角膜形態學評價方法及其臨床應用的研究進展

天津市環湖醫院（300060）于榮國

從上世紀開始使用的角膜曲率計到后來使用較為廣泛的基于placido盤反射原理的計算機輔助角膜地形圖分析儀以及目前已被廣泛應用于角膜屈光專業最先進的儀器三維眼前節分析系統（Pentacam），極大地拓展了人們對角膜形態非規則性、非球面性、放射性、非對稱性的認識，從而在很大程度上促進了角膜屈光手術、接觸鏡的設計與驗配以及角膜疾病診斷的發展。本文僅就臨床常用的角膜形態學評價方法及其應用進行綜述。

1 角膜曲率計

角膜曲率計是利用光學反射原理，假設角膜的光學面為球面或球柱面，來測量角膜的曲率。通過測量角膜前表面直徑3mm中央區域內2條相互垂直子午線的曲率半徑值，并按照修正后的生理角膜屈光指數常數1.3375計算出全角膜總屈光力的最小K值和最大K值，再通過求取最小K值和最大K值的平均值得出角膜的曲率值[1]。臨床上角膜曲率計分為手動式和自動式兩類。手動式角膜曲率計已在臨床應用近百年，長期以來其測量值一直被視為金標準，其測量精確度在±0.12～±0.25D之間。自動式角膜曲率計是將Placido盤反射與電腦分析程序結合，可以更快速、穩定地得到曲率值，其精確度在±0.25D，可重復性為±0.37D，與手動式角膜曲率計相比，在測量正常角膜時的準確性和重復性方面無統計學差異，可被廣泛的應用在各種屈光鏡的驗配、角膜屈光手術以及人工晶體植入術中。但就人工晶體植入術，如果植入的人工晶體與散光軸位有關，則推薦使用自動式角膜曲率計[2]。

角膜曲率計操作方便，價格便宜，容易普及。隨著角膜屈光手術及人工晶體植入技術的普及而得到更大范圍的應用，而且其測量值的準確性已經得到公認。其主要缺點是僅能評估角膜中央區域兩個正交子午線上相距（3～4）mm的四個位點，而不能顯示除此四點以外角膜的光學信息。當角膜過陡、過平或有不規則散光時，角膜曲率計則不能直觀反映，而且讀數易受操作者影響，要求比較熟練快捷的操作。此外測量過程較為耗時，尤其對于兒童患者，檢查無法配合而在應用范圍上受到一定限制。

2 計算機輔助的角膜地形圖

角膜地形圖是基于Placido盤原理，由Placido盤的投射系統將28或34個圓環（每一環上都有256個點計入處理系統）均勻地投射到角膜前表面上。這些環形圖像再通過圖像監測系統進行實時的圖像監測和調整，并進行攝影和儲存[3]。計算機將儲存的圖像數字化并分析，將結果用不同色彩的圖像在屏幕上顯示出來，同時顯示出數字化統計結果，從而得到角膜曲率值及其他參數。角膜地形圖與角膜曲率計比較具有測量區域廣、獲得信息量大，對過于平坦或過于陡峭的角膜也均可準確測量其屈光力，且精確度較高[4]。角膜地形圖在評價屈光手術前角膜前表面形態以及屈光手術后療效方面具有重要作用，但是角膜地形圖僅對角膜前表面進行了測量分析，而無法測量角膜后表面的形態，因此，整個角膜的屈光力的測定只能通過傳統的折射率（1.3375）計算得出。此外，角膜地形圖對角膜部周邊的測量也欠敏感，當角膜的非球性增加時其測量準確性相應降低。同時, 角膜地形圖的測量結果還易受眼眶高度及眼球內陷程度的影響。

3 Orbscan-II眼前節分析儀

Orbscan-II眼前節分析儀是利用裂隙掃描系統對眼前節進行掃描，同時結合placido盤的反射影像對眼前節進行生物測量，是一種可以對角膜前、后表面進行測量的儀器。該系統在暗視野中用裂隙光以45°角對角膜進行掃描，然后對這些裂隙光在角膜的前后表面的投影進行捕捉，獲取角膜前后表面三維空間信息共9600個數據，再經計算機分析處理后得到眼前節的三維數據及圖像[5]。

長期以來，探查角膜后表面的多種傳統方法都因精確性不高、費時、可重復性差等不足而未能在臨床上得到廣泛應用，如裂隙燈攝影法、普爾基涅映像法、模型法等。Orbscan-II眼前節分析儀的出現則極大地推進了人們對角膜前后表面的認識，該系統利用計算機自動識別角膜裂隙圖像的前后邊界，產生隆起度圖的同時計算出角膜曲率，再根據角膜前后表面的高度差計算出角膜各點的厚度，以此測出的角膜前、后表面曲率值具有高度的精確性[6]。Maldonado報道Orbscan-II對準分子激光角膜原位磨鑲術（laser in situ keratom ileusis,LASIK）術后角膜后表面的測量具有較好的可重復性[7]。由于OrbscanⅡ系統可如實反映角膜前、后表面的形態，故其在角膜屈光手術的術前篩查、安全性評估和術后隨訪等方面都具有非常重要的意義[8]，因此，OrbscanⅡ眼前節分析儀被廣泛應用于準分子激光手術前后的檢查[9]。Orbscan-II眼前節分析儀還可以輔助診斷用角膜地形圖檢查疑似圓錐角膜的病例，還可以重新界定圓錐角膜的分期，提高圓錐角膜的確診率[10]，是圓錐角膜早期確診的可靠方法，且具有高度的敏感性[11]。

Orbscan-II眼前節分析儀將角膜地形圖學的發展推向了一個新的高度，不僅有助于一些角膜疾病的早期診斷，而且對角膜屈光手術的一些禁忌癥和適應癥的鑒別更加明確，將手術設計、療效觀察及并發癥的處理提高到一個更高的水平，也使手術的安全性和手術質量明顯提高[12][13]。

4 IOL Master

IOL Master是利用偏振光學相干干涉原理來測量眼節前參數的新式非接觸儀器[14]。其原理與角膜曲率計相同：測量反射光影像之間的距離。通過儀器的攝像系統記錄投射在角膜前表面上的以直徑為2.3mm成六角形對稱分布的六個光點的反射影像，分析測量3個方向上相對應的光點，從而計算出環形表面的曲率半徑。因此，只能測量出兩點間的平均角膜曲率，不能反映整個角膜前表面的形態和曲率信息，且同一位點的角膜曲率也會因測量方向與參考點的軸位的不同而不同。IOL Master除了測量角膜曲率外，還可測量角膜的水平直徑，角膜水平直徑是有晶狀體眼屈光手術和某些角膜疾病診斷的重要依據。以往人們主要依靠手工測量，不但可重復性差，而且結果誤差明顯。而應用IOL Master進行角膜水平直徑測量，操作簡便、測量迅速、結果準確。IOL Master生物測量是沿視軸的方向進行測量，避免了超聲波沿眼軸方向測量引起的誤差；非接觸型避免了對角膜的損傷，減少了醫源性的感染，安全性更高。但IOL Master對角膜、晶狀體、玻璃體等屈光介質渾濁明顯的患者無法進行準確的測量（如角膜白斑、成熟期白內障、玻璃體積血等），還需要用傳統的超聲設備進行生物測量。

5 Pentacam

Pentacam是一種利用Scheimpflug成像原理、記錄眼前節成像并進行測量分析的新型設備[15]。該設備以特定的藍色二極管激光為光源，每秒鐘可完成25次掃描，經角膜、虹膜及晶狀體各層組織的反射后測量并分析25000個位點，從而得到眼前節的三維彩色圖像和高度數據，再通過計算各層組織的高度差，進而對這三者進行定量測量與分析[16]。Pentacam系統可通過旋轉使其圖像平面、鏡頭平面及成像平面交會于一點或一條線上，較其他角膜地形圖系統聚焦深度大，使角膜、虹膜及晶狀體各層次的裂隙成像均較清晰。該系統可以通過選定的攝像機位置得到單一圖像，也可獲得眼前節的三維掃描圖像，還可選擇手動測量功能，以獲得角膜任意位點的厚度值。Pentacam 還可獲得從角膜緣到角膜緣的全部角膜前、后表面的地形圖以及切線位、軸位的曲率地形圖。此外，還可顯示偏心、中央角膜的曲率半徑以及散光等角膜參數。

Pentacam所測量的為高度數據與其測量方向及參考位點的軸位無關，依據精確的高度數據計算出相應位點的角膜曲率值，從角膜曲率的測量原理分析，Pentacam 應該比IOL Master 測量的K值更為準確，從而為角膜疾病的診斷和屈光手術提供更為準確的依據。此外，該系統具有檢查時間短、非接觸、易被患者接受等優點，現已廣泛應用于角膜疾病的診斷、屈光手術的術前檢查和術后療效評價等領域。

角膜后表面屈光度和高度的改變是圓錐角膜亞臨床期形態變化的重要特點，因此，使用Pentacam測量角膜前、后表面的高度、厚度及曲率值等參數，可以明確診斷圓錐角膜并對其進行分期。用Pentacam所測量的角膜后表面的數據可有效地用于臨床前期圓錐角膜的篩查和確診，其中最重要的數據就是角膜后表面的高度最大值、高度差及中央散光度。因此，術前應用Pentacam排除臨床前期圓錐角膜更靈敏、更準確。一項應用Orbscan和Pentacam對圓錐角膜進行的研究發現，2種儀器對角膜后表面的測量結果有所不同，但都發現角膜圓錐最多見于顳下象限。Pentacam還被用于白內障術前測量角膜的前后表面曲率，以計算角膜屈光度以及IOL度數。由于能直接測量角膜的前后表面，所以屈光度的計算更為準確，這對于行LASIK 的近視患者尤為重要，因為角膜曲率計的度數偏高，會使IOL度數被低估，術后偏遠視。

6 小結

角膜形態學評價方法多種多樣，各有優缺點，因此在臨床工作中我們應該揚長避短，充分其發揮其優勢。對于復雜病例，臨床工作人員可以結合各種檢測儀器的優缺點，進行組合檢查，更好地對角膜形態學進行評價。