白内障人群角膜屈光力的分布及相关因素分析

来源期刊：眼科学报 | 2023年12月第38卷第12期： 837-844 发布时间：2023-11-15 收稿时间：2024/3/13 12:09:58 阅读量：3684

作者：: 张嵘,

胡颖峰,

王艳,

郭昆,

杨磊,

叶向彧,

关键词：: 角膜屈光力眼轴角膜水平直径相关性; corneal refractive power axial length white-to-white correlation

DOI：: 10.12419/2306290002

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目的：探讨白内障人群角膜屈光力(corneal refractive power,CRP)的分布特点及与眼生物学参数的相关因素分析。方法：回顾性横断面研究福州眼科医院2019年3月至2022年7月就诊的40岁以上白内障人群共23035眼，使用OA-2000测量其眼轴(axial length,AL)、CRP、前房深度(anterior chamber depth,ACD)、晶状体厚度(lens thickness,LT)、角膜水平直径即白到白(white-to-white,WTW)、中央角膜厚度(central corneal thickness,CCT)。绘制各眼生物学参数及年龄Spearman相关性热力图，绘制CRP与AL、CRP与WTW散点拟合图。将CRP与上述参数及年龄进行Spearman相关性分析，分段数据的线性关系使用Pearson分析及线性回归分析。结果：白内障人群CRP为(44.36±1.52)D，在总体数据中CRP与AL为非线性相关；但在分段数据中存在线性相关：当AL≤25.06 mm，CRP与AL负线性相关(R² =0.397，P<0.001)；当AL>25.06 mm，CRP与AL正线性相关(R² =0.045，P<0.001)；无论AL长短，CRP与WTW、CCT均呈负相关。在总体数据中，CRP与WTW也存在非线性关系；但在分段数据中存在线性相关：当10.52 mm≤WTW≤12.46 mm，CRP与WTW负线性相关(R² =0.149，P<0.001)，并与AL、ACD、CCT呈负相关。结论：CRP与AL、WTW呈非线性相关，使用CRP优化计算人工晶状体(intraocular lens,IOL)屈光力时需适当考虑AL、WTW与CRP的相关性。

Objective: To investigate the distribution characteristics of corneal refractive power (CRP), and analyze the correlation between corneal refractive power and ocular biometric parameters in cataract patients. Methods: A retrospective cross-sectional study was conducted on 2,3035 eyes of cataract patients over 40 years old, who visited Fuzhou Eye Hospital during the period between March 2019 and July 2022. The subjects' examination results of axial length (AL), corneal refractive power (CRP), anterior chamber depth (ACD), lens thickness (LT), horizontal corneal diameter (WTW), central corneal thickness (CCT) were measured by OA-2000. Spearman correlation thermograms of bilological parameters and age for each eyes were worked out. The plot scatter fitting plots of CRP and AL, CRP and WTW were made. Spearman correlation analysis was made among CRP, above-mentioned parameters and age. Linear relationships of the segmented data were analyzed with Pearson and linear regression analysis. Results: In the cataract patients, CRP was (44.36 ± 1.52) D. There was a non-linear correlation between CRP and AL in the total data. However, there was a linear relationship in the segmented data. When AL ≤ 25.06 mm, CRP was negatively linearly correlated with AL (R² =0.397, P<0.001). When AL>25.06 mm, CRP was weakly positively correlated with AL (R² =0.045, P<0.001). Regardless of the length of AL, CRP was negatively correlated with WTW and CCT. There was also a nonlinear relationship between CRP and WTW in the total data. But there was a linear correlation in the segmented data.When 10.52 mm ≤ WTW ≤ 12.46 mm, the negative linear correlation was found between CRP and WTW (R² =0.149, P<0.001), while there was negative correlation among CRP, AL, ACD, and CCT. Conclusion: There is a non-linear correlation among CRP, AL and WTW. To optimize the calculation of intraocular lens (IOL) refractive power with CRP, it is necessary to consider the correlation between AL, WTW, and CRP.

随着屈光性白内障手术的发展，精准的术前生物测量及准确的人工晶状体(intraocular lens,IOL)屈光力计算成为手术成功与否的关键。Olsen^[1]提出眼轴(axial length,AL)、角膜屈光力(corneal refractive power, CRP)、有效人工晶状体位置(effective lens position,ELP)是影响IOL计算准确性的关键。其中，CRP占人眼总屈光力的2/3，若CRP改变1D，将导致IOL屈光力改变1D^[2]；同时CRP也是第三代公式如SRK/T、Holliday1、Hoffer Q等预测ELP的重要参数^[3]。因此CRP的测量、在IOL屈光力计算公式中的优化受到了越来越多的关注。本研究统计了大量本地区白内障患者术前眼前节数据，以寻求CRP的分布特点及相关因素。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本文为回顾性横断面研究，选择2019年3月至2022年7月期间就诊于福州眼科医院的40岁以上白内障人群共13 713例23 035眼(右11 800眼，左11 235眼)，年龄40~104岁、平均(69.66±9.22)岁，其中男6 360例10 425眼，女7 353例12 610眼。纳入标准：无先天眼部发育异常及角膜异常的40岁以上白内障患者；排除标准：有角膜接触镜配戴史者，角膜疾病(如角膜炎、圆锥角膜、角膜营养不良、未有效治疗的重度干眼症)者，角膜手术史、外伤史者，葡萄膜炎者，可能影响角膜形态的眼眶、眼睑或结膜疾病及有眼内手术史者。本研究得到我院伦理委员会审核批准(批件号：No.FZYKYY-KY-2019-03)，均获得患者知情同意。

1.2 检查方法

记录每例患者的性别、年龄、眼别，使用OA-2000眼生物测量仪(日本，Tomey公司)测量患者自然瞳孔状态下的AL、前房深度(anterior chamber depth, ACD)、平均模拟角膜曲率即CRP、晶状体厚度(lens thickness,LT)、角膜水平直径即白到白(white-to-white, WTW)、中央角膜厚度(central corneal thickness,CCT)，测量时需注意保持头正位、固视良好，确保角膜圆环清晰后方可采集数据，采用信噪比(signal to noise ratio, SNR)>20的结果^[4]。以上由经验丰富的技师测量，重复三次取平均值。

1.3 统计学方法

数据采用SPSS 23.0进行统计学分析处理。使用Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验数据正态性，符合正态分布的连续计量资料采用均数±标准差(x?±s)表示，统计百分位数、中位数及范围，绘制各眼生物学参数及年龄Spearman相关性热力图，绘制CRP与AL、CRP与WTW散点拟合图。将CRP与AL、ACD、LT、WTW、CCT、年龄进行Spearman相关性分析(r_s，P)，分段数据中线性关系用Pearson相关性分析(r，P)及线性回归分析(R²，P)，若r_s值接近0为弱相关，若r_s值接近1为强相关，P<0.05为差异有统计学意义。使用Python语言对以下统计方法进行编程：计算不同区段AL与CRP、WTW与CRP线性回归R²最大值，找出AL及WTW关于CRP的最优间隔点。

2 结果

2.1 眼生物学参数及年龄数据分布

CRP、AL、ACD、LT、WTW、CCT及年龄经K-S检验均服从正态分布。其中CRP为(44.36±1.52)D，AL为(23.61±1.67)mm，ACD为(3.02±0.36) mm，LT为(4.65±0.40)mm，WTW为(11.53±0.63)mm，CCT为(519.63±32.02)μm，年龄为(69.65±9.22)岁。眼生物学参数及年龄的数据具体分布见表1。

表1 CRP、AL、ACD、LT、WTW、CCT及年龄总数据分布

Table 1 The distribution of CRP, AL, ACD, LT, WTW and age

2.2 各眼生物学参数及年龄相关性热力图

通过相关性热力图(图1)得出，总数据中CRP与AL(r_s=-0.553)、CRP与WTW(r_s=-0.340)存在负相关。

2.3 CRP与AL的分布特点

2.3.1 CRP与AL散点拟合图

总数据中，CRP与AL呈非线性拟合(图2A)。统计不同区段AL与CRP的相关性，当AL≤25.06 mm，CRP与AL呈现负线性相关(R²=0.397，P<0.001)，数据占比最大，回归方程为CRP=71.57-1.17AL(图2B)；当AL>25.06 mm时，CRP与AL呈现正线性相关(R²=0.045，P<0.001)，回归方程为CRP= 39.91+ 0.14AL(图2C)。

2.3.2 不同AL分组下，CRP与眼生物学参数、年龄相关性

在总数据中，CRP与AL呈负相关(r_s=-0.553，P<0.001)，与WTW呈负相关(r_s=-0.340，P<0.001)，而与ACD呈负相关(r_s=-0.073，P<0.001)，与CCT呈负相关(r_s=-0.133，P<0.001)，与年龄呈正相关(r_s=0.014，P=0.036)，但与LT无相关。在AL≤25.06 mm组，CRP与AL呈负相关(r=-0.630，P<0.001)，与WTW呈负相关(r_s=-0.318，P<0.001)，而与ACD呈负相关(r_s=-0.059，P<0.001)，与CCT呈负相关(r_s=-0.124，P<0.001)但与LT、年龄无相关。在AL>25.06 mm组，CRP与AL呈正相关(r=0.212，P<0.001)，与WTW呈负相关(r_s=-0.476，P<0.001)，而与CCT呈负相关(r_s=-0.174，P<0.001)，但与ACD、LT、年龄无相关。见表2。

表2 CRP与AL、ACD、LT、CRP、WTW、CCT、年龄的相关性

Table 2 The correlation between CRP and AL, ACD, LT, CRP, WTW, CCT, age

2.4 CRP与角膜直径的分布特点

2.4.1 CRP与WTW散点拟合图

总数据中，CRP与WTW呈非线性拟合(图3A)。统计不同区段WTW与CRP的相关性，若WTW<10.52 mm，CRP与WTW呈现正线性相关(R²=0.021，P<0.001)，回归方程为CRP=39.33+0.53WTW(图3B)；当10.52 mm≤WTW≤12.46 mm，CRP与WTW呈现负线性相关(R²=0.149，P<0.001)，数据占比最大，回归方程为CRP=60.68-1.41WTW(图3C)；若WTW>12.46 m m，CRP与WTW呈现正线性相关(R²=0.028，P<0.001)，回归方程为CRP=34.47+0.73WTW(图3D)。

2.4.2 不同WTW分组下，CRP与眼生物学参数、年龄相关性

在10.52 mm≤WTW≤12.46 mm组，CRP与A L呈负相关(r_s=-0.504，P<0.001)，与WTW呈负相关(r=-0.387，P<0.001)，而与ACD呈负相关(r_s=-0.059，P<0.001)，与CCT呈负相关(r_s=-0.138，P<0.001)，与年龄呈正相关(r_s=0.022，P<0.05)，与LT无相关。见表3。

表3 CRP与AL、ACD、LT、CRP、WTW、CCT、年龄的相关性

Table 3 The correlation between CRP and AL, ACD, LT, CRP, WTW, CCT, age

3 讨论

如今IOL屈光力计算公式已从第一代发展至第五代，其中第三代公式通过AL、CRP来预测有效IOL位置；而第四代公式引入更多眼前节参数来预测ELP，包括术前ACD、LT、WTW；第五代公式在前基础上添加角膜厚度，应用厚透镜模型、光线追迹、人工智能进行计算^{[3, 5]}。但更多的参数将导致计算过程的复杂性，数据并非呈现简单的线性相关^[5]。CRP作为预测ELP的重要参数之一，探明各参数与之关系具有重要意义。

本研究显示本地区白内障人群CRP为(44.36±1.52) D，与国内华东地区Liu等^[6]报道的(44.45±1.51) D、华中地区Yu等^[7]报道的(44.29±1.58) D及日本学者报道的(44.20±1.40) D^[8]、印度学者报道的(44.41±1.50) D^[9]等结果相似，但比西班牙学者报道的(43.84±1.45) D^[10]、德国学者报道的(43.32±1.50) D^[11]等欧洲国家数据略高。其中，CRP与AL、WTW呈负相关，与CCT、ACD呈负相关，与年龄呈正相关，这与Popov等^[12]的一致。因此，本文就CRP与AL、CRP与WTW的相关性作进一步分析。

在所有屈光介质之中，CRP与AL被普遍认为是影响屈光状态最重要的两个因素。严梦南等^[13]研究国人青年近视人群的屈光度时发现等效球镜值与AL、CRP呈正相关(r=0.851，0.157，均P<0.001)，AL对近视屈光度的影响远高于CRP。我国近视人群众多，本研究中白内障人群AL为(23.61±1.67) mm，与国内Chen等^[14]报道的(23.58±1.13) mm接近，比Liu等^[6]报道的(24.35±2.34) mm略低，但高于Fotedar等^[15]统计的白种人(23.44±1.51) mm、印度(23.34±1.12) mm^[9]等结果。Lei等^[16]使用IOLMaster700测量国人28 709眼的白内障术前眼生物参数，发现CRP与AL呈负相关(r=-0.423，P<0.01)，提示成年后的人眼仍然存在正视化过程，AL增长伴随着CRP的减少，与Grosvenor^[17]的结论一致。但这种正视化并非一成不变，Hoffmann等^[11]发现90%德国人AL在21.63~25.84 mm之间，这部分人群CRP与AL呈负线性相关(r=-0.429，P<0.001)，但在AL超过25.84 mm的长AL人群中CRP与AL呈弱正线性相关(r=0.072，P<0.05)。本研究显示虽然总数据中CRP与A L存在负相关(r_s=-0.553，P<0.001)，但CRP与AL散点拟合图同样倾向两者为非线性相关(图2A)：当AL≤25.06 mm，CRP与AL呈现负线性相关(R²=0.397，P<0.001)，相关性强于整体数据，CRP随着AL的增长而变小，与上述正视化的结论一致；当AL>25.06 mm，CRP与AL由负线性相关转变为正线性相关(R²=0.045，P<0.001)，说明AL若再继续增长，CRP代偿的能力减弱，CRP不再减少反而呈现轻度增加，但增长缓慢，提示绝大部分高度近视患者为轴向近视^[18]。

本研究还发现无论AL长短，WTW、CCT均与CRP呈负相关(表2)，说明WTW越大，CRP越小；CCT越薄，CRP越大，且上述结果不受AL的影响。可能由于WTW越大，角膜向水平矢状位延伸，角膜越平坦^[19]；CCT越薄，角膜胶原纤维生物力学反应力下降，角膜黏弹性降低，在外力的作用下(如眼内压)更易发生变形^[20]，这可能是CRP增大的原因，极端情况类似圆锥角膜。

本研究中角膜水平直径为(11.53±0.63) mm，与国内Yu等报道(11.63±0.43) mm^[7]结果接近，但小于西班牙(12.09±0.42) mm^[10]及印度(11.92 ± 0.54) mm^[9]人群。本研究中CRP与WTW也存在非线性关系(图3A)。约占90%WTW取值在10.52~12.46 mm，这部分人群CRP与WTW呈现负线性相关(R²=0.149，P<0.001)，并与AL、ACD、CCT呈负相关。说明在正常WTW人群中，WTW越大，角膜越平坦，伴随着更长的AL、更深的前房及更厚的角膜，这与Lei等^[16]的结果相似，进一步证实了正视化机制。异常值如WTW <10.52 mm组或WTW>12.46 mm组，CRP则与WTW呈正相关(r分别为0.144、0.166)。

综上所述，总数据中CRP与AL、WTW呈负相关，但散点拟合图发现两者与CRP均存在一定非线性关系。当AL≤25.06 mm时，CRP与AL呈现负线性相关，当AL>25.06 mm时却呈正线性相关；CRP与WTW呈非线性相关，当10.52 mm≤WTW≤12.46 mm时呈现负线性相关。如果单纯从整体数据中分析，会认为CRP与AL或CRP与WTW存在单一的线性负相关。但是在长AL患者中(AL>25.06 mm)，CRP变化缓慢，主要以AL改变为主，对于使用CRP预测ELP的公式如SRK/T，可能出现ELP预测误差，因此AL的优化应优于CRP如Wang-Koch长眼轴SRK/T矫正公式；在异常WTW患者(WTW<10.52 mm或WTW>12.46 mm)，盲目输入WTW数据可能导致错误，如何将WTW与CRP的关系分段引入公式进行IOL公式优化及创建也值得深思。因此，使用CRP优化计算IOL屈光力时需适当考虑AL、WTW与CRP的相关性。

本研究统计23 035眼大样本白内障术前眼生物学参数，不同于Hoffmann等^[11]对AL百分位数分段或是Yu等^[7]对AL长短分段进行CRP分析，本研究以散点拟合图为参考，进行不同区段AL、WTW与CRP的大数据相关性计算，从中发现线性相关的区段。但也存在局限性：收集的部分资料为同一患者双眼数据，无法排除双眼相关的影响；收集的资料为福州区域白内障患者，包括城市及农村人群，不能完全代表广大国人数据。未来我们将以上述研究为基础，进行异常CRP的相关探索，以发现基于CRP更准确的优化方式。

利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

开放获取声明

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