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眼表成像技术在干眼患者泪膜分析评价中的应用△

2022-11-27兰长骏

眼科新进展 2022年8期
关键词:眼表泪膜干眼

海 玥 兰长骏 廖 萱

干眼是由多种因素引起的慢性眼表疾病。由于泪液的质和量及动力学异常导致患者泪膜不稳定或眼表微环境失衡,可伴有眼表炎症反应、组织损伤及神经异常,并会引起眼部出现多种不适症状及(或)视功能障碍[1]。泪膜的稳定性对维持眼睛的光学质量起着重要作用。因此,应用客观方法检测泪膜稳定性和眼部光学质量的变化对于评估干眼患者的眼表具有重要的价值。

临床上,只有57%有症状的患者存在干眼的客观体征[2]。这种体征和症状之间的不一致性,以及干眼症状与其他眼部疾病症状的相似性,使得仅仅依靠症状或体征来诊断干眼不够充分;加之干眼病因复杂,对干眼进行准确而高效的诊断和治疗仍具有挑战性。干眼的传统临床诊断试验,如荧光素染色泪膜破裂时间(FTBUT)、泪液分泌试验Ⅰ(SⅠt)和泪液分泌试验Ⅱ(SⅡt),往往可靠性和重复性不佳,且作为侵入性的操作,其对眼表的干扰会引起患者的主观不适并直接影响检查结果。眼表成像技术使人们能够客观和可重复地评估眼表泪膜的变化,不仅应用于对干眼的临床诊断和疗效的评估,也有助于阐明其发病机制[3]。

1 角膜地形图分析

FTBUT可反映泪膜的稳定性和质或量。然而,测量FTBUT的荧光素浓度和用量会影响结果的可靠性和再现性,所引起的反射性泪膜破裂也会降低结果的准确度。因此,无创泪膜破裂时间(NITBUT)开始被用于临床检查[4]。国际干眼工作小组(DEWS Ⅱ)建议将NITBUT≤10 s作为诊断干眼的指标,其诊断灵敏度为82%~84%,特异性度为76%~94%[5]。虽然NITBUT的重复性以及与传统FTBUT测量的一致性仍存在争议,但因其操作无创,近年来已经逐渐在临床推广使用。应注意的是,虽然NITBUT与FTBUT具有显著相关性,但它实际上评估的是泪膜是否变薄,而不是泪膜全层是否破裂[6]。临床上需要根据检测目的来决定检测方式。

角膜地形图分析利用角膜轮廓来提供关于角膜表面规律性的数据,可用于NITBUT的测定,以评估干眼患者的泪膜稳定性。相比于其他NITBUT评价方法,如泪膜脂质层干涉法、栅格静电镜和Keeler泪膜镜等,角膜地形图分析的标准化结果更具优势[7]。目前较常用的眼表综合分析仪Keratograph(德国Oculus公司)应用Placido盘投射系统,将多个同心圆环均匀地投射到整个角膜表面,获得泪膜前表面反射的图像,该设备被证明具有良好的重复性与再现性,其变异系数约为10%,而传统FTBUT的变异系数约为30%[4]。Bandlitz等[8]研究发现,Keratograph 5M的重复性和一致性均表现较好。应用Keratograph 5M所测得的 NITBUT与传统FTBUT、SIt评分和泪河高度(TMH)有良好的相关性[9]。

2 泪膜干涉测量

泪膜干涉测量允许在连续眨眼的情况下客观地评估泪膜的性质,如泪膜的厚度和分布的变化、脂质层厚度(LLT)等。当白光斜照到脂质膜并被脂质-水界面反射时,就会产生干涉色条纹,每个条纹的颜色由LLT决定[10]。研究表明,脂质层干扰模式的分级与角膜荧光染色评分和FTBUT之间有显著的相关性[11]。泪膜干涉成像仪DR-1用于动态观察泪膜图像,记录泪膜脂质层达到稳定所需的时间,放大后可以进一步详细观察泪膜的扩散状态;后续开发的泪膜干扰颜色图,可直接将泪膜干扰颜色信息转换为LLT。Arita等[12]比较了泪膜干涉成像仪DR-1测量的水液缺乏型干眼、睑板腺功能障碍(MGD)患眼与健康对照眼之间的泪膜干涉模式,显示三者之间存在差异,提示泪膜干涉测量有助于干眼的诊断和分型。

眼表干涉仪LipiView II能够提供LLT的定量信息。使用ICU(干涉色单位)作为测量单位,1 ICU对应为1 nm,厚度超过100 nm的普通脂质膜产生彩色的干涉条纹,当变薄到60 nm以下则呈现均匀灰色的图像。Jung等[13]研究表明,用LipiView II测量的LLT与FTBUT、MGD分级和睑板腺缺失率有显著的相关性,其中LLT与睑板腺缺失率呈负相关,可以替代传统的干眼临床诊断试验。LLT还可以反映睑板腺分泌量的变化,即LLT在高分泌型MGD中增加,在阻塞型MGD中减少,因此有助于MGD的诊断分型[4]。但作为干眼诊断指标时应注意,LLT的值可能受到年龄、性别和眼部手术史等因素的影响[14]。

泪膜成像仪具有纳米级的轴向分辨率,利用光谱干涉技术可以无创地测量泪膜相关参数,包括黏液水层和脂质层的厚度、厚度变化率和大视野下的FTBUT。Segev等[15]指出泪膜成像仪可以重复测量黏液水层厚度,较低的黏液水层厚度和较短的脂质层破裂时间与干眼有关。Cohen等[16]研究证明,由于泪膜成像仪具有纳米级的厚度分辨率,能够创建LLT的详细图像,并可量化脂质层分布的均匀情况,因此可以更直观地判断泪膜稳定性。

3 泪膜蒸发的测量

泪膜蒸发会导致眼表温度变化,利用热成像技术捕捉并测量从眼表发出的红外辐射量,可以无创地评估泪液蒸发引起的眼表温度的变化。泪膜蒸发速率受多种因素的影响,包括个人因素如眼睛的位置或眼睑表面积等,环境因素如湿度、温度和照明条件等。Su等[17]发现,受试者眨眼后3 s的眼表温度变化与TMH和SIt评分相关。眼表温度的降低与FTBUT和NITBUT均相关,因为泪膜的不稳定性促进了泪液的蒸发和眼表的热损失。

Kamao等[18]使用眼表红外热成像仪进行非侵入性眼表蒸发研究,结果表明,干眼患者眨眼10 s后眼表温度的下降程度比健康对照组更大。Tan等[19]发现眨眼后5 s和10 s,受试者鼻侧结膜的温度对于干眼诊断也很有价值,当阈值设置为34.7 ℃时,其灵敏度和特异度分别为87.1%和50.8%;而阈值设置为34.5 ℃时,灵敏度和特异度分别为77.6%和61.9%。最近的一项研究显示,MGD患者进行睑板腺清洁按摩后,根据热成像结果计算的蒸发速率明显下降[20]。目前有越来越多安全有效、方便易行的眼睑加热装置用于治疗MGD,而对高初始蒸发速率(>66 W·min -1)的干眼患者进行眼睑热处理后蒸发速率都会显著地降低[20]。然而,由于测试条件(温度、湿度和照明)的标准化过于复杂,这些检查在临床上推广尚存在一定的困难。

4 眼前节光学相干断层成像

眼前节光学相干断层成像(AS-OCT)是通过低相干干涉测量产生眼前段结构的横断面图像。这种成像技术在近十年迅速发展,可以测量泪河的各种参数,如TMH、泪河面积(TMA)和泪河体积(TMV)。利用AS-OCT测量的TMH、TMA和TMV干眼组均明显低于对照组。在无瞬目的情况下TMH会持续增加,将TMH小于300 μm作为诊断干眼的阈值,其诊断的灵敏度和特异度分别为67%和80%[21]。AS-OCT还能够准确测量整个泪膜的厚度,有助于角膜上皮损伤的定量评估[22]。

Ibrahim等[23]研究表明,时域OCT测量的TMH与角膜荧光染色评分和Schirmer评分相关。与时域OCT相比,谱域OCT(SD-OCT)具有更高的分辨率和更快的图像采集速度,也提升了TMH和TMA作为干眼诊断生物标志物的敏感性和特异性[24]。Qiu等[25]发现,SD-OCT对Sjögren综合征的诊断准确率最高,而对于非Sjögren综合征的水液缺乏型干眼来说诊断准确率尚可接受,但对于蒸发过强型干眼来说诊断准确率是最低的。激光扫频OCT能够获取高质量三维图像,具有比时域OCT和SD-OCT更快的扫描速度和更大的成像深度,测量重复性在很大程度上得以提升。用激光扫频OCT测量的TMH、TMV和TMA与角膜荧光染色评分、FTBUT和SIt 评分呈相关性,且这三个参数与SIt 评分的相关性最强,表明泪河参数大多反映的是泪液的量[21]。

5 波前像差测量

泪膜的厚度或均匀性的局部变化都将在眼球光学系统中引起波前像差发生改变。当泪膜厚度在 6~20 μm时,泪膜厚度的均匀减小对角膜前表面屈光力的影响很小;然而,如果泪膜厚度出现不规则变化,则会增加高阶像差和散射。因此,干眼患者常会出现视物模糊、眩光和眨眼后视力波动,传统的视力检查难以对其进行客观的定量。

使用波前传感器可以评估与干眼相关的光学像差。经典的Shack-Hartmann像差仪的原理是分析单个光束(或波前)投射到黄斑中心凹之后的反射,由于眼部屈光介质的影响而导致波前变形,然后出射时被一组微透镜过滤并被数字传感器记录,根据变形的实际波前和理想波前的差异就可以计算眼睛的光学像差。而像差仪与Placido盘投射系统相结合,可同时分析从角膜地形图计算的总眼像差和角膜表面像差,据此可以将眼表像差(与泪膜和角膜有关)与内眼像差(与后角膜、晶状体、玻璃体和黄斑中心凹有关)区分开来。

Koh等[26]利用波前传感器进行泪膜的研究,结果表明,无论环境明暗、瞳孔大小、彗差等是否有差异,泪膜的破裂均与高阶像差的增加相关。干眼患者波前像差测量结果显示,长时间的瞬目间隔会导致眨眼后高阶像差曲线明显上升,表明眨眼减少(如在使用视频显示终端时)会导致眼部像差明显增加,眼部光学质量下降。Denoyer等[27]也指出,干眼患者高阶像差的变化与眼表疾病指数评分和FTBUT均具有相关性。

6 散射检测

波前传感器可以对高阶像差进行客观、有效的量化,但无法对眼内的散射进行有效测量。散射的存在会降低眼部的光学质量。双通道光学质量分析系统(OQAS II)利用投射在视网膜上的点光源的图像对目标散射指数(OSI)进行评估,可以量化不能用常规波前传感器测量的散射,在现有的研究中表现出了良好的重复性和再现性[28]。

OQAS II的泪膜分析程序中,OSI对应于连续记录20 s OSI值的平均值。Tan等[29]使用OQAS II观察干眼患者光学质量的动态变化,结果显示,干眼患者OSI增加和OSI的变化率与干眼的严重程度之间呈正相关,与泪膜不稳定性和角膜荧光染色评分也具有相关性。OSI和OSI标准差都分别与其他干眼临床诊断试验结果以及眼表疾病指数评分具有良好的相关性,可以作为评估泪膜影响光学质量的可靠指标。

7 小结

利用眼表成像技术进行泪膜分析具有客观性、可重复性和非侵入性等优势,可以测量泪膜静态和动态的特性,提供泪膜结构和功能变化更精准的数据,以及影响光学质量的相关信息。随着眼表成像技术的发展以及相关仪器设备的应用,人们对干眼的诊断水平不断提升,眼表成像技术有望替代干眼传统临床诊断试验用于客观评估干眼治疗效果。

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