鄭賢何，謝伯林

不同近視度數(shù)眼高階像差在調(diào)節(jié)過程中的變化

鄭賢何，謝伯林

目的 研究不同近視程度患者在調(diào)節(jié)過程中高階像差的變化及其影響因素。方法 采用基于Hartmman-Shack原理設(shè)計(jì)的Wavescan波前像差儀，在自然瞳孔狀態(tài)下，分別測量65眼在0～5.0 D(步進(jìn)1.0 D)調(diào)節(jié)刺激下的的波前像差，比較低度、中度、高度近視組的高階像差在調(diào)節(jié)中的變化，并提取固定3.0 mm瞳孔直徑下的各階像差。結(jié)果 調(diào)節(jié)放松時(shí)，高階像差RMS值與近視度數(shù)之間沒有相關(guān)性，總高階像差、球差調(diào)節(jié)的變化趨勢隨著近視度數(shù)的增加而增加。3組的瞳孔直徑均隨調(diào)節(jié)反應(yīng)的增加而減小。結(jié)論 人眼調(diào)節(jié)過程中，高階像差、球差、彗差均發(fā)生改變，且這種變化趨勢隨著近視度數(shù)的增加而增加，高度近視眼在調(diào)節(jié)過程中視網(wǎng)膜像質(zhì)可能會(huì)降低。

高階像差；近視；調(diào)節(jié)

作為始終處于高度動(dòng)態(tài)的光學(xué)系統(tǒng)，人眼高階像差不斷發(fā)生變化，這種動(dòng)態(tài)的變化對(duì)于視覺矯正提出挑戰(zhàn)。研究表明，近視可能影響高階像差，而高階像差又隨調(diào)節(jié)而改變，這三者之間的關(guān)系目前尚無統(tǒng)一結(jié)論。本研究通過觀察不同近視程度人群其調(diào)節(jié)相關(guān)的高階像差變化的趨勢，了解其變化規(guī)律，為將來合理矯正人眼屈光缺陷，尋求人眼注視不同距離的動(dòng)態(tài)過程中最佳優(yōu)化波陣面像差值，提高視覺質(zhì)量提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象及分組 隨機(jī)選擇2012年10月1日～11月15日在昆明普瑞眼科激光中心行準(zhǔn)分子激光角膜手術(shù)的病例共65眼，年齡18～29歲，等效球鏡度為-0.50～-8.75 D，散光≤0.75 DC，矯正視力均≥1.0，所有病例均知情同意。根據(jù)等效球鏡度數(shù)，將受試者分為低度、中度和高度近視3組：組1為低度近視組(等效球鏡度為-0.50～-3.00 D)23眼，組2為中度近視組(等效球鏡度為-3.25 D～-6.00 D)23眼，組3為高度近視組(等效球鏡度為-6.25 D～-8.75 D)19眼。無屈光不正以外的其他活動(dòng)性眼病，未行屈光手術(shù)及戴接觸鏡史。

1.2 波前像差檢測

1.2.1 檢測和記錄 采用美國VISX公司生產(chǎn)的波前像差儀，是基于Hartmnna-Shack原理設(shè)計(jì)的Wavescan波前像差分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠測量最大8.0 mm孔徑范圍。測量時(shí)，受試者不使用任何散瞳藥物，在各個(gè)調(diào)節(jié)刺激狀態(tài)下，記錄其實(shí)際瞳孔范圍內(nèi)的像差值(自然瞳孔下)。在像差儀采集數(shù)據(jù)完畢后，提取瞳孔直徑為3.0 mm(固定瞳孔下)時(shí)各階像差值。

1.2.2 方法 測量于暗室中進(jìn)行，控制溫度和濕度。液晶顯示屏顯示“E”視標(biāo)作為調(diào)節(jié)刺激。受試者左眼予以鏡片矯正，右眼作為被測眼。左眼前方固定一塊平面反射鏡，使得左眼能夠通過此鏡觀察視標(biāo)，將視標(biāo)的像經(jīng)折射后垂直投射入眼。

首先將顯示屏放置于6 m遠(yuǎn)處(調(diào)節(jié)放松狀態(tài))，不使用任何散瞳藥物。注視眼要求在實(shí)驗(yàn)過程中盡量保持視標(biāo)清晰。檢查者在計(jì)算機(jī)屏幕上看到清楚的眼虹膜及瞳孔像，然后調(diào)節(jié)十字線處于瞳孔2個(gè)光點(diǎn)中心并使2個(gè)光點(diǎn)圖像最清晰。在被檢者眨眼后迅速采集數(shù)據(jù)，每只眼重復(fù)測量3次，獲得總高階像差均方根(root mean square,RMS)值、球差、彗差系數(shù)、調(diào)節(jié)反應(yīng)、瞳孔直徑等數(shù)據(jù)。然后將顯示屏分別移近至1 m、50 cm、33 cm、25 cm、20 cm處，重復(fù)以上步驟，獲取不同調(diào)節(jié)狀態(tài)下的像差數(shù)據(jù)。檢測及數(shù)據(jù)收集均由同一人完成。

2 結(jié)果

2.1 3組瞳孔直徑、等效球鏡度和高階像差的關(guān)系 在調(diào)節(jié)放松狀態(tài)下，3組間的等效球鏡度有差異(P<0.01)，組1與組2在自然瞳孔下的球差有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而瞳孔直徑、自然瞳孔和固定瞳孔下的總高階像差、彗差無顯著差異。見表1。

2.2 3組高階像差和瞳孔直徑隨調(diào)節(jié)的變化 在自然瞳孔狀態(tài)下，3組的總高階像差RMS值隨著調(diào)節(jié)刺激增大變化的趨勢并無規(guī)律；在固定瞳孔狀態(tài)下，調(diào)節(jié)刺激為1 D時(shí)，3組的總高階像差RMS值都表現(xiàn)為最小，當(dāng)調(diào)節(jié)刺激繼續(xù)增加時(shí)，高階像差RMS值也逐漸增加(r=0.232～0.407，P<0.05，表2)。3組球差均隨調(diào)節(jié)反應(yīng)增大而呈現(xiàn)負(fù)值增加的趨勢(r=-0.203～-0.405，P<0.05)。組2、3的彗差RMS值則隨調(diào)節(jié)反應(yīng)的增加而增大(r值分別為0.216和0.289，P<0.05)，而組1的彗差與調(diào)節(jié)反應(yīng)無明顯相關(guān)性(r=0.133，P>0.05，表3)。

3 討論

在近視的機(jī)制研究中，目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為近距離工作負(fù)荷是形成近視的主要因素之一[1]，提示調(diào)節(jié)因素可能在近視的發(fā)生過程中起到重要作用，其中調(diào)節(jié)系統(tǒng)異常導(dǎo)致的視網(wǎng)膜模糊像可能起到“紐帶”的作用。目前臨床和科研中，最常用波前像差的概念來描述視網(wǎng)膜成像質(zhì)量。在本研究中，低、中、高度近視組均存在一定的高階像差且變異程度均較大，存在一定的自身動(dòng)態(tài)生理性波動(dòng)，說明此類研究需要大量樣本。

表1 調(diào)節(jié)狀態(tài)放松時(shí)3組檢測結(jié)果比較

注：HOA：總高階像差RMS值；SA：球差系數(shù)；Coma：彗差RMS值。與組1比較,①P<0.05,②P<0.01；與組2比較,③P<0.01

表2 不同調(diào)節(jié)刺激下3組總高階像差RMS值

表3 3組高階像差和瞳孔直徑的變化與調(diào)節(jié)反應(yīng)之間的相關(guān)性分析

注：各組隨調(diào)節(jié)的變化，①P<0.05，②P<0.01

針對(duì)近視眼與高階像差之間是否存在聯(lián)系這個(gè)問題，國內(nèi)外學(xué)者研究結(jié)果不盡相同。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同近視組的高階像差之間并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異?？紤]到近視的發(fā)生發(fā)展與近距離工作負(fù)荷有關(guān)，因此我們分析了調(diào)節(jié)、高階像差和近視三者之間的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在調(diào)節(jié)刺激為1 D時(shí)，3組的高階像差均處于最低值；當(dāng)調(diào)節(jié)刺激繼續(xù)增加時(shí)，高階像差也逐漸增加。這與He等[2]測量人眼調(diào)節(jié)過程中的高階像差時(shí)的發(fā)現(xiàn)相似。人眼高階像差主要來自于角膜前表面和晶狀體，調(diào)節(jié)放松狀態(tài)時(shí)，角膜正球差大于晶狀體的負(fù)球差，因此全眼表現(xiàn)為正球差。在調(diào)節(jié)過程中，晶狀體球差負(fù)向變化，逐漸彌補(bǔ)了角膜前表面的正球差，使得全眼球差乃至總高階像差處于最低值。在此時(shí)，人眼作為光學(xué)系統(tǒng)處于最理想的狀態(tài)。而隨著調(diào)節(jié)刺激繼續(xù)增加，晶狀體的負(fù)球差將超過角膜的正球差，導(dǎo)致全眼球差呈現(xiàn)負(fù)向變化，而全眼高階像差也逐漸增加[3]。

盡管不同近視組在調(diào)節(jié)放松狀態(tài)下的高階像差并沒有顯著的差異，然而隨著調(diào)節(jié)反應(yīng)的增加，3組高階像差的變化趨勢并不相同。組1的增長趨勢最為平緩，而組3的變化趨勢最明顯，兩組之間相差1.62倍。這說明高度近視患者的高階像差在視遠(yuǎn)狀態(tài)下與低度近視者相差無幾，然而在進(jìn)行近距離工作時(shí)，兩組的高階像差就會(huì)有所差異，而這個(gè)差異可能主要源自3組的球差、彗差隨調(diào)節(jié)而變化的不同。3組球差的Zernike系數(shù)隨調(diào)節(jié)反應(yīng)的變化，組1與組3相差1.57倍；組1的彗差隨調(diào)節(jié)的變化并不明顯，而組2和組3則均表現(xiàn)為彗差隨調(diào)節(jié)而增大，這些現(xiàn)象都說明，視近時(shí)高度近視者的視網(wǎng)膜成像質(zhì)量比正視者差。

調(diào)節(jié)過程中伴隨的縮瞳反應(yīng)不僅僅是控制進(jìn)入人眼的光量(實(shí)際上瞳孔控制光量的作用非常有限[4])，更重要的是通過控制光學(xué)系統(tǒng)孔徑光闌的大小，控制了高階像差，使其不會(huì)增加太多而影響成像質(zhì)量。為了進(jìn)一步闡述瞳孔控制像差的作用，我們分析了各組的瞳孔直徑隨調(diào)節(jié)反應(yīng)的變化，發(fā)現(xiàn)低度近視組的縮瞳反應(yīng)最小，中度近視組的縮瞳反應(yīng)最明顯。結(jié)合3組自然瞳孔和固定瞳孔下的高階像差值，我們提出以下的推測：低度近視者的眼球光學(xué)介質(zhì)質(zhì)量最好，在調(diào)節(jié)過程中并不需要太大的縮瞳反應(yīng)，即可滿足視覺中樞對(duì)清晰像的要求；中度近視者的眼球光學(xué)介質(zhì)質(zhì)量已經(jīng)有所下降，在調(diào)節(jié)過程中可能需要更多的縮瞳反應(yīng)，才能保持一定的清晰視網(wǎng)膜像；而高度近視者的眼球光學(xué)介質(zhì)相對(duì)最差，其中樞控制的縮瞳反應(yīng)反而沒有中度近視者明顯，可能原因?yàn)楦叨冉曊邔?duì)模糊像的耐受性較差[5]，最終導(dǎo)致在自然瞳孔狀態(tài)下高階像差也表現(xiàn)為增大趨勢。這些現(xiàn)象都體現(xiàn)了人眼存在著某種自我調(diào)整機(jī)制，來調(diào)控視網(wǎng)膜的成像質(zhì)量。 本實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)了近視、調(diào)節(jié)及高階像差三者之間的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)人眼調(diào)節(jié)過程中，高階像差發(fā)生改變，且這種變化趨勢隨著屈光度的增加而增加，這可能為今后研究近視發(fā)生發(fā)展的機(jī)制提供一個(gè)新的方向。

[1] 任亞琳,林郁,黃玉敏,等.中山市小學(xué)生近視年患病率和發(fā)病率的流行病學(xué)調(diào)查[J].國際眼科雜志,2010,11:2150-2152.

[2] He JC,Sun P,Held R,et al.Wavefront aberrations in eyes of emmetropic and moderately myopic school children and young adults[J].Vision Res,2002,42(8):1063-1070.

[3] He JC,Burns SA,Marcos S.Monochromatic aberrations in the accommodated human eye[J].Vision Res,2000,40(1):41-48.

[4] Radhakrishnan H,Charman WN.Age-related changes in static accommodation and accommodative miosis[J].Ophthalmic Physiol Opt,2007,27(4):342-352.

[5] Buehren T,Collins MJ,Carney L.Corneal aberrations and reading[J].Optom Vis Sci,2003,80(2):159-166.

Changes of high-order aberrations of different myopic degrees in accommodation

Zheng Xianhe1,2,Xie Bolin1

1.Department of Ophthalmology,Kunming General Hospital of Chengdu Military Command,Kunming,Yunnan,650032，China；2.Teaching Hospital in Kunming General Hospital Affiliated to Kunming Medical University，Kunming Yunnan,650031,China

Objective To investigate the changes of high-order aberrations(HOAs)in patients with different myopic degrees during accommodation and the related influential factors.Methods 65 eyes were enrolled;accommodative stimulus were in the range from 0 to 5 D(with an increment of 1.0 D);Hartmann-Shack aberrometer was applied to the measurement of the wavefront aberrations over natural pupil size;a comparison was made to the changes in aberrations during accommodation in low myopia group(Group 1,n=23,SE: -0.50 to -3.00 D,mean±SD: -2.352±0.868 D),moderate myopia group(Group 2,n=23,SE: -3.25 to -6.00 D,mean±SD: -4.813±0.900 D),high myopia group and under different pupil conditions(natural and fixed 3.0 mm pupil).Results Under relaxed condition,there existed no correlation between root-mean-square(RMS)of HOAs(HORMS)and myopic degrees;HOAs and coma-aberrations increased during accommodation along with the increase of myopic degrees;the pupil size decreased during accommodation(r=-0.324 to -0.437,respectively,P<0.01).Conclusions The total high-order aberration,spherical aberration and coma aberration changed during accommodation,and the trend of alternation increased with the increase of myopia degrees;retinal image quality in patients with high myopia degree may decrease in accommodation.

high-order aberration;myopia;accommodation

650032 昆明，成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院北校場分院眼科(鄭賢何，謝伯林)；昆明醫(yī)科大學(xué)成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院臨床學(xué)院(鄭賢何)

謝伯林，E-mail：bolin_xie@tom.com

R 778

A

1004-0188(2014)04-0383-03

10.3969/j.issn.1004-0188.2014.04.013

2013-05-20)