李史序 王靜 趙江月 張勁松

近年，眼科手術(shù)已經(jīng)從復(fù)明手術(shù)向屈光手術(shù)方向轉(zhuǎn)變，角膜作為最重要的屈光介質(zhì)，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定了像差的產(chǎn)生。目前大多數(shù)的研究均是針對(duì)單眼的角膜像差進(jìn)行分析，少見(jiàn)對(duì)雙眼角膜像差的一致性和相關(guān)性的詳細(xì)分析。本研究針對(duì)雙眼間的水平三葉草差(Z33)、垂直三葉草差(Z3-3)、水平四葉草差(Z44)、垂直四葉草差(Z4-4)、水平彗差(Z31)、垂直彗差(Z3-1)、水平二次散光(Z42)、垂直二次散光(Z4-2)、球差(Z40)進(jìn)行單獨(dú)分析，使人們對(duì)角膜像差有更全面和深刻的認(rèn)識(shí)。

當(dāng)前波前像差的測(cè)量設(shè)備主要分為主觀(guān)和客觀(guān)像差儀。主觀(guān)像差儀基于Scheiner原理(如OPD角膜地形圖系統(tǒng))，客觀(guān)像差儀主要基于Shack-Hartmann原理(如WASCA像差分析儀)及Tscherning原理(如iTrace視覺(jué)功能分析儀)。本研究應(yīng)用iTrace視覺(jué)功能分析儀對(duì)正常人群雙眼分別測(cè)量角膜像差，進(jìn)行雙眼間角膜像差的對(duì)比及分析。

iTrace視覺(jué)功能分析儀使用多種細(xì)小光束(超過(guò)250種)在1/8 s內(nèi)通過(guò)瞳孔，當(dāng)這些光束通過(guò)眼睛的光學(xué)介質(zhì)時(shí)會(huì)在視網(wǎng)膜上投映一系列的點(diǎn)，這些光束的投射點(diǎn)位置和式樣可根據(jù)瞳孔的尺寸自動(dòng)改變，每個(gè)光點(diǎn)的位置在光線(xiàn)離開(kāi)眼睛時(shí)會(huì)被iTrace檢測(cè)到。應(yīng)用iTrace視覺(jué)功能分析儀可以逐點(diǎn)分析原始數(shù)據(jù)，得到關(guān)于角膜像差的不同值。本研究旨在探究正常人群雙眼角膜像差的一致性及相關(guān)性，為白內(nèi)障非球面人工晶狀體(intraocular lens，IOL)雙眼間植入的選擇及LASIK手術(shù)提供更為個(gè)性化的設(shè)計(jì)方案。

1資料與方法

1.1一般資料隨機(jī)選取中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院2016年12月至2017年12月進(jìn)行體格檢查的健康人240人(480眼)，其中男132人，女108人，年齡10～70歲，每隔10歲分一組，共分為6組，每組40人。納入標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)角膜接觸鏡配戴史，無(wú)器質(zhì)性眼部疾病史，無(wú)眼部手術(shù)史，無(wú)眼位及眼球運(yùn)動(dòng)異常。排除標(biāo)準(zhǔn)：瞳孔直徑<2.5 mm，高度近視，干眼，各種眼底病變或青光眼、白內(nèi)障，有活動(dòng)性眼部炎癥，各種角膜疾病，合并糖尿病、高血壓、結(jié)締組織性疾病或精神疾病等全身性疾病。本研究獲得中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均知情同意，并簽署知情同意書(shū)。

1.2檢測(cè)方法采用iTrace視覺(jué)功能分析儀(美國(guó) Tracey公司生產(chǎn))測(cè)量雙眼角膜像差。在暗室中，受試者端坐于儀器前，下頜置于頜托上，額頭頂在額帶上，囑測(cè)量眼注視視標(biāo)，隨機(jī)選取優(yōu)先測(cè)量的眼別(右眼或左眼)，用遮眼板遮蓋對(duì)側(cè)眼，完成波前像差模式及角膜地形圖模式的測(cè)量，連續(xù)測(cè)量至少3 次，每次測(cè)量前囑受試者眨眼，保證淚膜的完整性，選取無(wú)丟失點(diǎn)的數(shù)據(jù)入組，收集每位入選者的雙眼角膜像差(Z3-3、Z33、Z3-1、Z31、Z4-4、Z44、Z4-2、Z42、Z40)，分別選取2 mm、3 mm、4 mm、5 mm瞳孔直徑范圍內(nèi)的角膜像差測(cè)量值進(jìn)行記錄，該過(guò)程由操作熟練的技師重復(fù)檢查3次。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析使用SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)不同瞳孔直徑下雙眼角膜像差的異同進(jìn)行分析，采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較雙眼間的差異，Pearson相關(guān)性分析探討雙眼角膜像差的相關(guān)性，對(duì)總角膜像差進(jìn)行Bland-altman分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1雙眼間總角膜像差的比較240人雙眼間總角膜像差的比較見(jiàn)圖1。95%區(qū)間外的點(diǎn)占總數(shù)的4.8%，小于5%，故總體來(lái)看，雙眼間總角膜像差具有一致性，存在鏡像對(duì)稱(chēng)。

圖1雙眼間總角膜像差的比較(虛線(xiàn)代表95%一致性界限，實(shí)線(xiàn)代表雙眼間角膜像差差值為0的情況)

2.2不同瞳孔直徑下雙眼間角膜像差的比較

2.2.12 mm瞳孔直徑下雙眼間角膜像差的比較除Z33雙眼間角膜像差差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)外，其余像差雙眼間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)；除Z4-4外，其余像差雙眼間均具有相關(guān)性(均為P<0.05)，見(jiàn)表1。

2.2.23 mm瞳孔直徑下雙眼間角膜像差的比較除Z33雙眼間角膜像差差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)外，其余像差雙眼間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)；Z3-3、Z33、Z3-1、Z31、Z42、Z40雙眼間均具有相關(guān)性(均為P<0.05)，見(jiàn)表2。

2.2.34 mm瞳孔直徑下雙眼間角膜像差的比較Z31、Z4-4、Z42雙眼間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05)，其余像差雙眼間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)；Z3-3、Z31、Z42、Z40雙眼間均具有相關(guān)性(均為P<0.05)，見(jiàn)表3。

2.2.45 mm瞳孔直徑下雙眼間角膜像差的比較Z31、Z4-4、Z42雙眼間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05)，其余像差雙眼間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)；Z3-3、Z3-1、Z31、Z4-2、Z40雙眼間均具有相關(guān)性(均為P<0.05)，見(jiàn)表4。

2.3各個(gè)年齡段角膜像差的比較隨著年齡的增加，三葉草差、彗差雙眼間差值均逐漸增大，四葉草差、二次散光、球差雙眼間的變化微小(圖2)。

表12 mm瞳孔直徑下雙眼間角膜像差的比較

表23 mm瞳孔直徑下雙眼間角膜像差的比較

表34 mm瞳孔直徑下雙眼間角膜像差的比較

表45 mm瞳孔直徑下雙眼間角膜像差的比較

3討論

3.1瞳孔大小對(duì)雙眼角膜像差的影響瞳孔大小對(duì)視網(wǎng)膜成像具有很大影響，不同像差對(duì)視力及視覺(jué)敏感度的影響是不一樣的，越接近瞳孔中心，對(duì)視覺(jué)質(zhì)量的影響越大[1]。

隨著瞳孔直徑的增加，人眼的高階像差也會(huì)隨之增加，特別是球差增加最為明顯，可降低視網(wǎng)膜的成像質(zhì)量；同理，瞳孔的縮小會(huì)降低高階像差，增加景深，提高視網(wǎng)膜成像質(zhì)量[2]。這與我們的研究結(jié)果相似。

在2 mm、3 mm瞳孔直徑時(shí)，僅有Z33在雙眼間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其他像差在雙眼均具有良好的一致性，說(shuō)明2 mm、3 mm瞳孔直徑對(duì)于雙眼間協(xié)同的視覺(jué)質(zhì)量較好，Z33在小瞳孔下是雙眼差異的主要像差；隨著瞳孔直徑的增加，雙眼間各階角膜像差的差異逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，在4 mm、5 mm瞳孔直徑時(shí)，Z31、Z4-4、Z42雙眼間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05)，其余像差均具有良好的一致性，其中Z3-3、Z31、Z40在2 mm、3 mm、4 mm、5 mm瞳孔直徑下雙眼間均具有良好的相關(guān)性(均為P<0.05)，相關(guān)系數(shù)均為正值。

角膜為正性球差，年輕時(shí)由于角膜后表面和晶狀體負(fù)性球差的代償，使得全眼的球差維持在較低的水平，故年輕時(shí)擁有較好的視覺(jué)質(zhì)量[3]。隨著年齡的增長(zhǎng)，晶狀體的老年性改變使其負(fù)性球差逐步減小或向正性球差轉(zhuǎn)變，使得全眼球差增大，降低了視覺(jué)質(zhì)量，為了有效補(bǔ)償角膜球差，我們需要了解角膜球差的分布狀況，以利于非球面IOL的個(gè)體化設(shè)計(jì)和選擇。

現(xiàn)有的研究表明，隨著瞳孔直徑的增大，球差的增加最為顯著[4]。隨著瞳孔的擴(kuò)大，遠(yuǎn)軸光線(xiàn)進(jìn)入眼內(nèi)增多，由于周邊部的屈光力比中央部的強(qiáng)，周邊部光線(xiàn)成像在視網(wǎng)膜前，而中央部光線(xiàn)成像在視網(wǎng)膜上，這導(dǎo)致球差的形成，使眼底成像模糊，這就是夜間出現(xiàn)眩光和暗視力下降的原因。在白天，由于瞳孔較小，進(jìn)入眼周邊部的光線(xiàn)大部分被虹膜遮擋，光線(xiàn)經(jīng)中央部瞳孔進(jìn)入眼內(nèi)，大大減少了球差，所以球差不明顯[5]，且由于晶狀體的屈光指數(shù)中央較周邊高，中央部光線(xiàn)的曲折力大于周邊，也可以抵消一部分球差[6]。

本研究發(fā)現(xiàn)，Z40在瞳孔直徑為2～5 mm下雙眼間具有的一致性最為穩(wěn)定(雙眼間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，均為P>0.05)，且在雙眼間存在高度的相關(guān)性(均為P<0.01)。故我們得出結(jié)論，雖然隨著瞳孔直徑的增加，角膜球差逐漸增大[7]，但雙眼間仍具有較好的一致性及相關(guān)性，證實(shí)了雙眼間角膜球差具有鏡面對(duì)稱(chēng)，角膜的形態(tài)具有一致性。

Z40對(duì)于設(shè)計(jì)非球面IOL具有十分重要的意義。非球面IOL的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)測(cè)量人眼的角膜地形圖，然后將角膜地形圖轉(zhuǎn)換為波前像差，獲得Zernike系數(shù)Z40，通過(guò)該數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)非球面IOL的球差[8]。球差是唯一能被IOL矯正的軸對(duì)稱(chēng)性高階像差，IOL設(shè)計(jì)為負(fù)球差或者零球差，以中和角膜前表面正球差?，F(xiàn)階段文獻(xiàn)均是對(duì)于單眼球差的研究，比較IOL植入術(shù)前及術(shù)后的差異，對(duì)于雙眼球差的差異探究較少。

本研究中，瞳孔直徑大于4 mm時(shí)，球差開(kāi)始發(fā)揮作用，3 mm、4 mm瞳孔直徑下彗差較其他像差值高，5 mm瞳孔直徑下，球差開(kāi)始占據(jù)角膜像差的主要地位，因老年人的瞳孔相對(duì)較小，故球差主要影響年輕人或暗環(huán)境下的視覺(jué)質(zhì)量[9]，Randazzo等[10]研究表明，在瞳孔直徑大于5 mm后，每擴(kuò)大1 mm，球差增加1倍。因球差在雙眼一致性及相關(guān)性較好，綜合非球面IOL光學(xué)部直徑約為6 mm，對(duì)于6 mm以下瞳孔大小人群，雙眼植入同種非球面IOL可獲得較好的視覺(jué)質(zhì)量。

球差反映中心曲率與周邊曲率的平衡關(guān)系，而角膜彗差反映偏斜或者不對(duì)稱(chēng)性，多數(shù)情況下Z31遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Z3-1，且有研究指出，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的閱讀后，眼瞼的持續(xù)壓迫會(huì)造成角膜表面像差的改變，主要的改變?cè)赯3-1、Z3-3、Z33上[11]。Brown等[12]研究發(fā)現(xiàn)，去除眼瞼壓力后，角膜趨向于順規(guī)散光的減少，而且主要改變?cè)谒阶游缇€(xiàn)上。

三葉草差與彗差反映人眼屈光特性中的非對(duì)稱(chēng)性，是人眼平面的不規(guī)則性、傾斜、偏中心等不對(duì)稱(chēng)性的反映，三葉草常與明顯的不規(guī)則和不對(duì)稱(chēng)的角膜環(huán)曲面有關(guān)。Z3-1與散光有關(guān)，散光越大，Z3-1越小(即負(fù)值越大)[13]。這是因?yàn)橥咨⒋蠛?，以球差為主的周邊屈光系統(tǒng)更多地參與成像，最終導(dǎo)致球差增大。彗差的增加主要是瞳孔的偏中心，而且這種偏中心隨瞳孔增大而增加[14]。目前可以矯正彗差的是非球面平衡曲線(xiàn)設(shè)計(jì)的IOL，其主要是在IOL表面進(jìn)行了凹凸結(jié)合的設(shè)計(jì)，從而減少眼內(nèi)彗差的產(chǎn)生，使視網(wǎng)膜中心成像增強(qiáng)，減少扭曲的彗差條紋成像干擾，提高視覺(jué)質(zhì)量，該設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了現(xiàn)有IOL只能矯正球差的局限，使屈光性IOL能夠矯正高階像差的理念嶄露頭角。

然而，并不是所有的角膜像差都使視覺(jué)質(zhì)量降低。Levy等[15]發(fā)現(xiàn)，在一些超視力人群中也存在一些高階像差，例如飛行員的Z3-1較大，故Z3-1可能是對(duì)視力有益處的。

研究瞳孔的大小變化對(duì)于像差的影響是LASIK手術(shù)的一個(gè)重要課題，光學(xué)區(qū)大小的選擇對(duì)于術(shù)后視覺(jué)質(zhì)量的影響很大，選大了會(huì)增加切削的深度，使光線(xiàn)在切削區(qū)與非切削區(qū)交界處發(fā)生漫反射，導(dǎo)致各項(xiàng)像差的增加，選小了就可能會(huì)存在沒(méi)有矯正到的區(qū)域。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，手術(shù)光學(xué)切削區(qū)<暗適應(yīng)瞳孔直徑2 mm范圍為最佳手術(shù)區(qū)域[7]。

3.2年齡對(duì)于雙眼角膜像差的影響本研究結(jié)果表明，隨著年齡的增加，三葉草差、彗差雙眼間的差值均逐漸增大，四葉草差、二次散光、球差雙眼間的變化微小，這與Oshika等[16]的研究結(jié)果一致。Oshika等[16]認(rèn)為，角膜彗差與年齡具有相關(guān)性，隨著年齡的增長(zhǎng)，角膜慢慢缺少對(duì)稱(chēng)性，角膜表面可能因?yàn)樽冃曰蛘邇?nèi)皮細(xì)胞功能下降使其平整性發(fā)生變化，角膜高階像差特別是彗差增加，球差不隨著年齡的增長(zhǎng)發(fā)生變化，同一個(gè)體的角膜球差具有高度一致性，可能與患者自身的遺傳因素有關(guān)。另外，淚膜隨著年齡的增長(zhǎng)其分泌量減少，也會(huì)使高階像差增加[17]。

本研究結(jié)果表明，球差在各個(gè)年齡段中雙眼均具有良好的相關(guān)性與一致性，這為“雙眼植入同種IOL更有利于視覺(jué)質(zhì)量的提升”這一觀(guān)點(diǎn)提供了有利的理論支持。

本文選擇正常眼進(jìn)行雙眼角膜像差相似性的研究，對(duì)總體角膜像差及不同瞳孔直徑及年齡段患者中雙眼各個(gè)像差的一致性和相關(guān)性進(jìn)行分析，為IOL的個(gè)性化植入及LASIK手術(shù)的設(shè)計(jì)及眼球形態(tài)的研究提供了參考。但由于本研究樣本量有限，所用儀器單一，瞳孔直徑設(shè)置的范圍有限，故結(jié)果具有局限性，有待今后更加詳盡的研究，以為此試驗(yàn)結(jié)果提供更加充足的臨床支持。