青年近視眼角膜前表面高階像差的研究△

楊璐 劉永琰 張莉花 周瓊 邵毅 劉克政

角膜是人眼屈光間質(zhì)的重要組成成分，其中前表面又是產(chǎn)生屈光作用最重要的部分，其幾何形態(tài)的改變極大程度影響著角膜像差的變化。角膜像差亦分為低階像差和高階像差，其中角膜低階像差易于檢測與矯治，它與角膜形態(tài)的變化規(guī)律也已較為明確;而對屈光系統(tǒng)成像質(zhì)量有著較大影響的角膜高階像差，人們對它的形成、分布、影響因素及變化規(guī)律還有待更深地了解。許多關(guān)于角膜高階像差的研究主要探查其與全眼屈光度間的變化規(guī)律或角膜表面形態(tài)的變化對全眼高階像差的影響等，而針對角膜表面形態(tài)對角膜高階像差的影響研究甚少。本研究運用Allegro Oculyzer眼前節(jié)分析系統(tǒng)檢測青年近視散光患者的眼角膜高階像差，探尋其與角膜前表面曲率及散光的變化規(guī)律，以期對角膜高階像差的矯治提供理論依據(jù)，為進行個體化屈光性手術(shù)或治療選擇適宜人群提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究對象及分組 本研究為前瞻性研究。選取2013年6月至2014年2月來我院眼科準分子激光中心預接受LASIK手術(shù)的近視患者為受試對象。入選標準:為排除其他因素干擾，選取屈光介質(zhì)透明、角膜形態(tài)規(guī)則、最佳矯正視力≥1.0、眼壓正常(10～21 mmHg;1 kPa=7.5 mmHg)、年齡18～30周歲的近視患者，排除有眼部外傷、手術(shù)史及其他相關(guān)眼病或結(jié)構(gòu)異常者(如干眼，球形晶狀體，臨床及亞臨床圓錐角膜，角膜云翳、斑翳、白斑等)，且無全身重大及活動性疾病，無精神性疾病，女性不處在妊娠或哺乳期，軟性角膜接觸鏡停戴2周以上，硬性角膜接觸鏡停戴4周以上。根據(jù)眼球結(jié)構(gòu)常量［1］分為A、B兩組，A組為高角膜曲率組:角膜平均曲率＞43 D的近視眼;B組為低角膜曲率組:角膜平均曲率≤43 D的近視眼。根據(jù)是否伴有角膜散光(即角膜平坦與陡峭子午線曲率之差值)將入組人群重新分為Ⅰ、Ⅱ兩組，Ⅰ組為角膜散光組:角膜散光絕對值≥1.00 D的近視眼;Ⅱ組為無角膜散光組:角膜散光絕對值＜0.10 D的近視眼。通過篩查最終入選127例(162眼)，男73例，女54例，右眼88眼，左眼74眼。再將各組受試者進一步分為4個亞組:AⅠ(高角膜曲率散光組)、AⅡ(高角膜曲率無散光組)和BⅠ(低角膜曲率散光組)、BⅡ(低角膜曲率無散光組)。

1.2 方法 所有入選者進行眼科常規(guī)檢查并記錄相關(guān)資料，包括裸眼視力，最佳矯正視力，裂隙燈檢查眼前段，非接觸式眼壓計測量眼壓，直、間接檢眼鏡檢查眼底，電腦驗光及顯然驗光測量屈光度，A超(天津索維SW1000眼科A超測量儀)檢測眼軸。

所有患眼均應用Allegro Oculyzer眼前節(jié)分析系統(tǒng)(Wavelight Laser Technology公司，德國)檢測并獲得角膜前表面曲率(平坦子午線曲率、陡峭子午線曲率、平均曲率以及平坦與陡峭子午線曲率差即散光)及角膜前表面波前像差。測量原理為通過一臺旋轉(zhuǎn)Scheimpflug照相機提供三維圖像，一次掃描過程可從預定方位采集25張圖像。檢查結(jié)果通過系統(tǒng)自帶的質(zhì)量驗證后，即質(zhì)量規(guī)范(QS)顯示“OK”時方可認為此次檢查結(jié)果可以接受，如果該項用黃色或紅色表示，則提示測量過程中可能有錯誤出現(xiàn)，須重復進行測量。Allegro Oculyzer眼前節(jié)分析診斷系統(tǒng)基于25 000個真實的高度測量點合成人眼前節(jié)的三維模型，計算和描述角膜前、后表面地形圖及角膜像差，自動獲取數(shù)據(jù)，多次測量后取成像質(zhì)量最佳的圖像進行分析，以上檢查均由同一名經(jīng)驗豐富的眼科技師完成，檢查不需要表面麻醉或散瞳。每一項高階像差值用Zernike項的系數(shù)來表示，以均方根(root mean square，RMS)值來描述大小，以微米(μm)為單位。每一個Zernike項的描述都采用美國光學學會(Optical Society of America)標準以雙指數(shù)表示［2］，即，n為階數(shù)，m為方位角頻率。通過檢測，記錄角膜前表面平均曲率和散光值，以及角膜中央6 mm區(qū)域內(nèi)角膜前表面高階像差的RMS值，包括垂直彗差()、水平彗差(Z3+1)、垂直與水平彗差之和、球差(Z40)的RMS值，并進行分組比較。

1.3 統(tǒng)計學方法 使用SPSS 19.0軟件包對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用獨立樣本t檢驗和Pearson相關(guān)分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 研究對象基本信息 各組入選患者一般狀況見表1。經(jīng)統(tǒng)計學處理，除按角膜前表面曲率高低及散光有無所分組別，其角膜曲率與散光差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)外，余各組及亞組，即A組與B組、Ⅰ組與Ⅱ組、AⅠ組與AⅡ組、BⅠ組與BⅡ組、AⅠ組與BⅠ組、AⅡ組與BⅡ組間年齡、屈光度(等效球鏡)等相關(guān)資料比較差異均無統(tǒng)計學意義(均為P＞0.05)。

表1 各分組及亞組研究對象基本信息Table 1 Basic information of subjects in different groups and subgroups

2.2 各組間角膜前表面高階像差比較 各組間角膜前表面高階像差的RMS值見表2。經(jīng)統(tǒng)計學處理，曲率相關(guān)分組中，A組與B組、AⅠ組與BⅠ組、AⅡ組與BⅡ組的Z40相比，差異均有顯著統(tǒng)計學意義(均為P=0.000);其中，AⅡ組與BⅡ組間Z3－1及分別比較，差異均具有統(tǒng)計學意義(P=0.002、0.017)。散光相關(guān)分組中，Ⅰ組與Ⅱ組、BⅠ組與BⅡ組間Z3－1及分別相比，差異均具有統(tǒng)計學意義(:P=0.025、0.011;Z3±1:P=0.000、0.000);而組間相比差異均無統(tǒng)計學意義(均為P＞0.05)。

表2 各分組及亞組間角膜高階像差的RMS值比較Table 2 Comparison of corneal higher order aberrations between different groups and subgroups (l/μm)

Figure 1 Scatter gram of relation between spherical aberration and corneal curvature 球差與角膜曲率的相關(guān)關(guān)系圖

Figure 2 Scatter gram of relation between vertical coma aberration and corneal astigmatism 垂直與水平彗差之和與角膜散光的相關(guān)關(guān)系圖

3 討論

在眼視光領(lǐng)域中，像差作為評估人眼視覺質(zhì)量的一種方法越來越受到重視。像差分為低階像差和高階像差，在現(xiàn)代化視光技術(shù)高度發(fā)展的今天，人眼低階像差的精確矯治已不是難事，然而針對高階像差的矯正，其手段仍然有限，效果也不盡如人意。近些年，隨著對眼高階像差的研究逐漸深入，人們對角膜高階像差的關(guān)注度逐漸增加，這是由于人眼像差主要來源于角膜像差，與人眼視覺成像質(zhì)量關(guān)系密切［3］。因而積極探尋其在全眼像差中的作用、特性及變化規(guī)律，從而對屈光性手術(shù)及治療的合理設(shè)計、適宜人群的選擇、療效的預測及判定等進行指導，對臨床工作有著重要而實際的意義。

在我們試驗設(shè)計、研究內(nèi)容與受試者納入標準的設(shè)定中，綜合參考了既往較多有關(guān)角膜高階像差的研究結(jié)果，以期最大限度地減少甚至避免相關(guān)因素可能對試驗結(jié)果產(chǎn)生的干擾。首先年齡是我們突出考量的方面，有研究［4-5］顯示人眼角膜前表面高階像差變化與年齡無關(guān)，也有人［6］認為18～40歲角膜像差改變不明顯，40歲以上則會明顯增大。而多個研究卻顯示了年齡對角膜前表面高階像差是有影響的，角膜的總像差和球差不隨年齡發(fā)生明顯變化，而角膜總高階像差或角膜彗差與年齡呈正相關(guān)［7-8］。鑒于年齡對角膜高階像差產(chǎn)生的影響至今尚未有統(tǒng)一的結(jié)論，故本研究選擇年齡為18～30周歲的青年成人近視眼患者為檢測對象，這個年齡段的人其整體屈光成分及指數(shù)均與標準眼結(jié)構(gòu)相當且穩(wěn)定。另外，為了避免因角膜散光小而對角膜高階像差影響效力低的可能，以期更充分探查角膜散光對角膜高階像差的影響，故本研究角膜散光組選取散光量絕對值≥1.00 D的近視眼患者納入研究;同理，為了避免因角膜微小散光對角膜高階像差的潛在影響，故嚴格將無角膜散光組的角膜散光量絕對值控制在0.10 D以內(nèi)。劉麗清等［9］對角膜前、后表面對比研究發(fā)現(xiàn)，后表面的像差值遠遠小于前表面。這提示我們角膜像差主要源自角膜前表面，并且性別和眼別及角膜厚度、眼壓等對角膜高階像差均無明顯影響。還有研究檢測了733只成年近視眼的角膜前表面高階像差，顯示其高階像差以3階和4階為主，占總高階像差的約90%，其中Z40和是主導像差［10］。故我們考察角膜高階像差的重點便基于對角膜前表面和的觀察和分析上。

從本研究結(jié)果來看，角膜前表面曲率與角膜球差存在著明顯正相關(guān)關(guān)系，即角膜球差隨角膜曲率的增大而明顯增加，這種變化趨勢無論是在全部入選受試者中，還是在角膜散光組，亦或是在無角膜散光組中均能明顯顯現(xiàn)出來。另外，所有角膜的球差均為正值。同時我們還觀察到角膜散光對角膜彗差，尤其是對角膜垂直彗差有明顯作用，這種作用在低角膜曲率時表現(xiàn)得更顯然，而角膜曲率及角膜散光對角膜水平彗差的作用均不明顯，未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學上的變化，這是否與角膜散光多為順規(guī)性有關(guān)，將有待于我們進一步研究探查。另外，角膜散光組較無散光組的彗差有明顯增加，但角膜彗差個體變化較大，我們沒有觀察到角膜散光與彗差的明顯相關(guān)性，考慮或許與有更多因素影響著彗差的變化有關(guān)。

目前很多關(guān)于角膜高階像差的研究主要探尋其與全眼屈光度的變化規(guī)律，或角膜表面形態(tài)或曲率的變化對全眼高階像差的相關(guān)影響。曲瑁明等［11］在青少年近視眼角膜高階像差研究中發(fā)現(xiàn)球差和彗差最普遍，而球差是角膜像差中最主要的像差(約占80%)，近視屈光度大小與角膜總高階像差、各階像差的RMS值無相關(guān)性，其中彗差作為主導像差的頻率在高度近視組中略有增加，而球差在低、中、高度近視組中差異無統(tǒng)計學意義，即球差不隨屈光度的變化而變化。Kingston等［12］的研究顯示，隨著角膜前表面曲率的增加，全眼球差亦逐漸增大，呈中度正相關(guān)，因而我們推斷，正是由于角膜前表面曲率增大，使得角膜球差隨之增大，從而導致全眼球差亦明顯增大;而眼屈光不正度數(shù)與全眼球差并沒有顯現(xiàn)出一定的相關(guān)性，提示我們應當更多地關(guān)注角膜前表面的屈光度(曲率)對像差的影響，這也與我們之前的研究結(jié)論相印證［13］，即角膜曲率的改變可能比眼軸的改變對眼高階像差的影響更大，由角膜曲率所貢獻的像差包括高階像差較其他組織為大。國內(nèi)外對此方面的研究尚不多見。本研究探查了角膜前表面曲率及散光對角膜高階像差的影響，進一步完善了近視散光眼角膜高階像差的特性及變化規(guī)律。

現(xiàn)今在眼視覺屈光性治療領(lǐng)域中，人們越來越意識到高階像差對視覺質(zhì)量的影響不容忽視，試圖通過多種手段抑制、減少甚至消除眼高階像差的產(chǎn)生。Dietze等［14］研究認為，球差應該是高階像差中最可能被矯正的像差，因為球差不同于慧差等奇數(shù)階像差，球差呈軸性對稱，即使鏡片旋轉(zhuǎn)也不會對球差造成影響。且隨著現(xiàn)代白內(nèi)障超聲乳化技術(shù)的不斷完善及人工晶狀體設(shè)計的成熟，白內(nèi)障摘出術(shù)后植入非球面負球差人工晶狀體矯正角膜的正球差更是目前臨床研究的熱點之一［15］。球面親水性角膜接觸鏡較非球面鏡片能引入更多的高階像差，因此后者的成像質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)的前者［16-17］。我們的研究結(jié)論將更好地指導臨床工作，提示在進行屈光性手術(shù)或治療的適宜人群選擇時，針對角膜曲率較大的患眼更應該運用非球面技術(shù)，如非球面人工晶狀體眼內(nèi)植入、非球面角膜接觸鏡的驗配及Q值引導的角膜屈光性手術(shù)等，以中和因高角膜曲率而產(chǎn)生的較高的正的角膜球差，從而減少增幅甚至降低全眼球差，顯著改善視覺質(zhì)量。同時我們也期待在彗差的矯治中能有更多確切、安全、有效的治療方法或手段，使并不完美的人眼獲得真正的“超視”成為可能。

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