不同近視度數眼高階像差在調節過程中的變化

鄭賢何，謝伯林

不同近視度數眼高階像差在調節過程中的變化

鄭賢何，謝伯林

目的 研究不同近視程度患者在調節過程中高階像差的變化及其影響因素。方法 采用基于Hartmman-Shack原理設計的Wavescan波前像差儀，在自然瞳孔狀態下，分別測量65眼在0～5.0 D(步進1.0 D)調節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節中的變化，并提取固定3.0 mm瞳孔直徑下的各階像差。結果 調節放松時，高階像差RMS值與近視度數之間沒有相關性，總高階像差、球差調節的變化趨勢隨著近視度數的增加而增加。3組的瞳孔直徑均隨調節反應的增加而減小。結論 人眼調節過程中，高階像差、球差、彗差均發生改變，且這種變化趨勢隨著近視度數的增加而增加，高度近視眼在調節過程中視網膜像質可能會降低。

高階像差；近視；調節

作為始終處于高度動態的光學系統，人眼高階像差不斷發生變化，這種動態的變化對于視覺矯正提出挑戰。研究表明，近視可能影響高階像差，而高階像差又隨調節而改變，這三者之間的關系目前尚無統一結論。本研究通過觀察不同近視程度人群其調節相關的高階像差變化的趨勢，了解其變化規律，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態過程中最佳優化波陣面像差值，提高視覺質量提供參考。

1 對象與方法

1.1 研究對象及分組 隨機選擇2012年10月1日～11月15日在昆明普瑞眼科激光中心行準分子激光角膜手術的病例共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。根據等效球鏡度數，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性眼病，未行屈光手術及戴接觸鏡史。

1.2 波前像差檢測

1.2.1 檢測和記錄 采用美國VISX公司生產的波前像差儀，是基于Hartmnna-Shack原理設計的Wavescan波前像差分析系統，該系統能夠測量最大8.0 mm孔徑范圍。測量時，受試者不使用任何散瞳藥物，在各個調節刺激狀態下，記錄其實際瞳孔范圍內的像差值(自然瞳孔下)。在像差儀采集數據完畢后，提取瞳孔直徑為3.0 mm(固定瞳孔下)時各階像差值。

1.2.2 方法 測量于暗室中進行，控制溫度和濕度。液晶顯示屏顯示“E”視標作為調節刺激。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，將視標的像經折射后垂直投射入眼。

首先將顯示屏放置于6 m遠處(調節放松狀態)，不使用任何散瞳藥物。注視眼要求在實驗過程中盡量保持視標清晰。檢查者在計算機屏幕上看到清楚的眼虹膜及瞳孔像，然后調節十字線處于瞳孔2個光點中心并使2個光點圖像最清晰。在被檢者眨眼后迅速采集數據，每只眼重復測量3次，獲得總高階像差均方根(root mean square,RMS)值、球差、彗差系數、調節反應、瞳孔直徑等數據。然后將顯示屏分別移近至1 m、50 cm、33 cm、25 cm、20 cm處，重復以上步驟，獲取不同調節狀態下的像差數據。檢測及數據收集均由同一人完成。

2 結果

2.1 3組瞳孔直徑、等效球鏡度和高階像差的關系 在調節放松狀態下，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計學差異，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節的變化 在自然瞳孔狀態下，3組的總高階像差RMS值隨著調節刺激增大變化的趨勢并無規律；在固定瞳孔狀態下，調節刺激為1 D時，3組的總高階像差RMS值都表現為最小，當調節刺激繼續增加時，高階像差RMS值也逐漸增加(r=0.232～0.407，P<0.05，表2)。3組球差均隨調節反應增大而呈現負值增加的趨勢(r=-0.203～-0.405，P<0.05)。組2、3的彗差RMS值則隨調節反應的增加而增大(r值分別為0.216和0.289，P<0.05)，而組1的彗差與調節反應無明顯相關性(r=0.133，P>0.05，表3)。

3 討論

在近視的機制研究中，目前大多數學者認為近距離工作負荷是形成近視的主要因素之一[1]，提示調節因素可能在近視的發生過程中起到重要作用，其中調節系統異常導致的視網膜模糊像可能起到“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膜成像質量。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，存在一定的自身動態生理性波動，說明此類研究需要大量樣本。

表1 調節狀態放松時3組檢測結果比較

注：HOA：總高階像差RMS值；SA：球差系數；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 不同調節刺激下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節反應之間的相關性分析

注：各組隨調節的變化，①P<0.05，②P<0.01

針對近視眼與高階像差之間是否存在聯系這個問題，國內外學者研究結果不盡相同。本實驗發現，不同近視組的高階像差之間并沒有統計學差異。考慮到近視的發生發展與近距離工作負荷有關，因此我們分析了調節、高階像差和近視三者之間的關系。在實驗中發現，在調節刺激為1 D時，3組的高階像差均處于最低值；當調節刺激繼續增加時，高階像差也逐漸增加。這與He等[2]測量人眼調節過程中的高階像差時的發現相似。人眼高階像差主要來自于角膜前表面和晶狀體，調節放松狀態時，角膜正球差大于晶狀體的負球差，因此全眼表現為正球差。在調節過程中，晶狀體球差負向變化，逐漸彌補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，人眼作為光學系統處于最理想的狀態。而隨著調節刺激繼續增加，晶狀體的負球差將超過角膜的正球差，導致全眼球差呈現負向變化，而全眼高階像差也逐漸增加[3]。

盡管不同近視組在調節放松狀態下的高階像差并沒有顯著的差異，然而隨著調節反應的增加，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狀態下與低度近視者相差無幾，然而在進行近距離工作時，兩組的高階像差就會有所差異，而這個差異可能主要源自3組的球差、彗差隨調節而變化的不同。3組球差的Zernike系數隨調節反應的變化，組1與組3相差1.57倍；組1的彗差隨調節的變化并不明顯，而組2和組3則均表現為彗差隨調節而增大，這些現象都說明，視近時高度近視者的視網膜成像質量比正視者差。

調節過程中伴隨的縮瞳反應不僅僅是控制進入人眼的光量(實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系統孔徑光闌的大小，控制了高階像差，使其不會增加太多而影響成像質量。為了進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節反應的變化，發現低度近視組的縮瞳反應最小，中度近視組的縮瞳反應最明顯。結合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介質質量最好，在調節過程中并不需要太大的縮瞳反應，即可滿足視覺中樞對清晰像的要求；中度近視者的眼球光學介質質量已經有所下降，在調節過程中可能需要更多的縮瞳反應，才能保持一定的清晰視網膜像；而高度近視者的眼球光學介質相對最差，其中樞控制的縮瞳反應反而沒有中度近視者明顯，可能原因為高度近視者對模糊像的耐受性較差[5]，最終導致在自然瞳孔狀態下高階像差也表現為增大趨勢。這些現象都體現了人眼存在著某種自我調整機制，來調控視網膜的成像質量。 本實驗首次證實了近視、調節及高階像差三者之間的相互關系，發現人眼調節過程中，高階像差發生改變，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生發展的機制提供一個新的方向。

[1] 任亞琳,林郁,黃玉敏,等.中山市小學生近視年患病率和發病率的流行病學調查[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，成都軍區昆明總醫院北校場分院眼科(鄭賢何，謝伯林)；昆明醫科大學成都軍區昆明總醫院臨床學院(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)