基于超广角光学相干断层扫描在近视中构建虚拟全眼模型

为何眼球形状很重要

视远模糊，即近视，正在迅速成为全球最常见的视力问题之一，尤其在儿童和年轻人中尤甚。在严重病例中，近视可导致威胁终生视力的眼病。该研究提出了一种新方法，用一次快速、适合临床的扫描来构建完整的三维“虚拟眼”，而非依赖昂贵的磁共振成像（MRI）。通过将常规影像转化为精细的数字眼模型，医生或能在未来追踪近视随时间如何改变眼球并在造成不可逆损伤前制定个性化治疗方案。

从医院扫描仪到虚拟眼

研究者着眼于一个实际问题：MRI 可以捕捉整个眼球并呈现其真实形态，但成本高、耗时长，不适合大量病人或反复复查。相比之下，一种较新的成像方法——扫频光学相干断层扫描（SS-OCT）已在眼科门诊广泛应用，能在数秒内扫描非常广的视网膜区域。团队设计了一种特殊的“径向”扫描模式和名为 CET-1 的定制软件，将来自眼前部和后部的 SS-OCT 影像拼接成单一的全眼模型，包含角膜、晶状体和视网膜。

用 MRI 校验新模型

为验证该虚拟眼是否可信，科学家将 CET-1 模型与基于 MRI 的模型在 70 只成年眼中进行了比较，这些受测者的视力从正常到极重度近视不等。他们使用角膜、视力中心（黄斑凹）和视神经乳头等标志点在三维中对齐两种模型，然后测量 CET-1 表面上每一点到对应 MRI 表面的距离。在不同眼轴长度范围内，平均差异不足半毫米，而且随着眼球变长并未增加。在包含黄斑和视神经等关键中央区域，匹配度更高，而较大的不一致主要集中在远周边，那里的当前扫描覆盖较少。

近视如何重塑眼后部

在获得可靠的虚拟模型后，团队研究了随着近视加重眼表面如何弯曲与膨出。他们使用称为高斯曲率的数学度量，映射视网膜每一点的曲率陡峭程度。CET-1 模型显示，随着近视度加深，眼后部逐渐变得更加弯曲和不规则，尤其在高度和极高度近视的眼中。这些模式在伴有后巩膜突出（后巩膜囊样突）等严重外翻的眼睛中尤为明显，曲率值与正常视力眼明显不同。这样的曲率图可能为识别高风险眼提供新方法，提示黄斑损伤或视网膜裂开等严重并发症的早期风险。

近视进展中文前部的变化

虚拟模型还捕捉到标准视网膜研究常忽视的眼前部细微变化。随着近视程度增加，角膜与晶状体之间的前房空间的多个指标增大，包括前房深度、体积以及角膜与虹膜交接处的角度。同时，“晶状体前突量”（即晶状体向前突出的程度）在高度近视眼中往往变小。这些变化可能部分解释为什么高度近视者更易并发某些类型的青光眼和白内障，因为它们会改变房水排流方式或影响晶状体的老化与调节能力。

迈向个性化眼保健的数字孪生

本研究表明，一次快速、适合临床的扫描几乎可以与 MRI 同样精确地再现眼球整体形状，为构建患者眼睛的“数字孪生体”铺平了道路：这些动态虚拟模型可在每次就诊时更新。数字孪生可帮助研究者研究近视如何发展、模拟不同治疗对眼形的影响，并在视力受损前识别危险并发症的早期迹象。尽管本研究聚焦于成年人并在某些区域仍依赖估算，但它展示了一个面向现实世界、可大规模个性化监测近视的强大新工具。

引用: Tang, X., Luo, N., Chen, C. et al. Construction of virtual whole eye model based on ultra-widefield optical coherence tomography in myopia. npj Digit. Med. 9, 298 (2026). https://doi.org/10.1038/s41746-026-02376-0

关键词: 近视, 虚拟眼模型, 光学相干断层扫描, 数字孪生医学, 眼部形态