近視及近視散光患者的高階像差特征

準(zhǔn)分子激光膜邊疆手術(shù)在中國廣泛使用了10多年。由于其良好的安全性、有效性和預(yù)測性，許多同行和患者都得到了認(rèn)可。隨著準(zhǔn)分子激光設(shè)備的更新、波陣面像差技術(shù)的不斷改進(jìn)使人們認(rèn)識到眼的高階像差直接影響人的視覺質(zhì)量。因此,波陣面像差引導(dǎo)的個體化切削手術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注。波陣面像差引導(dǎo)的個體化切削手術(shù)是在矯正球、柱鏡的基礎(chǔ)上,矯正眼的高階像差,最大程度地提高患者視覺質(zhì)量。本研究應(yīng)用WASCA波陣面像差儀檢測近視及近視散光患者眼高階像差的分布情況,并探討高階像差的分布與最佳矯正視力(bestcorrectivevisionacuity,BSCVA)的關(guān)系,為臨床開展波陣面像差引導(dǎo)的個體化切削手術(shù)提供理論指導(dǎo)。數(shù)據(jù)和方法一、眼屈光度分布2006年11月至2007年4月間我科準(zhǔn)分子治療中心行準(zhǔn)分子激光手術(shù)的近視及近視散光患者,并排除有眼部外傷或手術(shù)史,波陣面像差檢查結(jié)果重復(fù)性佳的屈光不正患者86例161只眼,男性34例,女性52例;年齡18～45歲,平均(23.50±6.23)歲。眼屈光度數(shù)為-1.25～-11.75D,平均(-5.12±2.01)D;散光度數(shù)-0～-6.25D,平均(-1.21±0.82)D。根據(jù)眼屈光度數(shù)分為高(>-6.0D)、中(-3.0～-6.0D)、低(<-3.0D)度近視組。根據(jù)眼散光度數(shù)分為Ⅰ組(散光≥-0.75D)、Ⅱ組(散光<-0.75D)。二、測量測定和測量設(shè)備采用WASCAAnalyer波陣面像差儀,德國Zeiss公司,Hartmann-Shack射出式;測量范圍-15.0～+7.0D的球鏡,5.0D柱鏡;分辨率210μm;測量點數(shù):共1452個測量點,7mm瞳孔區(qū)800個測量點;測量精度±0.15D客觀測量眼的像差。測量在暗室環(huán)境里、自然瞳孔狀態(tài)下進(jìn)行,所有檢查均由同一個人操作。每眼重復(fù)檢查5次,記錄高階像差圖形(rootmeansquare,RMS)及均方根重復(fù)性最好、像差儀驗光球鏡度數(shù)與主觀驗光球鏡度數(shù)差異小(-0.5D以內(nèi))、原始攝圖中心三軸(X、Y、Z)對焦理想的一次檢查結(jié)果,記錄瞳孔直徑為4.0、5.0和6.0mm時眼總高階像差值以及球差、水平彗差和垂直彗差,三個有代表性的Zernike分項值,以Malacara標(biāo)準(zhǔn)表示。三、統(tǒng)計分析各種數(shù)據(jù)以均數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差(ˉx±s)表示,以方差分析以及簡單直線相關(guān)分析,采用SPSS11.5軟件包對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果一、mm張眼的球差值和水平空間大小不同瞳孔直徑下眼的高階像差的平均RMS值見表1,隨著瞳孔的增大各類高階像差值均顯著增加;6.0mm瞳孔直徑下眼的總高階像差值是5.0mm瞳孔直徑下的1.62倍、4.0mm瞳孔直徑下的2.75倍;6.0mm瞳孔直徑下眼的球差值是5.0mm瞳孔直徑下的1.97倍、4.0mm瞳孔直徑下的4.18倍;6.0mm瞳孔直徑下眼的水平彗差值是5.0mm瞳孔直徑下的1.63倍、4.0mm瞳孔直徑下的2.46倍;6.0mm瞳孔直徑下眼的垂直彗差值是5.0mm瞳孔直徑下的1.59倍、4.0mm瞳孔直徑下的2.98倍。二、高階像差值瞳孔直徑4、5和6mm,高、中、低度近視組的各類高階像差值見表2,總高階像差、水平彗差、垂直彗差和球差的值,高、中、低度近視組之間差異均無顯著意義(P>0.05),表明近視度數(shù)的高低對各類高階像差值無影響。三、不同散射解釋型的眼s值和眼bs值的特征相同大小的瞳孔直徑下散光組之間高階像差值見表3。表3顯示:瞳孔直徑4、5和6mm,水平彗差和球差的RMS值散光組間差異無顯著意義(P>0.05);瞳孔直徑4mm,總高階像差和垂直彗差散光組間差異也無顯著意義(P>0.05),瞳孔直徑為5和6mm,眼的總高階像差和垂直彗差散光組間差異有顯著意義(P<0.05)。表明散光度數(shù)對眼的水平彗差和球差無影響;當(dāng)瞳孔增大至5mm以上時,散光度數(shù)影響眼的總高階像差和垂直彗差。四、球差和最佳矯正視力負(fù)相關(guān)瞳孔直徑5和6mm,垂直彗差和最佳矯正視力正相關(guān)(r=0.542、0.685,P<0.05,見圖1),球差和最佳矯正視力負(fù)相關(guān)(r=-0.573、-0.758,P<0.05,見圖2);在任何瞳孔直徑下總高階像差值、水平彗差與最佳矯正視力無相關(guān)性(P>0.05)。高階像差與最佳矯正視力的關(guān)系波陣面像差(wavefrontaberration)作為物理學(xué)概念,早就受到關(guān)注,在天文學(xué)中已得到充分的應(yīng)用,近年應(yīng)用于眼科學(xué)。目前評價眼球屈光系統(tǒng)的成像質(zhì)量除了分辨率、對比敏感度外,波陣面像差也是重要的指標(biāo)之一。波陣面像差的概念是指經(jīng)過一個光學(xué)系統(tǒng)的理想波陣面與實際波陣面的差別。該差別以數(shù)學(xué)方式表達(dá)就成為以傅立葉級數(shù)展開的多項式。表達(dá)波陣面像差的方法有很多種,但易于評價且可以定量表達(dá)的方法是用Zernike系數(shù)進(jìn)行量化的描述。本研究中,頻率直方圖和單樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗都顯示,每個Zernike系數(shù)(3階到4階)的絕對值呈正態(tài)分布。這表示本研究的研究對象任何眼的像差結(jié)構(gòu)可以用Zernike相差系數(shù)的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差和方差來表示。它可將波陣面像差分解成多個階像,觀察每一個階像大小。常用的Zernike多項式為6階27項,1階像差表示傾斜(棱鏡),2階像差表示散光和離焦(近視和遠(yuǎn)視),3階像差表示水平彗差、垂直彗差以及三葉草,4階像差表示球差等,5階像差表示次級彗差等,6階像差表示次級球差等,其中1、2階像差為低階像差,3階以上為高階像差。目前在眼科準(zhǔn)分子激光手術(shù)中,評價波陣面像差與視覺質(zhì)量相關(guān)的指標(biāo)主要有總高階像差、3階像差中的水平彗差、垂直彗差和4階像差中的球差。近年來的研究顯示,影響高階像差的因素包括年齡、瞳孔直徑、屈光度數(shù)、眼球的調(diào)節(jié)、眼部手術(shù)或外傷等。本研究中患者均除外眼部手術(shù)和外傷史。由于目前波陣面像差引導(dǎo)的準(zhǔn)分子激光矯治近視和散光的遠(yuǎn)期效果仍處于觀察階段,慎重地選擇某種與最佳矯正視力相關(guān)性大的高階像差進(jìn)行矯正,可能更有利于患者術(shù)后的視覺質(zhì)量的提高,同時應(yīng)該充分了解影響眼高階像差的因素。因此,本研究重點分析了年齡、瞳孔直徑、近視度數(shù)、散光度數(shù)對眼高階像差的影響,并探討各類高階像差與最佳矯正視力的關(guān)系。本研究結(jié)果顯示,瞳孔直徑大小對像差的影響是非常顯著的,同階像差內(nèi),隨著瞳孔直徑的增大,各階像差相應(yīng)增加,以球差和垂直彗差增加最大。這是因為瞳孔直徑小時,由于虹膜的光欄作用,高階像差處于一個合理的低水平;當(dāng)瞳孔直徑增大時,從瞳孔邊緣進(jìn)來的光線顯著增加,高階像差,尤其是球差也隨之增加,提示對于瞳孔直徑較大(大于4mm)的患者進(jìn)行個體化切削時,更應(yīng)該重視對球差的矯正。本研究在6mm瞳孔直徑下測量的總高階像差值(0.289±0.115)μm與Wang等報道的51例華人的總高階像差值(0.305±0.095)μm相近,但與Wei等的研究結(jié)果(0.491±0.155)μm有顯著性差異(P<0.05)。這種差異可能的原因是研究對象的年齡差異導(dǎo)致的,本研究中患者平均年齡比Wei等的研究對象的平均年齡小6歲。另一個原因是像差測量的條件也不完全相同,本研究是在不散瞳的情況下測量患者的像差,而Wei等是在1%托吡卡胺散瞳下測量的。已經(jīng)有研究報道散瞳藥可以影響高階像差RMS值。本研究分析了近視和近視散光患者眼的屈光狀態(tài)對眼高階像差的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在任何瞳孔直徑下,近視度數(shù)不影響總高階像差、水平彗差、垂直彗差和球差;散光度數(shù)既不影響球差,也不影響水平彗差,但在5mm和6mm瞳孔直徑下對垂直彗差有影響,與垂直彗差高度相關(guān)。因此在治療高度散光時,更應(yīng)該考慮使用波陣面像差引導(dǎo)的個體化切削手術(shù)。有關(guān)高階像差對最佳矯正視力的影響方面的研究報道甚少。本研究結(jié)果顯示最佳矯正視力與球差有較好的負(fù)相關(guān)性,與垂直彗差有較好的正相關(guān)性。因此,對預(yù)行準(zhǔn)分子激光手術(shù)的患者保留垂直彗差,而矯正球差對術(shù)后的視覺質(zhì)量會有幫助。臨床實踐也驗證LASIK術(shù)后BSCVA下降2行或以上者比不變或下降1行者的球差顯著增高,可見像差對視功能有較大的影響。波前像差概念的提出對解決屈光系統(tǒng)的像差問題,尤其是角膜屈光手術(shù)所導(dǎo)致的視覺質(zhì)量問題有重要的臨床價值。許多研究表明,角膜屈光手術(shù)后高階像差值增大,而且術(shù)后并發(fā)癥也與高階像差值的增加有關(guān)。近年來,國外很多學(xué)者使用波陣面像差引導(dǎo)的“個性化切削”屈光手術(shù),發(fā)現(xiàn)術(shù)后最佳矯正視力顯著提高,并發(fā)癥明顯減少,手術(shù)效果令人滿意。然而,目前波陣面像差引導(dǎo)的角膜屈光手術(shù)尚處在研究的初級階段,存在很多理論和技術(shù)