SMILE與FS-LASIK術(shù)后調(diào)制傳遞函數(shù)在不同空間頻率的變化

崔彤 王雁 張琳 程文博 趙偉

天津醫(yī)科大學眼科臨床學院 天津市眼科醫(yī)院 天津市眼科學與視覺科學重點實驗室 300020

飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)(small-incision lenticule extraction，SMILE)是應用飛秒激光在角膜基質(zhì)內(nèi)進行透鏡狀切割，再從2～5 mm的小切口將透鏡取出以矯正屈光不正的手術(shù)方法，該術(shù)式的安全性、有效性、穩(wěn)定性，以及可預測性已逐漸得到認可[1-4]。SMILE可以更好地維持角膜原有的生物力學結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)，對神經(jīng)損傷更小[5-9]。然而，在提高患者裸眼視力的同時，提高患者的視覺質(zhì)量成為了SMILE手術(shù)的主要目標。目前臨床上評價視覺質(zhì)量的主要指標是視力和對比敏感度函數(shù)，然而這2項指標的測量都需要受檢者的主觀參與，不能相對客觀地反映人眼的視覺質(zhì)量。研究表明，調(diào)制傳遞函數(shù)(modulation transfer function，MTF)可以從不同空間頻率客觀地描述視覺質(zhì)量的光學變化[10]。以往研究多集中于對SMILE術(shù)后角膜MTF的分析，而對術(shù)后全眼的MTF研究鮮有報道。本研究擬對SMILE及飛秒激光輔助準分子激光角膜原位磨鑲術(shù)(femtosecond laser-assisted laser in situ keratomileusis，F(xiàn)S-LASIK)手術(shù)前后的MTF在不同空間頻率下的改變進行探討，以期為屈光手術(shù)后視覺質(zhì)量的變化研究提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

采用隊列研究設計，選取2015年12月至2016年6月在天津市眼科醫(yī)院屈光手術(shù)中心行SMILE和同期接受FS-LASIK的近視患者102例102眼，其中男54例54眼，女48例48眼；年齡18～39歲；均取右眼進行分析。納入標準：(1)年齡18～45歲；(2)角膜透明且形態(tài)正常；(3)屈光度數(shù)≥-0.50 D，且屈光度數(shù)穩(wěn)定；(4)軟性角膜接觸鏡停戴2周以上，硬性角膜接觸鏡停戴1個月以上。排除標準：(1)患有眼科其他疾病，如角膜炎癥活動期、圓錐角膜、青光眼、白內(nèi)障，或存在眼底疾病者；(2)有眼部手術(shù)史、外傷史者；(3)患有全身結(jié)締組織疾病或自身免疫性疾病者。SMILE組53例53眼，其中男28例28眼，女25例25眼；年齡18～39歲，平均(25.06±5.59)歲；術(shù)前球鏡度為-1.75～-7.75 D，平均(-5.09±1.60)D；柱鏡度為0.00～-2.75 D，平均(-0.73±0.73)D；最佳矯正視力(best corrected visual acuity，BCVA)≥0.8。FS-LASIK組49例49眼，其中男26例26眼，女23例23眼；年齡20～39歲，平均(24.07±5.47)歲；球鏡度為-1.75～-8.50 D，平均(-5.36±1.12)D；柱鏡度為0.00～-2.50 D，平均(-0.64±0.75)D；BCVA≥0.8。2個組患者術(shù)前年齡、球鏡度數(shù)、柱鏡度數(shù)、中央角膜厚度(central corneal thickness，CCT)、平均角膜曲率(mean keratometry，Km)比較差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)(表1)。本研究遵循《赫爾辛基宣言》，經(jīng)天津市眼科醫(yī)院倫理委員會批準(批文號：TJYYLL-2014-17)，所有研究對象均對本研究知情并自愿簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1術(shù)前檢查 所有患者均進行常規(guī)屈光手術(shù)術(shù)前檢查，采用國際標準視力表記錄裸眼視力及BCVA，行主觀驗光及AT-2C型全自動電腦驗光儀(日本Canon公司)客觀驗光；采用TF-X型非接觸眼壓計(日本Canon公司)測量眼壓；采用Pentacam角膜地形圖儀(德國Oculus公司)檢測角膜形態(tài)特征等；采用WaveScan像差儀(美國Visx公司)檢查像差，在暗室中瞳孔自然放大的狀態(tài)下進行波陣面像差測量，每眼測量3～5次。選取圖像標準：(1)虹膜紋理清晰；(2)屈光度與顯然驗光接近；(3)重復性較好；(4)瞳孔直徑6 mm以上；(5)質(zhì)量控制合格。

1.2.2手術(shù)方法 所有手術(shù)均由同一位經(jīng)驗豐富的術(shù)者完成。術(shù)前術(shù)眼進行結(jié)膜囊沖洗及眼周皮膚消毒，采用質(zhì)量分數(shù)0.4%鹽酸奧布卡因滴眼液(日本Santen公司)進行表面麻醉。SMILE組應用VisuMax飛秒激光系統(tǒng)(德國Carl Zeiss公司)制作角膜帽和基質(zhì)透鏡，激光脈沖為500 kHz，能量為125 nJ，光斑大小為1.5 μm，掃描點間距為3.0 μm。角膜帽直徑為6.0～6.2 mm，基底加厚10 μm，散光過渡帶為0.1 mm，切口位于角膜上方，寬度為2～5 mm。激光掃描結(jié)束后，分離透鏡并取出。FS-LASIK組應用VisuMax飛秒激光系統(tǒng)制作角膜瓣，激光脈沖為500 kHz，能量為125 nJ，掃描點間距為3.0 μm，光斑大小為1.5 μm，瓣直徑為8.00 mm，蒂置于鼻側(cè)，蒂寬度為3.05 mm，側(cè)切角為90°；預設瓣厚度為110 μm。激光掃描結(jié)束后，掀開角膜瓣，采用準分子激光對角膜基質(zhì)進行切削，平均光學直徑為6.2 mm，角膜瓣下沖洗并復位。

1.2.3術(shù)后處理及隨訪 術(shù)后均采用質(zhì)量分數(shù)0.3%氧氟沙星滴眼液點眼3 d，4次/d，質(zhì)量分數(shù)0.1%氟米龍滴眼液點眼，4次/d，每2周遞減1次，2個月后停藥。分別于術(shù)后1、3和6個月檢查術(shù)眼裸眼視力和BCVA，行電腦驗光、顯然驗光、非接觸眼壓測量、裂隙燈顯微鏡檢查、角膜地形圖檢查和波前像差檢查。

1.2.4數(shù)據(jù)處理及計算方法 應用Matlab編程軟件將測量的波陣面像差統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為直徑6 mm瞳孔下像差，取重復性好的3次結(jié)果的平均值作為所測眼波陣面像差的準確值，用Zernike多項式表示。由波陣面像差函數(shù)W(x，y)計算光瞳函數(shù)P(x，y)，進一步可計算得到光學傳遞函數(shù)(optical transfer function，OTF)。OTF的振幅部分即為MTF。計算獲得連續(xù)的0～143 c/d的MTF值，選取0～60 c/d范圍內(nèi)的MTF值進行比較。應用Matlab編程軟件計算術(shù)后6個月分別去除2個組低階像差以及術(shù)后6個月SMILE組分別去除Zernike項高階像差中垂直彗差(C3-1)、水平彗差(C31)和球差(C40)后的MTF值。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 20.0統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料數(shù)據(jù)經(jīng)Shapiro-Wilk檢驗證實呈正態(tài)分布，以mean±SD表示。2個組術(shù)前年齡、球鏡度數(shù)、柱鏡度數(shù)、CCT、Km的比較和術(shù)后6個月MTF值以及去除低階相差后MTF值差異的比較采用獨立樣本t檢驗；各空間頻率下2個組手術(shù)前后不同時間點MTF值差異的總體比較采用重復測量單因素方差分析，多重比較采用Dunnett-t檢驗；2個組術(shù)后6個月分別去除C3-1、C31和C40后MTF值的差異比較采用配對t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 2個組術(shù)后一般情況

2個組術(shù)后6個月術(shù)眼裸眼視力均≥1.0，且均達到術(shù)前BCVA，無角膜上皮下霧狀混濁等并發(fā)癥。

2.2 2個組手術(shù)前后不同時間點MTF值的變化

術(shù)后1、3、6個月各空間頻率下SMILE組和FS-LASIK組6 mm瞳孔直徑MTF值均較術(shù)前明顯增加，差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)。FS-LASIK組術(shù)后MTF值隨時間延長逐漸降低(表2，3)。

2.3 2個組術(shù)后MTF值變化的比較

SMILE組術(shù)后1、3、6個月各空間頻率下MTF值均高于FS-LASIK組(圖1)；術(shù)后1個月和3個月2個組各空間頻率下MTF值比較差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)；術(shù)后6個月，除55 c/d和60 c/d空間頻率外，其余空間頻率下SMILE組MTF值明顯高于FS-LASIK組，差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)(表4)。術(shù)后6個月去除低階像差后，SMILE組各空間頻率下MTF值明顯高于FS-LASIK組，差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)(圖2，表4)。

圖1 SMILE組與FS-LASIK組術(shù)后MTF隨空間頻率變化的比較(SMILE組，n=53；FS-LASIK組，n=49) 術(shù)后1、3、6個月SMILE組MTF曲線下面積均大于FS-LASIK組 A：術(shù)后1個月 B：術(shù)后3個月 C：術(shù)后6個月 SMILE：飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)；FS-LASIK：飛秒激光輔助準分子激光角膜原位磨鑲術(shù)；MTF：調(diào)制傳遞函數(shù)

圖2 SMILE組與FS-LASIK組術(shù)后去除低階像差后MTF隨空間頻率變化的比較(SMILE組，n=53；FS-LASIK組，n=49) 術(shù)后1、3、6個月SMILE組MTF曲線下面積均明顯大于FS-LASIK組 A：術(shù)后1個月 B：術(shù)后3個月 C：術(shù)后6個月 MTF：調(diào)制傳遞函數(shù)；SMILE：飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)；FS-LASIK：飛秒激光輔助準分子激光角膜原位磨鑲術(shù)

2.4 術(shù)后6個月SMILE組去除球差、彗差后各空間頻率下MTF值變化的比較

術(shù)后6個月SMILE組去除C40和C31后，1 c/d空間頻率下MTF值較去除前升高，差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.01)；去除C3-1后，1 c/d和3 c/d空間頻率下MTF值較去除前升高，差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)。其余空間頻率下去除單項高階像差后MTF值與去除前比較差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)(表5)。

表2 SMILE組不同空間頻率下手術(shù)前后不同時間點MTF值變化比較(mean±SD)Table 2 Comparison of the MTF values at different spatial frequencies among different time points in the SMILE group (mean±SD)空間頻率(c/d)眼數(shù)手術(shù)前后不同時間點MTF值術(shù)前術(shù)后1個月術(shù)后3個月術(shù)后6個月F值P值1530.073±0.0980.782±0.134a0.721±0.165ab0.731±0.164ab651.208<0.013530.030±0.0350.544±0.197a0.474±0.228ab0.482±0.235ab194.649<0.015530.012±0.0280.342±0.175a0.319±0.185a0.320±0.202a187.178<0.0110530.006±0.0150.215±0.132a0.192±0.139a0.196±0.149a 59.787<0.0115530.004±0.0090.127±0.096a0.118±0.094a0.126±0.106a 40.179<0.0120530.002±0.0050.098±0.075a0.086±0.075a0.095±0.084a 32.735<0.0125530.002±0.0020.068±0.057a0.065±0.058a0.069±0.069a 26.811<0.0130530.002±0.0020.049±0.042a0.052±0.049a0.055±0.059a 22.003<0.0135530.004±0.0090.040±0.036a0.043±0.043a0.046±0.055a 16.570<0.0140530.009±0.0160.033±0.031a0.034±0.035a0.039±0.049a9.419<0.0145530.016±0.0350.027±0.026a0.027±0.030a0.033±0.045a2.5220.06050530.017±0.0340.023±0.024a0.024±0.028a0.030±0.042a1.6350.18455530.010±0.0160.019±0.023a0.020±0.028a0.025±0.038a3.1220.02860530.015±0.0270.017±0.023a0.019±0.027a0.021±0.035a0.6940.557 注:與各自術(shù)前MTF值比較,aP<0.05;與術(shù)后1個月MTF值比較,bP<0.05(重復測量單因素方差分析,Dunnett-t檢驗) SMILE:飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù);MTF:調(diào)制傳遞函數(shù) Note:Compared with the respective preoperative MTF values,aP<0.05;compared with the respective postoperative 1-month MTF values,bP<0.05(Repeated measurement one-way ANOVA,Dunnett-t test) SMILE:small-incision lenticule extraction;MTF:modulation transfer function

表3 FS-LASIK組不同空間頻率下手術(shù)前后不同時間點MTF值變化比較(mean±SD)Table 3 Comparison of the MTF values at different spatial frequencies among different time points in the FS-LASIK group (mean±SD)空間頻率(c/d)眼數(shù)手術(shù)前后不同時間點MTF值術(shù)前術(shù)后1個月術(shù)后3個月術(shù)后6個月F值P值1490.078±0.0940.728±0.181a0.654±0.143ab0.605±0.196ab285.721<0.013490.034±0.0520.523±0.179a0.432±0.180ab0.359±0.203ab104.939<0.015490.012±0.0190.323±0.142a0.242±0.114ab0.207±0.130abc 69.144<0.0110490.005±0.0070.172±0.103a0.132±0.092a0.116±0.090abc 39.833<0.0115490.003±0.0040.112±0.065a0.101±0.072a0.074±0.058ac 29.443<0.0120490.002±0.0030.073±0.050a0.063±0.039a0.053±0.044a 27.135<0.0125490.002±0.0030.058±0.048a0.056±0.047a0.040±0.038a 22.957<0.0130490.003±0.0060.054±0.029a0.052±0.036a0.031±0.028a 21.983<0.0135490.006±0.0090.043±0.027a0.041±0.034a0.024±0.026a 16.248<0.0140490.019±0.0110.034±0.028a0.032±0.026a0.020±0.021a 10.690<0.0145490.017±0.0250.030±0.028a0.026±0.027a0.015±0.017a1.7460.16250490.016±0.0310.027±0.027a0.021±0.015a0.013±0.016a2.6720.05155490.016±0.0250.024±0.023a0.016±0.019a0.013±0.018a0.5610.64260490.015±0.0180.021±0.020a0.014±0.016a0.012±0.017a1.1480.333 注:與各自術(shù)前MTF值比較,aP<0.05;與術(shù)后1個月MTF值比較,bP<0.05;與術(shù)后3個月MTF值比較,cP<0.05(重復測量單因素方差分析,Dun-nett-t檢驗) FS-LASIK:飛秒激光輔助準分子激光角膜原位磨鑲術(shù);MTF:調(diào)制傳遞函數(shù) Note:Compared with the respective preoperative MTF values,aP<0.05;compared with the respective postoperative 1-month MTF values,bP<0.05;compared with the respective postoperative 3-month MTF values,cP<0.05(Repeated measurement one-way ANOVA,Dunnett-t test) FS-LASIK:femtosecond laser-assis-ted laser in situ keratomileusis;MTF:modulation transfer function

表4 術(shù)后6個月不同空間頻率下2個組MTF值和去除低階像差后MTF值的比較(mean±SD)Table 4 Comparison of the postoperative 6-month MTF values with and without low order aberration at different spatial frequencies between the two groups (mean±SD)空間頻率(c/d)術(shù)后6個月MTF值SMILE(n=53)FS-LASIK(n=49)t值P值術(shù)后6個月去除低階像差后MTF值SMILE(n=53)FS-LASIK(n=49)t值P值50.320±0.2020.207±0.1302.4250.0180.534±0.1800.392±0.1733.544<0.01100.196±0.1490.116±0.0902.6460.0100.283±0.1860.181±0.1462.6190.011150.126±0.1060.074±0.0582.9960.0040.164±0.1180.114±0.1941.9860.038200.095±0.0840.053±0.0442.4950.0150.117±0.0760.082±0.0702.0790.041250.069±0.0690.040±0.0381.9340.0100.098±0.0650.070±0.0532.0360.045300.055±0.0590.031±0.0281.6940.0180.078±0.0540.054±0.0352.2610.026350.046±0.0550.024±0.0261.7410.0260.062±0.0500.043±0.0262.0080.022400.039±0.0490.020±0.0212.1430.0180.053±0.0440.034±0.0182.7750.007450.033±0.0450.015±0.0172.2680.0120.050±0.0400.032±0.0182.8400.006500.030±0.0420.013±0.0162.1700.0120.049±0.0380.032±0.0192.6770.009550.025±0.0380.013±0.0181.2520.0620.048±0.0370.033±0.0212.4060.018600.021±0.0350.012±0.0170.9210.1320.046±0.0350.031±0.0222.4550.017 注:(獨立樣本t檢驗) MTF:調(diào)制傳遞函數(shù);SMILE:飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù);FS-LASIK:飛秒激光輔助的準分子激光角膜原位磨鑲術(shù) Note:(Independent-samples t test) MTF:modulation transfer function;SMILE:small-incision lenticule extraction;FS-LASIK:femtosecond laser-assisted la-ser in situ keratomileusis

3 討論

MTF是將點擴散函數(shù)通過傅里葉變換得到的客觀指標，反映了人眼光學系統(tǒng)對物體不同空間頻率成分的傳遞能力，與視網(wǎng)膜的成像質(zhì)量相關(guān)，即MTF越低，視覺質(zhì)量越差。MTF與對比敏感度有著密切的聯(lián)系，但對比敏感度受視網(wǎng)膜神經(jīng)通路的影響，為主觀指標。MTF可以從不同空間頻率對視覺質(zhì)量進行分析并且可以更加客觀地描述手術(shù)后視覺質(zhì)量的光學變化，應用MTF客觀地評價視覺質(zhì)量具有可靠性和優(yōu)勢。以往的研究多集中于角膜MTF的變化，雖然角膜屈光手術(shù)的變化發(fā)生在角膜前表面，但角膜像差和光學質(zhì)量的評估并不足以描述眼的整體光學質(zhì)量。本研究采用Hartmann-Shack技術(shù)像差測量儀測量全眼像差，應用Matlab編程將其轉(zhuǎn)換為全眼MTF，實現(xiàn)對眼的光學質(zhì)量更加全面地評估。

本研究結(jié)果顯示，SMILE組與FS-LASIK組術(shù)后各空間頻率下MTF值均較術(shù)前明顯升高，差異均有統(tǒng)計學意義。由于MTF主要受人眼像差、衍射和瞳孔直徑的影響[11]，本研究中像差均在相對暗環(huán)境下測量并且轉(zhuǎn)換為瞳孔直徑6 mm下像差進行比較分析，排除了瞳孔大小以及衍射的影響。正常人眼光學質(zhì)量大多受低階像差，即離焦的影響，由于SMILE組及FS-LASIK組手術(shù)后低階像差大部分或完全被消除，因此術(shù)后MTF值大幅提升。本研究結(jié)果顯示，SMILE組較FS-LASIK組MTF值提升幅度更為明顯，分析其可能與對視覺質(zhì)量影響較大的散射和像差有關(guān)[1-2,11-13]。以往研究表明SMILE術(shù)后散射變化不明顯，基本與術(shù)前相同，而FS-LASIK術(shù)后散射增加明顯[14]。武志清等[15]研究指出，與FS-LASIK相比，SMILE術(shù)后引入的全眼像差更少，術(shù)后光學質(zhì)量更好。有研究證明角膜基質(zhì)床的規(guī)則性與術(shù)后光學質(zhì)量密切相關(guān)，基質(zhì)床表面不規(guī)則會影響光線的傳播路徑，使術(shù)后產(chǎn)生更多的散射和像差[16]。也有研究顯示準分子激光通過熱損傷誘發(fā)基質(zhì)膠原纖維橫向收縮，使殘留基質(zhì)表面凹凸不平[17]；而飛秒激光主要通過光爆破作用對組織進行切削，切削形狀以及深度精確可控，切削表面更加光滑[16]，對光路影響更小，產(chǎn)生的像差和散射更少，視覺光學質(zhì)量更佳。本研究結(jié)果顯示，去除低階像差后，各空間頻率下SMILE組MTF值較FS-LASIK組升高，差異均有統(tǒng)計學意義。由此推測SMILE術(shù)后引入的術(shù)源性高階像差更少，獲得的視覺質(zhì)量更佳。

從空間頻率的角度分析，SMILE術(shù)后除1 c/d和3 c/d外，其余空間頻率MTF值的變化相對較穩(wěn)定，分析其原因可能與角膜愈合反應以及其引起的高階像差等有關(guān)。1 c/d和3 c/d空間頻率下MTF值術(shù)后3個月和6個月均低于1個月，差異均有統(tǒng)計學意義，可能由于低頻區(qū)受角膜傷口愈合等因素的影響。MTF的高頻區(qū)描述物體的細節(jié)；中頻區(qū)既反映視敏度，又反映視覺對比敏感度；低頻區(qū)描述物體的輪廓[18]。由此可解釋臨床上常見的有患者主訴角膜屈光手術(shù)后視力很好但視物不清的原因。Gertnere等[19]研究顯示，屈光手術(shù)后患者對比敏感度下降，3～6個月時逐漸恢復至術(shù)前，本研究中MTF在低、中頻段的表現(xiàn)與Gertnere等[19]研究中對比敏感度的表現(xiàn)趨勢基本一致。

有研究顯示，屈光手術(shù)后引入的高階像差以彗差和球差為主，因此本研究中將SMILE組影響視覺質(zhì)量最大的球差與彗差分別去除后觀察整體視覺質(zhì)量的變化，發(fā)現(xiàn)彗差對MTF的影響明顯大于球差且以垂直彗差為主，這與以往LASIK的研究結(jié)果不一致[20]，說明術(shù)后視覺質(zhì)量可能與手術(shù)方式有關(guān)。SMILE手術(shù)切口多位于垂直方向，愈合過程中對垂直方向上的高階像差影響更大，且去除后變化集中表現(xiàn)在低空間頻率，因此推測球差和彗差對低空間頻率的MTF值影響較大。其他空間頻率下去除高階像差后MTF值反而低于之前的MTF值，可能與存在像差補償有關(guān)。

本研究結(jié)果對屈光手術(shù)后視覺質(zhì)量變化的診斷具有一定意義，可以根據(jù)MTF診斷患者的視覺問題出現(xiàn)在何種頻率下，從而更有針對性地分析影響視覺質(zhì)量的原因；同時提示屈光手術(shù)后出現(xiàn)一過性視覺質(zhì)量下降可能與角膜基質(zhì)愈合過程有關(guān)。本研究存在一定的局限性：本研究隨訪了術(shù)后6個月患者的客觀視覺質(zhì)量狀況，隨訪時間較短，仍需要更長期的研究；此外，MTF的變化受瞳孔直徑的影響，研究發(fā)現(xiàn)瞳孔直徑越大，MTF值越低[20]，本研究統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為瞳孔直徑6 mm情況下的像差，排除了瞳孔直徑對MTF的影響，隨后還應分組測量屈光手術(shù)后不同瞳孔直徑下光學質(zhì)量的變化。

綜上所述，SMILE和FS-LASIK術(shù)后均可大幅度提高MTF值，對視覺質(zhì)量的提高有積極的影響。SMILE術(shù)后MTF值略高于FS-LASIK。然而，屈光手術(shù)后視覺質(zhì)量的變化受多種因素的影響，因此仍需更加深入的研究和長期隨訪。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突