急性期圆锥角膜的眼前节相干光层析成像术与超声生物显微镜影像诊断对比分析

赵云 王建民 魏炜 郭金喜 许建锋 解铭

圆锥角膜是一种以角膜扩张为特征，致角膜中央部向前凸出变薄呈圆锥形并产生高度不规则散光的角膜病变。本病多发生于青少年，常双眼先后进行性发病。圆锥角膜急性水肿是圆锥角膜的一种特殊情况，发生率约为3%[1]，常常在圆锥角膜晚期出现突然的视力下降，角膜中央明显水肿混浊，上皮下大量水泡，水肿明显者表现为角膜中央的水滴状前突(图1A，B)。本研究对急性期圆锥角膜患者的眼前节相干光层析成像术(anterior segment optical coherence tomography，AS-OCT)和超声生物显微镜检查(ultrasound biomicroscopy，UBM)的影像特征进行回顾性对比分析，探讨引起角膜水肿发生发展的因素，明确发病部位、厚度、范围等，以指导临床治疗。

资料与方法

一、对象

选取2016年5 月至2020年7月在河北省眼科医院就诊的急性期圆锥角膜患者20例(20只眼)，其中男性17例(17只眼)，女性3例(3只眼)；右眼9例，左眼11例。最大年龄34岁，最小年龄11岁，平均年龄20.4岁。视力：眼前手动者8例(8只眼)，眼前指数者10例(10只眼)，1例(1只眼)0.04，1例(1只眼)0.06，验光矫正均不提高。20例患者均以视力骤降前来就诊，其中6例为用力揉眼后视力急剧下降就诊；6例为双眼圆锥角膜一眼急性发作就诊，其中1例对侧眼已行角膜移植(图1)；6例有双眼近视病史。

图1 1A，1B，1C为急性期圆锥角膜移植术前和术后的眼前节照相 图2 2A，2B，2C为急性期圆锥角膜AS-OCT图像 图3 3A，3B，3C为急性期圆锥角膜UBM图像 图4 4A，4B为深板层角膜移植术后AS-OCT图像

二、方法

所有患者均行常规眼部检查，并行AS-OCT与UBM检查。(1)采用AS-OCT(Visant OCT:Carl Zeiss)扫描参数：1310 nm的红外线对眼前节进行360°扫描，轴向扫描速度每秒2000点，扫描横向分辨率60 μm，轴向分辨率18～25 μm，扫描频率4 kHz，图像获取时间为0.125 s，扫描深度6 mm。患者在室内自然光下，端坐于AS-OCT仪前，下颌置于颌托上，固视前方黄色注视标，选择合适的角膜扫描模式，AS-OCT仪自动完成扫描，选择图像清晰度与位置较佳的扫描影像，完成相应的数据测量并进行保存。(2)UBM(天津迈达)标称超声工作频率：50 MHz；增益：≥105 dB；分辨力：轴向不大于0.04 mm，侧向不大于0.04 mm。数字扫描变换器(DSC)容量：1024×768×8bit×64幅；灰阶：256级；焦距：9 mm；窗口显示(宽×深)：8.25 mm×5.5 mm(窄景模式)延迟深度3 mm、16.5 mm×11 mm(全景模式)延迟深度6 mm。患者在室内自然光下，平卧于硬板床上，选取合适的眼杯置于患者眼睑内，倒入适量的无菌生理盐水，将UBM探头置于眼杯中合适的位置进行图像扫描，选择图像清晰度与位置较佳的扫描影像，完成相应的数据测量并进行保存。

结 果

急性期圆锥角膜的AS-OCT和UBM影像均表现为角膜后弹力层破裂，回声不连续；基质层局限性明显增厚；相应部位的基质层形成大小不等的垂直裂隙，与前房沟通，基质层厚度菲薄，未见明确穿孔。AS-OCT影像显示角膜上皮完整，上皮下积液13例(13只眼)(图2A，B和C)；UBM影像显示角膜后弹力层界面分层17例(17只眼)，考虑有可能是角膜后弹力层与内皮层分离(图3A，B和C)。所有患者均由同一术者在全麻下行深板层角膜移植术，在角膜移植术后愈合阶段，会出现明显的基质层瘢痕，伴有角膜基质层增厚和角膜变平(图4A，B)。角膜后弹力层破裂口小于2 mm者共11例(11只眼)，其中术后1周矫正视力小于0.1者1例(1只眼)，0.1～0.2者6例(6只眼)，0.3～0.4者4例(4只眼)。后弹力层破裂口大于2 mm者共9例(9只眼)，其中7例(7只眼)术后1周矫正视力小于0.1，2例(2只眼)为0.2。

讨 论

随着科技的进步，眼科检查设备层出不穷，其中UBM和AS-OCT是两个重要的检查方法。UBM通过高频超声(50～100 MHz)对眼前节5 mm深度组织进行扫描，全景模式下探查深度能达到约6～7 mm，获得任何切面的高分辨力、高清晰度的图像，同时对眼前节的许多结构进行定量分析。AS-OCT作为新的眼科影像设备，采用1 310 nm的红外光扫描，能够穿透角膜和巩膜组织，以非接触的方式完成白内障、屈光手术、青光眼、角膜移植手术和眼外伤后眼前节解剖和病理的成像和测量，为眼前节分析提供基础，扫描角度为0～360度全角度测量，最大深度6 mm。AS-OCT是一种以光线为基础的横断面成像的形式，不需要与眼球接触。相比UBM，AS-OCT操作简单快捷，患者容易接受[2]。两者成像原理相似，AS-OCT的分辨率更高，而UBM是通过超声波对生物组织进行探测，穿透性更强，远大于光波。对于正常透明角膜，两者的影像显示没有太大差别，但是对于角膜上皮明显水肿增厚，基质层瘢痕等影响光线穿透性的病变检查时，UBM比AS-OCT更具有优势。有多篇文献已经报道在正常透明角膜情况下，UBM与AS-OCT在测量眼前段生物参数的对比研究中发现测量值无明显的差异[3-6]。

本研究急性期圆锥角膜AS-OCT与UBM的影像均表现为角膜后弹力层破裂，回声不连续；基质层局限性水肿，明显增厚；相应部位基质层形成大小不等的垂直裂隙，与前房沟通，基质层厚度菲薄，未见明确穿孔。AS-OCT影像清楚地显示角膜上皮完整，上皮下积液，上皮与前弹力层分离。UBM影像显示角膜后弹力层界面分裂为两层，由于角膜后弹力层与内皮细胞之间没有半桥粒，两者的依附关系是靠内皮细胞本身持久地产生新的后弹力层纤维，内皮细胞很容易从后弹力层上脱离，当后弹力层破裂时，常呈波状弯曲而有反光的双线，中间夹以较暗之处[7]，所以当基质层裂隙形成造成房水倒流时，可能冲破后弹力层界面，造成与内皮分离。王春筱等[8]研究发现UBM对中周部角膜成像分辨率较低，在角膜水肿的情况下，上皮边界显示欠清。圆锥角膜急性水肿常常发生于角膜中央部偏下方或鼻下方，所以相同的病例我们可能未在UBM检查中发现其角膜上皮下积液，与前弹力层分离，当然也有可能是超声波入射角度的不同造成的。角膜水肿在AS-OCT图像上表现为均匀弱反光[9-12]，角膜边界较清。AS-OCT的近红外光可以通过水肿的角膜基质至内皮面、前房、虹膜及晶状体等进行横断面成像，弥补角膜混浊的情况下应用裂隙灯显微镜无法观察到角膜后部及前房的不足。由于急性角膜水肿时角膜基质层明显增厚，本研究中最厚的水肿区约2.52 mm，考虑到AS-OCT的成像原理，光波的穿透性较弱，可能造成角膜后部显示欠清，未发现角膜后弹力层界面分层。另AS-OCT的分辨率更高，我们观察到患者后弹力层破裂口最小约0.31 mm，基质层裂开导致与前房水接触面积增大，这也解释了单纯的后弹力层撕脱破裂时，较少发生角膜急性水肿。

急性期圆锥角膜患者的视力往往都比较差，这与患者角膜水肿的范围、后弹力层裂孔的大小、位置、基质层混浊程度等多方面因素有关。所有患者均由同一术者在全麻下行深板层角膜移植术，本研究中发现后弹力层裂孔小于2 mm共11例(11只眼)，术后1周矫正视力除1例小于0.1以外，余均大于0.1，其中视力小于0.1的患者术后角膜中央区形成2 mm×2 mm瘢痕，所以术后视力较差。后弹力层裂孔大于2 mm的患者，除2例患者术后1周矫正视力为0.2外，余均小于0.1。深板层角膜移植术，可以很大程度的降低术后排斥反应，减少术后散光，同时缓解新鲜角膜材料不足的压力，但是基于以上研究，为了达到患者更好的视觉质量，提醒我们在后弹力层裂孔大于2 mm的急性期圆锥角膜患者，是否可采用部分穿透性角膜移植术。AS-OCT与UBM可以为我们提供精准的角膜影像学和眼前段生物参数测量资料，精确的定位与后弹力层裂孔大小的提示，为临床手术治疗提供十分有价值的参考。

急性期圆锥角膜基质层裂隙在裂隙灯显微镜下很少见到，仅有少量报道，在本文病例中的AS-OCT和UBM检查均可见大小不等的基质层裂隙，并与前房沟通。究其原因有原发和继发两种，原发的是因为角膜基质层自身开裂所致，由于角膜变形，导致结构改变，裂隙出现；继发是因为后弹力层破裂。而基质层裂隙的存在，加重了角膜水肿，因为裂隙的存在加大了角膜基质层与前房水的接触面积，从而加重角膜水肿。而基质层裂隙的存在也影响后弹力层的愈合及角膜水肿的恢复[13-15]。Fuentes等[16]发现圆锥角膜基质层缺少瘢痕可能是发生圆锥角膜急性水肿的诱发因素 。由于本研究中病例数较少，并且未能对患者角膜发生急性水肿前的图像进行观察，缺乏对其影响因素的研究，在后期研究中将加强相关因素的观察。在本文病例中可见基质层裂隙在AS-OCT影像显示比UBM影像显示更清楚，界限更清晰。当患者角膜基质菲薄就要发生角膜穿孔时，作为接触性检查的UBM，反而不适应了，相比UBM，AS-OCT操作简单快捷，患者容易接受。AS-OCT与UBM可以相互补充，提供精准的角膜影像学图像及参数测量，对病情的发展进行预测和评估，以指导临床治疗。