不同近视度数眼高阶像差在调节过程中的变化

郑贤何，谢伯林

不同近视度数眼高阶像差在调节过程中的变化

郑贤何，谢伯林

目的 研究不同近视程度患者在调节过程中高阶像差的变化及其影响因素。方法 采用基于Hartmman-Shack原理设计的Wavescan波前像差仪，在自然瞳孔状态下，分别测量65眼在0～5.0 D(步进1.0 D)调节刺激下的的波前像差，比较低度、中度、高度近视组的高阶像差在调节中的变化，并提取固定3.0 mm瞳孔直径下的各阶像差。结果 调节放松时，高阶像差RMS值与近视度数之间没有相关性，总高阶像差、球差调节的变化趋势随着近视度数的增加而增加。3组的瞳孔直径均随调节反应的增加而减小。结论 人眼调节过程中，高阶像差、球差、彗差均发生改变，且这种变化趋势随着近视度数的增加而增加，高度近视眼在调节过程中视网膜像质可能会降低。

高阶像差；近视；调节

作为始终处于高度动态的光学系统，人眼高阶像差不断发生变化，这种动态的变化对于视觉矫正提出挑战。研究表明，近视可能影响高阶像差，而高阶像差又随调节而改变，这三者之间的关系目前尚无统一结论。本研究通过观察不同近视程度人群其调节相关的高阶像差变化的趋势，了解其变化规律，为将来合理矫正人眼屈光缺陷，寻求人眼注视不同距离的动态过程中最佳优化波阵面像差值，提高视觉质量提供参考。

1 对象与方法

1.1 研究对象及分组 随机选择2012年10月1日～11月15日在昆明普瑞眼科激光中心行准分子激光角膜手术的病例共65眼，年龄18～29岁，等效球镜度为-0.50～-8.75 D，散光≤0.75 DC，矫正视力均≥1.0，所有病例均知情同意。根据等效球镜度数，将受试者分为低度、中度和高度近视3组：组1为低度近视组(等效球镜度为-0.50～-3.00 D)23眼，组2为中度近视组(等效球镜度为-3.25 D～-6.00 D)23眼，组3为高度近视组(等效球镜度为-6.25 D～-8.75 D)19眼。无屈光不正以外的其他活动性眼病，未行屈光手术及戴接触镜史。

1.2 波前像差检测

1.2.1 检测和记录 采用美国VISX公司生产的波前像差仪，是基于Hartmnna-Shack原理设计的Wavescan波前像差分析系统，该系统能够测量最大8.0 mm孔径范围。测量时，受试者不使用任何散瞳药物，在各个调节刺激状态下，记录其实际瞳孔范围内的像差值(自然瞳孔下)。在像差仪采集数据完毕后，提取瞳孔直径为3.0 mm(固定瞳孔下)时各阶像差值。

1.2.2 方法 测量于暗室中进行，控制温度和湿度。液晶显示屏显示“E”视标作为调节刺激。受试者左眼予以镜片矫正，右眼作为被测眼。左眼前方固定一块平面反射镜，使得左眼能够通过此镜观察视标，将视标的像经折射后垂直投射入眼。

首先将显示屏放置于6 m远处(调节放松状态)，不使用任何散瞳药物。注视眼要求在实验过程中尽量保持视标清晰。检查者在计算机屏幕上看到清楚的眼虹膜及瞳孔像，然后调节十字线处于瞳孔2个光点中心并使2个光点图像最清晰。在被检者眨眼后迅速采集数据，每只眼重复测量3次，获得总高阶像差均方根(root mean square,RMS)值、球差、彗差系数、调节反应、瞳孔直径等数据。然后将显示屏分别移近至1 m、50 cm、33 cm、25 cm、20 cm处，重复以上步骤，获取不同调节状态下的像差数据。检测及数据收集均由同一人完成。

2 结果

2.1 3组瞳孔直径、等效球镜度和高阶像差的关系 在调节放松状态下，3组间的等效球镜度有差异(P<0.01)，组1与组2在自然瞳孔下的球差有统计学差异，而瞳孔直径、自然瞳孔和固定瞳孔下的总高阶像差、彗差无显著差异。见表1。

2.2 3组高阶像差和瞳孔直径随调节的变化 在自然瞳孔状态下，3组的总高阶像差RMS值随着调节刺激增大变化的趋势并无规律；在固定瞳孔状态下，调节刺激为1 D时，3组的总高阶像差RMS值都表现为最小，当调节刺激继续增加时，高阶像差RMS值也逐渐增加(r=0.232～0.407，P<0.05，表2)。3组球差均随调节反应增大而呈现负值增加的趋势(r=-0.203～-0.405，P<0.05)。组2、3的彗差RMS值则随调节反应的增加而增大(r值分别为0.216和0.289，P<0.05)，而组1的彗差与调节反应无明显相关性(r=0.133，P>0.05，表3)。

3 讨论

在近视的机制研究中，目前大多数学者认为近距离工作负荷是形成近视的主要因素之一[1]，提示调节因素可能在近视的发生过程中起到重要作用，其中调节系统异常导致的视网膜模糊像可能起到“纽带”的作用。目前临床和科研中，最常用波前像差的概念来描述视网膜成像质量。在本研究中，低、中、高度近视组均存在一定的高阶像差且变异程度均较大，存在一定的自身动态生理性波动，说明此类研究需要大量样本。

表1 调节状态放松时3组检测结果比较

注：HOA：总高阶像差RMS值；SA：球差系数；Coma：彗差RMS值。与组1比较,①P<0.05,②P<0.01；与组2比较,③P<0.01

表2 不同调节刺激下3组总高阶像差RMS值

表3 3组高阶像差和瞳孔直径的变化与调节反应之间的相关性分析

注：各组随调节的变化，①P<0.05，②P<0.01

针对近视眼与高阶像差之间是否存在联系这个问题，国内外学者研究结果不尽相同。本实验发现，不同近视组的高阶像差之间并没有统计学差异。考虑到近视的发生发展与近距离工作负荷有关，因此我们分析了调节、高阶像差和近视三者之间的关系。在实验中发现，在调节刺激为1 D时，3组的高阶像差均处于最低值；当调节刺激继续增加时，高阶像差也逐渐增加。这与He等[2]测量人眼调节过程中的高阶像差时的发现相似。人眼高阶像差主要来自于角膜前表面和晶状体，调节放松状态时，角膜正球差大于晶状体的负球差，因此全眼表现为正球差。在调节过程中，晶状体球差负向变化，逐渐弥补了角膜前表面的正球差，使得全眼球差乃至总高阶像差处于最低值。在此时，人眼作为光学系统处于最理想的状态。而随着调节刺激继续增加，晶状体的负球差将超过角膜的正球差，导致全眼球差呈现负向变化，而全眼高阶像差也逐渐增加[3]。

尽管不同近视组在调节放松状态下的高阶像差并没有显著的差异，然而随着调节反应的增加，3组高阶像差的变化趋势并不相同。组1的增长趋势最为平缓，而组3的变化趋势最明显，两组之间相差1.62倍。这说明高度近视患者的高阶像差在视远状态下与低度近视者相差无几，然而在进行近距离工作时，两组的高阶像差就会有所差异，而这个差异可能主要源自3组的球差、彗差随调节而变化的不同。3组球差的Zernike系数随调节反应的变化，组1与组3相差1.57倍；组1的彗差随调节的变化并不明显，而组2和组3则均表现为彗差随调节而增大，这些现象都说明，视近时高度近视者的视网膜成像质量比正视者差。

调节过程中伴随的缩瞳反应不仅仅是控制进入人眼的光量(实际上瞳孔控制光量的作用非常有限[4])，更重要的是通过控制光学系统孔径光阑的大小，控制了高阶像差，使其不会增加太多而影响成像质量。为了进一步阐述瞳孔控制像差的作用，我们分析了各组的瞳孔直径随调节反应的变化，发现低度近视组的缩瞳反应最小，中度近视组的缩瞳反应最明显。结合3组自然瞳孔和固定瞳孔下的高阶像差值，我们提出以下的推测：低度近视者的眼球光学介质质量最好，在调节过程中并不需要太大的缩瞳反应，即可满足视觉中枢对清晰像的要求；中度近视者的眼球光学介质质量已经有所下降，在调节过程中可能需要更多的缩瞳反应，才能保持一定的清晰视网膜像；而高度近视者的眼球光学介质相对最差，其中枢控制的缩瞳反应反而没有中度近视者明显，可能原因为高度近视者对模糊像的耐受性较差[5]，最终导致在自然瞳孔状态下高阶像差也表现为增大趋势。这些现象都体现了人眼存在着某种自我调整机制，来调控视网膜的成像质量。 本实验首次证实了近视、调节及高阶像差三者之间的相互关系，发现人眼调节过程中，高阶像差发生改变，且这种变化趋势随着屈光度的增加而增加，这可能为今后研究近视发生发展的机制提供一个新的方向。

[1] 任亚琳,林郁,黄玉敏,等.中山市小学生近视年患病率和发病率的流行病学调查[J].国际眼科杂志,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，成都军区昆明总医院北校场分院眼科(郑贤何，谢伯林)；昆明医科大学成都军区昆明总医院临床学院(郑贤何)

谢伯林，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)