两种光学生物测量仪和接触式A超对高度近视眼球生物学测量的一致性评价

两种光学生物测量仪和接触式A超对高度近视眼球生物学测

量的一致性评价

沈沛阳;黄雄高;陈海波;曾明兵;邢健强;钟兴武

【摘要】[目的]评估两种光学眼球生物测量仪Lenstar和IOLMaster与超声生物测量对于高度近视眼的眼球生物测量的准确性和一致性.[方法]对照观察分别由Lenstar、IOLMaster和接触式A超测量的高度近视患者的眼球生物学参数.三种方法的比较采用Friedman检验或Wilcoxon符号秩和检验,测量结果的重复性使用变异系数进行评价,采用Bland-Altman分析进行一致性评价.[结果]纳入了66个高度近视患者(66只眼),平均年龄(31.2±12.4)岁.Lenstar、IOLMaster和接触式A 超测量的眼轴长度(AL)的变异系数分别为0.05％,0.07％和0.2％.AL的95％一致性界限(LoA)范围分别为0.12 mm(Lenstar vs.IOLMaster),1.06 mm (Lenstar vs.A-scan),和1.14 mm (IOLMaster vs.A-scan),前房深度(ACD)的95％ LoA分别为0.28 mm (Lenstar vs.IOLMaster),0.51 mm (Lenstar vs.A-scan)和0.52 mm (IOLMaster vs.A-scan).在极高度近视(AL≥27.0 mm)和巩膜后葡萄肿患眼中也得到相近的重复性和一致性结果.[结论]高度近视眼中,光学测量方法的测量结果一致性很好,能提供比超声生物测量重复性和准确性更好的眼球生物测量数据.【期刊名称】《中山大学学报（医学科学版）》

【年(卷),期】2015(036)005

【总页数】6页(P774-779)

【关键词】高度近视;生物测量;光学低相干反射测量仪;光学相干生物测量仪;接触式A超

【作者】沈沛阳;黄雄高;陈海波;曾明兵;邢健强;钟兴武

【作者单位】中山大学中山眼科中心海南眼科医院//海南省眼科重点实验室,海南

海口570311;中山大学中山眼科中心海南眼科医院//海南省眼科重点实验室,海南

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海口570311

【正文语种】中文

【中图分类】R776.1

传统的超声测量一直是眼球生物测量的金标准，但超声的分辨率过低（200 μm），测量过程中探头的位置偏移或过多压陷角膜都可能导致较大的测量误差［1］。光学相干生物测量仪IOLMaster（Carl Zeiss Meditec，德国）凭借非接触的测量模式、可同时测量角膜曲率等参数的优势，在临床上得以广泛使用。既往研究证实IOLMaster 具有很好的准确性（≤5 μm）和分辨率（12 μm），可靠性更佳［2］。但IOLMaster 不能测量中央角膜厚度（Central corneal thickness，CCT）和晶状体厚度（Lens thickness，LT），而且其测得的前房深度（Anterior chamber depth，ACD）是指从角膜上皮面到晶状体前表面的距离，而非解剖学

意义上的ACD。Lenstar（Haag-Streit AG，Koeniz，瑞士）是最新一代运用光

学低相干反射测量技术的测量仪，它通过一次扫描即可同时获得多种生物学参数，包括眼轴长度（Axial length，AL）、ACD、角膜曲率半径（Corneal radii of

curvature，CR）、白对白角膜直径（White-to-white distance，WTW）、CCT、LT、瞳孔直径和视轴的偏离程度等。已有研究发现Lenstar 能为白内障患者和儿

童提供重复性和准确性很高的眼球生物测量数据［3-4］。高度近视患者使用A

超的测量数据进行IOL 度数测算，在白内障术后容易出现远视，这可能与巩膜后

葡萄肿导致的AL 测量误差有关［5-6］。因此本研究使用三种方法测量高度近视患者的眼球生物学参数，通过比较光学与超声生物测量的结果评价其对于高度近视眼球生物测量的准确性和可靠性。

1 材料与方法

1．1 一般资料

2013年10 月至2014年12 月在中山大学中山眼科中心海南眼科医院进行眼部常规检查的高度近视患者，所有入选患者的等效球镜（Spherical equivalent，SE）≤-6．00 D，AL≥25．0 mm。有眼部手术史，或损害视功能的眼病，如青光眼、黄斑变性等，或固视不良者被排除。在详细解释研究目的后，每位受检者或其法定监护人均签署知情同意书。本研究得到了中山大学中山眼科中心海南眼科医院伦理审查委员会的批准，符合赫尔辛基宣言中的伦理学标准。

1．2 评价指标

Lenstar 测量的参数：AL、ACD、CR （最小屈光力主子午线上角膜曲率半径CR1 和最大屈光力主子午线上角膜曲率半径CR2）、CCT、LT 和WTW；IOLMaster：AL、ACD、CR 和WTW；A 超：AL、ACD和LT。为便于与IOLMaster 的测量结果进行比较，本研究的Lenstar ACD 定义为实际测量的解剖学意义上的ACD

与CCT 之和。

1．3 测量方法

每位受检者均在同一天由同一位医生进行检查，先随机接受Lenstar 或IOLMaster （Carl Zeiss Meditec AG，software version 5．0）检查，最后完

成A超检查。所有检查均按仪器操作规范，由同一名医生完成。检查过程中，要

求受检者直视探头中的固视点。Lenstar 在对焦完成后，一次测量即可完成全部测量，要求取连续3 次测量结果的平均值。IOLMaster 依次完成AL、CR、ACD 和WTW 的测量，其中AL、ACD 由连续5 次测量的平均值得到，CR 取3 次测量的平均值。A 超检查应用Echoscan US1800系统（Nidek，Tokyo，日本），每个结果由连续10 次测量的平均值得到。每位受检者最后进行眼底检查，以确定巩膜后葡萄肿的存在，排除其他眼病。

1．4 统计学方法

仅采取受检者右眼的数据以避免同一个体双眼数据间的相关性影响分析结果。采用Stata 12．0统计学软件进行数据分析。结果用均数±标准差（±s）表示。对不服从正态分布的测量结果的比较采用Friedman 检验或Wilcoxon 符号秩和检验；

相关程度用Spearman 秩相关系数来表示；测量结果的重复性采用组内标准差（Within-subject standard deviation，SDwithin）和变异系数（Coefficient of variation，CV）来分析；一致性用Bland-Altman法进行分析。在Bland-Altman 图中，95%的一致性界限（Limits of agreements，LoA）（LoA =差异均值± 1．96 SD）范围越窄、差异均值越接近零，表示两种测量方法一致性越高，反之亦然。以P ＜0．05为差异有统计学意义。

2 结果

共有66 人（66 只眼）纳入本研究，其中男28人（28 眼），女38 人（38 眼），年龄15～64 岁［平均（31．2 ± 12．4）岁，中位数29 岁］，平均SE 为（-11．05±4．49）D （范围：-25．38～6．13 D，中位值：-9．63 D）。根

据A 超结果，AL 的平均值为（27．91±2．13）mm （范围：25．10～33．78 mm，中位值：27．74 mm）。Shapiro-Wilk 检验提示3 种方法测量的AL、ACD 和LT 均不服从正态分布（P ＜0．001）。

5 位受检者使用Lenstar 无法测得AL，占7．6%：1 个患眼为黄斑区萎缩，可见Fuchs 斑，1 个先前存在黄斑下出血，其余3 个存在巩膜后葡萄肿。IOLMaster

和A 超结果显示这5 只患眼的AL最长，分别为（33．15 ± 0．50）mm （范围：32．44 至33．84 mm）和（32．87 ± 0．75）mm （范围：31．72

至33．78 mm）。

分别由Lenstar、A 超和IOLMaster 测量的参数和重复性结果见表1。3 种方法测量的AL 和ACD之间的差异有统计学意义（P ＜0．001）。事后比较采用Bonferroni 校正，将有统计学意义的显著性水平设为P = 0．017。Lenstar 的测量结果中，AL 和ACD 均比A 超结果大，但差异并无统计学意义（均P ＞0．017），而Lenstar 与IOLMaster 之间的AL差异有统计学意义（P ＜0．001），IOLMaster 的ACD显著大于其他两种方法（均为P ＜0．001，表2）。Spearman 秩相关系数显示两种光学方法的AL 和ACD 呈高度正相关（表2）。Bland-Altman 图显示两种光学方法测量结果的一致性良好（图1），其中AL 的LoA 范围最窄。

眼底检查在26 只眼中发现了巩膜后葡萄肿，占39．4%。根据A 超数据，这26 只眼的眼轴显著长于无后葡萄肿的患眼（AL 中位数：28．74 vs．26．79 mm，P= 0．004）。根据A 超数据，共有37 只极高度近视（AL ≥27．0 mm）眼，

占56．1%，AL 范围为27．26 至33．78 mm。在巩膜后葡萄肿或极高度近视

眼中，AL 的CV 与整体分析的结果相近（后葡萄肿：Lenstar 0．06%，IOLMaster 0．07%，A 超0．2%；极高度近视：Lenstar 0．06%，IOLMaster 0．07%，A 超0．2%）。3 种方法测量结果的比较见表2。

Lenstar 的LT（mm）小于A 超的结果（3．69 ±0．35 vs．3．80 ± 0．35，P ＜0．001），呈正相关关系（r= 0．90，P ＜0．001），LoA 范围为-0．28～0．07 mm。CR 和WTW 的测量结果比较见表3。

3 讨论

既往研究表明在普通白内障患者和儿童中，Lenstar 能提供重复性和准确性很高的眼球生物测量数据［3-4，7］。本研究中，我们进一步对临床上常见的特殊眼部

情况-高度近视的眼球生物测量特点进行了分析。

本研究中，将光学和超声生物测量的AL 值进行两两比较，差异并无统计学意义（表2），同既往在非近视眼中的研究结果相近［8］。Olsen 等［9］的研究结

果指出1．0 mm 的AL 测量误差相当于眼镜平面2．7 D 的屈光误差。一致性分

析提示95%的Lenstar 与A 超的AL 差值位于（0．004 ± 0．53）mm范围内，而95%的IOLMaster 与A 超的AL 差值位于（-0．01 ± 0．57）mm 范围内，

分别相当于（0．01 ±1．44）D 和（-0．02±1．54）D 的屈光误差。虽然差异

的平均值很小，并无临床意义，但LoA 的范围较大，说明光学和超声测量的AL

一致性较差，测量结果不可相互替换。

表1 Lenstar、A 超和IOLMaster 对于眼球生物学参数测量值的重复性Table 1 Repeatability results for the ocular biometry using Lenstar，Ultrasound A-scan and IOLMasterAL：axial length；ACD：anterior chamber depth；LT：crystalline lens thickness；CCT：central corneal thickness；CR1：the greatest radius of corneal curvature；CR2：the least radius of corneal curvature；WTW：white-to-white corneal diameter；SD：standard deviation；SDwithin ：withinsubject standard deviation；CV：coefficient

of variation．1）Lenstar ACD value without the central corneal thicknessParameters AL／mm ACD ／mm1）LT ／mm CCT ／μm CR1／mm CR2／mm WTW ／mm Lenstar n n 61 66 66 66 66 66 66 Mean （SD）27．50 （1．63）3．14 （0．37）3．69 （0．35）542．02 （38．2）7．80 （0．26）7．52 （0．26）12．00 （0．51）SDwithin 0．015 0．008

0．015 1．862 0．016 0．022 0．077 CV（%）0．05 0．3 0．4 0．3 0．2 0．3 0．6 66 66 66 A-scan IOLMaster n Mean （SD）27．91（2．13）3．65（0．39）3．80（0．35）--------SDwithin 0．046 0．031 0．041 CV （%）0．2 0．8 1．1 66 66 Mean （SD）27．90 （2．17）3．75 （0．36）SDwithin 0．019 0．006 CV （%）0．07 0．2----------6 6--66 66 7．78 （0．26）7．51 （0．25）12．09 （0．54）--------0．025 0．2

表2 Lenstar、A 超和IOLMaster 之间AL 和ACD 的两两比较Table 2 Pairwise comparisons of AL and ACD using Lenstar，A-scan and IOLMasterAL：axial length；ACD：anterior chamber depth；COA：coefficient of agreement；LoA ：limits of agreement；SD：standard deviation．1）P value for the Wilcoxon Signed-Rank tests；2）All with P ＜0．001；3）Corrected ACD value=Lenstar ACD value plus CCT．Pairwise comparison All subjects AL Lenstar／A-scan Lenstar／IOLMaster A-scan／IOLMaster ACD Lenstar3）／A-scan Lenstar3）／IOLMaster A-scan／IOLMaster Eyes with extreme myopia （AL≥27．0 mm）AL Lenstar／A-scan Lenstar／IOLMaster A-scan／IOLMaster Eyes without extreme myopia （AL＜27．0 mm）AL Lenstar／A-scan Lenstar／IOLMaster A-scan／IOLMaster Eyes with posterior staphyloma AL Lenstar／A-scan Lenstar／IOLMaster A-scan ／IOLMaster Eyes without posterior staphyloma AL Lenstar／A-scan Lenstar／IOLMaster A-scan／IOLMaster Eyes Mean difference±SD／mm 61 61 66 P1）rS2）COA 95%LoA 0．004±0．27 0．03±0．03 0．01±0．29 66 66 66 0．77＜0．001 0．90 0．97＞0．99 0．98 0．53 0．06 0．57-0．53～0．54-0．02～0．09-0．56～0．58 0．03±0．13-0．08±0．07-0．11±0．13 32 32 37 0．15＜0．001＜0．001 0．91 0．97 0．88 0．25

0．14 0．26-0．22～0．29-0．22～0．06-0．37～0．15-0．03±0．32 0．05±0．03 0．03±0．34 29 29 29 0．77＜0．001 0．66 0．90＞0．99 0．93 0．62 0．05 0．66-0．65～0．59-0．01～0．10-0．63～0．69 0．04±0．21 0．02±0．03-0．02±0．22 21 21 26 0．41 0．001 0．74 0．87 0．99 0．86 0．41 0．05 0．43-0．37～0．45-0．03～0．07-0．45～0．41 0．03±0．31 0．04±0．03-0．05±0．33 40 40 40 0．68 0．001 0．46 0．97＞0．99 0．98 0．61 0．06 0．65-0．58～0．65-0．03～0．10-0．70～0．59-0．01±0．25 0．03±0．03 0．05±0．26 0．95＜0．001 0．38 0．97＞0．99 0．97 0．49 0．05 0．51-0．50～0．48-0．02～0．09-0．46～0．55

在极高度近视眼中，眼球的后极部往往存在巩膜后葡萄肿，因此角膜顶点到黄斑中心凹的距离会比角膜顶点到后葡萄肿底部的距离短约0．5至1．5 mm，而后者一般被A 超记录为AL［10］。本研究发现在巩膜后葡萄肿和极高度近视眼中，光学与超声测量之间AL 的LoA 范围扩大（表2），进一步证明采用光学方法沿着视轴测量，而不是沿着几何轴向测量可能更适于高度近视患者［11］。

Lenstar 和IOLMaster 测量的AL 相关性很好，ρ ＞0．99。图1A 显示Lenstar 的AL 比IOLMaster 略大，尽管平均差异仅有0．03 mm，但仍有统计学意义（P ＜0．001），与既往在非近视眼中的研究结果相近［7］。Hoffer 等［12］认为Lenstar 的AL 值更大可能是由于其在对测量值进行校正时使用了与IOLMaster 不同的算法。IOLMaster 在测量AL 时，为提高与浸浴式超声测量的一致性进行了重新校正，以更接近角膜前表面顶点到内界膜的距离［13］。在巩膜后葡萄肿和极高度近视眼中，Lenstar 和IOLMaster 的AL 差异和LoA 范围与整体分析的结果相近（表2）。图1A 显示95% LoA 为-0．02～0．09 mm，由于每0．5 mm 的AL 误差可导致术后约1．4 D 的屈光不正［9］，因此这种差

异幅度在临床上可以接受，两种光学方法的AL 一致性良好。

图1 Lenstar、A 超与IOLMaster 之间AL 和ACD 的Bland-Altman 图Fig．1 Bland-Altman plots of the agreements between Lenstar，IOLMaster and A-scan on AL and ACD in the highly myopic eyes

表3 Lenstar 和IOLMaster 对CR 和WTW 的一致性分析Table 3 Agreement

of Lenstar versus IOLMaster on CR and WTW （n=66 eyes）CR1：the greatest corneal radius of curvature；CR2：the least corneal radius of curvature；WTW：white-to-white distance；SD：standard deviation；COA：coefficient of agreement；LoA：limits of agreement．1）：P value for the paired t tests．2）：All with P ＜0．001．Parameters CR1／mm CR2／mm WTW／mm Mean （SD）of Lenstar 7．80 （0．26）7．52 （0．26）12．00 （0．51）Mean （SD）of IOLMaster 7．78 （0．26）7．51 （0．25）12．09 （0．54）Mean difference （SD）0．02 （0．04）0．02 （0．05）-0．09 （0．44）P1）r2）＜0．001 0．006 0．11 0．99 0．98 0．65 COA 0．08 0．09 0．87 95%LoA-0．06～0．10-0．07～0．10-0．96～0．78

本研究中有5 位受检者使用Lenstar 无法获得AL，IOLMaster 和A 超结果均显

示这5 只患眼的AL 最长，分别为32．44～33．84 mm 和31．72～33．78 mm。根据厂家提供的技术参数，Lenstar 的AL 测量范围为14～32 mm，IOLMaster 的AL 测量范围为14～40 mm。因而Lenstar 对于这5 个受检者的测量失败应该不是由固视不良导致的，对于眼轴超过31 mm 的高度近视患眼需要使用IOLMaster。

ACD 的准确测量在新的IOL 计算公式如Holladay II 公式，以及可调节型IOL 和

有晶体眼IOL 植入术中非常重要。IOLMaster 是通过偏离视轴30°方向的裂隙光

照射得到了眼前段图像，然后通过软件进行图像分析得到ACD 值（从角膜上皮面

到晶状体前表面的距离）；而Lenstar 则是利用光学生物测量原理，沿视轴方向

分别测量角膜上皮面到内皮面的CCT 和角膜内皮面到晶状体前表面的中央ACD，因此Lenstar 的ACD 测量值更加精确。基于两种仪器不同的测量原理，本研究在分析比较ACD 结果时，将Lenstar ACD 定义为原本测得的解剖学意义上的ACD 与CCT 之和（表2）。Lenstar 和IOLMaster 之间ACD 的差值为（-

0．08±0．07）mm，LoA 范围为-0．22～0．06 mm，尽管差异有统计学意义，但一致性良好，同既往的研究结果相近［4，12］。而光学和超声测量方法之间的LoA 范围增大，分别为-0．22～0．29 mm 和-0．37～0．15 mm，一致性较差。Lenstar 和IOLMaster 均是通过分析一系列发光二极管在角膜前表面的反射成像

来获得CR 的测量值。Lenstar 通过对角膜前表面的32 个投射光反射点进行分析

以测算CR，相比IOLMaster 仅分析6 个光反射点，理论上其测量结果的准确性

和重复性更佳。在这32 个光点中，16 个分布在直径为2．30 mm 的外环上，相当于目前广泛使用的角膜曲率仪标准测量的光学区。另外16 个分布在直径为1．65 mm 的内环上，这就能为角膜屈光术后的患者提供了更加准确的角膜曲率

测量。本研究中，Lenstar 和IOLMaster 测量CR1 的LoA 为-0．06～0．10 mm，CR2 的为-0．07～0．10 mm，一致性均较好，Lenstar 的CR 值相比IOLMaster 均略大，提示Lenstar 测量的角膜面更为平坦，与之前的研究结果相

近［8，12］。

本研究存在一些局限性，根据三种仪器的操作规范，受检者在每种仪器上接受的测量次数均不相同，Lenstar 是3 次，IOLMaster 是5 次，A 超为10 次。由于本研究的重复性结果与既往研究相近，因此我们认为不同的测量次数可能对重复性的结果影响较小［3，14］。Lenstar 通过一次测量就能同时获得AL、ACD、CR、WTW、CCT、LT 等参数，相比IOLMaster 和A 超，Lenstar 更为快捷，受检者

的依从性更好。但需注意，光学测量需要受检者注视固视光标，固视不良者难以完

成检查，而且也难以对角膜白斑或严重白内障的患者完成测量。

综上，本研究发现相比超声测量，在高度近视眼中光学测量获得的AL、ACD 等眼球生物学参数具有更好的重复性和一致性，在巩膜后葡萄肿和极高度近视眼中光学测量仍有很好的表现，而对于AL 超过31 mm 的极高度近视眼需要采用IOLMaster 测量。

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