早期视网膜的光学系统与角膜波前像差的关系

早期视网膜的光学系统与角膜波前像差的关系

准分子激光手术主要在基底上进行，现在只纠正球镜和柱镜（低阶图像）的纠正。而相当一部分人的视觉成像错误是由于眼高阶像差引起的,高阶像差包括三阶以上的像差,不容易被常规的手术方法矫正。眼球光学系统的2个主要组成部分为角膜和晶状体。角膜和晶状体的前后表面的几何形状是非球面形的,角膜屈光手术改变了角膜的非球面性,主要是前表面的非球面性。角膜地形图能全面反应角膜前表面的形状信息,并且能通过其特殊的软件处理转换成角膜前表面的像差。本研究的目的就是观察分析成年正视眼和近视眼患者的角膜波前像差的分布情况以便更好地指导临床工作。1数据和方法1.1视水平视光栅组选择在我院2006年12月至2007年11月行近视眼手术的患者500例983眼,其中男219例431眼,女281例552眼;年龄18～50岁,平均(25.6±6.1)岁。裂隙灯检查无眼部疾病和手术史,无角膜云翳、斑翳等。戴软性角膜接触镜者,要摘掉1周以上。分为单纯近视眼组和复性近视散光组。其中单纯近视眼组149例292眼,按球镜屈光度又分为低度(≤-3.00D)、中度(-3.00～-6.00D)和高度近视(>-6.00D)3组;低度组41例79眼,男18例35眼,女23例44眼;中度组61例120眼,男26例51眼,女35例69眼;高度组47例93眼,男19例38眼,女28例55眼。复性近视散光组351例691眼,按柱镜屈光度又分低度(≤-1.00D)、中度(-1.00～-2.00D)和高度(>-2.00D)3组;低度组123例242眼,男55例108眼,女68例134眼;中度组121例240眼,男53例105眼,女68例135眼;高度组107例209眼,男48例94眼,女59例115眼。同时选择正视眼对照组60例108眼,其中男33例61眼,女27例47眼;年龄18～50岁,平均(26.5±5.9)岁;且裸眼视力在1.0以上,屈光度球镜在±1.00D以内,柱镜在-1.00D以内(全部为电脑验光)。1.2kratronscssin统计分析所有近视眼患者的验光检查均由同一名检查人员进行人工检影和医学综合验光,镜片顶点距角膜顶点距离为12mm。角膜地形图/角膜波前像差分析采用OPTIKON2000KeratronScout分析仪,检查由同一名检查人员完成,每眼检查5次,检查时要充分暴露角膜,且角膜反射环清晰完整,没有泪膜破裂点或泪液及分泌物淤积,瞳孔线尽量圆,5幅图重复性良好,重复系数小于0.11。选择其中一幅图进行波前像差分析,通过其特殊的输出软件可以分析其各阶波前像差。每天在检查前要对地形图进行校正,即通过厂家提供的人工球形角膜进行测量精确性检查,并对5次独立测量值进行计算,球形角膜表面高阶像差标准误差在4mm和6mm瞳孔直径分别为±0.007μm和±0.020μm。1.3均方根值的表达角膜地形图软件是把理想的非球面角膜和不理想的角膜进行高度比较来计算角膜的像差,并通过多项式来表达,以均方根(是基于理想光程光波的偏差)值RMS来表示,它是各个Zernike项的平方和的开方,这样所得数值是正的,容易进行比较。均方根是0表示完美的光学系统,但实际上人眼不是完美的光学系统,本研究采用Z(n,±m)来表示高阶像差(单位:μm),n表示阶数,m表示方位角频数。1.4统计分析统计学软件采用SPSS11.0软件包,方差分析、回归与相关t检验,P<0.05为差异有统计学意义。2结果2.1组患者视网膜前表面高阶像差t主要描述成人正视眼角膜前表面存在高阶像差,高阶像差RMS值呈递减趋势,阶数越高,像差越小,在6mm瞳孔直径,角膜前表面的高阶像差分布为:三阶占50.6%,四阶占39.4%,五阶占10.0%,以彗差[Z(3,±1)]和球差[Z(4,0)]为主,其次是三叶草[Z(3,±3)],其他像差所占比例较少,其中彗差占32.8%,球差占25.7%,三叶草占18.5%;各阶像差变异比较大,总像差RMSg值(除显然验光所得球镜外角膜前表面所表现的所有像差)为(0.321±0.095)μm。单纯近视眼患者角膜前表面高阶像差RMS值呈递减趋势,阶数越高,像差越小,在6mm瞳孔直径,角膜前表面的高阶像差分布为:三阶占45.7%,四阶占43.4%,五阶占10.9%,以彗差[Z(3,±1)]和球差[Z(4,0)]为主,其次是三叶草[Z(3,±3)],其他像差所占比例较少,其中彗差占27.3%,球差占28.6%,三叶草占18.4%;各阶像差变异也比较大,总像差RMSg值为(0.349±0.100)μm。近视散光组角膜前表面高阶像差RMS值同样也呈递减趋势,阶数越高,像差越小,在6mm瞳孔直径,角膜前表面的高阶像差分布为:三阶占48.0%,四阶占41.4%,五阶占10.6%,以彗差[Z(3,±1)]和球差[Z(4,0)]为主,其次是三叶草[Z(3,±3)];其他像差所占比例较少,其中彗差占27.6%,球差占26.3%,三叶草占20.4%;各阶像差变异比较大,总像差RMSg值为(0.900±0.975)μm(见表1)。正视眼和单纯近视眼2组比较,只有在彗差和球差比较有差异,正视眼组存在较大的彗差,而单纯近视眼组彗差较小,2组比较差异有显著统计学意义(t=3.333,P<0.001);正视眼组球差较小,而单纯近视眼组球差较大,2组比较差异有统计学意义(t=2.118,P<0.05);在其他像差Z(3,±3)、Z(4,±2)、Z(4,±4)、Z(5,±1)、Z(5,±3)、Z(5,±5)、RMSg值2组比较差异无统计学意义(P>0.5)。正视眼和近视散光眼2组比较,2组均存在较大彗差[Z(3,±1)],但2组差异无统计学意义(t=0.181,P>0.05),而在其他像差Z(3,±3)、Z(4,0)、Z(4,±2)、Z(4,±4)、Z(5,±1)、Z(5,±3)、Z(5,±5)、RMSg值2组比较差异均有统计学意义(t=3.630,P<0.01;t=4.211,P<0.001;t=2.204,P<0.05;t=3.162,P<0.002;t=2.275,P<0.05;t=2.061,P<0.05;t=2.076,P<0.05;t=14.711,P<0.001)。单纯近视眼和近视散光眼2组比较,在各像差Z(3,±1)、Z(3,±3)、Z(4,0)、Z(4,±2)、Z(4,±4)、Z(5,±1)、Z(5,±3)、Z(5,±5)、RMSg值2组比较差异均有统计学意义(t=5.217,P<0.001;t=7.602,P<0.001;t=2.321,P<0.05;t=4.444,P<0.001;t=3.666,P<0.001;t=2.419,P<0.02;t=3.666,P<0.001;t=2.500,P<0.02;t=14.500,P<0.001)。2.2视角材料y,y+0.0.2.3.单纯近视眼组角膜前表面波前像差Z(3,±1)、Z(3,±3)、Z(4,±2)、Z(4,±4)、Z(5,±1)、Z(5,±3)、Z(5,±5)的RMS值均和屈光度无关(P>0.05)。回归方程依次为y=0.187-0.001x(r=0.089,P>0.2),y=0.121-0.001x(r=-0.011,P>0.5),y=0.050-0.001x(r=0.021,P>0.5),y=0.051-0.001x(r=0.021,P>0.5),y=0.022-0.001x(r=-0.013,P>0.5),y=0.021-0.001x(r=-0.012,P>0.5),y=0.022-0.001x(r=-0.013,P>0.5)。只有球差Z(4,0)的RMS值和球镜度数呈正相关(y=0.410-0.027x),即近视度数越高球差越大(r=-0.501,P<0.001)。另外,只有在高度组球镜度和Z(3,±1)呈正相关(y=0.112-0.120x),即近视度数越高,彗差越大(r=-0.409,P<0.005,见表2,图1、2)。2.3y计算表1.0.71x随着散光度数的增加,角膜前表面的像差Z(3,±1)、Z(3,±3)、Z(4,±2)、Z(4,±4)、Z(5,±1)、Z(5,±3)、Z(5,±5)及总高阶像差RMSg值均增加,和散光度有明显的相关性,回归方程依次为y=0.141+0.009x(r=0.376,P=0.012),y=0.120+0.009x(r=0.371,P=0.014),y=0.051-0.001x(r=-0.032,P<0.05),y=0.048-0.001(r=0.329,P<0.05),y=0.022-0.002x(r=0.322,P<0.05),y=0.021-0.001x(r=-0.289,P<0.05),y=0.028-0.005x(r=0.297,P<0.05)。具体见表3,图3～10。只有球差Z(4,0)不随着散光度数的增加而增加,和散光度没有相关性y=0.216+0.001x(r=0.081,P>0.5)。3表面高阶像差分布特点本研究的主要目的是描述中国人成年正视眼和近视眼患者的角膜前表面高阶像差的分布特点。角膜波前像差分析仪也只能对角膜前表面的像差进行分析,而不能分析全眼球的像差,因此它不能对离焦和其他非角膜因素引起的像差进行分析。3.1膜前表面有利于提高视力本研究结果发现,在正视眼角膜前表面存在高阶像差,主要是三阶和四阶像差,和近视眼角膜前表面的像差分布基本一致。在高阶像差中彗差所占比例较大(占32.8%),比散光眼的角膜前表面彗差(占27.6%)还要略大些,其原因有可能是垂直彗差的存在。我们的研究是采用Zernike函数来表示像差的,没有把不同方位角分开来研究计算,而在同一阶像差中,不同方位的像差对视力及视觉敏感度的影响是不同的。正视眼角膜彗差较大有可能是垂直彗差较大,因已有报道在飞行员中,裸眼视力较好,垂直彗差相对较大,垂直彗差可能对视力是有益处的。在我们以前的研究中发现应用角膜地形图引导的LASIK术后彗差增加的幅度明显低于常规LASIK术后,但视力并没有提高,这也从一个侧面说明部分有益的彗差也减少了。3.2高阶像差与其他波前像差不同球镜度数,即低度、中度和高度近视之间波前像差的差别主要体现在低阶像差,其次体现在球差。其他各阶高阶像差并不因球镜度数的不同而有所变化,高度近视与低、中度近视的波前像差存在明显差别,高度近视的彗差和屈光度有明显的关系,有人认为这种差别是近视发展的结果。这和我们以往的研究结果是一致的。高阶像差的均方根值变化较大,高阶像差的波前图形具有不规则性。在我们的研究中可以看出,相同的屈光度,其像差图形可以不同;相似的像差图形特征其屈光度可以不同。像差图形特征并不随屈光度而变化,说明波前像差个体差异较大,这与以往的研究结果一致。3.3不同坡位的含对像差的影响在近视散光眼角膜彗差较大,总高阶像差明显增大和正视眼及单纯近视眼比较均有明显的统计学意义。这就说明散光对角膜前表面的彗差影响较大,而近视对彗差影响较小,同时也说明散光主要是由于角膜前表面的形态引起的。散光对彗差Z(3,±1),三叶草Z(3,±3),球差Z(4,0),次阶散光Z(4,±2),四叶草Z(4,±4),次阶彗差Z(5,±1),次阶三叶草Z(5,±3),五叶草Z(5,±5),总像差RMSg均有影响。散光对视觉敏感度的影响要大于单纯近视。在我们以往的研究中没有把散光纳入我们的研究,其结果是总高阶像差的均值要明显的低于有散光存在的眼。这也进一步表