论著:经验体会
眼轴长度和光学放大效应对频域OCT视网膜神经纤维层测量影响
中国实用眼科杂志, 2016,34(8) : 884-888. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1006-4443.2016.08.030
摘要
目的

采用频域光学相干断层扫描仪(SD-OCT)分析评估眼轴长度和光学放大效应对近视眼视盘旁视网膜神经纤维层(RNFL)测量的影响。

方法

一共120名健康近视眼纳入研究,所有受试者均接受详细的眼科检查,包括眼压、视力、最佳矫正视力、电脑验光,裂隙灯、散瞳眼底检查、IOL Master眼轴测量、视野检测、SD-OCT视盘旁RNFL扫描。每名受试者随机选择1只眼纳入分析。对OCT测量的RNFL厚度进行光学放大效应矫正,对RNFL峰值间距进行测量并转换为RNFL峰值分布角度进行分析。

结果

光学放大效应矫正前及矫正后RNFL平均厚度分别为(98.64±8.54)μm和(103.64±8.65)μm,差异具有统计学意义。矫正前的平均RNFL厚度与眼轴长度呈负相关关系(r =-0.335,P<0.01),与屈光度呈正相关关系(r =0.216,P =0.018);相反地,矫正后的平均RNFL厚度与眼轴长度呈正相关关系(r =0.219,P =0.017),与屈光度呈负相关关系(r =-0.198,P =0.031)。矫正前及矫正后RNFL厚度差异与眼轴长度呈正相关关系(r =0.993,P<0.001)。RNFL厚度峰值分布角度与眼轴长度呈正相关关系(r =0.349,P<0.001)。

结论

近视眼频域OCT RNFL测量受眼轴长度及光学放大效应影响。眼轴越长,光学放大效应越明显。随着近视度数的增加(眼轴增长),RNFL厚度呈增加趋势,而RNFL峰值分布趋向于颞侧偏移。对近视眼RNFL进行频域OCT检测时,其RNFL分析报告须综合考虑光学放大效应的影响以及眼轴长度对RNFL分布的影响。

引用本文: 邱坤良, 王耿, 张日平, 等.  眼轴长度和光学放大效应对频域OCT视网膜神经纤维层测量影响 [J] . 中国实用眼科杂志, 2016, 34(8) : 884-888. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1006-4443.2016.08.030.
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近视是我国人群常见的眼病[1],而近视病人发生原发开角青光眼(POAG)的机会是正常人的两到三倍[2,3]。因此,在近视病人中诊断POAG就显得非常重要。光学相干断层扫描仪(OCT)是近年来发展的一种非接触性、非侵入性的眼底成像技术[4]。目前应用于临床上的频域OCT技术可对眼底视网膜进行活体下高速扫描,获取高分辨率视网膜断层图像,其测量RNFL厚度的分辨率可达4~5 μm。SD-OCT技术已经被广泛应用于青光眼诊断及随访[5,6]

既往研究发现,近视眼患者的RNFL厚度与眼轴长度存在关系[7,8,9,10]。但时至今日,在两者之间的具体关系上仍有争议。部分研究认为眼轴长度与RN-FL厚度存在负相关关系[9,10,11],也有研究发现眼轴长度与RNFL厚度无关或呈正相关关系[12,13,14]。对此,有研究认为,既有的OCT光学系统在进行RNFL扫描检测时均采用固定眼轴长度设置,在对近视眼进行相关检测时难免会存在光学放大效应导致横向测量误差[15,16]。因此,本研究拟对我国健康近视眼进行频域OCT扫描,获取RNFL厚度及分布数据,并对OCT测量数据进行光学放大效应矫正,分析探讨光学放大效应和眼轴长度对近视眼RNFL测量的影响。

对象和方法
1.对象:

共招募健康近视眼120例,随机选择1只眼纳入本研究。本项研究内容符合1964年赫尔辛基宣言中的伦理学标准,所有受试者均签署了知情同意书。所有受试者均接受全面眼科检查,包括视力、最佳矫正视力、裂隙灯、眼底等检查。健康近视眼入选标准为:近视度数(等效球镜)大于-0.5 D,年龄大于18岁,最佳矫正视力不低于0.5,经全面眼科检查排除青光眼。除近视外没有其他眼病。排除标准:眼压高于21 mmHg,青光眼家族史,内眼手术史,近视黄斑病变,临床诊断青光眼,视盘异常如视乳头疣,屈光手术,视网膜手术或激光治疗,神经系统疾病或糖尿病。

2.方法

(1)眼轴测量:采用光学相干生物测量仪(IOL-Master,蔡司)测量眼轴长度;读取5个测量读数(每一测量读数SNR不小于2.0),取平均值进行记录。

(2)屈光度测量:使用电脑自动验光仪(RK-F1 Auto Kerato-refractometer,Canon)进行屈光度测量。每眼测量3次,计算等效球镜用于统计分析。

(3)标准视野测试:采用Central 24-2 SITA Standard测试程序(Humphrey Field Analyzer II);视野测试的基本入选标准为:固视丢失率,假阳性率和假阴性率均低于20%。根据青光眼半视野测试(glaucoma hemifield test,GHT),所有视野检查结果均为"在正常范围之内"。

(4)频域OCT RNFL检测:采用频域OCT(Cirrus HD OCT)进行视盘扫描,选用Optic Disc Cube 200×200扫描模式,扫描范围为6×6×2 mm。选择图像信号均匀,信号强度7分以上的扫描图像作为入选图像。采用机器自带的分析软件获取各象限及平均RNFL厚度数值。

(5)矫正光学放大效应:由于OCT系统进行眼底RNFL扫描时均采用统一设置,其测量的RNFL厚度数值均基于同一眼轴长度(24.46 mm),因此,其RN-FL分析报告的测量数值由于未考虑光学放大效应未能准确反映RNFL厚度的实际测量值。根据下列公式对RNFL测量厚度测量数据式进行校正[12,13]

t=0.01306(χ-1.82)×p×s。其中t为实际RNFL厚度,χ为被测量眼的眼轴长度,p为OCT系统的光学放大系数(常数),s为OCT测量的RNFL厚度。

(6)测量RNFL峰值分布角度:采用ImageJ图像处理软件对RFNL厚度曲线上的RNFL峰值(上方、下方峰值)间的距离进行测量(见图1)。Cirrus HD OCT的RNFL厚度曲线共包含256个测量点,因此,RNFL峰值分布角度可通过测量RNFL峰值间距,并通过下列公式进行角度转换。峰值分布角度=RNFL峰值距离÷256×360。

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图1
RNFL峰值分布角度测量(右眼)。导出Cirrus HD OCT视盘旁RNFL分析报告,先采用ImageJ图像处理软件对RFNL厚度曲线上的RNFL峰值(上方峰值对应点A、下方峰值对应点B)间的距离(即AB间距)进行测量(上图,纵坐标为RNFL厚度值,横坐标为RNFL测量位点)。然后,对峰值间距进行转换后得出对应的角度(下图钝角∠AOB)。
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图1
RNFL峰值分布角度测量(右眼)。导出Cirrus HD OCT视盘旁RNFL分析报告,先采用ImageJ图像处理软件对RFNL厚度曲线上的RNFL峰值(上方峰值对应点A、下方峰值对应点B)间的距离(即AB间距)进行测量(上图,纵坐标为RNFL厚度值,横坐标为RNFL测量位点)。然后,对峰值间距进行转换后得出对应的角度(下图钝角∠AOB)。
3.统计学分析:

采用配对T检验对矫正前和矫正后RNFL厚度进行均数比较。采用Pearson相关分析方法分析眼轴长度/屈光度和RNFL峰值分布角度以及矫正后RNFL厚度(象限及平均厚度)之间的关系。P ≤0.05为差异具有统计学意义。

结果
1.研究对象的基本信息:

一共120只眼(120名参与者)纳入分析,其中男性58名,女性62名,57只右眼,63只左眼。研究对象的基本信息如表1所示,本组平均年龄为(22.90±3.96)岁,屈光度平均为(-5.20±2.33)D,眼轴平均长度为(25.63±1.10)mm,RNFL峰值分布角度平均为(182.18±24.29)度。

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表1

研究对象的基本信息(n=120)

表1

研究对象的基本信息(n=120)

 均数±标准差范围
年龄(岁)22.90±3.9618~40
屈光度(D)-5.20±2.33-15.75~-0.50
眼轴长度(mm)25.63±1.1022.52~28.77
视野平均缺损(dB)-2.06±0.99-4.96~1.47
信号强度7.83±0.777.00~10.00
RNFL峰值角度(度)177.81±24.29118.65~272.90
2.光学放大效应对RNFL厚度测量的影响:

表2对光学放大效应矫正前后的平均RNFL厚度和各象限RN-FL厚度进行了对比。光学放大效应矫正前的平均RN-FL厚度为(98.64±8.54)mm,矫正后的平均RNFL厚度为(103.64±8.65)mm。矫正光学放大效应后的RNFL厚度明显大于矫正前(平均厚度及各象限厚度差异均有统计学意义)。平均RNFL厚度矫正前后的差异与眼轴长度呈高度正相关关系(r =0.993,P<0.001)。

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表2

光学放大效应矫正前及矫正后各象限及平均RNFL厚度(均数±标准差)对比(n=120,配对t检验)

表2

光学放大效应矫正前及矫正后各象限及平均RNFL厚度(均数±标准差)对比(n=120,配对t检验)

 矫正前矫正后平均差异P
上方象限(μm)119.57±16.01125.46±15.275.88±5.56<0.001
鼻侧象限(μm)65.43±10.8968.80±11.633.36±3.27<0.001
下方象限(μm)124.08±17.43130.15±16.576.07±5.84<0.001
颞侧象限(μm)85.52±15.9590.18±18.764.66±4.80<0.001
平均厚度(μm)98.64±8.54103.64± 8.654.99±4.78<0.001
3.RNFL厚度与眼轴长度、屈光度的关系:

表3所示,光学放大效应矫正前的平均RNFL厚度与眼轴长度呈负相关关系(r =-0.335,P<0.001),与屈光度呈正相关关系(r =0.216,P =0.018);矫正后的平均RNFL厚度与眼轴长度呈正相关关系(r =0.219,P =0.017),与屈光度呈负相关关系(r =-0.198,P =0.031)。

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表3

光学放大效应矫正前后各象限及平均RNFL厚度与眼轴、屈光度之间的相关关系(n=120,Pearson相关分析)。

表3

光学放大效应矫正前后各象限及平均RNFL厚度与眼轴、屈光度之间的相关关系(n=120,Pearson相关分析)。

 眼轴长度屈光度
rPrP
矫正前    
上方象限-0.429<0.0010.274<0.001
鼻侧象限-0.0770.4080.0440.638
下方象限-0.457<0.0010.339<0.001
颞侧象限0.2740.003-0.2150.003
平均厚度-0.335<0.0010.2160.018
矫正后    
上方象限-0.0950.3060.0180.845
鼻侧象限0.2040.026-0.1660.072
下方象限-0.1360.1410.1020.271
颞侧象限0.479<0.001-0.368<0.001
平均厚度0.2190.017-0.1980.031
矫正前后差值    
上方象限0.981<0.001-0.741<0.001
鼻侧象限0.977<0.001-0.733<0.001
下方象限0.975<0.001-0.722<0.001
颞侧象限0.958<0.001-0.723<0.001
平均厚度0.993<0.001-0.744<0.001
4.RNFL峰值分布角度与眼轴长度、屈光度的关系:

图2所示,RNFL峰值分布角度与眼轴长度呈正相关的关系(r =0.349,P<0.001),与屈光度呈负相关关系(r =-0.272,P =0.003)。图3展示了3例健康近视眼OCT视盘扫描分析数据,随着眼轴的增长,RNFL峰值间距增大(峰值向颞侧偏移),RNFL分析报告趋于出现假阳性。

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图2
RNFL峰值分布角度与眼轴长度、屈光度之间的相关关系(散点图)。
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图2
RNFL峰值分布角度与眼轴长度、屈光度之间的相关关系(散点图)。
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图3
3例健康近视眼(右眼)OCT视盘扫描分析数据,其中上半部分图为RNFL厚度曲线图,下半部分图为上方(S)、鼻侧(N)、下方(I)、颞侧(T)象限以及12钟点位RNFL厚度值。由图可见,随着眼轴的增长,RNFL峰值间距增大(峰值向颞侧偏移),颞侧象限厚度变厚,鼻侧象限厚度变薄,RNFL分析报告趋于出现假阳性。
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图3
3例健康近视眼(右眼)OCT视盘扫描分析数据,其中上半部分图为RNFL厚度曲线图,下半部分图为上方(S)、鼻侧(N)、下方(I)、颞侧(T)象限以及12钟点位RNFL厚度值。由图可见,随着眼轴的增长,RNFL峰值间距增大(峰值向颞侧偏移),颞侧象限厚度变厚,鼻侧象限厚度变薄,RNFL分析报告趋于出现假阳性。
讨论

有研究显示RNFL厚度的改变和缺损可能是青光眼出现的早期信号[17,18]。近年来,广泛应用于临床上的频域OCT技术可对视盘旁RNFL厚度进行高分辨率定量测量,其RNFL厚度检测逐渐应用于青光眼诊断及随访[5,6]。近视是原发性开角型青光眼的风险因素[1,2,3]。因此,近视眼的RNFL检测一直以来广受关注。

光学放大效应是光学成像检测需要考虑的问题[15]。由于目前的OCT系统进行眼底RNFL扫描时均采用统一设置,其测量的RNFL厚度数值均基于同一眼轴长度(如Cirrus HD OCT与Stratus OCT均采用24.46 mm)[12,16]。根据Littmann公式,我们在当前研究中对OCT测量的RNFL厚度进行光学放大效应矫正,我们发现光学放大效应矫正前后的RNFL厚度存在统计学差异,矫正后的RNFL厚度大于矫正前,这表明光学放大效应对近视眼RNFL厚度的检测具有重要影响[15]。我们的研究结果发现矫正前后RN-FL厚度差异与眼轴长度呈正相关关系,提示眼轴越长,光学放大效应越明显。

关于眼轴长度与RNFL厚度之间的关系,既往文献报道不一。Leung等[9]人运用时域OCT(Stratus OCT)对115名近视眼的研究发现,随着眼轴的增长,RNFL平均厚度变薄。姜正美等[10]应用频域OCT的研究发现,近视眼RNFL平均厚度与眼轴长度呈负相关关系。Wang等[8]对149名近视眼同时进行频域OCT及GDx ECC扫描,其研究结果发现OCT检测的RNFL厚度与眼轴呈负相关关系,而GDx ECC扫描的RNFL厚度与眼轴无相关关系。在对Cirrus HD OCT的光学放大效应进行矫正后,有人报道,RNFL厚度与屈光度无明显相关关系,与眼轴长度呈正相关关系[12]。Aykut等[13]对120名儿童进行RTVue OCT扫描,其研究发现在进行光学放大效应矫正后,眼轴长度与RNFL平均厚度无明显相关关系。我们的研究表明,与大部分的未经光学放大效应矫正的OCT研究结果一致,眼轴长度与平均RNFL厚度呈负相关关系;相反地,光学放大效应矫正后的RNFL厚度与眼轴长度呈正相关关系。这一研究结果提示,近视眼容易发生POAG可能另有机制,而非眼轴增长导致RNFL厚度变薄所致。眼轴长度增长导致RNFL厚度变厚的机制有待于进一步研究。

既往研究发现,近视眼颞侧象限的RNFL厚度与非近视眼存在显著差异。Kim等[19]的研究发现,高度近视眼组的8~10钟点位(相当于颞侧象限)的RNFL厚度明显大于低度近视眼组。李泽斌等[11]采用Cirrus HD OCT的研究发现,与正常组比较,近视眼组的鼻侧RNFL厚度有所变薄,而颞侧RNFL厚度明显变厚。在本研究中,我们通过测量RNFL厚度峰值间距,发现眼轴是影响RNFL分布的重要因素。与既往研究结果一致。由于当前OCT数据库未考虑眼轴长度对RNFL厚度及分布的影响,在近视眼的RNFL分析报告中容易出现假阳性(见图2)。既往研究已经发现,近视眼RNFL厚度分析的假阳性率明显高于非近视眼[20]。因此,我们在对近视眼进行RNFL分析时,须考虑眼轴增长导致RNFL峰值向颞侧偏移而出现的假阳性结果,临床上须谨慎结合视野及眼压等数据进行综合分析。

采用OCT在近视眼人群进行RNFL厚度检测时需考虑光学放大效应对RNFL厚度的影响。同时,需考虑眼轴长度对RNFL分布的影响。临床上分析近视眼RNFL厚度报告时,须结合视野、视乳头参数等进行综合判断。

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