引用本文
李逸丰, 杨文利, 李栋军, 王子杨, 陈伟, 赵琦, 崔蕊, 沈琳, 鲜军舫. 基于扫频源相干光断层成像原理与部分相干光干涉原理的生物测量仪在眼轴测量中的比较[J]. 中华眼视光学与视觉科学杂志, 2018,20(11): 648-652.
Yifeng Li, Wenli Yang, Dongjun Li, Ziyang Wang, Wei Chen, Qi Zhao, Rui Cui, Lin Shen, Junfang Xian. A Comparison of Axial Length Measurements with Swept-Source Optical Coherence Tomography Biometry and Partial Coherence Interferometry AL-Scan[J]. CHINESE JOURNAL OF OPTOMETRY OPHTHALMOLOGY AND VISUAL SCIENCE, 2018,20(11): 648-652.  
Doi: 10.3760/cma.j.issn.1674-845X.2018.11.002
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基于扫频源相干光断层成像原理与部分相干光干涉原理的生物测量仪在眼轴测量中的比较
李逸丰, 杨文利, 李栋军, 王子杨, 陈伟, 赵琦, 崔蕊, 沈琳, 鲜军舫
100730 首都医科大学附属北京同仁医院 北京同仁眼科中心 眼科学与视觉科学北京市重点实验室
通讯作者:杨文利（ORCID：0000-0001-7441-8977）,Email：yangwl_tr@163.com

第一作者：李逸丰（ORCID：0000-0003-1469-2450）,Email：yifengli@outlook.com

收稿日期: 2018-07-26
基金资助: 北京市医院管理局临床医学发展专项经费资助（ZYLX201704）; 北京市卫生系统高层次人才培养计划学科带头人项目（2014-2-005）
摘要

目的比较基于扫频源相干光断层成像原理的OA2000和基于部分相干光干涉原理的AL-Scan在白内障患者眼轴长度测量中的检出率、差异性及一致性。方法系列病例研究。纳入2017年11月29日至12月15日在首都医科大学附属北京同仁医院眼科门诊就诊,并拟行白内障手术的白内障患者210例（378眼）为研究对象,使用2种生物测量仪OA2000和AL-Scan检测眼轴长度。分别计算2种仪器的眼轴检出率。采用配对 t检验比较2种仪器眼轴测量结果间的差异性。采用Pearson相关分析评价2种仪器测量间的相关性。采用组内相关系数（ICC）及Bland-Altman法评价仪器的一致性。并将研究眼分为眼轴<22 mm组、眼轴22~26 mm组、眼轴>26 mm组,使用Bland-Altman法分别评价每组一致性。结果OA2000和AL-Scan的眼轴检出率分别为98.4%和90.2%,差异有统计学意义（ χ2=56.19, P<0.001）。OA2000和AL-Scan检测眼轴长度分别为（24.532±2.678）mm和（24.526±2.679）mm,差异无统计学意义（ t=1.847, P=0.066）。2种仪器测量的眼轴长度结果具有密切相关性（ r=1.000, P<0.001）,ICC为1.000,Bland-Altamn分析95%一致性界限范围为0.23 mm（-0.12~0.11 mm）。95%一致性界限范围在眼轴<22 mm组、眼轴22~26 mm组、眼轴>26 mm组分别为0.20 mm（-0.10~0.10 mm）、0.20 mm（-0.09~0.11 mm）、0.33 mm（-0.16~0.17 mm）,3组的线外点分别为7.7%、4.5%、8.4%。结论在白内障患者的眼轴测量中,OA2000比AL-Scan具有更高的眼轴检出率。2种仪器眼轴检测结果的相关性及一致性良好,尤其眼轴范围在22~26 mm的患者中一致性表现最佳。2者数据可以相互替代使用。

关键词: OA2000; AL-Scan; 眼轴; 白内障; 生物测量
A Comparison of Axial Length Measurements with Swept-Source Optical Coherence Tomography Biometry and Partial Coherence Interferometry AL-Scan
Yifeng Li, Wenli Yang, Dongjun Li, Ziyang Wang, Wei Chen, Qi Zhao, Rui Cui, Lin Shen, Junfang Xian
Department of Ophthalmology, Beijing Tongren Eye Center, Beijing Tongren Hospital, Capital Medical University, Beijing Key Laboratory of Ophthalmology and Visual Sciences, Beijing 100730, China
Corresponding author:Wenli Yang, Department of Ophthalmology, Beijing Tongren Eye Center, Beijing Tongren Hospital, Capital Medical University, Beijing Key Laboratory of Ophthalmology and Visual Sciences, Beijing 100730, China (Email: yangwl_tr@163.com)
Fund:Beijing Municipal Administration of Hospitals Clinical Medicine Development of Special Funding Support (ZYLX201704); High Level Health Technical Personnel of Bureau of Health in Beijing (2014-2-005)
Abstract

Objective:To compare a swept-source coherence tomography (SS-OCT) biometer (OA2000) with partial coherence interferometry (PCI) AL-Scan in terms of the axial length measurement success rate in eyes with cataract.Methods:A total of 378 eyes of 210 patients from the Department of Ophthalmology, Beijing Tongren Hospital, Capital Medical University were included in this case series study from November 29th to December 15th 2017. The axial lengths of these eyes were measured with the two biometers and the axial length measurement success rates with the instruments were assessed. A paired t test was used to compare the difference in axial length measurements between the two instruments and a Pearson correlation analysis was used to assess the correlation between the two biometers. The intra-group correlation coefficient (ICC) and the Bland-Altman method were used to assess the agreement in axial length measurements between the two biometers. The sampled eyes were divided into three groups: axial lengths less than 22 mm, 22-26 mm and over 26 mm. The Bland-Altman method was used to assess the agreement in axial length measurements between these three groups.Results:The success rates of OA2000 and AL-Scan were 98.4% and 90.2%, respectively, with a statistically significant difference between the two ( χ2=56.19, P<0.001). The axial lengths measured with the two biometers were 24.532±2.678 mm and 24.526±2.679 mm, with a difference of 0.006±0.058 mm. The difference was not statistically significant ( t=1.847, P=0.066). The axial length measurements were closely correlated ( r=1.000, P<0.001), and the ICC was 1.000. The 95% agreement range for Bland-Altman analysis was 0.23 mm (-0.12-0.11 mm). The 95% agreement range for the three groups mentioned above was 0.20 mm (-0.10-0.10 mm), 0.20 mm (-0.09-0.11 mm) and 0.33 mm (-0.16-0.17 mm), respectively.Conclusions:The SS-OCT based OA2000 out performs the PCI based AL-Scan in terms of axial length measurements in eyes with cataracts. The correlation and agreement in axial length measurements with the two biometers were excellent, especially in patients with 22-26 mm axial length.

Keyword: OA2000; AL-Scan; axial length; cataract; biometry

屈光性白内障手术已成为白内障手术新的发展方向[1], 其对人工晶状体（IOL）度数的计算提出了更高的要求。眼科生物测量是白内障术前最为重要的检查之一, 其目的在于计算IOL的度数, 以期让患者在术后达到理想的屈光状态。在诸多眼球生物测量参数中, 眼轴是最为重要及常用的一个参数, 极大地影响眼内IOL度数的预测, 对于其他很多眼科疾病如屈光不正、青光眼等也起到辅助诊断的作用。研究显示, 1 mm的测量误差将导致约2.5 D的术后屈光误差[2, 3, 4]。因此, 提高眼轴测量的精确性一直是眼科生物测量仪器发展所追求的重要目标。

眼科生物测量的发展得益于科学技术的进步。从最早应用的接触性超声生物测量仪到目前广泛应用的非接触性光学生物测量仪, 越来越多的新技术、新原理被应用于眼科生物测量仪的开发, 使我们更快捷、准确地获取眼部生物学参数。眼科光学生物测量仪最早应用的技术原理为部分相干光干涉（Partial coherence interferometry, PCI）[5]。有研究显示, 应用PCI原理测量的眼轴测量误差低至0.03 mm[6, 7]。扫频源相干光断层成像（Swept-source coherence tomography, SS-OCT）为最新的应用于眼生物测量的技术[8, 9], 此类生物测量仪的临床应用还不够广泛, 相关研究和文献有待进一步完善。因此, 本研究比较了基于SS-OCT原理的OA2000（日本Tomey公司）和基于PCI原理的AL-Scan（日本Nidek公司）在白内障患者眼轴测量中的检出率, 评估2种仪器的一致性。旨在评估2种仪器在眼轴测量中的应用价值。

1 对象与方法
1.1 对象

纳入标准：①年龄> 18岁; ②既往无眼部手术史; ③排除合并其他眼部疾病, 如角膜病变、青光眼、眼部炎症、眼底病等。

收集2017年11月29日至12月15日在首都医科大学附属北京同仁医院眼科门诊就诊, 并拟行白内障手术的白内障患者210例（378眼）, 其中男106例, 女104例; 年龄18~89（58± 14）岁; 187只右眼, 191只左眼。本研究符合赫尔辛基宣言, 所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器和方法

采用OA2000（软件版本40）及AL-Scan（软件版本1.11.01）并由同一名检查者先后对所有患者进行眼轴测量。测量时嘱患者将下颌置于下颌托上, 前额紧靠仪器的前额条带, 睁大双眼避免眼睑遮挡, 被检眼注视仪器内的视标, 测量前瞬目1次。OA2000采用SS-OCT原理, 1 060 nm波长扫描激光光源检测眼轴, 嘱患者注视仪器内红色视标, 机器自动测量10次, 结果取平均值。AL-Scan采用PCI原理, 通过激光二极管发射830 nm的近红外光源检测眼轴, 嘱患者注视仪器内黄色视标, 机器自动测量6次, 结果取平均值。信噪比（Signal-to-noise ratio, SNR）要求在2以上, 记录达到仪器质量控制标准的数据。

1.3 统计学方法

系列病例研究。使用SPSS 22.0及MedCalc 16.2进行统计学分析。检出率为计数资料, 以率表示。2种测量仪器所测眼轴的差异性采用配对样本t检验。使用Pearson相关分析评价2组结果间的相关性, 使用组内相关系数（Intraclass correlation coefficient, ICC）及Bland-Altman分析评估设备间一致性, 并计算95%一致性界限（Limits of agreement, LoA）。以P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 OA2000和AL-Scan的眼轴检出率比较

在纳入研究的378眼中, OA2000检测出了372眼的眼轴, 有6眼未检出, 检出率为98.4%。AL-Scan检测出了341眼的眼轴, 有37眼未检, 检出率为90.2%, 二者差异具有统计学意义（χ 2=56.19, P< 0.001）。

2.2 OA2000和AL-Scan的眼轴检测差异性

OA2000检测眼轴长度为（24.532± 2.678）mm, AL-Scan检测眼轴长度为（24.526± 2.679）mm, 二者差值为（0.006± 0.058）mm, 差异无统计学意义（t=1.847, P=0.066）。

2.3 OA2000和AL-Scan的眼轴检测相关性及一致性

OA2000和AL-Scan均成功检测出眼轴的共341眼, 其中170眼为右眼, 171眼为左眼, 141例患者双眼、29例患者的右眼、30例患者的左眼纳入一致性分析。对OA2000和AL-Scan检测眼轴情况进行相关性分析, 结果显示2组数据具有很高的相关性（r=1.000, P< 0.001）。2组数据的ICC为1.000, 显示2组数据具有较好的一致性。对2种设备检测的眼轴长度结果进行分析, 2组数据95%一致性界限范围为0.23 mm（-0.12~0.11 mm）, 有5.6%的点位于一致性界线以外, 显示2种设备检测眼轴具有良好的一致性, 见图1。

图1. OA2000和AL-Scan检测患者眼轴长度的一致性分析（341眼）Figure 1. Agreement of axial length between OA2000 and AL-Scan (341 eyes)Means of axial length was measured with OA2000 and AL-Scan (mm)

2.4 OA2000和AL-Scan在不同眼轴组测量中的一致性比较

进一步将纳入一致性分析的341眼按照眼轴长度分为3组：A组为眼轴< 22 mm; B组为眼轴22~26 mm; C组为眼轴> 26 mm。A组26眼, B组244眼, C组71眼。A组的平均差值为0.000 mm, 最大差值为0.070 mm, 95%LoA为0.20（-0.10~0.10 mm）, 线外点为7.7%（2/26）。B组的平均差值为0.007 mm, 最大差值为0.400 mm, 95%LoA为0.20（-0.09~0.11 mm）, 线外点为4.5%（11/244）。C组的平均差值为0.005 mm, 最大差值为0.240 mm, 95%LoA为0.33（-0.16~0.17 mm）, 线外点为8.4%（6/71）。

3 讨论

眼轴长度是IOL度数计算中的重要参数[10], 有研究显示, 在引起IOL度数计算误差的因素中, 眼轴长度的测量误差占36%, 为众多因素之首[6]。A型超声是测量眼轴的最传统方法, 由A型超声波仪器发射超声波信号, 超声波依次穿过角膜、前房、晶状体、玻璃体最终到达球壁, 由于超声波在不同组织内传播的声速不同, 通过回波的时间可计算眼球各组织的长度及眼球的轴长。这种原始的生物测量方法存在很多局限性, 如操作过程中探头的偏移、压迫角膜会导致结果的人为误差; 接触性的操作不仅费时费力, 还增加了感染的风险。因此, 当二十世纪80年代光学生物测量仪一经问世, 便使眼科生物测量迅速进入了革命性的全新时代[11]。

PCI是眼光学生物测量仪诞生的基础, 也是目前在眼科生物测量中应用最为广泛的技术基础。将PCI技术应用于眼轴的测量最早始于1986年[12], 由二极管激光器发射红外激光, 并由棱镜分光器将其分为2束平行光, 入射眼球后在眼球的角膜表面和视网膜色素上皮层产生反射, 光电感应器精确定位干涉光的位置, 从而测量角膜表面至视网膜色素上皮层间的光学距离, 并根据眼球屈光介质的平均折射率计算眼轴长度[13]。这种技术的出现使眼科的生物测量进入光学、非接触的新时代。目前临床使用最为广泛的多为PCI技术原理的生物测量仪, 如IOLMaster（德国Zeiss公司）[14, 15]、AL-Scan（日本Nidek公司）[16]等。AL-Scan由激光二极管发射830 nm的近红外光源, 并具有三维自动追踪及自动测量功能。与临床上其他广泛应用的PCI光学生物测量仪一样, 其优势在于非接触、测量速度快并减少了人为误差。但局限性也显而易见, 由于测量光的穿透受到屈光介质混浊程度的影响, 在晶状体混浊程度重的白内障, 尤其是核性或后囊混浊的白内障患者中, 其检出率较低[17, 18]。本研究中, AL-Scan的检出率为90.2%, 也就是说检测失败的9.8%仍需要采用A型超声来测量眼轴, 这在基数庞大的临床工作中值得重视。

本研究中, OA2000的检出率为98.4%, 显著高于AL-Scan的检出率。分析其高检出率的原因主要在于OA2000光学测量原理和扫描方式不同。OA2000测量眼轴的原理为SS-OCT技术, 这种技术为傅立叶域OCT中的一种[19], 不同于以往的时域扫描技术, 而是应用了测量速度更高、组织渗透度更高的频域扫频光源。OA2000采用1 060 nm波长扫描激光光源, 更长的波长增加了光线对组织的穿透能力, 这是眼轴检出率提高的一个原因。另一个原因在于扫描方式的不同, 其特定“ B扫描” 模式在晶状体不透明时可自动搜寻可检测的点位, 避开晶状体混浊程度最重的部位, 从而提高检出率。本研究中OA2000的检出率比AL-Scan高出8.2个百分点, 眼轴检出率的提高可以减少需要进行接触性A超测量的数量、减少感染风险、减低人为误差的可能性, 因此有重要意义。

本研究结果显示, OA2000和AL-Scan测量数据具有良好的相关性和一致性。2组仪器测量数据差值为（0.006± 0.058）mm, 差异没有统计学意义。本研究显示, 0.01 mm的眼轴测量误差会导致0.03 D的IOL度数计算误差[9], 而本研究中2种仪器的眼轴测量差异不足0.01, 所导致的IOL误差极小, 人体难以察觉, 临床意义几乎可以忽略不计。然而, 同样的眼轴误差在不同长度眼轴的情况下可能引起不同的屈光误差。有研究显示, 同样的眼轴误差值, 在近视或远视眼中所导致的屈光误差可能大于在标准眼中的屈光误差[20, 21]。因此, 我们按眼轴长短将341眼进一步分为3组, 分别计算其一致性界限。Bland-Altamn法分析显示, 在眼轴< 22 mm组和眼轴22~26 mm组中, 2种仪器检测的95%一致性界限范围最小, 均为0.20 mm。在眼轴> 26 mm组中, 2种仪器检测的95%一致性界限范围为0.33 mm, 略大于另外2组, 但依然显示了良好的一致性。眼轴22~26 mm组的线外点百分比最少, 仅为4.5%。眼轴< 22 mm的线外点为7.7%, 眼轴> 26 mm组为8.4%, 均大于眼轴22~26 mm组。分析原因, 注视状态可能会影响长眼轴和短眼轴患眼的眼轴测量。另外, 对于高度近视的患者, 是否存在后巩膜葡萄肿也是影响眼轴测量一致性的重要因素[22]。

综上所述, 在白内障患者的眼轴测量中, 基于SS-OCT原理的眼生物测量仪OA2000比基于PCI原理的眼生物测量仪AL-Scan具有更高的眼轴检出率。2种仪器眼轴检测结果的相关性及一致性良好, 尤其在正常眼轴患者中, 一致性表现最佳, 测量值可以相互代替使用。

利益冲突申明 本研究无任何利益冲突

作者贡献声明 李逸丰：参与选题、设计及资料的分析和解释; 撰写论文; 根据编辑部的修改意见进行修改。杨文利：参与选题、设计、资料的分析和解释; 修改论文中关键性结果、结论; 根据编辑部的修改意见进行核修。李栋军、王子杨、陈伟、赵琦：参与收集数据。崔蕊、沈琳：参与收集数据和数据的分析。鲜军舫：参与选题、设计, 修改论文中关键性结果

The authors have declared that no competing interests exist.

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