夏桂媚, 鄔艷蓉, 郝少峰

(長治醫(yī)學(xué)院附屬和濟醫(yī)院, 山西 長治, 046000)

眼前節(jié)包括角膜、前房角、前房、虹膜、睫狀體、部分晶狀體等，臨床上常用的生物參數(shù)有角膜中央厚度、最薄角膜厚度、前房深度、前房角角度、前房容積、角膜散光、角膜曲率(平坦角膜曲率、陡峭角膜曲率、平均角膜曲率)等，這些參數(shù)的準(zhǔn)確測量對于眼科疾病的篩查、診斷、手術(shù)方式的選擇、預(yù)后等都有重要的作用，也是現(xiàn)代眼科技術(shù)追求精細(xì)化、個性化的基礎(chǔ)。近年來，隨著眼部屈光手術(shù)的發(fā)展，測量眼前節(jié)參數(shù)的儀器也不斷更新。本研究對目前常用的測量眼前節(jié)參數(shù)的儀器的原理、優(yōu)缺點及臨床應(yīng)用進行綜述。

1 眼科A超的原理及臨床應(yīng)用

眼科A超(超聲波生物測量)是較早發(fā)展起來的醫(yī)療儀器，應(yīng)用超聲波的原理將探頭放置于眼前，聲束向眼內(nèi)傳播，遇到任何組織界面時發(fā)生反射并將所探測組織的界面回聲以波峰形式排列于基線上，形成線性一維圖像。眼科A超的水平軸為時間，垂直軸為回聲強度，回聲強度體現(xiàn)在波峰高度上，回聲越強體現(xiàn)為波峰越高，其通過波幅的大小和形狀來分析所獲得組織的相關(guān)信息，同時根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)計算各組織生物參數(shù)，通過不同組織中的最適用聲速將相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)換成組織厚度[1]。超聲波的波長短、頻率高，具有較高的分辨率，不僅可直觀地顯示眼球和眼眶組織的精細(xì)結(jié)構(gòu)，還可測量中央角膜厚度、前房深度、晶狀體的厚度、眼軸長度等生物參數(shù)，檢出率高達100%[2], 即使屈光物質(zhì)高度渾濁，也不影響使用，這是現(xiàn)有的高端生物測量儀器所無法替代的。

A超可分為直接接觸式與間接浸潤式，間接浸潤式是在眼瞼內(nèi)放眼杯，通過接觸平衡鹽溶液而間接接觸角膜并測量所需參數(shù)，操作相對復(fù)雜，但測量各項參數(shù)的準(zhǔn)確性更優(yōu)[3]。A超的優(yōu)點有技術(shù)成熟、便于攜帶、價格低廉、對患者配合度要求低、可檢測人群廣等，但缺點有對檢查者技術(shù)要求較高、可引起患者不適感、需要在表面麻醉下進行、接觸角膜可引起醫(yī)源性感染、壓迫眼球可引起測量誤差、對于高度近視合并后鞏膜葡萄腫的患者無法準(zhǔn)確定位黃斑導(dǎo)致測量誤差、硅油眼患者因硅油聲速較慢導(dǎo)致測得眼軸假性延長等。

2 超聲生物顯微鏡(UBM)的原理及應(yīng)用

UBM是利用超高頻超聲波獲得二維圖像，其探測頻率為50～100 MHz, 因聲波的頻率越高則衰減越大, UBM因聲速衰減導(dǎo)致穿透能力較弱，組織檢測深度僅4～5 mm, 但其最大分辨率可達50 μm, 相當(dāng)于低倍光學(xué)顯微鏡的效果[4]。超聲波在空氣中的傳播能力弱，在水中穿透力強，因此需要在表面麻醉水浴狀態(tài)下進行，檢查時還需要患者的配合，通過轉(zhuǎn)動眼球獲取不同方位的圖像。UBM可測量參數(shù)有角膜厚度、角膜直徑、前房深度、虹膜厚度、小梁虹膜夾角、虹膜晶狀體夾角等[5]。UBM的臨床應(yīng)用廣泛，因其可清晰顯示眼前段及部分中段的圖像并測量各生物參數(shù)，在青光眼的病因診斷、角膜病變、虹膜睫狀體疾病、眼前節(jié)腫瘤[6]、晶狀體的形態(tài)和脫位、前節(jié)異物、眼外傷、眼外肌病變、后房型人工晶體植入等方面都有重要的作用。UBM的優(yōu)點有高分辨率、動態(tài)下清晰顯示眼前節(jié)各組織結(jié)構(gòu)甚至眼外肌的止端、不受屈光介質(zhì)的影響、測量任何角度和距離(定量)等，非常適合眼外傷后早期屈光介質(zhì)渾濁時對眼前段組織的觀察; UBM的缺點是其為接觸性檢查且需要使用耦合劑、可能會導(dǎo)致房角形態(tài)發(fā)生變化[7]、操作時間長、嚴(yán)重時可引起醫(yī)源性感染、眼部有活動性病變患者禁用、無法探及后段眼球、在前房深度[8]與中央角膜厚度的測量上可重復(fù)性不高等。

3 眼前節(jié)光學(xué)相干斷層掃描儀(AS-OCT)的原理及臨床應(yīng)用

AS-OCT原理類似于超聲法，其利用波長為1 310 nm的激光作為相干光源，并將光束照射到生物組織上，不同的生物組織產(chǎn)生不同的光學(xué)散射，根據(jù)掃描光和參照光的干涉獲得相關(guān)信息，得到二維截面圖，并進行距離測量和定量分析。因為光比聲的傳播速度更快, AS-OCT的精確度和分辨率遠(yuǎn)高于UBM, 軸向分辨率可達到3～20 μm, 其波長較長，組織中的散射量較低，使得鞏膜和虹膜的穿透性增強，使交角形態(tài)能更詳細(xì)地顯示出來。光可被玻璃體吸收，因此只有10%的光到達視網(wǎng)膜，不至于在調(diào)節(jié)光時損傷視網(wǎng)膜[9]。眼科光學(xué)相干斷層掃描儀(OCT)最初用于后段成像，檢查視網(wǎng)膜及視神經(jīng)的情況[10], 后被改進用于眼前段的測量。AS-OCT可以清晰地顯示前房的結(jié)構(gòu)并測量其相關(guān)生物參數(shù)，能夠測量任意點的角膜厚度、角膜上皮層厚度、前房深度、前房內(nèi)徑、房角開放距離、房角隱窩區(qū)、小梁虹膜夾角、小梁虹膜空間面積等，臨床上可用于各種類型青光眼的早期篩查或眼部有活動性炎癥無法行UBM或前房角鏡檢查的患者，也可用于檢查較小的睫狀體腫瘤、虹膜囊腫、眼前節(jié)異物等。AS-OCT的優(yōu)點有無創(chuàng)非接觸性動態(tài)觀察、操作簡單、安全性高、分辨率高、不受角膜混濁程度的影響、清晰顯示鞏膜突等一些房角結(jié)構(gòu)[11]、觀察到每層角膜結(jié)構(gòu)，對觀察手術(shù)后角膜的恢復(fù)有重要意義。AS-OCT的缺點是受虹膜色素上皮和屈光間質(zhì)的影響，不能觀察到虹膜后的結(jié)構(gòu)，如后房與睫狀體[12]。多項研究[13-15]表明, AS-OCT的角膜中央厚度測量值較A超及其他設(shè)備低，進一步提高AS-OCT的穿透性、改善掃描模式及軟件設(shè)置等是亟待解決的問題。

4 Pentacam眼前節(jié)分析系統(tǒng)

Pentacam三維眼前節(jié)分析系統(tǒng)使用旋轉(zhuǎn)Scheimpflug攝像機360 °勻速掃描獲取和生成眼前段完整的橫斷面。完整的角膜厚度測量、前后表面的地形圖以及前房分析均來自單次掃描，掃描采用的是波長為475 nm的藍(lán)色二極管激光，掃描時間為2 s, 每次從不同方向連續(xù)拍攝25張圖像，儀器軟件計算出這25幅圖像的平均值。Pentacam三維眼前節(jié)分析系統(tǒng)在2 s內(nèi)拍攝50張照片，每張照片中含有500個真實高度點數(shù)據(jù)，總共可獲取25 000個高度點[16]，最多可拍攝2.5萬張，內(nèi)部軟件通過這些圖像的數(shù)據(jù)創(chuàng)建了一個前段的三維重建。設(shè)備測量了中央3 mm角膜環(huán)上相互垂直的2個主要子午線，折射率為1.3375。Pentacam-HR與Pentacam原理相同，但其圖像分辨率是標(biāo)準(zhǔn)版的5倍，提高了精度[17]。Pentacam-HR配備了一個百萬像素的攝像頭，每次掃描(2 s內(nèi))可以捕獲100張Scheimpflug圖像，每個圖像可以捕獲1 380個數(shù)據(jù)點，最多可獲取138 000個高度點數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)點可對角膜、前房及晶狀體進行定量測量，也可使用手動測量功能獲得角膜任意一點的厚度值。根據(jù)患者是否眨眼和環(huán)境光亮等測量的潛在因素，系統(tǒng)自動生成質(zhì)量因子QS, 當(dāng)QS>95%認(rèn)為測量結(jié)果可靠。Pentacam顯示從角膜前表面到晶狀體后表面的圖像，可以測量角膜厚度、角膜前后表面曲率及高度圖、前房容積、前房角、中央和周邊前房深度、瞳孔直徑等生物參數(shù)，臨床上廣泛應(yīng)用于圓錐角膜的篩查和早期診斷、預(yù)測和評估角膜塑形鏡和硬性角膜接觸鏡的配適程度、屈光及白內(nèi)障手術(shù)等。Pentacam的優(yōu)點有無創(chuàng)非接觸性動態(tài)檢查、分辨率高、檢查時間短、舒適度較好，避免單一角度掃描所造成的鼻側(cè)陰影誤差，測量結(jié)果較為精確[18]。Pentacam的缺點是只能用于眼前節(jié)測量，不能清楚顯示鞏膜突、周邊虹膜和睫狀體、對于窄房角的篩查具有局限性[19]、無法透過角膜云翳及角膜白班進行測量、測量準(zhǔn)確度受角膜透明度影響、無法測量LASIK術(shù)后角膜瓣厚度、需要受檢者較好的配合度等。

5 IOL-Master人工晶體生物測量儀

IOL-Master是首款商用的非接觸式光學(xué)生物測量儀器，具有較好的精確度和可重復(fù)性，成為多年來眼科生物測量的金標(biāo)準(zhǔn)[20]。軟件提供計算人工晶體度數(shù)的公式，可以根據(jù)不同的眼軸長度選擇不同的公式。IOL-Master 500是一種非接觸、高分辨率的儀器，使用波長為780 nm的光源，通過偏振光部分相干干涉原理(PCI)將二極管發(fā)出的光線分裂成兩股獨立的軸光線，沿視軸分別達到角膜前表面和視網(wǎng)膜色素上皮層后反射，經(jīng)光線分離器后被圖像探測器捕獲而測得眼軸長度，該儀器還可測得角膜曲率、前房深度、角膜直徑等參數(shù)，并計算人工晶狀體(IOL)度數(shù)。存在成熟白內(nèi)障、后囊下型白內(nèi)障[21]、屈光介質(zhì)嚴(yán)重渾濁、不能固視、視力差會導(dǎo)致IOL-Master 500使用受限。即使是硅油眼，也能測眼軸長度[22], 精確度較好[23]。IOL-Master 500不可以測量晶狀體厚度、中央角膜厚度等數(shù)據(jù)。

IOL-Master 700是首個基于掃頻光學(xué)相干斷層成像(SS-OCT)原理的光學(xué)生物測量儀，使用波長為1 055 nm的掃頻光源，具有較少散射和更好的穿透性，在屈光介質(zhì)渾濁眼的應(yīng)用中更有優(yōu)勢[24]。IOL-Master 700可以測量眼軸長度、前房深度、角膜厚度和晶狀體厚度等。IOL-Master 700的優(yōu)點有對眼睛成像范圍更廣、掃描速度更快、靈敏度隨深度降低更小等。操作者可以看到整個掃描圖像，并直觀地檢查眼睛的幾何形狀和測量軸，晶狀體的傾斜或偏心也可以被檢測到，對中央凹的成像可以提醒觀察者在測量時注視不夠。這些都有助于消除潛在的誤差，使人工晶體功率計算更為精確。臨床研究[25]發(fā)現(xiàn)，與IOL Master 700相比, Master 500測量出了更陡峭的平均角膜曲率及更淺的前房深度。

6 Lenstar LS900

Lenstar LS900是利用光波低相干反射(OLCR)原理來測量人眼的距離，使用超輻射發(fā)光二極管作為光源，發(fā)射波長820 nm的光波，通過耦合器將其分成2束，一束為參考光，另一束為信號光，當(dāng)攜帶眼球相位信息的信號光和參考光的光程差小于相干長度時，兩者發(fā)生干涉[26]。分析裝置可對探測到的干涉信號進行處理，從而獲取相關(guān)參數(shù)。儀器提供一個高的軸向分辨率，每次連續(xù)掃描16次，無需重新校準(zhǔn)，通過分析2個直徑分別為1.65 mm和2.3 mm(標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)區(qū))圓環(huán)上32個投影光反射的位置，得到最平坦軸與最陡峭軸K值，通過使用不同的折射率(分別為1.331 5、1.332 0、1.336 0、1.337 5、1.338 0)將測量的半徑轉(zhuǎn)換為屈光度(D)來獲得角膜參數(shù)。除此之外，還可獲得角膜中央角膜厚度、前房深度、晶狀 體厚度、眼軸長度、角膜白到白的距離、瞳孔直徑、視網(wǎng)膜厚度等。Lenstar LS900可對掃描的圖像進行分析后計算出平均值并自行對齊，以確保所有讀數(shù)都在視軸上，眨眼和固視丟失可被自動檢測到，以確保只有有用的測量值被分析。即使固視不佳, 2個環(huán)的分析點也能保證測量的穩(wěn)定性，精確度為(0.003±0.002)mm[27], 重復(fù)性非常高。所有生物參數(shù)可一次性測得，不需要對視軸進行重新調(diào)整[28], 在青光眼的診治及隨訪、角膜疾病、屈光手術(shù)、人工晶體計算等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。Lenstar LS900的優(yōu)點有非接觸性、精確度和重復(fù)性高、操作簡單、沿視軸方向進行測量可減少測量誤差、一次性獲得包括眼軸在內(nèi)的9種參數(shù)、白內(nèi)障患者可以獲取人工晶體度數(shù)等。Lenstar LS900是唯一能夠測量晶狀體厚度的光學(xué)測量儀，而晶狀體厚度是第4代人工晶體度數(shù)計算公式應(yīng)用中的重要參數(shù)。Lenstar LS900的缺點有視力較差、眼球震顫和無法固視者無法檢查，晶體渾濁嚴(yán)重者可導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。對于Lenstar LS900無法檢查的患者，可行A超檢查。

綜上所述，隨著眼科學(xué)的發(fā)展，各種眼前節(jié)參數(shù)測量儀應(yīng)運而生，每種儀器的工作原理、所得參數(shù)、適用范圍都不一樣，而無創(chuàng)非接觸性、可重復(fù)性好、精準(zhǔn)度高是測量眼前節(jié)生物參數(shù)方法的發(fā)展趨勢，要根據(jù)患者實際情況選擇適合的測量方法。