经上皮准分子激光角膜切削术后扫描激光检眼镜衍生眼底指标与角膜重塑的关联:一项回顾性研究

《Photodiagnosis and Photodynamic Therapy》:Association of Scanning Laser Ophthalmoscopy-Derived Fundus Metrics with Corneal Remodeling after Transepithelial Photorefractive Keratectomy: A Retrospective Study

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年11月06日 来源:Photodiagnosis and Photodynamic Therapy 2.7

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  背景:近视是最常见的屈光不正,也是全球视力损害的主要原因之一。随着角膜屈光手术安全性、有效性与精确性的提升,患者对术后视觉质量的要求不断提高。经上皮准分子激光角膜切削术(TransPRK)作为一种无瓣、无接触的表面切削术式,适用于角膜较薄、不适合激光原位角膜磨

  
背景:近视是最常见的屈光不正,也是全球视力损害的主要原因之一。随着角膜屈光手术安全性、有效性与精确性的提升,患者对术后视觉质量的要求不断提高。经上皮准分子激光角膜切削术(TransPRK)作为一种无瓣、无接触的表面切削术式,适用于角膜较薄、不适合激光原位角膜磨镶术(LASIK)的患者。然而,部分患者术后仍主诉眩光、光晕及夜间视力下降等主观视觉干扰,其机制尚未完全阐明。既有研究多集中于手术前后临床参数的比较,鲜有研究系统探讨基线眼部特征,尤其是眼底相关参数,是否与TransPRK术后屈光预后及视觉质量相关。为此,本研究对接受TransPRK患者的基线资料进行综合分析,重点考察术前眼部参数(尤其眼底参数)对术后屈光结局与视觉质量的早期预测价值,以期为个体化手术规划与术后管理提供循证依据。 方法:本回顾性观察性临床纵向研究遵循《赫尔辛基宣言》,经中山大学附属第三医院伦理委员会批准(批件号:Ⅱ-2024-263-01)。纳入2023年1月至2025年12月于该院接受Schwind Amaris 750S准分子激光系统行TransPRK的近视伴或不伴散光患者103例(200眼)。所有患者术前接受全面眼科检查,并于术后1、3、6个月随访。纳入标准为:年龄≥18岁;屈光状态稳定至少2年(球镜等效(SE)变化≤0.50 D);术前停戴软性接触镜≥2周、硬性透气性接触镜≥4周;近视?1.00 D至?8.50 D,散光≤4.50 D。排除标准为:除近视与散光外的任何眼病、眼部外伤或手术史、影响伤口愈合的系统性疾病、妊娠或哺乳期,以及任何妨碍安全手术或可靠随访的情况。术前3天给予不含防腐剂的玻璃酸钠与左氧氟沙星滴眼液,每日4次。采用标准对数视力表于5 m处测量裸眼远视力(UDVA)并转换为最小分辨角对数(logMAR);采用非接触式眼压计测量眼压(IOP);采用Pentacam评估角膜参数,包括中央角膜厚度(CCT)、角膜非球面性(Q值)、角膜偏心率(e值)、角膜高阶像差(C.HOA)、角膜三叶草差(C.Tre)与角膜彗差(C.Coma),前表面高度数据经OSA标准在6.0 mm光学区行Zernike多项式分解,记录系数Z4,0与Z6,0分别代表初级与次级球差;采用扫描激光检眼镜(SLO;Optos Daytona)行眼底检查,并由此衍生定量眼底指标,包括眼底棋盘格密度(FTD)、视盘周围萎缩(PPA)面积、垂直杯盘比(VCDR)与盘沿面积比(RDAR)。所有手术由同一位经验丰富的眼科医师完成,采用Amaris 750S准分子激光系统,重复频率750 Hz,光斑0.54 mm,红外主动眼动追踪系统频率1050 Hz,切削模式采用SmartPulse技术(SPT)联合去焦平衡模式;术前以0.5%盐酸丙美卡因行表面麻醉,切削深度按人群上皮厚度分布规划,中央区55 μm、周边区65 μm,术中由六维眼动追踪系统配合静态与动态眼球旋转控制(SCC与DCC)补偿眼动;激光切削后以冰平衡盐溶液充分冲洗角膜表面并佩戴绷带接触镜,术后1周确认上皮愈合良好后取出。术后1周、1个月、3个月及6个月随访,行裂隙灯显微镜检查评估上皮愈合与角膜基质雾状混浊,并以相同方案测量视力、屈光、眼压与角膜地形图;术后第1天起依次给予糖皮质激素(TobraDex?,1周后改为氟米龙)、普拉洛芬滴眼液、左氧氟沙星滴眼液与人工泪液,间隔5至10分钟。FTD经基于深度学习的分割算法量化:图像调整为2048×2048像素并以ImageNet参数归一化,采用基于ResNet18的全卷积网络(ResNet18-FCN)生成棋盘格病灶的逐像素概率图,推理时经双三次插值上采样至原始尺寸,FTD定义为全图概率超过阈值T=0.1的像素比例,即FTD=Σ1(P>0.1)/N,N为总像素数,取值0至1,数值越高提示棋盘格越显著。区域FTD分布采用改良早期治疗糖尿病视网膜病变研究(ETDRS)七视野方案评估,以视盘中心(D)与黄斑中心(M)确定视野中心,基础半径R=||M?D||2,以盘-黄斑方向为X轴建立局部坐标系,七个视野中心定位为:视野1(黄斑)位于M;视野2(上方)沿X轴由M偏移+R;视野3(视盘)位于D;视野4(下方)沿Y轴偏移?1.2R、沿X轴偏移?2R;视野5(颞上)沿Y轴偏移+1.2R、沿X轴偏移?2R;视野6(上颞)沿Y轴偏移+1.2R;视野7(下颞)沿Y轴偏移?1.2R;各视野圆形感兴趣区(ROI)半径为基础半径R乘以视野特异因子(视野1、2、3、6、7为1.0,视野4、5为1.1),区域密度ρi为各ROI内概率>0.1的像素比例,即ρi=Σ1(P>0.1)/Ni,Ni为ROI内像素数。为校正眼放大效应,自临床数据库检索所有入组眼的眼轴长度(AL)与术前SE,平均AL为25.71±1.06 mm(范围22.96至27.90 mm),平均术前SE为?4.63±1.68 D(范围?8.00至0.25 D);按Bennett-Littmann公式计算眼放大因子q=0.01306×(AL?1.82),像素-视网膜转换因子为比例因子(mm/像素)=p×q,其中p=0.014 mm为Daytona SLO系统像素尺寸(14 μm),平均比例因子为0.00437±0.00019 mm/像素,对应各眼每像素视网膜面积约1.7倍的范围;各ETDRS视野FTD重算为FTD(mm?2)=阳性像素数/(总像素数×比例因子2),阳性像素定义为模型预测FTD概率大于0.1的像素,校正后全部ETDRS视野平均FTD为15.05±13.60×103 mm?2。为确认放大校正未改变FTD的相对排序,比较所有ETDRS视野校正值(mm?2)与未校正值(像素比),两者高度相关(Pearson r=0.992,P<0.001,n=149幅图像共1043个视野),提示主要结论对放大校正稳健。生成概率热图与七视野标注的叠加图像用于视觉验证,概率图经平滑(σ=8)、映射至JET色图并以alpha=0.5与原图混合,各视野密度值汇编为结构化表格供统计分析,整个流程以Python(OpenCV、PyTorch、Albumentations)自动化实现。PPA面积量化采用标准化流程:自原始眼底图像裁剪以视盘为中心的448×448 ROI,输入预训练深度学习分割模型生成PPA逐像素概率图,以固定阈值0.5二值化生成初始二值掩膜,再经形态学操作(如去斑与孔洞填充)降噪;PPA绝对面积(像素)为精修掩膜内阳性像素总数;为减少分割伪影或解剖变异所致假阳性,施加相对校准约束,仅当PPA面积落入预设范围(约为视盘面积0.909至1.1倍)时接受检测,超出范围者剔除;所有面积测量以绝对像素单位报告而非物理度量单位,未行比例换算。VCDR与RDAR量化采用基于双阶段深度学习分割的定制几何算法:在视盘分割生成含像素面积与边界框尺寸的二值视盘掩膜后,于视盘约束区域内应用第二分割模型生成视杯掩膜及其像素面积;VCDR计算时先确定视杯质心x坐标,再测量视杯与视盘沿x=xcup中心线的垂直跨度,VCDR定义为视杯垂直跨度与视盘垂直跨度之比;RDAR按像素累积计算为1?(视杯面积/视盘面积),反映神经视网膜盘沿的真实形态学面积;所有计算仅在通过形态学质量检查的有效分割上进行,确保视杯边界框严格位于视盘边界框内。统计分析采用R(4.5.2版):基线特征行描述性汇总,年龄与性别在患者层面分析,眼部参数在眼层面分析;连续变量以均数±标准差(SD)表示,分类变量以频数与百分比表示;计算各眼在1、3、6个月相对基线的变化(分别为Δ1M、Δ3M、Δ6M);因同一患者双眼相关,所有关联模型拟合为以患者为聚类的广义估计方程(GEE)模型,采用可交换工作相关结构、CR1稳健推断与t(G?1)自由度(G为患者数),模型校正年龄、性别与同侧术前SE,部分模型另纳入术前角膜上皮厚度(CET)、AL或手术参数;为减少统计比较次数并降低后续关联分析中假发现风险,在各时间点实施筛选策略:对每一角膜参数,Δ定义为各随访时点相对术前基线的变化,SD(Δ)为变化的标准差,|Δ|为变化绝对值,SD(T0)为同一参数术前标准差,计算两个标准化指标A=SD(Δ)/SD(T0)与B=median(|Δ|)/SD(T0),保留满足以下条件者:至少20个完整眼层面观测、术前SD非零、A与B值均居各自分布前80百分位以上(即变化最显著),剔除轨迹相同(|r|>0.99999)的重复参数,并基于临床相关性与设备分组选取代表性参数,独立于眼底关联结果;完整观测少于30的模型予以排除以保证估计稳定性,缺失数据不作填补;采用上述患者聚类GEE模型检验保留的角膜参数与眼底指标的关联,各角膜参数按原始尺度建模,分布假设不满足时按平均秩转换尺度建模,报告标准化β系数与95%置信区间(CI);所有检验为双侧;为控制多重比较,在各随访×眼底指标×角膜域族内应用Benjamini-Hochberg(BH)程序,以q<0.05为显著性,未校正P<0.05报告为探索性名义关联,各角膜参数总体变化方向依据眼层面Δ中位数判定。 结果:共纳入103例患者(200眼),平均年龄26.47±6.68岁(范围18至60岁),男性占44.7%。平均术前SE为?4.32±1.88 D(范围?1.25至?8.50 D),平均柱镜为?0.97±0.76 D(范围?0.50至?4.50 D)。术前最佳矫正视力(BCVA)以logMAR表示为?0.06±0.04,平均IOP为16.00±0.83 mmHg。CCT为546.4±29.4 μm,平均AL为25.68±0.98 mm。角膜形态方面,平均角膜曲率(Km)为44.14±1.60 D,平均Q值为?0.290±0.155。眼底参数中,平均VCDR为0.457±0.084,平均FTD为42.31±11.09%,PPA面积为21118±6453 px2。多数角膜参数手术前后差异有统计学意义(P<0.001),IOP除外(P=0.68)。与术前相比,术后CCT、SE、前表面角膜曲率(K1、K2、Km)、全角膜屈光力(TCRP K1)与真实净屈光力(TNP K1)显著下降,而角膜厚度进展指数(PPI)及C.HOA、C.Tre、C.Coma显著升高,提示预期结构与屈光结局达成;术后Q值由负转正而e值由正转负。术后1、3、6个月平均UDVA分别为?0.01±0.08、?0.03±0.09与?0.02±0.10 logMAR,6个月随访时约相当于Snellen 20/20,提示队列整体视觉恢复良好。为识别术后重塑最显著的角膜参数,各随访时点计算A与B指标,经剔除轨迹近乎相同的重复参数后,27个参数被确定为高变异参数并纳入后续关联分析。术后第1个月变化速率最大,此后仅有小幅变化。入选参数涵盖角膜结构与光学的多个维度:Q值、平均角膜厚度进展指数(PPI avg)、最薄点角膜厚度无单位十进制C分期(ABCD C)、Z4,0、Z6,0与Belin/Ambrósio增强扩张显示总偏差值(BAD-D)呈升高趋势(Δ为正),提示非球面性向正值偏移与像差增加;相反,前后表面角膜曲率半径比(B/F ratio)、角膜体积(C.V,中央3 mm区)、TCRP K1、TNP K1与下方角膜偏心率(Ecc Inferior)趋于下降(Δ为负),提示变平与体积减小。采用以患者为聚类的GEE模型检验27个高变异角膜参数与四项术前眼底指标(VCDR、PPA面积、FTD、RDAR)的关联,每个患者聚类高斯GEE模型将一个严格术前的眼底参数与角膜变化(Δ,即各随访时点术后值减术前值)关联,校正年龄、性别、同侧术前SE与同侧术前CET,采用可交换工作相关结构、CR1稳健推断与t(G?1)自由度;在各检验族内应用BH程序控制假发现率,以q<0.05为统计学显著,未校正P<0.05报告为探索性名义关联。术后1个月,VCDR与TNP K1变化呈正相关(标准化β=0.076,95%CI:0.011至0.141;P=0.0230;q=0.0460),与TCRP K1变化亦呈正相关(β=0.065,95%CI:0.001至0.129;P=0.0247;q=0.0411);RDAR与TNP K1变化呈负相关(β=?0.071,95%CI:?0.134至?0.008;P=0.0269;q=0.0672),与TCRP K1变化亦呈负相关(β=?0.060,95%CI:?0.119至?0.001;P=0.0448;q=0.0672),但两项RDAR关联经BH校正后均未保持显著(q均>0.05);该时点PPA面积与FTD均未显示与角膜变化的显著关联。术后3个月,VCDR与TNP K1变化仍呈显著正相关(β=0.067,95%CI:0.012至0.122;P=0.0175;q=0.0349),与TCRP K1变化亦呈显著正相关(β=0.068,95%CI:0.013至0.123;P=0.0168;q=0.0349),经BH校正后仍显著;RDAR与TNP K1变化呈显著负相关(β=?0.062,95%CI:?0.113至?0.011;P=0.0182;q=0.0364),与TCRP K1变化亦呈显著负相关(β=?0.063,95%CI:?0.111至?0.016;P=0.0097;q=0.0364),该时点统计学证据最强;PPA面积与FTD在该时点仍未显示显著关联。术后6个月,VCDR与最小角膜厚度进展指数(PPI Min.)变化呈名义相关(β=0.105,95%CI:0.013至0.197;P=0.0270;q=0.0809),与下方角膜偏心率(Ecc Inferior)变化呈名义相关(β=?0.153,95%CI:?0.293至?0.013;P=0.0329;q=0.1973),但经BH校正后均未保持显著。为进一步考察AL是否与术后角膜变化相关,以完全相同眼与患者构建两组模型:基础模型以AL为暴露并校正年龄与性别,基础+SE模型另纳入同侧术前SE,各高变异角膜参数为结局;结果显示AL与Q值变化(1个月β=0.304)、BAD-D变化(1个月β=0.821)及PPI avg变化(1个月β=0.273)呈正相关,与Ecc Inferior变化(1个月β=?0.590)及TCRP K1变化(1个月β=?1.311)呈负相关。为判断这些关联是否独立于屈光不正,将术前SE加入基础模型;校正SE后,仅4项关联在族内BH校正后仍显著,且均在3个月;此外,3个月全部6个条目的β系数方向均发生反转,例如AL与ΔTCRP K1的关联由β=?1.498(基础模型,q<0.001)变为β=0.307(基础+SE模型,q=0.035),AL与ΔEcc(overall)的关联由β=?0.686(基础模型,q<0.001)明显减弱至β=?0.219(基础+SE模型,q=0.118)。为考察眼底指标与角膜变化的关联是否独立于手术参数,先定义模型B为校正年龄、性别与同侧术前SE并限定于AblMax与TAZ数据完整的眼,再以完全相同眼与患者将AblMax与TAZ加入模型B构建模型C;额外校正手术参数后,VCDR在1个月与3个月均仍与TNP K1及TCRP K1变化显著相关(q均<0.05);相反,RDAR与TNP K1及TCRP K1变化的关联在校正手术参数后减弱,具体而言RDAR与ΔTNP K1的关联在3个月仍显著(q<0.05),而1个月的关联及3个月与ΔTCRP K1的关联经BH校正后不再显著(q均>0.05)。上述结果提示VCDR与角膜屈光力变化的关联独立于手术参数,而RDAR与角膜变化的关联似部分由手术切削量介导,且跨时间点稳健性较差。
近视是全球患病率最高的屈光不正,也是视力损害的主要病因之一,其患病率持续攀升已成为重大全球公共卫生问题。与此同时,公众对高质量视觉功能的需求上升与技术进步共同提升了角膜屈光手术的安全性、有效性与精确性。在各类角膜屈光术式中,光屈光性角膜切削术(PRK)长期作为标准表面切削术式,而经上皮准分子激光角膜切削术(TransPRK)是其进阶形式,通过单步连续准分子激光同时切削上皮与基质,为无接触术式,可矫正近视、远视与散光,其中193 nm氟化氩(ArF)准分子激光通过光切削去除组织,先去除角膜上皮再重塑其下基质组织。该术式尤其适用于不适合激光原位角膜磨镶术(LASIK)的薄角膜患者,且避免制作角膜瓣及其相关并发症,包括瓣移位、上皮植入与层间碎屑。与传统PRK相比,TransPRK具有手术时间短、术后疼痛轻、视力恢复快与长期角膜生物力学保存更好等优势,也可能带来更少的术后像差。视力通常在最初数周内改善并于6至12个月稳定;与飞秒激光小切口角膜基质透镜取出术(SMILE)相比,TransPRK对前基质结构的保留方式不同,术后恢复特征亦有区别,SMILE初期视力恢复更快、角膜生物力学保存更好,而TransPRK仍是薄角膜或存在角膜表面不规则病史患者的优选。这些优点使TransPRK成为当代屈光手术的首选术式之一。
随着手术技术成熟,视觉质量日益受到研究关注。尽管多数患者术后获得满意的裸眼远视力(UDVA),仍有部分患者持续主诉主观视觉干扰,其机制尚未完全阐明。既有文献多聚焦于手术前后临床参数比较,仅有少数研究系统探讨基线眼部特征、尤其是眼底相关参数是否与TransPRK术后屈光预后及视觉质量相关。为填补这一空白,本研究综合分析接受TransPRK患者的基线资料,重点考察术前眼部参数尤其是眼底参数,主要目标是识别对术后屈光结局与视觉质量具有早期预测潜力的因素,并为优化个体化手术规划与术后管理提供循证指导,从而提升视觉质量并减少不良事件。
本研究为回顾性观察性临床纵向研究,遵循《赫尔辛基宣言》并经中山大学附属第三医院研究伦理委员会批准(批件号:Ⅱ-2024-263-01),纳入2023年1月至2025年12月于该院接受Schwind Amaris 750S准分子激光系统行TransPRK的近视伴或不伴散光患者103例(200眼),所有患者术前接受全面眼科检查并于术后1、3、6个月随访,全部检查由两位经验丰富的眼科医师独立完成且对患者基线资料与随访时序设盲,全过程于医院内完成并取得所有研究参与者的知情同意。纳入标准为年龄≥18岁、屈光状态稳定至少2年(球镜等效(SE)变化≤0.50 D)、术前停戴软性接触镜≥2周与硬性透气性接触镜≥4周、近视?1.00 D至?8.50 D且散光≤4.50 D;排除标准为除近视与散光外的任何眼病、既往眼部外伤或手术、影响伤口愈合的系统性疾病、妊娠或哺乳期,以及任何妨碍安全手术或可靠随访的情况。
术前3天给予不含防腐剂的玻璃酸钠与左氧氟沙星滴眼液每日4次。UDVA以5 m标准对数视力表(GB11533-2011)测量并转换为最小分辨角对数(logMAR);眼压(IOP)以非接触式眼压计测量;角膜参数以Pentacam评估,包括中央角膜厚度(CCT)、角膜非球面性(Q值)、角膜偏心率(e值)、角膜高阶像差(C.HOA)、角膜三叶草差(C.Tre)与角膜彗差(C.Coma),前表面高度数据按OSA标准在6.0 mm光学区行Zernike多项式分解,记录系数Z4,0与Z6,0分别代表初级与次级球差;眼底检查采用扫描激光检眼镜(SLO;Optos Daytona),并由此衍生定量眼底指标,包括眼底棋盘格密度(FTD)、视盘周围萎缩(PPA)面积、垂直杯盘比(VCDR)与盘沿面积比(RDAR)。
所有手术由同一位经验丰富的眼科医师确定手术参数并完成,均在同一手术室使用同一Amaris 750S准分子激光系统,重复频率750 Hz、光斑0.54 mm、红外主动眼动追踪系统1050 Hz,切削模式采用SmartPulse技术(SPT)联合去焦平衡模式;术前以0.5%盐酸丙美卡因行表面麻醉,嘱患者注视闪烁目标光以确保切削区居中,切削深度按人群上皮厚度分布规划(中央区55 μm、周边区65 μm),术中由六维眼动追踪系统配合静态与动态眼球旋转控制(SCC与DCC)补偿眼动;激光切削后以冰平衡盐溶液充分冲洗角膜表面并佩戴绷带接触镜,术后1周确认上皮愈合充分后取出。术后1周、1个月、3个月与6个月随访,每次访视行裂隙灯显微镜检查评估角膜上皮愈合与角膜基质雾状混浊,并以与术前相同方案测量视力、屈光、眼压与角膜地形图;嘱患者佩戴防护镜、术后第1周避免剧烈运动、术后2周避免污染眼部,暴露于强紫外线时建议佩戴太阳镜至术后6个月;自术后第1天起给予糖皮质激素(TobraDex?,1周后改为氟米龙)、普拉洛芬滴眼液、左氧氟沙星滴眼液与人工泪液,间隔5至10分钟。
FTD经基于深度学习的图像分割算法自SLO图像量化:图像调整为2048×2048像素并以ImageNet参数归一化,基于ResNet18的全卷积网络(ResNet18-FCN)生成棋盘格病灶的逐像素概率图,模型在独立标注数据集上训练并取得满意的验证性能;推理时概率图经双三次插值上采样至原始尺寸;FTD定义为全图概率超过阈值T=0.1的像素比例,即FTD=Σ1(P>0.1)/N,N为总像素数,取值0至1,数值越高提示棋盘格越显著。区域FTD分布采用改良早期治疗糖尿病视网膜病变研究(ETDRS)七视野方案评估:以视盘中心(D)与黄斑中心(M)确定视野中心,基础半径R=||M?D||2,以盘-黄斑方向为X轴建立局部坐标系,七个视野中心分别定位于黄斑、上方、视盘、下方、颞上、上颞与下颞;各视野圆形感兴趣区(ROI)半径为基础半径乘以视野特异因子(视野1、2、3、6、7为1.0,视野4、5为1.1);区域密度ρi为各ROI内概率>0.1的像素比例,即ρi=Σ1(P>0.1)/Ni,Ni为ROI内像素数,该指标可实现不同眼底区域变异的量化。为校正眼放大效应对SLO图像的影响,自临床数据库检索所有入组眼的眼轴长度(AL)与术前SE,对应对多条数据库条目的图像按文件名内嵌的SLO图像编号逐一匹配;平均AL为25.71±1.06 mm(范围22.96至27.90 mm),平均术前SE为?4.63±1.68 D(范围?8.00至0.25 D);按Bennett-Littmann公式计算眼放大因子q=0.01306×(AL?1.82),像素-视网膜转换因子为比例因子(mm/像素)=p×q,其中p=0.014 mm为Daytona SLO系统像素尺寸(14 μm);平均比例因子为0.00437±0.00019 mm/像素,对应各眼每像素视网膜面积约1.7倍的范围;各ETDRS视野FTD重算为FTD(mm?2)=阳性像素数/(总像素数×比例因子2),阳性像素定义为模型预测FTD概率大于0.1的像素;校正后全部ETDRS视野平均FTD为15.05±13.60×103 mm?2。为确认放大校正未改变FTD的相对排序,比较所有ETDRS视野的校正值(mm?2)与未校正值(像素比),两者高度相关(Pearson r=0.992,P<0.001,n=149幅图像共1043个视野),提示主要结论对该校正稳健。生成概率热图与七视野标注的叠加图像用于视觉验证:概率图经平滑(σ=8)、映射至JET色图并以alpha=0.5与原图混合;各视野密度值汇编为结构化表格供统计分析;整个流程以Python(OpenCV、PyTorch、Albumentations)自动化实现。
PPA面积量化采用标准化流程:自原始眼底图像裁剪以视盘为中心的448×448 ROI,输入预训练深度学习分割模型生成PPA逐像素概率图,以固定阈值0.5二值化生成初始二值掩膜,再经形态学操作(如去斑与孔洞填充)降噪;PPA绝对面积(像素)为精修掩膜内阳性像素总数;为减少分割伪影或解剖变异所致假阳性,施加相对校准约束,仅当PPA面积落入预设范围(约为视盘面积0.909至1.1倍)时接受检测,超出范围者剔除;所有面积测量以绝对像素单位报告而非物理度量单位,未行比例换算。VCDR与RDAR量化采用基于双阶段深度学习分割的定制几何算法:在视盘分割生成含像素面积与边界框尺寸的二值视盘掩膜后,于视盘约束区域内应用第二分割模型生成视杯掩膜及其像素面积;VCDR计算时先确定视杯质心x坐标,再测量视杯与视盘沿x=xcup中心线的垂直跨度,VCDR定义为视杯垂直跨度与视盘垂直跨度之比;RDAR按像素累积计算为1?(视杯面积/视盘面积),反映神经视网膜盘沿的真实形态学面积;所有计算仅在通过形态学质量检查的有效分割上进行,确保视杯边界框严格位于视盘边界框内。
统计分析采用R(4.5.2版):基线特征行描述性汇总,年龄与性别在患者层面分析、眼部参数在眼层面分析;连续变量以均数±标准差(SD)表示,分类变量以频数与百分比表示;计算各眼在1、3、6个月相对基线的变化(分别为Δ1M、Δ3M、Δ6M);因同一患者双眼相关,所有关联模型拟合为以患者为聚类的广义估计方程(GEE)模型,采用可交换工作相关结构、CR1稳健推断与t(G?1)自由度(G为患者数),校正年龄、性别与同侧术前SE,部分模型另纳入术前角膜上皮厚度(CET)、AL或手术参数。为减少统计比较次数并降低后续关联分析中假发现风险,在各时间点实施筛选策略:对每一角膜参数,Δ定义为各随访时点相对术前基线的变化,SD(Δ)为变化的标准差,|Δ|为变化绝对值,SD(T0)为同一参数术前标准差,计算两个标准化指标A=SD(Δ)/SD(T0)与B=median(|Δ|)/SD(T0);保留满足以下条件者:至少20个完整眼层面观测、术前SD非零、A与B值均居各自分布前80百分位以上(即变化最显著);剔除轨迹相同(|r|>0.99999)的重复参数,并基于临床相关性与设备分组选取代表性参数,独立于眼底关联结果;完整观测少于30的模型予以排除以保证估计稳定性,缺失数据不作填补。采用上述患者聚类GEE模型检验保留的角膜参数与眼底指标的关联,各角膜参数按原始尺度建模,分布假设不满足时按平均秩转换尺度建模,报告标准化β系数与95%置信区间(CI);所有检验为双侧;为控制多重比较,在各随访×眼底指标×角膜域族内应用Benjamini-Hochberg(BH)程序,以q<0.05为显著性,未校正P<0.05报告为探索性名义关联,各角膜参数总体变化方向依据眼层面Δ中位数判定。
研究结果显示,共纳入103例患者(200眼),平均年龄26.47±6.68岁(范围18至60岁),男性占44.7%;平均术前SE为?4.32±1.88 D(范围?1.25至?8.50 D),平均柱镜为?0.97±0.76 D(范围?0.50至?4.50 D);术前最佳矫正视力(BCVA)以logMAR表示为?0.06±0.04,平均IOP为16.00±0.83 mmHg;CCT为546.4±29.4 μm,平均AL为25.68±0.98 mm;角膜形态方面平均角膜曲率(Km)为44.14±1.60 D,平均Q值为?0.290±0.155;眼底参数中平均VCDR为0.457±0.084、平均FTD为42.31±11.09%、PPA面积为21118±6453 px2。
术后角膜参数变化方面,多数角膜参数手术前后差异有统计学意义(P<0.001),IOP除外(P=0.68);与术前相比,术后CCT、SE、前表面角膜曲率(K1、K2、Km)、全角膜屈光力(TCRP K1)与真实净屈光力(TNP K1)显著下降,而角膜厚度进展指数(PPI)及C.HOA、C.Tre、C.Coma显著升高,提示预期结构与屈光结局达成;术后Q值由负转正而e值由正转负;术后1、3、6个月平均UDVA分别为?0.01±0.08、?0.03±0.09与?0.02±0.10 logMAR,6个月随访时约相当于Snellen 20/20,提示队列整体视觉恢复良好。
术后变化最显著角膜参数的筛选方面,为识别与术后重塑最显著的角膜参数,各随访时点计算A与B指标,保留满足至少20个完整眼层面观测、术前SD非零且A与B值均超过各自分布第80百分位者,剔除轨迹近乎相同(|r|>0.99999)的重复参数后,27个参数被确定为高变异参数并纳入后续关联分析;术后第1个月变化速率最大,此后仅有小幅变化;入选参数涵盖角膜结构与光学多个维度,Q值、平均角膜厚度进展指数(PPI avg)、最薄点角膜厚度无单位十进制C分期(ABCD C)、Z4,0、Z6,0与Belin/Ambrósio增强扩张显示总偏差值(BAD-D)呈升高趋势(Δ为正),提示非球面性向正值偏移与像差增加;相反,前后表面角膜曲率半径比(B/F ratio)、角膜体积(C.V,中央3 mm区)、TCRP K1、TNP K1与下方角膜偏心率(Ecc Inferior)趋于下降(Δ为负),提示变平与体积减小;该多维模式提示TransPRK术后角膜重塑涉及超出角膜厚度简单恢复的复杂形态与光学调整。
眼底指标与术后角膜变化的关联方面,采用以患者为聚类的GEE模型检验27个高变异角膜参数与四项术前眼底指标(VCDR、PPA面积、FTD、RDAR)的关联,每个患者聚类高斯GEE模型将一个严格术前的眼底参数与角膜变化(Δ,即各随访时点术后值减术前值)关联,校正年龄、性别、同侧术前SE与同侧术前CET,采用可交换工作相关结构、CR1稳健推断与t(G?1)自由度;在各检验族内应用BH程序控制假发现率,以q<0.05为统计学显著,未校正P<0.05报告为探索性名义关联。术后1个月,VCDR与TNP K1变化呈正相关(标准化β=0.076,95%CI:0.011至0.141;P=0.0230;q=0.0460),与TCRP K1变化亦呈正相关(β=0.065,95%CI:0.001至0.129;P=0.0247;q=0.0411);RDAR与TNP K1变化呈负相关(β=?0.071,95%CI:?0.134至?0.008;P=0.0269;q=0.0672),与TCRP K1变化亦呈负相关(β=?0.060,95%CI:?0.119至?0.001;P=0.0448;q=0.0672),但两项RDAR关联经BH校正后均未保持显著(q均>0.05);该时点PPA面积与FTD均未显示与角膜变化的显著关联。术后3个月,VCDR与TNP K1变化仍呈显著正相关(β=0.067,95%CI:0.012至0.122;P=0.0175;q=0.0349),与TCRP K1变化亦呈显著正相关(β=0.068,95%CI:0.013至0.123;P=0.0168;q=0.0349),经BH校正后仍显著;RDAR与TNP K1变化呈显著负相关(β=?0.062,95%CI:?0.113至?0.011;P=0.0182;q=0.0364),与TCRP K1变化亦呈显著负相关(β=?0.063,95%CI:?0.111至?0.016;P=0.0097;q=0.0364),该时点统计学证据最强;PPA面积与FTD在该时点仍未显示显著关联。术后6个月,VCDR与最小角膜厚度进展指数(PPI Min.)变化呈名义相关(β=0.105,95%CI:0.013至0.197;P=0.0270;q=0.0809),与下方角膜偏心率(Ecc Inferior)变化呈名义相关(β=?0.153,95%CI:?0.293至?0.013;P=0.0329;q=0.1973),但经BH校正后均未保持显著。
眼轴长度与角膜重塑的关联方面,为进一步考察AL是否与术后角膜变化相关,以完全相同眼与患者构建两组模型:基础模型以AL为暴露并校正年龄与性别,基础+SE模型另纳入同侧术前SE,各高变异角膜参数为结局;结果显示AL与Q值变化(1个月β=0.304)、BAD-D变化(1个月β=0.821)及PPI avg变化(1个月β=0.273)呈正相关,与Ecc Inferior变化(1个月β=?0.590)及TCRP K1变化(1个月β=?1.311)呈负相关。为判断这些关联是否独立于屈光不正,将术前SE加入基础模型;校正SE后,仅4项关联在族内BH校正后仍显著,且均在3个月;此外,3个月全部6个条目的β系数方向均发生反转,例如AL与ΔTCRP K1的关联由β=?1.498(基础模型,q<0.001)变为β=0.307(基础+SE模型,q=0.035),AL与ΔEcc(overall)的关联由β=?0.686(基础模型,q<0.001)明显减弱至β=?0.219(基础+SE模型,q=0.118)。
额外校正手术参数后的关联方面,为考察眼底指标与角膜变化的关联是否独立于手术参数,先定义模型B为校正年龄、性别与同侧术前SE并限定于AblMax与TAZ数据完整的眼,再以完全相同眼与患者将AblMax与TAZ加入模型B构建模型C;额外校正手术参数后,VCDR在1个月与3个月均仍与TNP K1及TCRP K1变化显著相关(q均<0.05);相反,RDAR与TNP K1及TCRP K1变化的关联在校正手术参数后减弱,具体而言RDAR与ΔTNP K1的关联在3个月仍显著(q<0.05),而1个月的关联及3个月与ΔTCRP K1的关联经BH校正后不再显著(q均>0.05)。上述结果提示VCDR与角膜屈光力变化的关联独立于手术参数,而RDAR与角膜变化的关联似部分由手术切削量介导,且跨时间点稳健性较差。
讨论部分指出,近视已成为影响全球眼健康的重大公共卫生问题之一;尽管角膜屈光手术已实现较高的安全性与有效性,TransPRK因无瓣、零接触优势成为主流选择之一,但仍有部分患者报告眩光、光晕与夜间视力缺陷等术后视觉干扰。越来越多的证据提示术后角膜重塑在决定视觉质量中起关键作用。TransPRK术后角膜表面重塑的两大机制——上皮再分布与基质生物力学松弛——已在文献中确立:上皮清创与基质光切削后,再生上皮发生空间不均匀增厚以代偿改变的基质轮廓,从而直接影响局部曲率与角膜非球面性;同时,前基质组织切削改变角膜力学完整性,残余基质内应力再分布导致持续数月的渐进性生物力学松弛;两种过程动态交互并共同决定最终角膜形态。然而角膜重塑的调控机制是多因素的且尚未完全阐明。值得注意的是,眼作为解剖与生物力学上相互连通的整体,既往研究多孤立关注角膜变化,未考虑后节结构特征尤其是眼底衍生特征是否可能影响术后前节角膜恢复;据研究人员所知,尚无研究探讨眼底特征与角膜重塑的关系。据此,本研究探讨了TransPRK术后术前眼底指标与角膜重塑的潜在关联,术前眼底指标自SLO图像定量评估,旨在阐明后节-前节相互作用,并为个体化手术规划与术后管理提供新见解。
已有证据表明巩膜形态可影响角膜生物力学。由于巩膜在角膜缘与角膜连续且硬度显著更高,其对角膜变形施加机械约束而非被动支撑;有限元建模显示,在独立于眼压的条件下,更大的巩膜硬度可降低气压加载下的角膜顶点位移,并已在人供体眼球的离体巩膜硬化实验中得到证实。临床上,前部巩膜厚度与各子午线角膜生物力学响应参数相关,其中鼻侧与下方区域呈中度相关。在近视眼中,最高凹陷处硬度参数与巩膜突处前部巩膜厚度呈正相关,提示巩膜厚度可能抵消随近视加深而预期的角膜硬度下降。这些发现表明巩膜并非仅是被动结构支撑,而是主动参与角膜生物力学响应。
与该框架一致,本分析显示TransPRK术后角膜参数发生显著动态变化,最显著改变出现在术后1个月并随后逐渐稳定,该时间模式与表面切削术后角膜表面重塑的两大既定机制(早期上皮再分布继以更渐进的基质生物力学调整)相符。在筛选出的高变异参数中,Q值与PPI avg的变化尤为突出。更重要的是,校正年龄、性别、术前SE与术前CET后,术前眼底指标与术后角膜重塑显著相关,提示后节结构特征尤其是视神经乳头形态可能通过生物力学通路影响术后角膜重塑。为考虑眼轴长度对角膜重塑的潜在影响,AL分析显示尽管基础模型中AL与角膜重塑广泛相关,但校正术前SE后多数关联减弱或反转,提示AL在很大程度上是屈光不正的替代指标;这些发现表明在校正屈光不正后AL本身并非角膜重塑的独立预测因子,并支持聚焦VCDR与RDAR等眼底形态学指标的依据,此类指标可能捕捉AL与SE无法解释的后节结构特征。
Q值术后由负值转为正值,提示角膜由生理性长椭球形(中央较陡、周边较平)向扁椭球形(中央较平、周边较陡)转变,该观察与既往TransPRK结局研究一致。Q值的正向偏移伴随球差增加,可能部分解释部分患者术后出现夜间眩光等视觉干扰。Z6,0与ABCD C被纳入高变异参数进一步证实术后光学质量变化具有多维性。PPI avg持续升高反映角膜厚度由中央向周边的分布模式改变,角膜上皮重塑在该过程中起关键作用:术后上皮发生代偿性增厚以平滑被切削的基质表面,而上皮厚度的区域变异可直接改变局部曲率,从而影响Q值与像差;因此Q值与PPI avg同时被选为高变异参数,可能反映上皮-基质相互作用在形态与厚度两个维度上的同步表现。
本研究中,校正年龄、性别、术前SE与术前CET的G
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