
第二节 泪膜相关检查
一、泪膜破裂时间
(一)概述
1969年,Norn提出了“润湿时间”这一概念,指瞬目完成到泪膜出现第一个破裂斑的时间[1]。Norn用多种染色剂染色后观察泪膜,初步分析了“润湿时间”的影响因素,提出正常人群平均“润湿时间”介于25~30s。随后,Lemp等人使用“泪膜破裂时间”替代“润湿时间”,并且进行了更为全面的系列研究[2]。国内对TBUT的研究最早见于1986年,由华明等人发表于《中国实用眼科杂志》[3]。
现在,TBUT已成为判断泪膜的稳定性的重要指标。在如今的临床实践中,测量TBUT的方法分为FBUT与NIBUT,均广泛应用于临床实践。
(二)测量原理
泪膜是泪液通过瞬目作用在眼表涂布形成的薄膜。泪膜由外向内由三层构成,分别为脂质层、水液层、黏蛋白层。最近的研究认为水液层与黏蛋白层之间没有明显的界限[4]。泪膜的形成可以分解为两步(图1-3-2-1)。第一步,睁眼时,上睑将泪液向上提拉,使泪液覆盖角膜。第二步,脂质层向上漂移的同时提拉水液层向上。睁眼后,泪膜因为泪河的负静水压进行重分布,水液成分从泪膜中被吸引到泪河处。最终在上、下泪河之间形成相对稳定的泪膜。泪膜形成后,水液层的蒸发使泪膜变薄进而出现破裂点。

图1-3-2-1 泪膜形成示意图(水液层——蓝色部分,脂质层——黄色部分)
A.泪液成分移动;B.泪膜重新形成;C.泪膜经重分布后形成相对稳态。
常用的眼表染色剂有荧光素钠和虎红等。虎红染色剂也曾用于观察泪膜破裂点,但其细胞毒性及刺激性相对较大。目前主要应用荧光素钠作为检查TBUT的染色剂。用荧光素钠将泪液染为黄色后,在钴蓝光下即可以清晰地看到角膜前的泪膜破裂点。如果在观察系统加上黄色的滤过片(即蓝光滤过片),可以观察到更细节的泪膜破裂特征。
近年来,多种NIBUT的测量方法被研发,如Keeler泪膜镜、Keratograph 5M眼表综合分析仪等设备。Keeler泪膜镜可以发出冷光源并将规则的网格线透射于角膜表面泪膜。当网格线出现模糊或不连续时,说明该处泪膜破裂[5]。Keratograph 5M基于Placido环投射原理,结合自动分析软件,可以客观测量泪膜破裂的位点和时间,测量原理详见“眼表综合分析”章节。NIBUT的变异性要低于FBUT,可重复性好于FBUT[6]。
(三)操作方法及流程
1.FBUT
在常温、湿度适宜、避光室内环境下进行。
(1)打开无菌荧光素钠试纸包装,滴1滴抗生素滴眼液浸湿试纸头部,甩去多余液体[或用灭菌滴管吸取1%荧光素钠溶液(2μL)滴于结膜囊]。
(2)试纸头部轻轻接触患者下睑缘。
(3)要求患者瞬目3~4次,使荧光素钠在眼表均匀分布。
(4)嘱患者保持睁眼,开始计时。
(5)钴蓝光观察患者角膜,至第一个破裂点出现停止计时。
(6)再重复观察两次,取三次平均值作为该患者FBUT结果。
2.NIBUT
见“眼表综合分析”章节。
(四)临床应用
目前,FBUT检查方法诊断干眼的标准为低于10s[7]。FBUT属于侵入性检查,主要缺陷包括荧光素钠对眼表稳态的影响,以及测量结果依赖检查者的主观判断。但是该方法操作简单,仍然是临床上最常采用的干眼诊断性检查。
基于FBUT,日本学者提出不同的泪膜破裂方式代表泪膜中不同成分的缺失[8-9]。泪膜破裂方式可以分为区域状破裂、斑点状破裂、酒窝状破裂、线状破裂以及随机破裂(图1-3-2-2)。区域状破裂为睁眼过程中,没有或仅有限的荧光素钠随上睑向上移动,即泪膜未能形成。区域状破裂被认为是重度水液缺乏性干眼的表现。斑点状破裂也是在睁眼过程中的破裂,在角膜表面湿润性受损的位置出现。斑点状破裂发生的位置被认为缺乏黏蛋白(mucin, MUC),尤其是MUC16。酒窝状破裂是睁眼结束后发生的破裂。通常发生于角膜中央区域,被认为同样与角膜表面湿润性受损有关。线状破裂是睁眼结束后,上泪河对水液的牵拉和下泪河对水液的抽吸共同导致的破裂,是轻度水液缺乏性干眼的表现。随机破裂是随水液层蒸发而出现的破裂,在健康的眼表也可以看到随机破裂。关于泪膜破裂方式的各项研究主要集中于日本干眼学界,仍需进一步大样本临床观察与总结。
(五)注意事项
1.规范使用荧光素钠试纸条。
2.患者于检查前4小时内没有使用滴眼液。
3.待泪膜形成后再开始计时。

图1-3-2-2 不同泪膜破裂方式
A.区域状破裂;B.斑点状破裂;C.随机破裂;D.线状破裂;E.酒窝状破裂。
4.FBUT需取三次测量的平均值。
(六)总结
TBUT是反映泪膜稳态的重要指标。使用NIBUT可以获得较为真实的泪膜破裂时间,但是需要进一步提高NIBUT检查的敏感性、准确性和可重复性。在临床实践中,侵入性的FBUT因其方法简单,仍具有不可替代性。FBUT的使用应规范,否则会导致较大的变异性。近年发现泪膜不同破裂方式与泪膜不同成分的缺乏相关,为FBUT提出了更广阔的应用前景。
二、角膜地形图
角膜地形图是记录和分析角膜表面形态、曲率、屈光特点的方法,其获得的角膜图像通过计算机数字化处理合成、分析并反映角膜的形状及其规则性。随着计算机技术的普及及更新,角膜地形图检查不仅成为屈光手术术前筛查的常规方法,其图像中包含的广泛信息对干眼早期诊断也具有一定价值。

图1-3-2-3 Placido环与Sirius眼前节分析系统
(一)测量原理
目前,角膜地形图广泛使用的标靶是由黑白交替的同心圆环组成的Placido环(图1-3-2-3)。间隙规则分布的环通常见于散光较小的正常角膜,而不规则的环对应的改变则提示不同的角膜状态。基于Placido环的各类测量方法通过各种分析可得到角膜形态特征的精确结果。表面规则指数(the surface regularity index,SRI)是由10个定位点沿中央256个等距半子午线的局部曲率波动之和确定的数值,该指数用于评估角膜中央区域的表面规则性,该区域与进入瞳孔的区域大致对应,光滑的正常角膜表面SRI数值接近于零。表面不对称指数(surface asymmetry index,SAI)指在 180°相距的单个角膜图像上对应点之间角膜曲率差异的中央加权总和,是衡量角膜中央不对称性的指标[10]。相比正常人,干眼患者的SRI与SAI值均有升高,二者与角膜荧光素染色程度及角膜预期视力(potential visual acuity,PVA)显著相关,PVA降低可能是导致干眼患者视力波动的重要原因,同时也是水液缺乏型干眼患者畏光的原因之一[11]。通过角膜地形图实时测算SRI、SAI及PVA的数值,检查者可以推知患者角膜表面的不规则性和不对称性。
(二)操作方法及流程
1.避免强光环境,保持室内光线自然;受试者取坐位,保持固定头位。
2.嘱受试者注视前方Placido环中心,检查过程中尽量避免瞬目。
3.检查者根据扫描界面中箭头提示控制操作手柄,对焦完成后摄取图像,保存结果并进入分析界面。
4.摄影完成后检查所摄影像以评估检查质量,所摄取图像应清晰,角膜暴露充分,无严重眼睑遮挡。
5.检查者根据需要让计算机显示不同结果图,如屈光度、高度、曲率图等,根据要求打印处理后的图像。
(三)临床应用
干眼患者因泪膜稳定性差和角膜上皮缺损,引起角膜表面不规则性增加,眼表局部应力加剧导致的微创伤使病变区域的眼表上皮结构表面覆盖的泪膜涂布欠均匀,计算所得的SAI值和SRI值会发生相应变化(图1-3-2-4)。SAI及SRI的测量值增大,PVA数值也随之降低,提示角膜表面的规则性越差,与干眼的严重程度相关。总之,角膜地形图可对干眼患者的泪膜情况做出相应评估,尤其对准备接受屈光手术的人群,角膜地形图检查结果异常可能提示术后干眼发生的概率。

图1-3-2-4 正常人与干眼患者角膜地形图影像学表现
A.正常人角膜地形图影像学;B.干眼患者角膜地形图影像学。
(四)注意事项
1.角膜前表面不规则或泪膜不稳定会影响图片采集质量,拍摄前应嘱患者瞬目几次使泪膜分布均匀,避免使用表面麻醉剂。
2.如患者上睑下垂或睁眼困难,可上提患者眼睑,操作手法尽量轻柔,切勿大力按压眼球导致角膜形状改变。
3.技术员的娴熟度及操作习惯可能对检查结果造成影响,重复检查有利于提高诊断准确性。
(五)总结
角膜地形图具有非创伤性、易重复测量的优点,Placido环可以提供关于角膜表面的大量信息,部分参数可对干眼患者的泪膜情况做出相应评估。
三、泪膜干涉检查
(一)概述
自1989年Doane[12]利用光学干涉图像系统观察泪膜脂质层以来,到目前已经出现多种泪膜干涉成像设备,如 Tearscope (Keeler, Windsor, United Kingdom)、DR-1α(Kowa, Aichi, Japan)、Lipiscanner (Visual Optics, Chuncheon, Korea)和LipiView (TearScience, Morrisville, NC)等 [13]。其中1997年,日本 Kowa公司推出干眼干涉仪DR-1,可以根据Yokoi等的分级标准进行泪膜脂质层的观察。2015年,Kowa公司推出它的改进型产品DR-1α,实现了非侵入性泪膜破裂时间的测量。基于该设备Arita等[14]开发出一种泪膜脂质层干涉图像分类系统,通过该分类系统结合泪膜破裂时间可以用来区分干眼亚型。
(二)测量原理
泪膜由外到内分为脂质层、水样层和黏蛋白层,利用镜面反射的原理,DR-1α在脂质层表面反射的与在脂质层背面(水样层界面)反射的不同光路会产生不同的干涉图像(图1-3-2-5)。DR-1α通过图像采集系统记录从泪膜表面反射回来的图像,观察脂质层的变化。DR-1α有专门为角膜形态设计的精密光学系统,可以观察更大面积的泪膜干涉图像。除了通过镜面反射原理观察脂质层之外,DR-1α还可以测量NIBUT。

图1-3-2-5 干涉原理图
光线(蓝光)在脂质层表面反射的(黄线)与在脂质层背面(水样层界面,红线)反射的不同光路会产生不同的干涉图像。
(三)检查流程
用DR-1α可以非侵入性测量泪膜破裂时间并且观察脂质层干涉图像。首先让患者调整到合适的位置,下巴放到下颌托上,双眼平视前方,先让患者眨眼数次,操作者将光源对准患者瞳孔,自然眨眼两次,然后再尽可能长的时间睁眼。开始评估泪膜破裂时间并记录脂质层干涉图像。干涉图像视频会储存在计算机中,整个拍摄过程约30秒。记录大约150帧图像[15]。第二只眼检查在第一只眼检查完至少1分钟后进行。
(四)临床应用
DR-1α可以非侵入性地测量泪膜破裂时间,并通过脂质层干涉图像来反映泪膜脂质层和水样层之间的平衡,从而区分干眼亚型。
Arita等[14]使用DR-1α观察正常人、水液缺乏型干眼和MGD患者泪膜干涉图像,开发出一种泪膜脂质层干涉图像分类系统,通过该系统结合泪膜破裂时间可以用来区分干眼亚型,其干涉图像模式与临床分类相吻合(图1-3-2-6)。该分类评分者间信度为0.57~0.94,评分者内信度为0.90,表明这种分类体系适合对干涉数据测量的评估。

图1-3-2-6 分类标准图
A.干涉模式0级;B.干涉模式1级;C.干涉模式2级。
Arita等建议分类标准如下:
干涉模式0级:非侵入性泪膜破裂时间≥5s的单调灰色或多色干涉条纹,呈珍珠样外观,对应正常图像(图1-3-2-6A)。
干涉模式1级:非侵入性泪膜破裂时间<5s的多色干涉条纹,呈木星样外观,对应非干燥综合征水液缺乏型干眼(图1-3-2-6B)。
干涉模式2级:非侵入性泪膜破裂时间<5s的浅灰色无定形干涉条纹,呈晶状体样外观,对应睑板腺功能障碍(图1-3-2-6C)。
在干涉图像中,脂质层只有在>70nm时才能观察到多色干涉条纹。如果既有水液缺乏型干眼又有MGD,可能表现为干涉模式1或者干涉模式2,检查结果受到检查时泪膜状态的影响,需要结合其他检查进行综合诊断。
相对于LipiView能定量测量泪膜脂质层厚度,DR-1α只能做到定性分析而且只能观察中央角膜8.0mm宽×7.2mm长区域的脂质层干涉图像。但是DR-1α还可以非侵入性测量泪膜破裂时间。通过结合泪膜破裂时间和脂质层干涉图像可以区分干眼亚型。最近一项研究发现DR-1α可以通过新开发的软件实现泪河高度的测量,但是测量方法还需要进一步临床验证[16]。
(五)注意事项
1.检测前眼周勿用油性化妆品。
2.检查前勿用力揉眼睛。
3.眼部炎症、外伤、角膜瘢痕、角膜上皮不完整、3个月内做过眼部手术的患者,检查结果可能受到影响,需结合临床判读结果。
(六)总结
DR-1α可以通过光干涉技术测量非侵入式泪膜破裂时间,同时基于干涉图像分类标准进行泪膜脂质层评估,以此诊断和区分干眼亚型。但是这种干涉图像评估存在一定的局限性,在泪液明显减少或者严重的角膜上皮病变,如干燥综合征(Sjögren syndrome, SS)、Stevens-Johnson 综合征和移植物抗宿主病(graft versushost disease,GVHD)等,由于泪液的缺乏,无法观察到干涉条纹,所以DR-1α无法用于此类患者[14]。未来DR-1α可以通过新开发的软件实现泪河高度的测量,结合非侵入性的泪膜破裂时间及泪膜脂质层的干涉图像对干眼的诊断和分型将会更加 有利。
参考文献
[1]NORN MS. Desiccation of the precorneal film :Ⅰ. corneal wetting-time[J]. Acta Ophthalmol (Copenh), 1969, 47(4): 865-880.
[2]LEMP MA, HAMILL J. Factors affecting tear film breakup in normal eyes[J]. Archives of Ophthalmology, 1973, 89(2): 103.
[3]华明, 程微, 丁国贞. 泪膜破裂时间的测定及意义[J]. 中国实用眼科杂志, 1986,11:667-668.
[4]WILLCOX MDP, ARGUESO P, GEORGIEV GA, et al. TFOS DEWS Ⅱ tear film report[J]. Ocul Surf, 2017, 15(3): 366-403.
[5]张晓博, 陈绮, 王耀增. 办公室干眼泪膜脂质层形态分析[J]. 中华眼视光学与视觉科学杂志, 2014, 16(3): 4.
[6]ELIZABETH L, DOWNIE. Automated tear film surface quality breakup time as a novel clinical marker for tear hyperosmolarity in dry eye disease[J]. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2015,56(12):7260-7268.
[7]WOLFFSOHN JS, ARITA R, CHALMERS R, et al. TFOS DEWS Ⅱ diagnostic methodology report[J]. Ocul Surf, 2017, 15(3): 539-574.
[8]YOKOI N, GEORGIEV GA. Tear film–oriented diagnosis and tear film–oriented therapy for dry eye based on tear film dynamics[J]. Investigative Opthalmology & Visual Science, 2018, 59(14):DES13-22.
[9]YOKOI N, GEORGIEV GA, KATO H, et al. Classification of fluorescein breakup patterns: a novel method of differential diagnosis for dry eye[J]. American Journal of Ophthalmology, 2017,180: 72-85.
[10]WILSON SE, KLYCE SD. Quantitative descriptors of corneal topography: a clinical study[J]. Arch Ophthalmol, 1991, 109(3): 349.
[11]BELIN MW, KHACHIKIAN SS. An introduction to understanding elevation-based topography: how elevation data are displayed-a review[J]. Clinical & Experimental Ophthalmology, 2010, 37(1): 14-29.
[12]DOANE MG. An instrument for in vivo tear film interferometry[J]. Optom Vis Sci, 1989, 66(6): 383-388.
[13]ARITA R, FUKUOKA S, MORISHIGE N. New insights into the lipid layer of the tear film and meibomian glands[J]. Eye Contact Lens, 2017, 43(6): 335-339.
[14]Arita R, Morishige N, Fujii T, et al. Tear interferometric patterns reflect clinical tear dynamics in dry eye patients[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2016, 57(8): 3928-3934.
[15]杨庆松, 王宁利, 孙旭光, 等. DR-1泪膜干涉成像仪动态成像法诊断干眼症的临床研究[J]. 眼科, 2005, 14(3): 158-161.
[16]ARITA R, YABUSAKI K, HIRONO T, et al. Automated measurement of tear meniscus height with the Kowa DR-1 alpha tear interferometer in both healthy subjects and dry eye patients[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2019, 60(6): 2092-2101.