基本 原理:光波投射到组织后产生吸收、 反射等现象,光达到不同组织传播 距离不同,反射光强度及返回时间 就不同,探测不同时间的反射光就 可获得不同组织的截面图。因为普 通反射光非常弱,所以oCT系统采 用了光学相干原理,通过Michelson 干涉仪选择性接受和强化探测组织 特定层次结构的反射光,从而获得 不同时问的反射信号,再经计算机 距离 处理成像显示组织断面结构。 目前眼科临床中使用的光学相干断层扫描仪有两种,一种是信号探测光源采 用820nm波长的激光,主要用于眼后段的光学相干断层扫描仪(optical coherence tomography,oCT);另一种是信号探测光源采用1310nm波长的激光, segment—optical 主要用于眼前段的眼前节光学相干断层扫描仪(anterior coherence tomographer, AS—OCT)。 眼前节光学相干断层扫描仪由于它采用了波长为1310nm的低相干光,相对 oCT其探测光源波长增加,经组织的散射减少,增加了穿透力。可以直观的观察 lO 四种仪器测量中央角膜厚度的比较 中山大学硕士学位论文 角膜、前房、虹膜、房角、晶状体前表面、睫状体等眼前节的情况,也可以精确 测量角膜的结构和各种参数。 眼前节光学相干断层扫描仪的厚度测量功能可以提供全角膜任一具体位点 的厚度值及不同区域厚度的最大值、最小值和平均值。 与其他眼光学仪器不同,眼前节光学相干断层扫描仪受角膜混浊程度的影响 小,因为它使用了近红外光源作为探测光,所以它能够穿透部分对可见光来说是 混浊的屈光介质进行检测。另外,使用近红外光作为探测光源也提高了被检者的 耐受性。 4.2应用超声波原理 超声波是一种超过人耳听力范围的超高频率的声波,它在遇到不同界面密度 时出现不同的回声量,通过检测这些不同的回声从而计算出角膜厚度。目前临床 上测量角膜厚度应用到超声原理的仪器有A型超声角膜厚度测量仪和超声生物 显微镜等。 4.2.1 A型超声角膜厚度测量仪 超声角膜测厚仪是通过超声波在遇到不同密度的声界面时有不同的回声量 来测量角膜厚度的。超声测厚仪探针上的超声振荡器发射超声波,超声波遇到角 膜后表面会反射一个回声,通过探测这个回声所获得的数据计算出超声波到达角 膜后表面所需时间,再乘上它在角膜中传播的速率就计算出角膜厚度。声波在角 膜中传播的速率经验声速为1640lIl/s。探头可放置在角膜表面任意的位点,测量 角膜任意一点的厚度。 由于小范围的眼球移动不会影响超声角膜测厚仪的精确性,检查者之间的误 差与光学裂隙测厚法相比较显著减小,随着20世纪80年代屈光手术的广泛发展 以来,超声角膜测厚仪已经发展成为目前临床和科研中测量角膜厚度的最主要测 厚方法,也常是各种测厚仪器的比较对象。 超声角膜测厚的局限性在于:检查为接触式,其精确性与检查者的经验密切 相关,且在测量中难以精确定位。 四种仪器测量中央角膜厚度的比较 中山大学硕士学位论文 4.2.2超声生物显微镜 超声生物显微镜(ultrasound biomicroscopy,UBM)是90年代初由加拿大多 伦多大学发明并应用于I临床的一种超高频超声诊断仪器。由于其换能器频率高, 可以获得类似光学显微镜的高分辨率的图像而得名。其基本原理与普通B超大体 相同,不同之处在于其探头的频率高(40~100MHz),其探测深度仅4~5咖,但 分辨率高达20~60|I m。而目前临床使用的常规A、B超探头平均频率10姗z,因 此UBM的轴向分辨率是普通A、B超的10倍。这些特性使超声生物显微镜可获得 眼前节微小结构的清晰图像,可直观的观察角膜、虹膜、前房角、睫状体的情况。 临床应用:①青光眼:由于超声生物显微镜成像不受屈光问质清晰程度的影 响,而且它可以在活体状态下对后房及睫状体的情况进行观察,所以它可以为青 光眼的诊断和治疗提供良好的帮助。②眼外伤:超声生物显微镜在眼前段微小异 物的诊断、低眼压综合征的诊断、睫状体断离手术复位的定位指导均有重要意义。 ③眼肿瘤:超声生物显微镜可以发现眼前段的微小病变,准确诊断病变为囊性或 实性,可以对病变的大小进行测量。通过对病变内回声、边缘以及病变与周围组 织之间的关系对疾病的性质进行鉴别诊断。④超声生物显微镜也可以应用于眼表 疾病、眼内人工晶体、周边玻璃体疾病、眼外肌等疾病的诊断。 超声生物显微镜测量角膜厚度:Urbak,S.F报道超声生物显微镜测量的重复 性好,且其角膜厚度测量结果的变异系数小于或等于3.8%n鼠461。Tam,E.S比较了 共聚焦显微镜、超声测厚仪和超声生物显微镜测量中央角膜厚度分别572±7.82 ll m、550±4.14 Il m、555±3.90 u m,且超声测厚仪和超声生物显微镜之间比较 无统计学意义,共聚焦显微镜同超声测厚仪、超声生物显微镜之间比较有显著统 计学差异H71。另外因为超声波可穿过混浊的介质,所以超声生物显微镜的测量不 受角膜透明程度的影响,可测量角膜瘢痕的范围及厚度,因此对P1’K手术有一定 的意义。但是UBM检查时需要在被检眼上安装眼杯,眼杯中注入液体,因此会引 起患者的不适感,且在某些情况下,如角膜外伤,其应用也受到了限制。 本研究的目的和意义 角膜厚度在角膜病、青光眼、眼压测量、角膜屈光手术中有重要意义,特别 12 四种仪器测量中央角膜厚度的比较 中山大学硕士学位论文 是在角膜屈光手术中,随着准分子激光角膜屈光手术在临床上的广泛应用,角膜 厚度值的测量直接关系到准分子激光角膜屈光手术的术前患者的筛选、手术方式 的选择、切削光区大小的设计、术后安全的评估等,所以角膜厚度值的精确测量 有着极为重要的意义。 目前可用来测量角膜厚度的仪器众多:传统的光学测厚仪、角膜内皮显微镜、 共聚焦显微镜、orbscan眼前节分析系统、Pentacam眼前节分析系统、眼前节光 学断层扫描仪、A型超声角膜厚度测量仪、超声生物显微镜等等。其中传统的光 学测厚仪因受主观因素影响,误差较大,准确性低,重复性差,目前临床上已很 少使用,角膜内皮显微镜、共聚焦显微镜、超声生物显微镜临床上也较少用来单 独测量角膜厚度。 因此本研究选择了目前临床上常用的超声测厚仪、orbscan II眼前节分析系 统、眼前节光学断层扫描仪(AS』T)、Pentacam眼前节分析系统四种仪器, 分析比较这四种仪器测量术前和术后中央角膜厚度的差异和一致性,为临床应用 提供参考。 13 四种仪器测量中央角膜厚度的比较 中山大学硕士学位论文 第一章四种仪器测量术前中央角膜厚度的比较 1.对象与方法 1.1研究对象: 连续选取2007年12月到2008年1月期间在中山眼科中心准分子激光中心进行 术前检查的屈光不正患者90例(180只眼),其中男性44例(88眼),女性46例 (92眼),年龄26.42±4.95岁(18~40岁),等效球镜度数一O.50~一15.00D, 等效柱镜度数0~一3.00D。所有患者均无角膜接触镜配戴史,并排除了眼部器质 性病变。 1.2检查方法: 超声测厚仪检查采用Storz公司DGH—1000型超声角膜测厚仪。检查方法:被 检者取坐位,滴爱尔凯因1次行双眼表面麻醉。嘱被检者平视前方,检查者一手 分开受检者上下睑,另~手持超声探头,将探头垂直轻轻接触角膜中央读取中央 角膜厚度值,各测量3次取最小值纳入统计。 Orbscan II检查采用美国ORBTEK公司orbscan II眼前节分析系统,声速系数 (acoustic factor,AF)设定为O.95。检查方法:在暗室安静的环境中让患者将下 颌置于仪器的下颌垫上,前额靠紧前额条带,调整并固定好患者头位后嘱患者睁 大双眼注视前方机器内闪烁的红灯。检查者使用操纵杆进行瞄准和对焦,调整角 膜居视屏的中央并使角膜影像上出现“S"型光带对合后取像,取像前嘱患者眨 眼。保存图像结果并读取角膜中央的厚度值纳入统计。 AS—0CT(anterior segment—optical coherence tomographer,眼前段光学 Visante硝0CT Model 1000 相干断层扫描仪)检查采用德国Carl Zeiss公司ZEISS (Vi sante僧oCT)型。检查方法:每同检查前进行性能验证检查。在暗室安静的环 境中让患者将下颌置于仪器的下颌挚(分左右边)上、前额靠紧前额条带,调整 并固定好患者头位后嘱患者检查时睁大双眼注视前方机器内黑色背景中的黄色 爆炸形固视目标。检查者根据患者的屈光状态调整倍率(Power)使患者看清内 部固视目标,并调整固视角度(Fixation Angle)使患者的视轴与眼轴相一致, 选择角膜地形图程序(pachymetry map)扫描,单击瞳孔中央以校准至能看到角膜 14 四种仪器测量中央角膜厚度的比较 中山大学硕士学位论文 反射(即光学作用所产生的一条垂直穿过角膜中心的白线)表明扫描图像已得到 最佳校准即可取像,保存图像结果后读取角膜中央的厚度值纳入统计。 Pentac硼检查采用德国Oculus公司Pentacam眼前节分析系统。检查方法:在 暗室安静的环境中让被检者将下颌置于仪器的下颌垫上,前额靠在前额条带上, 被检者睁大双眼,注视前方机器内蓝色光带中的固视目标,检查者使用操纵杆按 屏幕提示进行瞄准和对焦,对准后系统自动取像并保存,只接受成像质量(qual ity specification,QS)显示OK的检测结果,选取角膜中央的厚度值纳入统计。 被检者均按orbscan II—AS—oCT—Pentacam一超声测厚仪顺序检查,均为自 然瞳孔状态下采集,四种仪器均由同一名熟练的操作员完成。 1.3统计学分析方法: 本研究数据分析使用SPSSl6.0统计分析软件。分别采用了配对芒检验评价超 声测厚仪、0rbscan II、As—oCT和Pentacam四种仪器测量术前患者中央角膜厚度 两两间的差异;简单线性相关描述四种仪器测量术前患者中央角膜厚度两两间的 相关关系;B1and-Altman分析来比较四种仪器测量术前患者中央角膜厚度两两间 的一致性。以均数±标准差的方式来描述数据,以尺0.05作为差异有统计学意义。 2.结果 2.1测量结果 表1和图l显示了超声测厚仪、orbscanⅡ、AS』T和Pentac aIIl四种仪器 测量术前中央角膜厚度(CCT)的均数和95%置信区间,最小值和最大值。 2.2配对舌检验和简单相关结果 表2和图2显示了配对￡检验和简单相关的结果。可以看出超声测厚仪和 orbscan II两种测量方法之间的比较没有统计学意义(户0.518)。超声测厚仪、 0rbscanII和Pentacam同AS—oCT的差别分别为11.7±8.9Il m(尸<0.001)、10.8 ±20.1 ll m(氏O.001)和一14.6±lO.5 Il m(尸 ●● ● D 西 ● ● 伯O 佰O o.1∞ .150 300 350 400 450 500 550 600 650 AVERAGE of 0rbscan¨and AC一0CT 侣O 竹O 0O O {O —r碍u暑co正.=c再。西直.Io =2 O 伯O ……辫毫’ : ? 。 5O O E∞o暑co山.卜oo Q《 {O .+.’捌咒… ●=r■吖￡掰睁?, 一一 350 400 450 500 550 600 650 AVERAGE of AC—OCT and Pentacam ● ● 伯O =2 O 300 350 400 450 500 550 600 650 AVERAGE Of 0rbscan¨and Pentacam 伯O :2 O 300 图3.超声测厚仪、orbscan lI、As—oCT和Pentacam四种仪器测量术前CCT两 两比较的Blana—Altman图 四种仪器测量中央角膜厚度的比较 中山大学硕士学位论文 第二章四种仪器测量LAS l K术后中央角膜厚度的比较 1.对象与方法 1.1研究对象: 选取