趙麗君，黃渝侃，程勝男，吳名鋒，李玉芷

0引言

像差是指理想光學系統(tǒng)成像與實際光學系統(tǒng)成像的光學偏差，常用澤尼克(Zernike)多項式函數(shù)來描述，0～2階為低階像差，3階以上為高階像差[1]。像差理論在眼科領域有廣泛的應用，如個體化角膜切削、角膜接觸鏡驗配及人工晶狀體選擇等[2-3]。角膜HOA的準確測量在多焦點人工晶狀體(multifocal intraocular lens, MIOL)適應證的選擇中有重要意義，一般認為角膜中央直徑4.0mm區(qū)域總HOA<0.3μm的患者可植入MIOL，超出此范圍的謹慎植入，>0.5μm不建議植入[4]。

目前有很多測量角膜HOA的儀器，如iTrace波前像差儀，光程差分析儀等，均常規(guī)默認中央4.0mm瞳孔直徑下角膜HOA為輸出值[5-6]。瞳孔直徑是影響像差的重要因素之一，由于個體差異，不同患者明視環(huán)境下瞳孔直徑并非均為4.0mm[7]，這種差異是否導致像差結果偏倚以及是否具有臨床意義尚不得而知。且由于儀器測量原理的差異，部分儀器只能測量角膜前表面HOA，并以其代表全角膜HOA值，在實測和4.0mm瞳孔直徑下前角膜與全角膜HOA是否存在差異，前者是否可以代替后者應用于臨床目前未見文獻報道?；诖耍狙芯繉Σ煌挲g段實測瞳孔和4.0mm瞳孔直徑下全角膜和前角膜HOA進行了分析。

1對象和方法

1.1對象本研究采用橫斷面研究，選取2019-03-31/05-31于我院就診的受試者100例200眼，按照年齡劃分為6組：20～29歲組17例34眼；30～39歲組30例60眼；40～49歲組13例26眼；50～59歲組14例28眼；60～69歲組14例28眼；70～79歲組12例24眼。其中20～29歲和30～39歲組被視為青年人群，40～49歲和50～59歲組被視為中年人群,60～69歲和70～79歲組被視為老年人群。入選標準：(1)年齡20～80歲；(2)停戴軟性角膜接觸鏡2wk以上，硬性角膜接觸鏡2mo以上。排除標準：(1)離焦≥±3.00D，散光≥±1.50D；(2)疑似圓錐角膜、圓錐角膜及其他角膜病變；(3)存在干眼、翼狀胬肉、嚴重角膜血管翳等眼表病變；(4)存在虹膜前、后粘連，瞳孔閉鎖及神經(jīng)麻痹等影響瞳孔正常大小的病變；(5)既往眼部手術史及眼部外傷史；(6)Sirius機測Kappa角<0.5mm；(7)其他眼科病史，如青光眼、視網(wǎng)膜疾病等。本研究遵循《赫爾辛基宣言》，并獲得華中科技大學同濟醫(yī)學院醫(yī)學倫理委員會批準。所有患者均已簽署知情同意書。

1.2方法所有受試者由同一位經(jīng)驗豐富的技師在同一臺Sirius眼前節(jié)分析儀進行三維角膜地形圖檢測。暗室環(huán)境下，囑患者坐于設備前，平視前方，睜大雙眼，充分暴露角膜，瞬目2～3s后睜眼，待屏幕上下測量線均變?yōu)榫G色，按下拍攝鍵。再囑患者睜大雙眼，充分暴露瞳孔，拍攝擬明環(huán)境下(40Lx)的瞳孔大小，收集數(shù)據(jù)。選取采集質量覆蓋率>90%，可信度=100%的角膜地形圖，記錄不同瞳孔直徑下(2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0mm)的全角膜和前角膜總HOA值，重復3次取平均值。

使用MATLAB軟件對上述11個瞳孔直徑下全角膜和前角膜HOA結果作擬合曲線，并計算出患者在擬明環(huán)境下實際瞳孔直徑全角膜總HOA(以下簡稱實測全高階)和前角膜總HOA(以下簡稱實測前高階)；以4.0mm瞳孔直徑下全角膜總HOA值(以下簡稱理論全高階)和前角膜總HOA(以下簡稱理論前高階)作為理論值。

2結果

2.1年齡與實測瞳孔直徑的關系明視環(huán)境下，瞳孔直徑青年人群為4.10±0.65mm，中年人群為3.31±0.81mm，老年人群為2.93±0.48mm，三組間差異有統(tǒng)計學意義(F=59.478，P<0.001)。瞳孔直徑隨年齡增大逐漸減小，二者呈強負相關(r=-0.587，P<0.001)。青年人群瞳孔直徑最大，老年人群最小，兩兩比較均有統(tǒng)計學意義(P<0.001)，見圖1。

圖1 實測瞳孔直徑與年齡的關系 A：年齡與實測瞳孔直徑的趨勢分析；B：年齡與實測瞳孔直徑的相關性分析；C：年齡與實測瞳孔直徑的差異性分析。

2.2全角膜和前角膜的實測HOA和理論HOA值與年齡的相關性分析實測全高階與實測前高階均隨著年齡的增長而減小，高階值與年齡呈負相關(r=-0.191,P=0.002;r=-0.181,P=0.004)，見圖2A、B。理論全高階隨年齡增大而升高，呈正相關(r=0.282,P<0.001)，見圖2C，理論前高階則與年齡無關(P=0.390)，見圖2D。

圖2 全角膜和前角膜的實測HOA和理論HOA值與年齡的相關性分析 A:實測全高階與年齡的相關性分析；B：實測前高階與年齡的相關性分析；C:理論全高階與年齡的相關性分析；D：理論前高階與年齡的相關性分析。

2.3各年齡段實測全高階和理論全高階的比較在40～49、60～69、70～79歲組中，實測全高階顯著低于理論全高階，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，其余組間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見表1。

表1 各年齡段全角膜實測HOA和理論HOA的比較

2.4各年齡段實測前高階和理論前高階的比較在40～49、60～69、70～79歲組中，實測前高階顯著低于理論前高階，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，其余組間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表2。

表2 各年齡段前角膜實測HOA和理論HOA的比較

2.5不同年齡段實測全高階和前高階與理論全高階和前高階比較在40～49、60～69及70～79歲組實測全高階顯著高于實測前高階，差異均有統(tǒng)計學意義(t=3.486,P=0.002；t=2.632,P=0.014；t=2.157,P=0.042)，其余年齡段比較差異無統(tǒng)計學意義(t=-3.736,P=0.054；t=1.223,P=0.226；t=1.053,P=0.302)，見圖3A。在20～29歲組,理論全高階顯著低于理論前高階，差異有統(tǒng)計學意義(t=-2.920,P=0.006)，在60～69歲組，理論全高階高于理論前高階，差異有統(tǒng)計學意義(t=2.168,P=0.039)，其余年齡段差異無統(tǒng)計學意義(t=0.417,P=0.678；t=1.552,P=0.133；t=0.902,P=0.375；t=1.318,P=0.200)，見圖3B。

圖3 不同年齡段實測全高階和前高階與理論全高階和前高階比較 A:不同年齡段實測全高階和前高階比較;B：不同年齡段理論全高階和前高階比較。aP<0.05 vs前角膜。

2.6不同人群中理論和實測全高階和前高階≥0.3μm人數(shù)比較青年人群中，理論和實測全高階≥0.3μm分別有9眼(9.6%)和15眼(16.0%)，差異無統(tǒng)計學意義(χ2=1.720，P=0.190)，見圖4A；理論和實測前高階≥0.3μm分別有15眼(16.0%)和14眼(14.9%)，差異無統(tǒng)計學意義(χ2=0.041，P=0.840)，見圖4B。中年人群中，理論和實測全高階≥0.3μm分別有5眼(9.3%)和6眼(11.1%)，差異無統(tǒng)計學意義(χ2=0.101，P=0.750)，見圖4C；理論和實測前高階≥0.3μm分別有6眼(11.1%)和7眼(13.0%)，差異無統(tǒng)計學意義(χ2=0.087，P=0.767)，見圖4D。老年人群中，理論全高階≥0.3μm有13眼(25.0%)，顯著高于實測全高階(5眼，9.6%)，差異有統(tǒng)計學意義(χ2=4.300，P=0.038)，見圖4E；理論前高階和實測前高階≥0.3μm分別有6眼(11.5%)和5眼(9.6%)，差異無統(tǒng)計學意義(χ2=0.102，P=0.750),見圖4F。

圖4 不同人群中理論和實測全高階和前高階≥0.3μm人數(shù)比較 A:青年人群全角膜實測與理論HOA值≥0.3μm占比分析,B：青年人群前角膜實測與理論HOA值≥0.3μm占比分析,C:中年人群全角膜實測與理論HOA值≥0.3μm占比分析,D：中年人群前角膜實測與理論HOA值≥0.3μm占比分析，E:老年人群全角膜實測與理論HOA值≥0.3μm占比分析,F：老年人群前角膜實測與理論HOA值≥0.3μm占比分析。

3討論

人眼是一個復雜且精細的系統(tǒng)，之前對于無法單純用離散、散光解釋的光學質量問題，通過波前像差的分析得以細化[8-9]。波前像差分為相對容易矯正的低階像差，包括離散、規(guī)則散光等，及無法用傳統(tǒng)手段矯正的HOA，包括球差、彗差、三葉草差等[10-11]。在像差系統(tǒng)中，不規(guī)則散光與HOA相對應，不能被鏡片完全矯正，并對植入MIOL造成光學干擾，故在植入此類晶狀體時需要考慮角膜總HOA的影響。

瞳孔直徑是影響HOA的重要因素之一。角膜周邊屈光力較中央角膜屈光力強，瞳孔直徑范圍增大，HOA值增加。各項HOA可以通過均方根(root mean squar,RMS)值來量化總HOA的程度[12]，一般認為角膜中央直徑4.0mm區(qū)域總HOA(total HOA)<0.3μm的患者可推薦植入MIOL。本研究發(fā)現(xiàn)瞳孔直徑隨年齡的增長而減小，呈強負相關關系，且40歲以上受試者明環(huán)境下瞳孔直徑均小于4.0mm，故固定以4.0mm作為影響范圍與實際情況并不相符。目前有很多設備可檢測HOA，如基于Placido環(huán)原理的OPD光程差分析儀、iTrace等，只能測量角膜前表面HOA，而基于Scheimpflug立體斷層掃描技術的Pentacam三維眼前節(jié)分析儀(OCULUS,Ltd.Germany)，可分析全角膜HOA[13]。上述設備均以中央4.0mm全角膜HOAs設定為默認輸出值。Sirius眼前節(jié)分析系統(tǒng)同時具備Placido環(huán)和Scheimpflug照相技術，互相彌補，可準確測量2.0～8.0mm(以0.5mm為間隔)范圍內(nèi)的前和全角膜像差，并可以模擬白天、黃昏和晚上3種不同照明環(huán)境,同時測量該背景光強度下的瞳孔直徑[14-15]，適合用于本項研究。

Namba等[16]認為4.0mm瞳孔直徑下全角膜與前角膜HOA均與年齡無線性關系。在本研究中，4.0mm瞳孔直徑下，理論前高階與年齡無線性關系，與之前研究一致，而理論全高階則隨年齡增長呈升高趨勢；在實際瞳孔直徑下，全角膜和前角膜實測HOA值趨勢一致，均隨年齡的增長而減小。若對所有患者均使用4.0mm固定值來評估HOA存在誤差，會影響到人工晶狀體選擇方案的制訂。Kemraz等[17]認為基于Pentacam三維眼前節(jié)分析儀測得的HOAs在4.0mm瞳孔區(qū)域下均值為+0.141±0.075μm，且年齡越大，4.0mm-HOAs值也越大。而我們發(fā)現(xiàn)各年齡段4.0mm理論HOAs均高于其測得均值，可能與設備工作原理不同有關，無論是全角膜HOA還是前角膜HOA，在60歲以上人群，根據(jù)實際瞳孔直徑所得實測HOA值顯著低于4.0mm瞳孔直徑所得理論HOA值，年齡越大，其實測高階值越小，這與高年齡人群擬明環(huán)境下實測瞳孔<4.0mm有關。進一步說明針對這些人群若仍使用4.0mm瞳孔直徑下HOA值選擇MIOL類型，將造成最終術后全眼像差與預期不符。

角膜前表面生物參數(shù)的測量是將角膜表面模擬為一個二維面薄透鏡進行分析，而真實的角膜是呈前、后表面雙曲面形態(tài)并有一定厚度，是作為一個厚透鏡存在。不僅僅角膜前表面會影響光學折射，后表面同樣也會對折射產(chǎn)生影響，繼而對像差產(chǎn)生影響，故采用全角膜參數(shù)比單純使用前表面參數(shù)更接近真實狀態(tài)。既往認為大多數(shù)情況下角膜前表面像差可以代表角膜全表面像差。而我們發(fā)現(xiàn)在老年人群，實測全高階顯著高于實測前高階，即使在4.0mm瞳孔直徑下，全角膜高階與前角膜高階在部分年齡段也存在差異。故在臨床實踐中，前角膜HOA不能代替全角膜HOA，在白內(nèi)障高發(fā)的老年人群中尤其如此。

Kemraz等[17]發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)人(96.13%)4.0mm-HOAs值≤0.3μm，我們的結果與之類似。在青年和中年人群中，全、前角膜實測高階≥0.3μm的占比均略高于理論高階的占比，但兩者無差異，在老年人群中，雖然實測HOA≥0.3μm的占比顯著低于理論HOA值的占比，但兩者在全角膜有顯著差異，在前角膜則無差異。這些結果提示在全角膜實測數(shù)據(jù)下原本有部分被認為需要慎重選擇植入MIOL的年齡相關性白內(nèi)障患者是可以符合選擇條件的，前角膜高階不能代替全角膜高階，應以實測全角膜HOA值為參考值。

綜上，因實測和理論瞳孔差異造成的全角膜高階、前角膜像差差異主要存在60～79歲，其正是白內(nèi)障的高發(fā)人群，此年齡段樣本人群實際瞳孔直徑均小于4.0mm，瞳孔差異會造成部分原本可以選擇MIOL的患者被排除出適應范圍，故不適合以4.0mm作為默認瞳孔直徑參數(shù)。即使在相同的瞳孔直徑下，全角膜高階和前角膜HOA數(shù)據(jù)也存在差異。故我們推薦使用實測瞳孔直徑下的全角膜HOA值作為選擇MIOL的類型的依據(jù)。當然，在HOA檢測中可能還存在Kappa角、瞳孔中心位移、瞳孔規(guī)則性等因素的影響，這些尚需進一步的研究來明確。