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圆锥角膜的早期诊断研究进展

发表时间：2021/7/7 来源：《医师在线》2021年1月2期作者：薛雅珺

[导读]

薛雅珺
（西北民族大学医学院、宁夏回族自治区人民医院宁夏眼科医院；宁夏银川750001）
【摘要】圆锥角膜是一种双侧非炎性角膜扩张性疾病，通常起于青春期，其特征主要为中央和旁中央区角膜基质变薄，呈圆锥形突起，是目前许多屈光手术的禁忌证。掌握圆锥角膜不同阶段的临床特点及常用诊断标准，及早发现圆锥角膜，是有效防治圆锥角膜的基础。目前早期圆锥角膜的诊断标准并未完全统一，目前用于诊断圆锥角膜的方法包括角膜地形图、眼前节分析系统、角膜生物力学等。现对于近年来圆锥角膜的早期诊断方法及其检查方法进行综述。
【关键词】圆锥角膜; 角膜地形图; 角膜生物力学；综述
【基金项目】西北民族大学科研创新项目（Yxm2020149）。
　　Research progress in early diagnosis of keratoconus
population
Xue Yajun1,2
1Medicine College of Northwest University for Nationalities, Yinchuan 750001,China;2Department of Ophthalmology, Ningxia Eye Hospital, People's Hospital of Ningxia Hui Autonomous Region, ,Yinchuan 750001,China
【Abstract】Keratoconus is a kind of bilateral and non-inflammatory corneal ectasia disease especially in patients who are candidates for surgery. It is usually starting in adolescence. Since it is a contraindication for many refractive surgeries, it is necessary to identify keratoconus as early as possible. This is important for effective prevention and treatment. The diagnosing criteria of early stage keratoconus hasn' t unified completely right now. The auxiliary diagnostic apparatus is getting advancer and so is the treatment. The mainly auxiliary diagnostic apparatus are Corneal topography, anterior segment analysis system, corneal biomechanics. This article reviewed the implication of these devices in order to provide information for optimal choices of diagnose and treatment of keratoconus.
【Key words】Keratoconus; Corneal topography; corneal biomechanics; Review
【Fund program】Research and Innovation Project of Northwest University for Nationalities (Yxm2020149).
　　圆锥角膜是一个形态学定义，是指一类双侧发病的非炎症性反应且角膜中央和旁中央区基质进行性变薄、扩张，并向前突起形成锥状，临床表现为不规则近视眼、散光眼和不同程度的矫正视力下降为特征的疾病［1 -3］。通常开始于青春期，有一定的自限性，可终止于任何年龄。国内外调查显示其患病率平均为1 /2000 左右［4］，但各国报道并不一致，主要在于主观诊断标准的不统一。早期圆锥角膜的筛查标准国内外并未完全统一[5-6]。而且现在圆锥角膜已成为屈光手术的禁忌症。所以熟练地掌握圆锥角膜不同阶段的临床特点及常用诊断标准，尤其是早期诊断，术前准确筛查圆锥角膜，全面准确地测量与分析角膜前、后表面曲率及角膜厚度对于提高角膜屈光手术的安全性、有效性及可预测性至关重要[7]。本文中笔者对近年来圆锥角膜的早期诊断方法及其检查方法进行综述。
　　一、角膜地形图
　　1、背景及原理：近年来基于Placido 盘的角膜地形图系统的出现，使早期圆锥角膜的诊断取得了突破性的进展。但此种角膜地形图系统由于自身设计原理的限制，对后部圆锥角膜、部分临床前期圆锥角膜不能及时的诊断［8］。Orbscan 为非基于Placido 盘反射影像的角膜地形图仪，因其能测量全角膜厚度和角膜后表面曲率，故能早期诊断圆锥角膜［9］。角膜地形图是依据Placido 圆盘原理将16 ～ 34 个同心圆环均匀地投射到从中心到周边的角膜表面上，从而覆盖整个角膜，投射在角膜表面的圆环图像通过计算机实时影像检测系统进行检测，计算出每一个数据点的角膜屈光力，并按照设定的计算公式和程序进行分析，输出含不同颜色的彩色图像和各种属性特征。角膜地形图仪的分析范围广泛，计入处理系统的数据点密度可高达34 环，每环256 个点，所以整个角膜就有700 0 ～ 800 0 个数据点进入分析系统［10-11］。近年随着角膜地形图仪的不断更新和发展，能够更全面地反映角膜的形态特征，能够获得更多数据和信息。
　　2、角膜地形图早期诊断圆锥角膜的方法：Kao 和Liu［12］分析了早期圆锥角膜地形图的特点，认为角膜锥一般位于视轴下方1.3～2.5 mm，在245°～301°径线范围内。周跃华等［13］采用角膜地形图对早期圆锥角膜进行分析，发现72%的角膜锥位于周边区( 下方或颞侧) ，其余位于中央。以上学者的结论相似，均认为角膜圆锥的位置可能会偏下方。瞿小妹和李梅［14］也提出角膜圆锥的早期诊断标准: ( 1) 两眼角膜中央屈光力的差值2.50 D; ( 2) 角膜屈光力最大一环与屈光力最小一环的差值≥4.50 D; ( 3) 角膜中央屈光力≥47 D; ( 4) 模拟角膜曲率计读数差值≥4.50 D;( 5) 角膜下方与上方平均屈光力的差值≥1.0D上述任何两项或两项以上发现异常即应定期随访，如有进展则可以诊断。Wilson 等［15］认为，角膜表面规则性指数值和角膜表面非对称性指数值是圆锥角膜早期诊断的敏感指标。若角膜地形图显示角膜表面规则性指数值和角膜表面非对称性指数值＞0.5，并且患者从未进行任何角膜手术，排除角膜瘢痕导致的角膜不规则因素，高度怀疑圆锥角膜; 若角膜表面规则性指数和角膜表面非对称性指数值＞1，则圆锥角膜的可能性更大。但角膜地形图受其工作原理的影响，对后部圆锥角膜、部分临床前期圆锥角膜不能及时诊断[16]。
　　二、Pentacam 眼前节分析系统
　　1、背景及原理：目前，诊断圆锥角膜的辅助方法主要是角膜地形图学，但是因为其容易受到泪膜、眼表疾病、及角膜接触镜佩戴的影响，所以具有一定的局限性[17]。Pentacam 眼前节分析系统基于Scheimpflug原理，360°旋转式扫描，在2s内采集50幅图像，经过角膜特定的角度全部编辑，最终每个层面产生25000 个真实的高度点，合成眼前节从角膜前表面到晶状体后表面的三维图像。通过旋转测量的方法，在重要的区域－角膜中心获得较多的测量点，增加角膜中心部分的精确度，眼前节分析系统在诊断圆锥角膜过程中可以从以下几个方面进行分析[18]。
　　2、角膜前表面的形态学参数:眼前节分析系统主界面有8个主要的角膜前表面的形态学参数。(1) 表面变异指数，是指角膜半径与平均值间的差异，它在所有类型的角膜表面不规则情况下升高(角膜瘢痕、散光、接触镜及圆锥角膜等引起的变形) ; ( 2) 垂直不对称指数，是指以水平子午线作为反射轴时的角膜半径的对称度数，在斜轴散光、圆锥角膜和角膜膨出时升高; (3) 圆锥角膜指数;(4) 中央圆锥角膜指数，这项指标一般在中央圆锥角膜中升高; ( 5) 高度不对称性指数，是指以水平子午线作为反射轴时的高度数据的对称度数，与垂直不对称指数相似，在某些情况下更为灵敏; (6) 高度离心指数，是指通过高度数据的傅立叶分析得到，这个指数给出了垂直方向的离心度数，在圆锥角膜中升高; (7) 最小曲率半径，是指整个测量范围中的最小曲率半径。一般在圆锥角膜中升高; (8) 不规则指数，可通过zernike 分析计算得到。如果角膜无不规则、指数为0，否则为1.0或更高，由不规则程度决定。这8个参数的敏感性很高，特别是表面变异指数和最小曲率半径。Uakhan等［19］提出，临床期和亚临床期的表面变异指数诊断界值以及灵敏度和特异度分别为59μm，84.1%，90.5%; 24.5 μm，86.4%，66%。眼前节分析系统说明书给出的诊断界值为41μm，37; Rmin 的临床期和亚临床期的诊断界值以及灵敏度和特异度分别为6．545μm，95.2%，63.6%; 7.275μm，69.8%，61.4%。而眼前节分析系统说明书给出的诊断界值为6.71。
   3、角膜后表面的形态参数: 角膜后表面的形态变化是早期圆锥角膜的重要特点，在圆锥角膜早期，后表面最大高度和后表面最大屈光度的改变较前表面最大高度和前表面最大屈光度的改变更为重要。Sanctis 等［20］提出，应用眼前节分析系统得出后表面高度的敏感度和特异度来区分临床期和亚临床期圆锥角膜的诊断界值以及灵敏度和特异度分别为35μm，97.3%，96.9%; 29μm，68%，90.8%。Kovacs等［21］提出，角膜后表面高度的阈值为40μm，超过这个阈值，角膜膨隆会以7倍的速度增长。
   4、角膜厚度的变化: 随着圆锥角膜的进展，角膜厚度会逐渐变薄。Uakhan 等［19］提出，临床期和亚临床期的角膜中央厚度诊断界值以及灵敏度和特异度分别为502.5μm，90.5%， 63.6%; 511.5μm，77.8%，61.4%。临床期和亚临床期的平均角膜厚度诊断界值以及灵敏度和特异度分别为493.5μm，92.1%，73.7%;497.5μm，88.9%，61.4%。说明当角膜厚度低于493.5 μm时，提示有圆锥角膜倾向。
   三、角膜生物力学分析仪(Corvis ST)
    1、背景及原理：现在临床中在体生物力学的测量设备主要是眼反应分析仪(Ocular Response Analyzer，ORA，美国Reiehert公司)。2005年Luce[22]第一次介绍了ORA的应用方法，其测量的主要生物力学参数是角膜滞后量(corneal hysteresis，CH)和角膜阻力因子(corneal
resistance factor，CRF) 。然而，CH和CRF是通过专有算法分析测量波形推导出的参数，并且ORA不能实时动态显示角膜形变过程。因此．进一步研究用于测量角膜生物力学性能的技术是必要的。

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基于Seheimpflug高速摄像技术研发的可视化角膜生物力学分析仪(comeal visualization Seheimpflug technology，Corvis ST，德国Oculus公司)已应用于临床，该仪器能够实时动态记录角膜受压形变及形态还原的整个过程，并分析角膜形变过程中的生物力学性能变化情况[23]。
   2、Covis ST测量的相关参数：Covis ST记录下角膜的整个形变过程，并特别监测分析了形变过程中的双向压平和最大压陷状态，因此能够获得反映角膜生物力学特征相关的参数，包括：达到第一和第二压平状态的时间、角膜的压平长度和瞬时速度，并分别记录为第一／第二压平时间、第一，第二压平长度、第一／第二压平速度；达到最大压陷深度状态的时间、角膜最大压陷的曲率半径、最大压陷时2个屈膝峰之间的距离和最大压陷深度。并且Corvis ST根据第一压平状态测量了眼内压。Hong等[24]应用Goldmann眼压计和Corvis ST测量正常志愿者和青光眼患者眼内压，发现2种测量方法所得结果差异无统计学意义，并且应用Corvis ST测量．观察者内和观察者之间的测量一致性好。
   3、Covis ST对圆锥角膜早期诊断的参考依据：圆锥角膜组的角膜曲率和散光、前房深度和体积明显高于正常角膜组，而角膜厚度和体积、前房角明显小于正常角膜组。Ortiz等[25]也报道了类似的实验结果。在角膜第一和第二压平状态时，圆锥角膜组角膜顶点的瞬时速度明显比正常角膜组快。且随着圆锥角膜严重程度的增加速度相应增加。这可能是由于圆锥角膜组角膜厚度薄，且重度圆锥角膜厚度更薄中央角膜体积更少，导致在形变过程中对外界气压和眼内压的抵抗力弱，使得角膜更容易形变造成的[26]。达到第一压平的时间，圆锥角膜组比正常组短，且重度圆锥角膜时间最短，考虑这是由于圆锥角膜组具有更大的角膜曲率和更弱的角膜抵抗力导致的。由于圆锥角膜的基质胶原纤维较脆弱，更容易变形，角膜更薄且比正常角膜基质少，而且圆锥角膜组眼内压更低．所以导致圆锥角膜的最大压陷深度比正常角膜大。最大压陷深度对于重度圆锥角膜的诊断敏感度和特异度分别达到90．5％和94．4％，但是对于轻度圆锥角膜的诊断效率还不高，敏感度和特异度分别73.9％和76.7％。最大压陷深度是角膜生物力学的直接反映参数。然而圆锥角膜组与正常角膜组的最大压陷深度存在明显的重叠范围(1.1～1.4 mm)，这就限制了其鉴别圆锥角膜的精确度。因此，新的生物力学指标可以同角膜地形图或角膜断层摄影术联合应用，来提高圆锥角膜的诊断敏感性[27]。
    综上所述，圆锥角膜在角膜屈光手术之前早期明确诊断是必要的，尤其对于临床表现不显著的亚临床期圆锥角膜更加重要。可以采用角膜地形图、Pentacam眼前节分析系统、角膜生物力学分析仪(Corvis ST)等检查来实现，尤其是Pentacam眼前节分析系统联合角膜生物力学分析仪(Corvis ST)对圆锥角膜的早期诊断将会是以后发展的趋势，也会为我们提供更可靠更敏感的指标。
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