引用本文
曹雪倩, 王晶, 赵峰, 程梦雅, 王林农. 可视化角膜生物力学分析仪评价FS-LASIK、SBK、LASEK术后生物力学变化[J]. 中华眼视光学与视觉科学杂志, 2019,21(1): 23-29.
Xueqian Cao, Jing Wang, Feng Zhao, Mengya Cheng, Linnong Wang. The Influence of FS-LASIK, SBK, LASEK on Corneal Biomechanical Changes Using Corvis ST[J]. CHINESE JOURNAL OF OPTOMETRY OPHTHALMOLOGY AND VISUAL SCIENCE, 2019,21(1): 23-29.  
Doi: 10.3760/cma.j.issn.1674-845X.2019.01.005
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可视化角膜生物力学分析仪评价FS-LASIK、SBK、LASEK术后生物力学变化
曹雪倩, 王晶, 赵峰, 程梦雅, 王林农
南京医科大学附属南京医院 南京市第一医院眼科 210000
通讯作者：王林农（ORCID：0000-0002-7833-9843）,Email：linnongwang@aliyun.com

第一作者：曹雪倩（ORCID：0000-0001-9951-9168）,Email：244683315@qq.com

收稿日期: 2018-07-01
基金资助: 南京市医学科技发展重点项目（ZKX17023）; 南京市科技发展项目（201605070）
摘要

目的 研究3种角膜屈光手术在手术前后角膜生物力学的变化及不同术式间的差异。方法 前瞻性研究。对2016年2-4月南京医科大学附属南京医院眼科行准分子激光手术的患者64例（125眼）手术前后的角膜生物力学参数进行分析,其中55眼行飞秒激光制瓣准分子激光原位角膜磨镶术（FS-LASIK）,47眼行准分子激光前弹力层下角膜磨镶术（SBK）,23眼行准分子激光上皮下角膜磨镶术（LASEK）。应用可视化角膜生物力学仪（CST）对患者进行测量,选取其中第一压平时间（AT1）、第二压平速度（Vout）、最大压陷曲率半径（HC-radius）、最大压陷幅度（DA）、眼压（IOP）进行分析。术后1 d、1周、3个月进行随访。采用单因素方差分析、Pearson相关分析、配对 t检验进行数据分析。结果 FS-LASIK组中各项生物力学参数与中央角膜厚度（CCT） （AT1： r=0.455, P<0.001;Vout： r=-0.286, P=0.034;HC-radius： r=0.357, P=0.007;DA： r=-0.341, P=0.011;IOP： r=0.436, P=0.001）、角膜剩余基质床厚度（RST） （AT1： r=0.563, P<0.001;Vout： r=-0.417, P=0.007;HC-radius： r=0.552, P<0.001;DA： r=-0.395, P=0.012;IOP： r=0.516, P<0.001）、最大切削深度（AD） （AT1： r=-0.721, P<0.001;Vout： r=0.466, P=0.002;HC-radius： r=-0.407, P=0.009;DA： r=0.596, P<0.001;IOP： r=-0.612, P<0.001）均有较强相关性。SBK组中各项生物力学参数均与CCT（AT1： r=0.364, P=0.012;Vout： r=0.408, P=0.004;HC-radius： r=0.326, P=0.025;DA： r=-0.362, P=0.012;IOP： r=0.387, P=0.007）有较强的相关性。LASEK组中仅AT1（ r=0.625, P=0.001）、IOP（ r=0.624, P=0.001）与CCT有相关性。3组的AT1、HC-radius、IOP和CCT较术前均减小（均 P<0.05）,Vout、DA较术前均增加（均 P<0.05）。3组间比较,术后1周时FS-LASIK组的AT1、IOP值明显大于LASEK组（AT1： F=7.313, P=0.001;IOP： F=4.979, P=0.009）,Vout和DA值明显小于LASEK组（Vout： F=3.420, P=0.038;DA： F=9.024, P<0.001）,SBK组的各项参数值位于2组之间,与FS-LASIK组差异无统计学意义;术后3个月时,3组间差异无统计学意义。结论 在角膜厚度足够时,3种手术方式均能安全可靠地矫正近视。FS-LASIK由于飞秒激光切削的精确性和优越性,术后能够更快恢复生物力学的稳定性。LASEK的生物力学变化与剩余基质床厚度和切削深度的相关性较低,在患者近视度数较高,角膜相对较薄时,可以优先考虑该术式。

关键词: 可视化角膜生物力学分析仪; 生物力学; 角膜屈光手术; 飞秒激光
The Influence of FS-LASIK, SBK, LASEK on Corneal Biomechanical Changes Using Corvis ST
Xueqian Cao, Jing Wang, Feng Zhao, Mengya Cheng, Linnong Wang
Department of Ophthalmology, Nanjing First Hospital, Nanjing Medical University, Nanjing 210000, China
Corresponding author:Linnong Wang, Department of Ophthalmology, Nanjing First Hospital, Nanjing Medical University, Nanjing 210000, China (Email: linnongwang@aliyun.com)
Fund:Nanjing Medical Science and Technology Development Key Project (ZKX17023); Nanjing Science and Technology Development Project (201605070)
Abstract

Objective: To study the influence of three different corneal refractive surgeries on corneal biomechanics.Methods: Sixty-four patients (125 eyes) were enrolled in this prospective case series study during February 2016 to April 2016. Fifty-five eyes underwent femtosecond laser-assisted laser in situ keratomileusis (FS-LASIK), 47 eyes underwent sub-Bowman’s keratomileusis (SBK) and 23 eyes underwent laser epithelial keratomileusis (LASEK). AT1, Vout, HC-radius, DA, IOP, and CCT were obtained with a Corvis ST 1 day, 1 week, and 3 months postoperatively. One way ANOVA, Pearson, correlation, paired t test were used to analyze data.Results: The biomechanical parameters in the FS-LASIK group were significantly correlated with CCT (AT1: r=0.455, P<0.001; Vout: r=-0.286, P=0.034; HC-radius: r=0.357, P=0.007; DA: r=-0.341, P=0.011; IOP: r=0.436, P=0.001), with RST (AT1: r=0.563, P<0.001; Vout: r=-0.417, P=0.007; HC-radius: r=0.552, P<0.001; DA: r=-0.395, P=0.012; IOP: r=0.516, P<0.001) and with AD (AT1: r=-0.721, P<0.001; Vout: r=0.466, P=0.002; HC-radius: r=-0.407, P=0.009; DA: r=0.596, P<0.001; IOP: r=-0.612, P<0.001). The biomechanical parameters in the SBK group were strongly correlated with CCT (AT1: r=0.364, P=0.012; Vout: r=0.408, P=0.004; HC-radius: r=0.326, P=0.025; DA: r=-0.362, P=0.012; IOP: r=0.387, P=0.007). For LASEK, only AT1( r=0.625, P=0.001), IOP ( r=0.624, P=0.001) correlated with CCT. For the 3 groups, AT1, HC-radius, IOP and CCT decreased compared with preoperative values; Vout and DA increased compared with preoperative values (AT1: F=7.313, P=0.001; IOP: F=4.979, P=0.009). The values of AT1 and IOP in the FS-LASIK group were significantly greater than those in the LASEK group. Vout and DA were significantly lower than the values in the LASEK group at 1 week after surgery (Vout: F=3.420, P=0.038; DA: F=9.024, P<0.001). The values of the SBK group were moderate and between the two other groups and compared with the FS-LASIK group difference was not statistically significant. There were no significant differences between the three groups three months after surgery.Conclusions: All three procedures are safe and reliable for the treatment of myopia at a sufficient corneal thickness. For FS-LASIK, biomechanical stability is restored faster after surgery because of the accuracy and superiority of femtosecond laser cutting. LASEK biomechanical changes and residual matrix bed thickness and depth have a low correlation in patients with severe myopia when the cornea is relatively thin.

Keyword: Corvis ST; biomechanics; corneal refractive surgeries; femtosecond laser

我国青少年近视发病率高达70%~80%[1], 角膜屈光手术逐渐发展普及, 现已成为人们纠正屈光不正的重要手段。随着角膜屈光手术术式的迭代发展, 人们追求视觉质量提高的同时[2], 也越来越重视手术的安全性。术后角膜生物力学的稳定性是评价手术安全性的重要指标之一。手术不当造成角膜过薄, 导致生物力学特性明显改变[3], 可发生圆锥角膜。本研究使用可视化角膜生物力学分析仪（Corneal visualization scheimpflug technology, CST）对目前主流的3种屈光术式：飞秒激光制瓣准分子原位角膜磨镶术（Femtosecond laser-assisted LASIK, FS-LASIK）、准分子激光前弹力层下角膜磨镶术（SBK）、准分子激光上皮瓣下角膜磨镶术（LASEK）手术前后的生物力学参数变化进行分析, 为临床术式的选择提供理论依据。

1 对象与方法
1.1 对象

纳入标准：最佳矫正视力（BCVA）均≥ 0.8, 等效球镜度（SE）≥ -1.00 D, 停戴软性角膜接触镜2周以上, 同意接受角膜屈光手术的患者。

排除标准：妊娠期或哺乳期妇女、眼睑畸形、眼部急性炎症、青光眼、圆锥角膜、其他活动性眼部病变、有手术禁忌证者。

选取2016年2-4月在南京医科大学附属南京医院眼科门诊接受手术的屈光不正患者, 根据手术方式的不同分为FS-LASIK组、SBK组和LASEK组。本研究通过南京医科大学附属南京医院伦理委员会批准, 并遵循赫尔辛基宣言。所有参与对象均签署知情同意书。

1.2 术前检查

1.2.1 眼科检查 对所有患者裸眼视力、BCVA、眼压（IOP）、裂隙灯显微镜、角膜荧光素钠染色、直接眼底镜、Orbscan Ⅱ 眼前节扫描（美国博士伦公司）等眼科检查。

1.2.2 角膜生物力学测量 应用CST（Corvis ST, 德国Oculus公司）测量术眼, 每眼重复3次, 取平均值。记录参数包括第一压平时间（The first applanation time, AT1）, 第一压平角膜长度（The first applanation length, AL1）, 第一压平速度（Corneal velocity during the first applanation moment, Vin）, 第二压平时间（The second applanation time, AT2）, 第二压平角膜长度（The second applanation length, AL2）, 第二压平速度（Corneal velocity during the second applanation moment, Vout）, 最大压陷屈膝峰间距（Distance of the two surrounding “ knee’ s” at highest concavity, PD）, 最大压陷曲率半径（Central curvature radius at highest concavity, HC-radius）, 最大压陷幅度（Deformation amplitude, DA）, IOP, 中央角膜厚度（CCT）。

1.2.3 手术过程 FS-LASIK角膜瓣制作采用鹰视WaveLight FS-200飞秒激光器, 能量1.6 mJ, 点间距4 μ m, 行间距2 μ m, 角膜瓣直径8.5 mm, 厚度120 μ m, 角膜瓣基蒂位于角膜12点钟方向。准分子激光切削完毕后复位上皮瓣。SBK角膜瓣制作采用Moria板层刀, 角膜瓣直径8.5 mm, 厚度110 μ m, 角膜瓣基蒂位于角膜12点钟方向。准分子激光切削完毕后复位上皮瓣。LASEK采用直径8.5 mm角膜上皮环钻和20%乙醇溶液制作上皮瓣, 乙醇溶液浸泡时间为10~20 s, 用上皮分离器分离角膜瓣, 上皮瓣基蒂位于角膜12点钟方向。准分子激光切削完毕后复位上皮瓣, 并予绷带型角膜接触镜。3种术式中角膜基质切削均采用WaveLight Allegretto EYE-Q准分子激光仪, 频率为400 Hz, 能量1.63 mJ/cm2。

1.2.4 术后用药及随访 3组患者术后均使用左氧氟沙星滴眼液4次/d, 术后1个月停用; 玻璃酸钠滴眼液4次/d, 术后3个月停用。FS-LASIK组和LASEK组患者选用妥布霉素地塞米松滴眼液, SBK组患者选用0.1%氟米龙滴眼液, 术后第1周4次/d, 此后每周每天滴眼次数递减1次, 术后1个月停用。

所有患者术后1 d、1周、3个月行常规眼科检查和CST检查。Corvis ST测得参数众多, 选取其中重复性好[4, 5, 6, 7], 最能体现角膜弹性和硬度变化的参数进行分析, 包括AT1、Vout、HC-radius、DA、IOP和CCT。

1.3 统计学方法

前瞻性研究。应用SPSS 22.0软件进行统计分析。利用单因素方差分析评价3组患者术前基线资料。术前角膜生物力学参数值与一般参数的相关性分析采用Pearson相关性分析, 其中角膜剩余基质床厚度（Residual stromal bed thickness, RST）数据来源于手术记录中电脑测算值, 最大切削深度（Ablation depth, AD）与手术前后生物力学参数差值进行分析。手术前后各参数值经方差齐性检验后进行配对t检验。应用方差分析对比3种手术方式对角膜生物力学变化的影响并进一步用SNK法进行两两分析。以P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 一般资料

本研究共纳入患者64例（125眼）, 其中男39例（75眼）, 女25例（50眼）; 年龄17~40（23.9± 5.6）岁, SE -15.00~-1.25（-4.76± 2.11）, CCT （OrbscanⅡ , 美国博士伦公司）448~615（545± 30）μ m, BCVA均≥ 0.8。其中55眼行FS-LASIK, 47眼行SBK, 23眼行LASEK。3组术前年龄、SE、性别、CCT、AD差异均无统计学意义（见表1）, 其中RST值在LASEK组明显低于另外2组（F=15.762, P< 0.001）, SNK多重比较法得FS-LASIK组和SBK组间差异无统计学意义（P=0.212）, 考虑到LASEK属于表层手术, 3组具有可比性。

表1 3组术前年龄、SE、性别、CCT、AD、RST比较 Table 1 Comparison of preoperative age, SE, gender, CCT, AD and RST between 3 groups
2.2 术前角膜生物力学参数值与一般参数的相关性分析

3组患者生物力学参数与手术参数相关关系见表2。FS-LASIK组中各项生物力学参数与CCT均有较强相关性, 该术式中, CCT越大, 剩余基质床越厚, 角膜AD越小, 术后角膜生物力学越稳定。SBK组中各项生物力学参数均与CCT有较强的相关性, 重复性最好的AT1、DA、IOP与AD有较强相关性, 体现该术式的特点, 即CCT越大, AD越小, 角膜生物力学越稳定。LASEK组中仅AT1、IOP与CCT有相关性, 该术式术前CCT越大, 术后生物力学稳定性越高。

表2 3组生物力学参数与一般参数的相关系数 Table 2 Correlation coefficient between the three groups of biomechanical parameters and general parameters

2.3 3组手术前后生物力学参数变化比较

2.3.1 FS-LASIK组 AT1在术后各时间点均较术前缩短, 差异有统计学意义（P< 0.05）。Vout在术后各时间点较术前增大, 差异有统计学意义（P< 0.05）。HC-radius在术后各时间点均较术前降低, DA在术后1 d、3个月较术前增大, 差异有统计学意义（P< 0.05）。IOP和CCT在术后1 d明显降低, 后逐渐回升, 但仍低于术前水平, 各时间点与术前相比差异均有统计学意义（P< 0.05）。见表3。

表3 FS-LASIK组角膜生物力学参数术前与术后对比值 Table 3 Ratio of preoperative and postoperative corneal biomechanical parameters in FS-LASIK group

2.3.2 SBK组 AT1在术后各时间点均较术前缩短, 差异有统计学意义。Vout在术后各时间点均较术前增加, 差异有统计学意义（P< 0.05）, HC-radius、IOP和CCT在术后各时间点较术前降低, 差异有统计学意义（P< 0.05）。DA在术后各时间点均较术前增加, 差异有统计学意义（P< 0.05）。见表4。

表4 SBK组角膜生物力学参数术前与术后对比值 Table 4 Ratio of preoperative and postoperative corneal biomechanical parameters in SBK group

2.3.3 LASEK组 AT1在术后各时间点较术前缩短, 差异均有统计学意义（P< 0.05）。Vout在术后各时间点加快, 差异有统计学意义（P< 0.05）。HC-radius在术后1 d时与术前差异无统计学意义, 术后1周、术后3个月时明显降低, 与术前比较差异有统计学意义（P< 0.05）。DA在术后各时间点均较术前增加, IOP在术后各时间点均较术前降低, 差异有统计学意义（P< 0.05）, CCT在术后1 d明显降低, 后逐渐回升, 但仍低于术前水平, 各时间点与术前相比差异均有统计学意义（P< 0.05）。见表5。

表5 LASEK组角膜生物力学参数术前与术后对比值 Table 5 Ratio of preoperative and postoperative corneal biomechanical parameters in LASEK group

2.4 3组间角膜生物力学参数比较

3组在术前差异均无统计学意义, 具有可比性。术后1 d时, 3组间生物力学参数变化比较无明显规律。术后1周时, FS-LASIK组的AT1（F=7.313, P=0.001）、IOP（F=4.979, P=0.009）值明显大于LASEK组, Vout（F=3.420, P=0.038）和DA（F=9.024, P< 0.001）值明显小于LASEK组, 差异有统计学意义, SBK组的各项参数值位于2组之间, 其各项参数值与FS-LASIK组间差异均无统计学意义, Vout、IOP值与LASEK组间差异均无统计学意义。3组间HC-radius和CCT在术后各时间点差异均无统计学意义。术后3个月时, 各组间的各项生物力学参数差异均无统计学意义。

3 讨论

CST采用气冲印压技术引起角膜压陷形变, 同时Scheimpflug高速相机动态记录角膜中央直径8.5 mm范围内水平截面的形变全过程, 在有效测得眼内压的同时获得反映角膜生物力学特性的相关形变参数。本研究采取测量数值中重复性最好的CCT、DA、AT1和IOP[4, 5, 6, 7]、HC-radius进行分析。

本研究中选取的角膜生物力学参数与手术参数在不同术式中的相关性强弱不同, 但3组中的AT1、IOP都与CCT之间有明显相关性, 说明无论采用哪种手术方式, CCT都是对术后生物力学稳定性和手术安全性最具有参考价值的术前指标之一, 术前CCT越大, 手术安全性相对越高, 这与Li等[8]的结论一致。其次是AD, 角膜生物力学的特性大部分由基质层体现, 切削的角膜基质越多, 角膜形变的越厉害, 生物力学参数值变化越大, 稳定性越低。有研究证实AD在30%以内对于维持角膜黏弹性等生物力学特性较为有利, 而AD大于50%时, 角膜硬度减弱, 容易变形[9]。剩余基质床厚度也是手术前需要考虑的重要参考指标, 尤其在FS-LASIK术式中, 术后的各项生物力学参数与剩余基质床厚度相关性明显, 说明手术中保留的角膜基质越多, 越能提高手术的安全性。SBK组采用Moria板层刀制瓣, 其精确性不如飞秒激光, 制作的角膜瓣中间薄, 周边厚, 近似弯月形透镜, 其中央、旁中央、周边区角膜瓣厚度的差异较大, 制作的角膜瓣厚度与预期角膜瓣厚度的平均误差为（17± 10）μ m, 远高于飞秒激光的（3± 4）μ m[10], 相应的实际剩余基质床厚度值波动性大, 与电脑计算的预期值存在误差, 此外角膜生物力学特性不仅由RST来体现, 角膜整体的情况对其也有很大影响, 一方面飞秒激光制瓣时环切是90° 的垂直切割, 在复位后可以更好地嵌入切口, 而Moria板层刀是直接切出新月形角膜瓣, 复位后的角膜瓣相对游离, 存在移位的可能性, 这也许会对角膜生物力学测量的稳定性带来影响。另一方面, 在手术后的第1天, 角膜瓣周围的手术伤口刚刚开始出现上皮的移行修复, 在Moria板层刀和飞秒激光2组间是否存在修复程度的不同, 以上各种原因都可能造成SBK组的RST与生物力学参数之间未出现明显相关性, 但并没有直接证据证明, 还需要以后更多实验来证实。LASEK组术后生物力学参数与RST无明显相关性, AD和参数变化量之间相关性也不明显, 主要由于基质层分浅基质层和深基质层, 浅基质层的纤维排列比深基质层更致密, 具有更多的分支和交联, 对生物力学稳定性的维持有更大贡献, 而LASEK属于表层手术, 不需要做角膜基质瓣, 对浅基质层的影响较小, LASEK组中各生物力学参数与AD和RST无明显相关性则体现了表层角膜屈光手术在安全性上的优越性。

由于手术中需要制作角膜瓣和切削基质, 角膜各层组织结构中黏附性和抗拉强度最大的前弹力层被破坏[11], 角膜基质层变薄, CCT减小, 3组的术后生物力学都发生了明显的改变, AT1、HC-radius、IOP缩短或减小, Vout、DA增大。手术后角膜更容易发生形变, AT1缩短, DA增加, 反向曲率半径减小, 回弹达到压平点的距离增加, 相应的瞬时速率也增大, 整体生物力学稳定性较术前降低。术后1 d时变化最为明显, 角膜在手术后1 d上皮开始移行修复[12], 7 d左右开始形成新的上皮基底膜复合体, 上皮细胞覆盖基质裸露面, 迁徙到基质层填塞伤口缝隙, 形成上皮栓, 基质层伤口处产生的新胶原纤维, 插入到邻近的实质板层中, 在术后100 d左右形成较稳定的抗张力, 并在随后逐渐完成基质重塑, 因此随着伤口逐渐愈合, 术后3个月后测得的生物力学参数值也开始逐渐趋于稳定。本研究中FS-LASIK组的AT1、IOP、CCT值和SBK组中HC-radius、Vout值的术后变化均符合上述理论。

术后1周时3组间比较, FS-LASIK组的AT1、IOP值大于LASEK组, Vout、DA值小于LASEK组, SBK组位于2组之间, 而术后AT1、IOP相对减小, Vout和DA相对增大, 因此LASEK组在术后1周时的生物力学变化大于FS-LASIK组, FS-LASIK组和SBK组间差异虽无统计学意义, 但FS-LASIK变化量比SBK组小。一方面是由于FS-LASIK组采用飞秒激光制瓣, 通过控制激光脉冲聚焦位置和能量, 能够在角膜上产生精确的切割[13], 误差仅（3± 4）μ m, 且飞秒激光处理后的角膜瓣早期出现更显著的基质炎症反应[14], 促进了愈合, 所以其术后1周的生物力学稳定性相对高于SBK组。另一方面LASEK组术后1周时CCT为（452± 61）μ m, 与术后1 d时相比减少了20 μ m, 虽然LASEK术后保留了角膜上皮组织, 但有学者认为其术后变化和激光光学角膜切削术（PRK）无异[15], 且术后1周时, 上皮存在重塑, 仍未完全愈合, 因此术后1周时生物力学尚不稳定, 所以LASEK组在术后1周时变化大于FS-LASIK组。术后3个月时, 随着角膜伤口的愈合, 角膜形成了比较稳定的抗张力, 此时3组间的生物力学参数差异均无统计学意义, 所以术后3个月时, 3种手术对角膜生物力学的影响无明显差异, 这与李仲佶等[16]的术后早期FS-LASIK和SBK对角膜生物力学的影响无明显差异的结论相同。3种手术对生物力学的影响在1年甚至数年后是否有不同仍有待继续随访研究。

综上所述, 在CCT足够, 手术参数设计合理的情况下, 3种手术方式都能够安全可靠地矫正患者的屈光不正。术后3个月后, 3种屈光手术对生物力学的影响无明显差异, 其中FS-LASIK由于飞秒激光切削的精确性, 术后能够最快地恢复生物力学的稳定性。LASEK由于表层手术的优越性, 其生物力学变化与剩余基质床厚度和切削深度的相关性较低, 在患者近视度数较深, 角膜相对较薄时, 可以优先考虑该术式。

利益冲突申明 本研究无任何利益冲突

作者贡献声明 曹雪倩：参与设计实验, 统计并分析数据, 撰写修改文章。王晶、赵峰：参与手术及实验。程梦雅：协助统计并分析数据。王林农：设计实验, 修改文章, 统筹实验经费

The authors have declared that no competing interests exist.

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