全眼球差對人工晶狀體眼視覺質(zhì)量的作用

甄小妹 馬忠旭 劉汝瑜 張 娜 張 偉 薛 慶

白內(nèi)障手術(shù)已經(jīng)進(jìn)入屈光手術(shù)時(shí)代，隨著對波前像差認(rèn)識的增加，人們發(fā)現(xiàn)白內(nèi)障患者術(shù)后出現(xiàn)的眩光、光暈、暗視力差等視覺癥狀與波前像差密切相關(guān)，其中球差對視覺質(zhì)量有重要的影響[1]。有研究發(fā)現(xiàn)非球面人工晶狀體(intraocular lens，IOL)植入后降低全眼球差，能夠提高對比敏感度及調(diào)制傳遞函數(shù)(modulation transfer function，MTF)[2-3]，另有研究認(rèn)為一定量的正球差能夠增加焦深(depth of focus，DOF)，提高IOL眼對離焦的耐受性，有助于提高近視力及閱讀能力[4]。本研究對兩種非球面 IOL Tecnis ZA9003(AMO 公司，－0.27 μm)、Acrysof IQ(Alcon 公司，－0.20 μm)及球面 IOL Acrysof SN60AT(Alcon公司)植入后視覺質(zhì)量進(jìn)行比較，進(jìn)而分析全眼球差與MTF(tHOA)值及DOF值的相關(guān)性，客觀評價(jià)全眼球差對視覺質(zhì)量的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2010年10月至2011年5月來我院行白內(nèi)障超聲乳化吸出聯(lián)合IOL植入術(shù)的患者72例(77眼)，男38例(40眼)，女34例(37眼)，年齡為60～70(64.94±4.28)歲。入選標(biāo)準(zhǔn):單純性老年性白內(nèi)障患者，瞳孔活動(dòng)正常，無全身系統(tǒng)性疾病。排除標(biāo)準(zhǔn):合并青光眼、角膜病變等非白內(nèi)障的其他眼部病變者;有眼部手術(shù)史者及術(shù)中術(shù)后出現(xiàn)并發(fā)癥的患者;球鏡度數(shù)＞6.00 D或柱鏡度數(shù)＞1.00 D 者。

1.2 分組及手術(shù)方法 采用隨機(jī)數(shù)字表法將患者隨機(jī)分為3組，分別為:Ⅰ組:植入 Tecnis ZA9003 IOL，共計(jì)25例(26眼);Ⅱ組:植入Acrysof IQ IOL，共計(jì)23例(26眼);Ⅲ組:植入 Acrysof SN60AT IOL，共計(jì)24例(25眼)。所有患者均行常規(guī)超聲乳化吸出聯(lián)合IOL植入術(shù)。IOL度數(shù)采用SRK/T公式計(jì)算，術(shù)后目標(biāo)屈光狀態(tài)為正視。手術(shù)均由同一經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師使用同一臺超聲乳化儀(Alcon公司Infiniti超聲乳化儀)完成。

1.3 觀察項(xiàng)目 術(shù)后隨訪3個(gè)月，裂隙燈下觀察眼部情況，查視力。散瞳后使用基于光束追蹤原理的iTrace視覺功能分析波陣面像差儀(美國Tracy Technologies公司)測量6 mm瞳孔直徑下的全眼球差，使用iTrace 3.1軟件去除低階像差，即模擬了患者在最佳矯正視力(best corrected visual acuity，BCVA)下的視覺狀態(tài)，得到6 mm瞳孔直徑BCVA狀態(tài)下的MTF(tHOA)曲線，從曲線中可以得到 5 c·d－1、10 c·d－1、15 c·d－1、20 c·d－1、25 c·d－1、30 c·d－1空間頻率下的MTF值，然后使用球鏡完全矯正患者的離焦，測量6 mm瞳孔直徑焦點(diǎn)處5 c·d－1去除散光的MTF(-astigmatism)值，插一定的球鏡使患者獲得±0.50 D、±1.00 D、±1.50 D、±2.00 D 的離焦，測量相應(yīng)狀態(tài)6 mm瞳孔直徑下5 c·d－1的MTF(-astigmatism)值，繪制離焦MTF(-astigmatism)曲線，取焦點(diǎn)處的50%MTF(-astigmatism)值對應(yīng)的離焦范圍作為DOF值。測量時(shí)囑患者注視5 m處的視標(biāo)，每次測量時(shí)囑患者先行眨眼，眨眼后短時(shí)間內(nèi)完成檢查，以消除淚膜對檢查結(jié)果的影響。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 13.0軟件，各組數(shù)據(jù)滿足正態(tài)性分布及方差齊性檢驗(yàn)，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用單因素方差分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，兩兩比較采用SNK-q法，采用Pearson相關(guān)性分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般情況 Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組患者的年齡分別為(64.92 ±4.57)歲、(65.14 ±4.28)歲、(65.03 ±4.43)歲;擬植入 IOL 度數(shù)分別為(20.43 ±1.33)D、(20.58 ±1.48)D、(20.51 ±1.39)D;球鏡度數(shù)分別為(－0.35 ±0.39)D、(－0.42 ±0.43)D、(－0.38 ±0.41)D，各組數(shù)據(jù)經(jīng)單因素方差分析，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為 P ＞0.05)。

2.2 高階像差及DOF值比較 6 mm瞳孔直徑下，Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組患者IOL眼全眼球差差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，兩兩比較，Ⅰ組 ＜Ⅱ組 ＜Ⅲ組(均為P＜0.05);全眼總高階像差差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＜0.05)，兩兩比較，Ⅰ組 ＜ Ⅲ組(P ＜0.05)，Ⅱ組＜Ⅲ組(P＜0.05)，Ⅰ組與Ⅱ組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05);全眼慧差及三葉草3組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P＞0.05，見表1)。Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組DOF 值分別為(1.073 ±0.366)D、(1.181 ±0.382)D、(1.617 ±0.514)D，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=4.027，P=0.021)，兩兩比較，Ⅰ組 ＜ Ⅲ組(P ＜0.05)，Ⅱ組＜Ⅲ組(P＜0.05)，Ⅰ組與Ⅱ組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

表1 6 mm瞳孔直徑下3組高階像差比較Table 1 Comparison of high order aberrations at 6 mm pupil diameter among three groups (l/μm)

2.3 MTF(tHOA)值比較 6 mm瞳孔直徑各空間頻率下，Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組MTF(tHOA)值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為 P ＜0.05，見表2);兩兩比較，Ⅰ組 ＞Ⅲ組(均為P ＜0.05)，Ⅱ組 ＞Ⅲ組(均為 P ＜0.05)，Ⅰ組與Ⅱ組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P＞0.05)。

2.4 全眼球差與DOF值及MTF(tHOA)值的相關(guān)性分析 6 mm瞳孔直徑下，全眼球差(絕對值)與DOF值呈正相關(guān)(r=0.388，P=0.003);全眼球差(絕對值)與各空間頻率下MTF(tHOA)值呈負(fù)相關(guān)，5 c·d－1、10 c·d－1、15 c·d－1、20 c·d－1、25 c·d－1、30 c·d－1下的相關(guān)系數(shù)分別為 － 0.546(P=0.001)、－0.528(P=0.001)、－0.482(P=0.002)、－0.477(P=0.003)、－0.463(P=0.002)、－0.457(P=0.003)。

表2 6 mm瞳孔直徑下三組MTF(tHOA)值比較Table 2 Comparison of MTF(tHOA)value at 6 mm pupil diameter among three groups

3 討論

白內(nèi)障超聲乳化吸出聯(lián)合IOL植入術(shù)后的視覺質(zhì)量成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)低階像差矯正后高階像差成為影響視覺質(zhì)量的主要像差因素，其中球差對視覺質(zhì)量有重要影響[1]。球面與非球面IOL以及不同球差設(shè)計(jì)的非球面IOL植入術(shù)后視覺質(zhì)量的差異主要在于全眼球差及高階像差的差異。近來研究發(fā)現(xiàn)，非球面IOL植入后降低全眼球差、提高對比敏感度及MTF值的同時(shí)，使得IOL眼的DOF及偽調(diào)節(jié)力受到影響。本研究從比較非球面與球面IOL眼的視覺質(zhì)量出發(fā)，分析全眼球差對MTF(tHOA)值及DOF值的作用。

MTF值描述的是不同空間頻率下物像對比度和光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的關(guān)系，MTF值越大，成像越清晰，視覺質(zhì)量越好[5];MTF值不受主觀因素的影響，能夠客觀地反映眼球整個(gè)屈光系統(tǒng)的光學(xué)成像質(zhì)量，越來越多地在臨床上用于評價(jià)患者的視覺質(zhì)量。DOF在視光學(xué)上被定義為可以耐受而不引起可察覺的聚焦銳度降低的像距改變范圍，常采用大于50%Strehl ratio對應(yīng)的離焦范圍作為客觀 DOF值[6]。MTF值與Strehl ratio類似，對離焦的變化比較敏感。本研究通過繪制離焦MTF(-astigmatism)值曲線客觀測量DOF值，通過對iTrace進(jìn)行設(shè)置測量去除散光的MTF值，排除散光對DOF值的影響，另外考慮到正常人的對比敏感度在中空間頻率(4～8 c·d－1)時(shí)達(dá)到峰值，本研究選擇5 c·d－1進(jìn)行測量。

本研究通過比較非球面與球面IOL眼發(fā)現(xiàn)，三組全眼球差及MTF(tHOA)值、DOF值均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。負(fù)球差設(shè)計(jì)的非球面IOL降低了全眼球差，提高了MTF(tHOA)值。通過對全眼球差(絕對值)和MTF(tHOA)值的相關(guān)性分析得出在各空間頻率下兩者呈負(fù)相關(guān)，全眼球差完全矯正時(shí)，MTF(tHOA)值最高，與 Piers等[7]基于對比敏感度最大化得出的最佳矯正球差為零的結(jié)論相一致。Wang等[8]從理論上分析認(rèn)為，當(dāng)離焦量為零、人眼具有少量負(fù)球差(0～－0.1 μm)時(shí)MTF值最高。另外，Ⅰ組與Ⅱ組的MTF(tHOA)值及DOF值均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，因此在IOL眼中多大球差值的變化會使MTF(tHOA)值及DOF值表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)差異有待研究。

本研究通過比較發(fā)現(xiàn)球面設(shè)計(jì)Acrysof SN60AT IOL眼較負(fù)球差設(shè)計(jì)非球面IOL眼有較大的總高階像差、全眼球差及DOF值，因此會有較好的離焦耐受性。視光學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，在像差為零的光學(xué)系統(tǒng)中，焦點(diǎn)處的圖像質(zhì)量最高，離焦后圖像質(zhì)量迅速下降，存在像差的光學(xué)系統(tǒng)在離焦時(shí)，圖像質(zhì)量下降緩慢，因此一定量像差的存在有利于提高光學(xué)系統(tǒng)對離焦的耐受性。Jansonius等[9]在模型眼中研究發(fā)現(xiàn)，通過增加球差，可以提高0.50～1.30 D的DOF值。多項(xiàng)研究應(yīng)用不同的檢查方法證實(shí)了全眼球差的存在能夠增加DOF值[10-12]，另有研究認(rèn)為，四階球差和六階球差會共同作用于DOF值[13]。本研究通過分析全眼球差(絕對值)和DOF值的相關(guān)性，得出全眼球差(絕對值)與DOF值呈正相關(guān)，與Rocha等[4]的結(jié)論一致。分析原因認(rèn)為球差是人眼中唯一的軸上像差，由于球差的存在，光線經(jīng)過透鏡后并非聚焦于理想的像點(diǎn)，而是周邊光線和軸上光線聚焦在光軸上不同的點(diǎn)，在焦平面(視網(wǎng)膜)上形成相對彌散的光斑，雖然降低了圖像的質(zhì)量，但同時(shí)也為眼睛提供了一定的DOF范圍。另有研究認(rèn)為，球面IOL眼較非球面IOL眼的垂直慧差大，垂直慧差可能會增加 DOF值[2，14]。本文僅分析了全眼球差對DOF的影響，對于在高階像差中是單一的某項(xiàng)高階像差影響DOF，還是多項(xiàng)高階像差的共同作用有待進(jìn)一步研究，以指導(dǎo)臨床上有針對性的矯正高階像差。另外，IOL眼的DOF和偽調(diào)節(jié)之間關(guān)系密切，IOL眼的偽調(diào)節(jié)是不依賴于睫狀肌作用的靜態(tài)光學(xué)狀態(tài)，有助于非近矯正狀態(tài)下近視力的提高。輕度離焦的圖像只要處于DOF范圍以內(nèi)，大腦就會分析其為清晰的圖像，即DOF可以被認(rèn)為是輕度離焦誤差的神經(jīng)和直覺耐受。由于人眼的這種光學(xué)特性，DOF成為IOL眼偽調(diào)節(jié)的重要組成部分，DOF增加會使偽調(diào)節(jié)力增加，有助于提高遠(yuǎn)視力矯正后中間視力及近視力和閱讀能力。

目前，對于最佳矯正球差尚無定論，有學(xué)者認(rèn)為人眼最理想的球差是+0.10 μm左右，這樣即可以提供一些DOF，避免調(diào)節(jié)范圍變窄，又可以減輕和消除其他像差的作用。Levy等[15]研究發(fā)現(xiàn)，超視力人眼球差為 +0.10 μm 左右，推測術(shù)后保留 +0.10 μm左右球差對視覺質(zhì)量是有利的。Beiko等[16]選擇一組角膜球差為+0.37 μm的患者，植入球差為－0.27 μm的 Tecnis Z9001 IOL，使術(shù)后眼球差為 +0.10 μm，發(fā)現(xiàn)此組患者的對比敏感度較高。Nochez等[17]從全眼球差對MTF值、主客觀DOF及偽調(diào)節(jié)力的作用出發(fā)，得出全眼球差位于 0.07～0.10 μm 時(shí)，人眼的視覺質(zhì)量最高。綜合本研究中全眼球差對MTF值及DOF值的作用分析，術(shù)后預(yù)留少量正球差有助于患者視覺質(zhì)量的提高。

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