临床诊断的金标准，但其在年幼且配合较差的儿童及某些特殊人群中的使用会受到限制。眼轴、角膜曲率与眼屈光状态关系密切，既往也有研究认为眼轴与平均角膜曲率半径的比值(axial length/corneal radius，AL/CR)与其它眼球生物学参数(如AL、前房深度、角膜曲率等)相比，与近视的相关性最高，较大的角膜曲率和较高的AL/CR比值是儿童青少年近视的危险因素[4-6]，可以将AL/CR比值大于3作为筛查近视的敏感和特异性指标。但目前AL/CR比值在预测屈光不正的有效性和准确性方面的大样本研究尚少，因此本研究将针对3～16岁儿童青少年进行屈光要素的测量及相关性分析，评估AL/CR比值在诊断屈光不正的准确性、特异性等方面的价值以及在临床方面的适用性。

1对象和方法

1.1对象横断面研究。连续选取2017-12/2018-12期间在南京医科大学附属眼科医院门诊初诊的3～16岁疑似屈光不正的儿童青少年816例1 632眼，其中男402例(49.3%)，女414例(50.7%)。纳入标准：(1)单眼或双眼裸眼视力(UCVA)低于同年龄段人群正常值；(2)可以配合进行视力、裂隙灯显微镜和睫状肌麻痹后电脑验光、眼轴测量、眼底检查等眼科相关检查；(3)患者和家长均对本研究知情同意并签署知情同意书，自愿参与本研究。排除标准：(1)合并斜视、角膜病、白内障、青光眼、眼底病等器质性眼病；(2)具有弱视、高度近视家族史；(3)既往有眼部手术史、外伤史；(4)合并全身系统性疾病等。

1.2方法所有受检者均询问病史，进行眼前节、眼底、眼位、UCVA等检查，并检测屈光状态、AL和角膜曲率半径(CR)。(1)AL和CR：使用相干光生物测量仪(IOL Master)测量，测量5次，取平均值。(2)屈光状态：3～7岁受检者采用1%阿托品眼用凝胶滴双眼，每次1滴，每日3次，连用3d后行睫状肌麻痹后进行电脑验光和检影验光；8岁及以上受检者采用1%盐酸环喷托酯滴眼液，每5min 1次，点眼3次，休息30～40min后行睫状肌麻痹后进行电脑验光和检影验光；所有受检者均使用综合验光仪最终确定球镜和柱镜度数，计算等效球镜度数(SEQ=Spb+Cyl/2)。根据等效球镜度(SE)分组：≥-6.00为高度近视，≥-3.00D但<-6.00D为中度近视，≥-0.50D但<-3.00D为低度近视；<-0.50D或<+0.50D为正视；≥+0.50D但<+3.00D为低度远视，≥+3.00D但<+5.00D为中度远视。所有操作均按照操作标准进行，所有仪器测量前均先进行自检，并在受检者配合下完成各项检查。

统计学分析：采用SPSS 20.0软件对数据进行分析。计量资料以均数±标准差表示，多组间屈光要素的比较采用单因素方差分析。SE与AL、AL/CR比值的相关关系采用Pearson相关分析和Spearman相关分析，并拟合回归方程。以睫状肌麻痹验光结果为金标准，分析AL/CR比值诊断近视的真阳性(a)、假阳性(b)、假阴性(c)、真阴性(d)数值，并依据公式计算灵敏度[a/(a+c)]、特异度[d/(b+d)]、准确度[(a+d)/n×100%]、误诊率(1-特异度)、漏诊率(1-灵敏度)、阳性预测值[a/(a+b)]、阴性预测值[d/(c+d)]、阳性似然比[灵敏度/误诊率]、阴性似然比[漏诊率/特异度]、Kappa系数，并绘制ROC曲线评价AL/CR比值对近视的诊断价值，计算曲线下面积。P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1屈光状态总体检出情况本研究纳入受检者816例，检出屈光不正者773例(94.7%)，其中近视548例(70.9%)。近视患者中男273例(49.8%)，女275例(50.2%)，其中3～6岁者25例(4.6%)，7～14岁者486例(88.6%)，≥15岁者37例(6.8%)。

2.2不同屈光度组受检者屈光要素的比较本研究纳入的受检者双眼CR、AL具有高度相关性(r=0.845、0.821，均P<0.001)，故仅纳入右眼检测结果进行分析。本组受检者右眼AL为23.776±1.476mm，CR为7.812±0.284mm，AL/CR比值为3.045±0.186。根据SE将受检者分为6组，各组受检者右眼AL和AL/CR比值差异有统计学意义(P<0.001，表1)。

2.3 SE与AL和AL/CR比值的相关性分析根据SE将受检者分为6组，因高度近视组人数较少，故本研究将中、高度近视组合并后进行Pearson相关分析，结果显示近视和中度远视受检者的SE与AL和AL/CR比值具有较强的相关性(均P<0.001，表2)。根据年龄将受检者分为3组，Pearson相关分析结果显示，年龄越大的受检者其SE与AL和AL/CR比值的相关性越强(均P<0.001，表3)。

本组受检者右眼SE与AL、CR、AL/CR比值均具有相关性(r=-0.834、0.122、-0.915，均P<0.001)，其线性关系分别为SE=37.24-1.6×AL(图1A)，SE=-10.4+1.22×CR(图1B)，SE=41.68-13.98×AL/CR比值(图1C)。此外，我们发现本组受检者右眼SE与年龄具有相关性(r=-0.501，P<0.001)，但与性别无相关性(rs=0.043，P=0.218)。

2.4 AL/CR比值作为近视诊断指标的可靠性分析以睫状肌麻痹验光结果为金标准，分析AL/CR比值作为近视诊断指标的可靠性。结果显示，AL/CR比值诊断近视的灵敏度为0.880，特异度为0.916，误诊率为0.084，漏诊率为0.120，准确度为89.2%，阳性预测值为0.955，阴性预测值为0.788，阳性似然比为10.476，阴性似然比为0.131，Kappa系数为0.760(表4)。

2.5 ROC曲线分析以睫状肌麻痹验光结果作为金标准(参考线)，将AL、AL/CR比值纳入ROC曲线分析(图2)，结果显示ROC曲线下面积为0.954，标准误为0.006，其95%的置信区间为0.944～0.965，与AL相比，AL/CR比值诊断近视价值更高(P<0.01)。

3讨论

儿童青少年屈光不正发生率较高，尤其是近视，目前其已成为全世界重点关注的公共卫生问题之一，严重威胁着儿童青少年的视觉健康[7-8]。有效地控制近视的发病率，并使之逐年下降是我国医学界和教育界面临的艰巨而重要的任务。目前，我国近视筛查中常用的方法是检测UCVA和睫状肌麻痹验光，但存在易受外界环境、受检者配合程度、依从性等因素的影响，因此在大范围视力筛查中的可行性欠佳。本研究显示，入组的儿童青少年816例中屈光不正者773例(94.7%)，其中近视548例(70.9%)。近视患者中3～6岁者25例(4.6%)，7～14岁者486例(88.6%)，15岁及以上者37例(6.8%)，可见近视发生率较高，与既往文献报道结果基本一致[9]。同时表明，7岁之后近视的比例逐渐增加，并且呈较大幅度增长，Twelker等[10]研究也证实了这一结果。

图1 SE与AL、CR及AL/CR比值的线性回归分析 A：SE与AL(R2=0.662)；B：SE与CR(R2=0.015)；C：SE与AL/CR比值(R2=0.838)。

表1 不同屈光度组受检者屈光要素的比较

表2 不同屈光度组受检者SE与AL和AL/CR比值的相关性

表3 不同年龄组受检者SE与AL和AL/CR比值的相关性

表4 睫状肌麻痹验光与AL/CR比值诊断近视情况 眼

图2 AL/CR比值诊断近视的ROC曲线分析。

本研究发现，不同屈光度组的儿童青少年AL、AL/CR比值比较差异均有统计学意义。远视患者AL最短，正视者其次，低度近视者较长，中高度近视者最长。角膜曲率对屈光状态也有一定的影响。AL/CR比值随近视屈光度加深而增大，该比值与近视屈光度存在线性关系。可见，多数屈光不正的发生是屈光要素的比例失调所致。既往研究将AL/CR比值等于3作为缺乏其它参数代偿的极限临界点，认为AL/CR比值大于3可作为诊断近视的敏感和特异性指标[11]。国外也有研究认为该截止值约为2.99[6]，接近其它研究[12-13]发现的截止值(3.0)。

我们根据本组受检者的屈光状态进行分组，相关性分析显示中度远视和近视儿童青少年的SE与AL和AL/CR比值相关性较强。根据年龄分组进行相关性分析显示，年龄越大的儿童青少年其SE与AL和AL/CR比值的相关性越强。既往研究也显示，在出生后的第1a或第2a，AL与CR匹配且保持相对稳定，SE与AL/CR比值的分布也呈现一个标志性的峰度。3岁以后CR基本稳定，眼球发育特点为AL继续增加，导致AL/CR比值增加，眼球屈光度呈近视化状态。故随着年龄增长，SE与AL和AL/CR比值的相关性呈越强趋势，AL增长相对角膜曲率较慢者发展为远视，AL增长相对角膜曲率过快者发展为近视，而AL与角膜曲率相匹配者为正视[14-15]。SE与AL和AL/CR比值呈负相关，由此就可以解释为何中度远视和近视受检者的SE与AL和AL/CR比值的相关性较强。He等[6]对3 922例6～12岁儿童屈光状态调查研究发现，AL/CR比值与SE的相关性在正视儿童中较低，在中度远视和近视儿童中较高，该结果与本研究结果基本一致。故认为中度远视、近视、年龄越大的儿童青少年SE与AL、AL/CR比值的相关性更强。同时本研究选择与SE相关性最强的AL、AL/CR比值进行回归分析发现，AL每增长1mm，近视增加1.6D；而AL/CR比值每增大1，近视将增加13.98D，说明AL/CR比值在预测儿童近视趋势上较单纯AL可能更加敏感。

鉴于SE与AL/CR比值的高度相关性，我们选择AL/CR比值>3作为近视诊断的阳性临界值，与金标准睫状肌麻痹验光结果相比，评估其在儿童青少年近视筛检中的精确性和诊断价值。本研究结果显示，作为近视的定性检测的指标，其灵敏度为0.880，特异度为0.916，误诊率为0.084，漏诊率为0.120，说明AL/CR比值诊断近视的特异度高、误诊率低。本研究中AL/CR比值诊断近视的阳性预测值为0.955，阴性预测值为0.788，说明AL/CR比值在确诊近视方面比排除近视更有优势。本研究中AL/CR比值诊断近视的阳性似然比为10.476，而阴性似然比为0.131，表明近视者出现AL/CR比值>3的概率是非近视者的10.476倍，而AL/CR比值<3的概率是非近视者的0.131倍。本研究中AL/CR比值诊断近视的准确度为89.2%，即有89.2%的近视患者可以通过AL/CR比值确诊。同时本研究中AL/CR比值诊断近视的Kappa系数为0.760(>0.75)，说明样本的一致性较好。此外，AL/CR比值的ROC曲线下面积高达0.954(>0.90)，显著优于AL。上述结果均表明，AL/CR比值>3对近视的定性诊断价值较高，这与王弘等[16]研究结果类似。但是本研究纳入的样本中3～6岁受检者较少，需进一步扩大样本量加以证实AL/CR比值诊断近视灵敏度和特异度在该年龄范围内的适用性。

本研究的局限之处在于纳入的样本是以医院为基础的人群而进行的横断面研究，受检者屈光度变异大，故研究结果有别于自然人群中整群抽样的研究调查，虽然AL/CR比值可以解释SE的大部分变化趋势，但是尚不能充分阐明在近视发生之前SE与AL和AL/CR比值的关系。有研究显示在近视发生之前，由于AL和屈光度的快速变化，晶状体对眼轴快速增长的代偿调节作用会突然消失而诱发近视[17]，由此可见，我们需要结合更多的指标和生物学参数来解释SE的变化。另有研究显示，对屈光不正进行分类时，AL/CR比值与UCVA联合用于检测近视有助于UCVA在不显著降低特异性的情况下实现更高的灵敏度[18-19]。同时AL和AL/CR比值具有能够动态追踪和纵向观察屈光不正发展的优势[4，15]，可见这些作为预测近视的客观指标和近视干预评估指标更适合大范围群体屈光不正的筛查。但是因目前我们采用的是横断面研究，仍处于试验性研究阶段，尚缺少进一步的随访观察以预测其趋势变化，因此我们也将进一步通过扩大样本量和随访时间，动态追踪相关指标，为预测屈光不正的进展提供更加全面的理论依据。