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目的:
从数学角度,拟合判断我国近视成年人角膜前、后表面的形态并明确其相关因素,进一步建立其数学模型,为后续研究奠定基础,并为今后的科研、临床以及眼科检查器械的设计提供基础数据。
方法:
1.数据采集
用OrbscanIIZ采集494只近视眼角膜前、后表面的地形图数据:①角膜中央厚度(CCT)。②角膜最大子午线屈光力(SimKmax)和最小子午线屈光力(SimKmin),角膜屈光力(SimK)=(SimKmax+SimKmin)/2。③径向距离差值(Diff值):用0.2mm×0.2mm网格法采集角膜中央一定范围内(前表面8mm,后表面7.2mm直径)各网格交点的Diff值,单个角膜前、后表面分别取1438和1042个点。
2.研究分组
按照梯度1.00D将角膜屈光力40.00D~47.00D分为7组。根据角膜后表面形状的预期研究结果,将研究对象分为两组:椭球面组和椭圆抛物面、双叶双曲面组。
3.角膜形状判断及数学模型建立
3.1计算角膜前、后表面特定点的三维坐标值建立笛卡儿三维空间直角坐标系,水平方向为X轴,垂直方向为Y轴,通过角膜顶点的矢状轴方向为Z轴。由OrbscanIIZ获得的数据计算得到角膜前、后表面各特定点的X、Y、Z轴坐标值。
3.2判断单眼角膜前、后表面形状角膜前、后表面各特定点三维坐标值导入统计学软件SAS8.01,用非线性回归法拟合判断单眼角膜前、后表面形态并分析其相关因素。
3.3建立并检验各组数学模型根据角膜屈光力(SimK)分组。由角膜前、后表面形状分别选取相应的数学方程,随机选择每一组90%眼,将此90%眼的角膜前、后表面各特定点的坐标数据导入SAS8.01,非线性回归法拟合每一组角膜前、后表面的通用数学方程。根据通用数学方程预测每一组剩余10%眼的角膜前、后表面各特定点的Z轴坐标值,将预测和实测的各Z轴坐标值进行相关性检验,判断拟合方程的质量。
结果:
1.成年国人近视角膜前表面均为椭球面,后表面93.9%为椭球面,5.1%为椭圆抛物面,1.0%为双叶双曲面。
2.角膜后表面为椭球面组与椭圆抛物面、双叶双曲面组的角膜屈光力经比较有统计学意义(t<0.05),屈光不正等效球镜度数、角膜散光、角膜厚度、性别和眼别经比较均无统计学意义(t>0.05)。
3.计算得到7组角膜前、后表面共14个数学模型。
4.角膜前、后表面所有Z轴坐标的预测值与实测值的相关系数R>0.99(/2<0.01)。
结论:
1.成年国人近视角膜的前表面和绝大多数后表面均为椭球面。
2.角膜后表面的形状与角膜屈光力相关,与屈光不正等效球镜度数、角膜散光、角膜厚度、性别和眼别等参数无关。
3.运用合理的分组和非线性回归拟合,可建立较为精确的成年国人近视角膜的数学模型,为后续研究奠定基础。