開環(huán)狀態(tài)下調(diào)節(jié)的暗焦點(diǎn)研究進(jìn)展△

鹿大千 杜蓓 張洪波 金成成 張惟虓 魏瑞華

(天津醫(yī)科大學(xué)眼科醫(yī)院視光中心 天津醫(yī)科大學(xué)眼視光學(xué)院 天津醫(yī)科大學(xué)眼科研究所 天津 300110)

調(diào)節(jié)是視覺系統(tǒng)的基本功能之一，其目的是在視網(wǎng)膜上保持清晰聚焦的圖像。在有調(diào)節(jié)需求時，人眼的調(diào)節(jié)系統(tǒng)會快速反應(yīng)并改變晶狀體的屈光度，其準(zhǔn)確性決定了大腦從視覺刺激中獲取的信息是否完整精確，因此調(diào)節(jié)在人眼的視覺系統(tǒng)中不可或缺。既往認(rèn)為，在正視狀態(tài)下，當(dāng)人們視遠(yuǎn)或缺少視覺刺激時，調(diào)節(jié)會處于放松狀態(tài)，焦點(diǎn)位于光學(xué)無窮遠(yuǎn)處。后來人們逐漸發(fā)現(xiàn)，當(dāng)視覺刺激消失或處于黑暗環(huán)境中時，人眼的屈光狀態(tài)會向近視漂移，調(diào)節(jié)系統(tǒng)由原來的狀態(tài)向其靜息狀態(tài)轉(zhuǎn)變，此時調(diào)節(jié)焦點(diǎn)處于中間的某一位置，稱為調(diào)節(jié)的暗焦點(diǎn)(dark focus of accommodation)。這種異常的近視現(xiàn)象常見于亮度偏低的夜晚，因此被稱為夜間近視(night or nocturnal myopia)[1]。這種生理變化對人眼檢測微弱刺激的能力及識別精細(xì)細(xì)節(jié)有很大的影響，它為理解和矯正多年來困擾視覺專家的各種異常屈光不正提供了基礎(chǔ)。早在17世紀(jì)，英國天文學(xué)家Maskelyne報(bào)道他在昏暗的光線下會出現(xiàn)夜間近視的現(xiàn)象[2]，這種現(xiàn)象后來曾多次被提及，并成為一個重要的研究課題(例如Wald等[3])。此外，人們發(fā)現(xiàn)類似的近視現(xiàn)象也發(fā)生在明亮的光線條件下，例如空間近視(empty-field myopia)[4-5]和儀器性近視(instrument myopia)[6-7]，因此有研究者認(rèn)為 “暗”焦點(diǎn)的名稱并不準(zhǔn)確，上述3種近視狀態(tài)均是在調(diào)節(jié)開環(huán)(open-loop)或者目標(biāo)不刺激調(diào)節(jié)(stimulus-free)的情況下出現(xiàn)的，所以亦存在一些描述此現(xiàn)象的其他術(shù)語，如張力性調(diào)節(jié)(tonic accommodation)、調(diào)節(jié)的靜息狀態(tài)(resting state of accommodation)、暗調(diào)節(jié)(dark accommodation)以及ABIAS等[8]。19世紀(jì)70年代，Leibowitz等[9]將夜間近視、空間近視以及儀器性近視3種近視狀態(tài)歸類為異常近視(anomalous myopia)，發(fā)現(xiàn)3種情況下的調(diào)節(jié)機(jī)制均傾向于在暗焦點(diǎn)處或接近暗焦點(diǎn)處保持“靜息”狀態(tài)。

1 暗焦點(diǎn)的測量方法

在Maskelyne報(bào)道了夜間近視的現(xiàn)象之后，出現(xiàn)了很多探討暗焦點(diǎn)和各種異常近視成因的研究，形成了多種假說，例如球差[10-13]、色差[13-14]、晶狀體前移以及睫狀肌調(diào)節(jié)[4]等因素。但是由于當(dāng)時的技術(shù)限制以及樣本量過少等原因，暗焦點(diǎn)和夜間近視的成因仍存在爭議，最主要的技術(shù)難題是當(dāng)時使調(diào)節(jié)處于開環(huán)狀態(tài)的方法有限，以及檢查者無法在受試者的調(diào)節(jié)不受影響的情況下，觀察調(diào)節(jié)和屈光度的變化。盡管有一些準(zhǔn)確的臨床和實(shí)驗(yàn)方法對受試者的調(diào)節(jié)進(jìn)行評估，但這些方法無法在各種異常近視的條件下進(jìn)行無偏倚的定量測量。

直到19世紀(jì)60年代，激光散斑測量儀(laser speckle optometer)開始應(yīng)用于屈光不正的檢測中，并普遍應(yīng)用于暗焦點(diǎn)的測量[15-18]。這種方法測量應(yīng)用的散斑圖像不會對受試者的調(diào)節(jié)產(chǎn)生影響，通過受試者對圖像的判斷即可實(shí)現(xiàn)對屈光度的測量。

此外，Braddick等[19]曾嘗試應(yīng)用攝影驗(yàn)光法(photorefraction)對暗焦點(diǎn)進(jìn)行測量，其結(jié)果與Leibowitz和Owens[20]的研究結(jié)果類似。Artal等[21]在2012年新應(yīng)用了一種自適應(yīng)光學(xué)可視分析儀(adaptive optics visual analyzer)對夜間近視和暗焦點(diǎn)進(jìn)行測量，該儀器允許受試者在亮度及其他因素可控的條件下接受視覺刺激，以此測量不同情況下的相對近視變化，以揭示暗焦點(diǎn)和夜間近視現(xiàn)象的原因。隨后，Chirre等[22]應(yīng)用一種紅外開放式雙眼H-S波前傳感器(infrared open-view binocular Hartmann-Shack wave front sensor)同樣對夜間近視和暗焦點(diǎn)進(jìn)行了精確測量，該儀器允許在雙眼條件下進(jìn)行檢測，并綜合調(diào)節(jié)、聚散、瞳孔大小以及像差等因素，從而為綜合研究暗焦點(diǎn)的影響因素提供了新的方法。

上述儀器在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)應(yīng)用具有諸多優(yōu)勢，但其較為嚴(yán)格苛刻的測量環(huán)境使其不太適合臨床應(yīng)用。“暗光視網(wǎng)膜檢影(dark retinoscopy)”是一種有希望代替上述復(fù)雜儀器的方法，用于暗焦點(diǎn)的臨床評估。暗光視網(wǎng)膜檢影的關(guān)鍵是：①檢查環(huán)境需完全黑暗，除檢影鏡光帶外沒有其他可見的視覺刺激；②被檢者必須單眼注視光帶，避免集合引起的調(diào)節(jié)；③檢查者須保持固定的工作距離。由于檢影鏡的光帶并不對調(diào)節(jié)產(chǎn)生刺激[22]，因此在檢查過程中，受試者的調(diào)節(jié)仍處于暗焦點(diǎn)位置。研究表明這種技術(shù)是一種有效檢測暗焦點(diǎn)的方法，Owens等[23](平均-1.56 D)，Andre等[24](-1.00 ～ -2.25 D)以及Bullimore等[25](平均-1.07 D)等均應(yīng)用此方法對暗焦點(diǎn)進(jìn)行了測量。

2 暗焦點(diǎn)的范圍及影響因素

研究顯示人群中暗焦點(diǎn)的個體差異非常大。在完全黑暗環(huán)境下測量的屈光度與患者的暗焦點(diǎn)非常接近，并且Leibowitz的一項(xiàng)研究表明二者的相關(guān)系數(shù)為0.96[1,20,26]。Leibowitz等[1]應(yīng)用激光散斑法對14名18 ～ 24歲學(xué)生的暗焦點(diǎn)進(jìn)行測量，他們的暗焦點(diǎn)在-0.37 ～ -2.28 D分布，平均值為-1.25 D；同樣，他們在1978年用同一種方法進(jìn)行了一次較大樣本的研究，對220名大學(xué)生在屈光矯正或接近矯正狀態(tài)下進(jìn)行暗焦點(diǎn)測量[20]，結(jié)果顯示暗焦點(diǎn)的范圍為+0.25～-4.00 D，平均-1.50 D。有學(xué)者[26]應(yīng)用激光驗(yàn)光儀和紅外驗(yàn)光儀對10名受試者的暗焦點(diǎn)進(jìn)行了測量，分別為(-2.10±1.02) D和(-1.28±0.48) D；Braddick等[19]曾嘗試應(yīng)用攝影驗(yàn)光法對23名劍橋大學(xué)生的暗焦點(diǎn)進(jìn)行測量，結(jié)果顯示屈光矯正狀態(tài)在完全黑暗環(huán)境下測量的屈光度范圍為+0.4 ～ -2.4 D，平均-1.27 D；1988年，Bullimore等[27]將100名受試者分為近視組、遠(yuǎn)視組和正視組，并分別對其進(jìn)行了暗焦點(diǎn)測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在完全黑暗環(huán)境下近視組的屈光度范圍為+0.75 ～ -1.25 D，遠(yuǎn)視組為+0.50 ～ -1.75 D，正視組為-0.25～ -2.00 D；在Artal等[21]的一項(xiàng)控制受試者瞳孔大小、環(huán)境亮度以及主導(dǎo)眼別的研究中，應(yīng)用自適應(yīng)光學(xué)可視分析儀對8位受試者的暗焦點(diǎn)進(jìn)行測量，結(jié)果顯示黑暗環(huán)境中的屈光狀態(tài)最大的受試者暗焦點(diǎn)可至-2.00 D，平均為-0.80 D；2016年，Chirre等[22]應(yīng)用紅外開放式雙眼H-S波前傳感器對10名接近正視的受試者進(jìn)行了暗焦點(diǎn)的檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黑暗環(huán)境中，在單眼測試條件下，主導(dǎo)眼測量的屈光度為(-0.64±0.59) D，非主導(dǎo)眼為(-0.61±0.66) D，在雙眼測試條件下，主導(dǎo)眼的屈光度為(-0.15±0.17) D，非主導(dǎo)眼為(-0.16±0.21) D。

通過以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，暗焦點(diǎn)在個體間存在非常大的差異，受試者的屈光狀態(tài)以及單眼或雙眼測量均會影響其測量結(jié)果，并且不同的儀器和方法測量得到的數(shù)據(jù)也稍有差異。Artal等認(rèn)為[21]，測量屈光度時固有的主觀性質(zhì)以及眾多影響測量結(jié)果的因素可以解釋暗焦點(diǎn)的差異性和分散性。

此外，暗焦點(diǎn)在不同年齡組的人群中亦存在差異。Ramsdale等[28]對年輕人(平均年齡14歲)至老年人(平均年齡58歲)的暗焦點(diǎn)進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)其暗焦點(diǎn)從-2.50 D逐漸降至-1.0 D；1983年，Simonelli等[26]在一項(xiàng)較大樣本的研究中對301名17～67歲的受試者進(jìn)行了暗焦點(diǎn)測量，研究結(jié)果顯示，受試者的相對暗焦點(diǎn)(relative dark focus)從-0.75 D(17～22歲)降至-0.20 D(57～62歲)；Withefoot等的報(bào)道了類似的結(jié)果[29]，58名10～72歲受試者的暗焦點(diǎn)從接近-1.0 D逐漸降至0 D。因此，不同年齡組的暗焦點(diǎn)存在差異，并且隨年齡增長而下降。

3 暗焦點(diǎn)的穩(wěn)定性

一些研究[30-32]表明，個體的暗焦點(diǎn)在一段時間內(nèi)相對穩(wěn)定，甚至可達(dá)1年。然而，也有其他研究表明暗焦點(diǎn)亦存在日間變化，且瞬時值可能受到許多因素的影響，包括近距離工作[33-35]、情緒激發(fā)[36-37]以及焦慮[38]等因素。Ebenholtz等[34]的研究也表明，固視遠(yuǎn)處的目標(biāo)上也能夠使暗焦點(diǎn)移向遠(yuǎn)點(diǎn)。Miller對21名大學(xué)生每周2 d 2次(早上和晚上)進(jìn)行暗焦點(diǎn)測量，持續(xù)3周，結(jié)果顯示暗焦點(diǎn)非常穩(wěn)定(重復(fù)測量系數(shù)>0.8)[30]；有學(xué)者[31]對39名大學(xué)生的暗焦點(diǎn)在不同時間進(jìn)行了兩組測量，其中19名受試者在同一天進(jìn)行了重復(fù)測量，余20名受試者在1周后同一時間重新進(jìn)行測量。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩組受試者暗焦點(diǎn)的2次測量結(jié)果分別存在高度相關(guān)性，即使在1周后重新測量，兩次結(jié)果之間的平均變化<±0.3 D。Heron等[39]采用雙階梯法(double staircase method)和恒定刺激法(method of constant stimuli)測得了暗焦點(diǎn)的重復(fù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究結(jié)果證實(shí)了其他研究者的結(jié)論，即調(diào)節(jié)的暗焦點(diǎn)在人類視覺系統(tǒng)中具有高度穩(wěn)定性，同時該研究認(rèn)為測量暗焦點(diǎn)最有效的方法是雙階梯法。

激光斑的曝光時間也會影響暗焦點(diǎn)測量的穩(wěn)定性。Hennessy和Leibowitz[17]最初用的激光散斑曝光持續(xù)時間為500 ms，其研究認(rèn)為此持續(xù)時間不會影響受試者調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，因此后續(xù)研究采用的曝光持續(xù)時間一般不會超過500 ms。Kothe等[40]的研究結(jié)果顯示，在500 ms內(nèi)，暗焦點(diǎn)不會隨激光散斑暴露的時間而明顯變化，這與Hogan等[41]的研究結(jié)果一致，但如果激光散斑的暴露時間>500 ms，暗焦點(diǎn)會出現(xiàn)較大的波動。Johnson等[42]對暗焦點(diǎn)的短期波動進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)所有受試者在黑暗中存在調(diào)節(jié)的波動，且其波動頻率低于0.5 Hz。這種現(xiàn)象在睫狀肌麻痹或觀察明亮的高對比度目標(biāo)時大幅減弱。

個體間黑暗焦點(diǎn)的波動機(jī)制較多，仍不甚明了。這種現(xiàn)象可能是由于長時間集中精力或自主神經(jīng)喚醒導(dǎo)致睫狀肌張力的改變，因此需要進(jìn)一步的研究以闡明其機(jī)制。

4 暗焦點(diǎn)與聚散運(yùn)動

正常情況下，調(diào)節(jié)和聚散存在協(xié)同作用，任何一方的變化都會引起另一方的改變，這種相互作用多用AC/A和CA/C比率來描述。而在開環(huán)狀態(tài)下，二者卻未顯示出高度相關(guān)性，由近距離視覺刺激引起的適應(yīng)性變化可以選擇性地影響調(diào)節(jié)的靜息狀態(tài)(暗焦點(diǎn))或聚散狀態(tài)[43-44]。雖然調(diào)節(jié)的暗焦點(diǎn)與聚散運(yùn)動可能是獨(dú)立的，但任何一種靜息狀態(tài)的適應(yīng)性或應(yīng)激相關(guān)變化都可能影響二者的相互作用。Chirre等[22]通過實(shí)驗(yàn)證明，雙眼視狀態(tài)下的集合性調(diào)節(jié)能夠改善夜間近視。他們發(fā)現(xiàn)，單眼情況下，降低刺激的亮度會導(dǎo)致調(diào)節(jié)狀態(tài)逐漸趨向于受試者的靜息狀態(tài)(暗焦點(diǎn))。多數(shù)受試者的調(diào)節(jié)焦點(diǎn)出現(xiàn)近視性轉(zhuǎn)變，此變化在雙眼視的情況下會得到緩解。雙眼視能夠緩解夜間近視，可能通過融像性集合來改善調(diào)節(jié)狀態(tài)，從而減緩低亮度環(huán)境下夜間近視帶來的影響。因此，進(jìn)一步研究調(diào)節(jié)和聚散之間的相互作用在全面研究暗焦點(diǎn)與視覺的關(guān)系中發(fā)揮重要作用。

5 暗焦點(diǎn)的矯正

除了上文提及的融像性集合能夠緩解夜間近視的現(xiàn)象外，現(xiàn)有的對于暗焦點(diǎn)(或異常近視)的矯正方法主要為光學(xué)矯正。與通常意義的近視不同，夜間近視是由于缺少調(diào)節(jié)刺激后，睫狀肌被動地返回其靜息位置(暗焦點(diǎn))所致。這種異常焦點(diǎn)對于傳統(tǒng)的驗(yàn)光方法來說是無法預(yù)測的[26,45]，但是仍然可以根據(jù)患者的暗焦點(diǎn)進(jìn)行眼鏡處方對夜間近視進(jìn)行矯正，以此使得患者的屈光狀態(tài)與視覺工作的距離進(jìn)行匹配。對這種異常近視應(yīng)用光學(xué)矯正方法改善夜間視覺效果取決于2個主要因素：①個體的暗焦點(diǎn)特性；②視覺刺激的質(zhì)量。一般而言，暗光下最佳的夜間遠(yuǎn)距視力是在最弱的刺激條件下并相對接近受試者暗焦點(diǎn)處獲得的，基于暗焦點(diǎn)的矯正眼鏡被證明在模擬夜間駕駛條件下，受試者的視覺分辨率能夠提高25%[46]。有研究[47]顯示，矯正夜間近視能夠在一定程度上提高司機(jī)夜間駕駛的視覺效果。對于飛行員來說，矯正其空間近視能夠使其視覺質(zhì)量得到巨大提高。一項(xiàng)研究[5]發(fā)現(xiàn)，受試者在明亮環(huán)境下的ganzfeld(一種沒有可聚焦輪廓的均勻場)中對小目標(biāo)的探測范圍從26%提高到315%，具體效果取決于受試者的暗焦點(diǎn)。另一項(xiàng)研究[48]發(fā)現(xiàn)，在ganzfeld中，基于暗焦點(diǎn)的眼鏡矯正將受試者的對比敏感度提高了6倍。需要注意的是，相同的暗焦點(diǎn)處方并不適合所有低視覺刺激的情況。由于調(diào)節(jié)反應(yīng)隨著刺激的減少而逐漸減小，因此對于中等視覺刺激(如夜間駕駛)的最佳矯正需要綜合考慮受試者常規(guī)的白天處方與暗焦點(diǎn)[46]。相比之下，在完全矯正暗焦點(diǎn)的情況下，空間近視的改善情況最佳[5]。

6 暗焦點(diǎn)與近視防控

調(diào)節(jié)適應(yīng)(accommodative adaptation)亦稱為調(diào)節(jié)遲滯(accommodative hysteresis)，用來表示在一段時間的注視后，眼睛的調(diào)節(jié)功能發(fā)生變化的現(xiàn)象，這會導(dǎo)致個體的暗焦點(diǎn)發(fā)生改變，而放松的程度隨注視點(diǎn)的位置、屈光狀態(tài)的不同而有差異[34]，因此有研究認(rèn)為調(diào)節(jié)適應(yīng)與近距離工作引起的近視發(fā)生有關(guān)。Ebenholtz等[49]對調(diào)節(jié)適應(yīng)現(xiàn)象與暗焦點(diǎn)以及近視發(fā)生的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示在8 min的近距離注視后，12個正視眼的暗焦點(diǎn)或者增加-0.34 D(目標(biāo)位于近點(diǎn))，或者放松0.21 D(目標(biāo)位于遠(yuǎn)點(diǎn))。當(dāng)固視目標(biāo)位于受試者暗焦點(diǎn)時，調(diào)節(jié)變化不明顯，并且目標(biāo)位于近點(diǎn)時調(diào)節(jié)適應(yīng)恢復(fù)的時間相對較長。有研究[50]結(jié)果表明，相對于近視發(fā)生較晚的患者(15歲以后)，暗焦點(diǎn)在初發(fā)近視的患者中更高，并且研究認(rèn)為此現(xiàn)象的原因可能為環(huán)境因素(近距離用眼)造成。

綜上所述，暗焦點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)至今已有幾百年的歷史，科技的進(jìn)步使暗焦點(diǎn)的測量技術(shù)得到了長足的發(fā)展，也讓我們對暗焦點(diǎn)的理解更加深入，同時也給我們帶來了更多的疑惑。長時間近距離工作會使得暗焦點(diǎn)發(fā)生變化，而在近視患者中表現(xiàn)出增加趨勢。在現(xiàn)代青少年近距離用眼時間顯著增加的今天[51-52]，調(diào)節(jié)適應(yīng)現(xiàn)象可能會更加明顯，并且考慮到低亮度環(huán)境下的近視漂移現(xiàn)象，良好的用眼習(xí)慣(如近距離用眼后遠(yuǎn)眺)及用眼環(huán)境顯得愈加重要。同時，近距離用眼后暗焦點(diǎn)的這種變化是否體現(xiàn)在近視發(fā)生之前？近視易感人群中的暗焦點(diǎn)變化是否更加明顯？以及調(diào)節(jié)適應(yīng)現(xiàn)象能否作為預(yù)測近視早發(fā)的檢測指標(biāo)仍需要進(jìn)一步思考和研究。本文就暗焦點(diǎn)相關(guān)既往文獻(xiàn)進(jìn)行回顧綜述，在近視防控已成國策的今天，暗焦點(diǎn)在近視防控中的作用有待于進(jìn)一步思考和研究。