经上皮准分子激光角膜表面切削术(TransPRK)对角膜光密度与角膜高阶像差的影响△

孙玺皓 王保君 杨华 李新民 代志强 袁小艾

屈光手术经历30余年的发展已趋于成熟，大多数患者在屈光手术后都能获得良好的视力[1]。但是也有患者在术后有夜间视物重影、模糊，存在眩光等情况[2]。研究发现，这些症状与术后波前像差的增高存在密切关系[3]，虽然屈光手术后患者的裸眼视力得到明显提升，但是术后高阶像差的增高却导致患者视觉质量下降。近年来，角膜光密度作为一个描述角膜透明性的客观指标被引入临床。本文主要就角膜光密度在表层屈光手术后会发生怎样的变化，角膜光密度与高阶像差是否存在相关性等作一研究。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2017年3月至7月在新乡医学院第一附属医院眼科行经上皮准分子激光角膜表面切削术(transepithelial photorefractive keratectomy，TransPRK)治疗近视及近视散光患者80例(80眼)。均选取右眼纳入研究，其中男42例、女38例，年龄(21.21±3.23)岁，裸眼视力(0.87±3.00)logMAR，等效球镜度数(-4.76±1.30)D，眼压(14.57±2.59)mmHg(1 kPa=7.5 mmHg)，中央角膜厚度(535.56±33.46)μm。纳入标准：(1)年龄 18～30岁；(2)最佳矫正视力≥0.8；(3)等效球镜度数≤-6.00 D，屈光度稳定 2 a以上(每年度数增长<-0.50 D)；(4)配戴软性角膜接触镜者停戴2周以上，配戴硬性角膜接触镜者停戴1个月以上[4]；(5)为排除瞳孔大小及切削光区对角膜高阶像差及角膜光密度的影响[5]，选取暗室下瞳孔直径≤6.0 mm、切削光区在6.0～6.5 mm的患者纳入研究。排除标准：排除合并有眼部其他病变者，如青光眼、干眼症、圆锥角膜(包括早期圆锥角膜及隐匿型圆锥角膜可疑病例)，存在眼前段活动性炎症等；排除合并全身疾病者，如全身免疫胶原性病变，糖尿病或瘢痕体质等。本研究通过我院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 检查方法所有患眼术前均行角膜光密度及角膜波前像差检查。使用德国 Oculus公司生产的Pentacam眼前节分析仪(Oculus Inc.Wetzlar)测量角膜光密度，选取以角膜顶点为中心≤2 mm、>2～6 mm、>6～10 mm区域内的总角膜光密度进行分析；每眼连续测量3次，取平均值，从而减少误差。使用与准分子激光仪(德国Schwind公司)配套的Keratron Scout波前像差仪行角膜波前像差检查，记录瞳孔直径为6.0 mm的高阶像差均方根值，包括总高阶像差、彗差、球差、三叶草像差及二级散光差，所有检查过程均严格按照操作流程进行。检查由同一名技术熟练的医师完成。

1.2.2 手术方法所有患者均使用500 Hz准分子激光仪(德国Schwind公司)的TransPRK模式进行激光切削，由同一名经验丰富的术者完成手术。术前设计好手术参数，根据患者屈光度数、角膜厚度及暗室下瞳孔直径大小调整光学区(6.0～6.5 mm)，并设置适当的过渡区，使用TransPRK消像差模式进行切削，一步完成角膜上皮及角膜基质的切削，切削完成后立即使用BBS(4 ℃平衡盐液)冲洗基质床。手术完毕后配戴软性亲水性角膜接触镜。

1.2.3 术后处理及随访术后给予左氧氟沙星滴眼液、氟米龙眼液、3 g·L-1玻璃酸钠滴眼液滴眼。待角膜上皮愈合后取出软性角膜接触镜。术后1个月、3个月、6个月随访，测量角膜光密度及角膜波前像差。

2 结果

2.1 角膜光密度患者术前及术后不同时间以角膜顶点为中心≤2 mm、>2 ～6 mm，>6～10 mm区域内角膜光密度的变化见表1。术后1个月各区域内角膜光密度最大，随着时间的推移角膜光密度逐渐降低。术后各时间点角膜光密度均高于术前水平，且差异均有统计学意义(均为P<0.05)；术后各个时间点间相互比较，除以角膜顶点为中心>6～10 mm区域内术后3个月与术后1个月、术后6个月角膜光密度比较差异无统计学意义(均为P>0.05)外，其余差异均有统计学意义(均为P<0.05)。

表1 术前及术后不同时间点各区域内角膜光密度

注：与术前相比，aP<0.05；与术后1个月相比，bP<0.05；与术后3个月相比，cP<0.05

2.2 高阶像差术前及术后不同时间点总高阶像差、球差、彗差、三叶草像差及二级散光差的变化见表2。术后各时间点总高阶像差、球差、彗差均较术前明显增高，差异均有统计学意义(均为P<0.05)，且术后各个时间点间两两相比差异均有统计学意义(均为P<0.05)。术后三叶草像差较术前有所增高，其中术后1个月、3个月与术前相比差异均有统计学意义(均为P<0.05)，术后1个月与术后6个月比较差异具有统计学意义(P<0.05)，余各时间点间两两比较差异均无统计学意义(均为P>0.05)。二级散光差术后与术前相比有所增高，其中术后1个月与术前比较差异有统计学意义(P<0.05)，术后3个月、6个月与术前相比及术后各时间点间两两相比差异均无统计学意义(均为P>0.05)。

表2 术前及术后不同时间点各项角膜高阶像差

注：与术前相比，aP<0.05；与术后1个月相比，bP<0.05；与术后3个月相比，cP<0.05

2.3 相关性分析

2.3.1 术后3个月时各区域内角膜光密度变化值与各高阶像差变化的相关性以角膜顶点为中心≤2 mm区域内角膜光密度的变化值与球差的变化值存在负相关性(P=0.024)，与总高阶像差、彗差、二级散光差、三叶草像差的变化值均无相关性(均为P>0.05)。以角膜顶点为中心>2～6 mm的区域内角膜光密度的变化值与总高阶像差、彗差的变化值均存在正相关性(均为P=0.000)；与球差的变化值存在负相关性(P=0.000)；与三叶草像差及二级散光差的变化值均无相关性(均为P>0.05)。以角膜顶点为中心>6～10 mm的区域内角膜光密度的变化值与总高阶像差、彗差、球差、三叶草像差及二级散光差的变化值均无相关性(均为P>0.05)。见表3。

表3 术后3个月时各区域内角膜光密度变化值与各高阶像差变化值的相关性

注：*：二者存在弱相关；**：二者存在中等强度相关

2.3.2 术后6个月时各区域内角膜光密度变化值与各项高阶像差变化的相关性以角膜顶点为中心≤2 mm区域内角膜光密度的变化值与球差的变化值存在负相关性(P=0.021)；与总高阶像差、彗差、三叶草像差及二级散光差的变化值均无相关性(均为P>0.05)。以角膜顶点为中心>2～6 mm的区域内角膜光密度的变化值与彗差的变化值存在正相关性(P=0.029)，与球差的变化值存在负相关性(P=0.001)，与总高阶像差、三叶草像差及二级散光差的变化值均无相关性(均为P>0.05)。以角膜顶点为中心>6～10 mm的区域内角膜光密度的变化值与总高阶像差、彗差、球差、三叶草像差及二级散光差的变化值均无显著相关性(均为P>0.05)。见表4。

综合分析发现，在所有存在相关关系的数据中，以术后3个月时以角膜顶点为中心>2 ～6 mm区域内角膜光密度变化值与彗差变化值的正相关系数最大(r=0.567，P=0.000)；以术后3个月时以角膜顶点为中心>2～6 mm区域内角膜光密度的变化值与球差变化值的负相关系数最大(r=-0.607，P=0.000)。

表4 术后6个月时各区域内角膜光密度变化值与各高阶像差变化值的相关性

注：*：二者存在弱相关性

3 讨论

角膜光密度是人眼角膜组织的生物学特性，主要描述人眼角膜组织的透光性，并可以客观定量地反映角膜的透明程度[6]。Otri等[7]和杨丹等[8]认为，角膜光密度不仅可以反映角膜的透光性，而且也一定程度上评价了角膜的健康情况。

在TransPRK术后以角膜顶点为中心≤2 mm、>2～6 mm，>6～10 mm的区域内，角膜光密度较术前均明显升高，且差异均有统计学意义(均为P<0.05)。随着时间的推移角膜光密度逐渐降低，在术后6个月时仍未回落至术前水平。该结果与Takacs等[9]的研究结果类似，他们认为PRK手术会对角膜组织产生影响，并导致角膜光密度明显升高。屈光手术后角膜光密度的增高可能与术后角膜组织的愈合反应有关[10]。角膜的透明性主要由排列有序的Ⅰ型胶原纤维维持，小直径的Ⅰ型胶原纤维平行排列形成薄片状，这种成分占整个角膜组织的80%以上[11]。在TransPRK等表层手术后，角膜组织中的Ⅲ型及VI型胶原纤维发生增生[12-13]，其中Ⅲ型胶原纤维的增生改变较为明显。Ⅲ型胶原纤维较原本的I型胶原纤维粗大且排列紊乱[14]。原本排列稳定且有序的组织结构被大量粗细不等间隔不一的Ⅲ型胶原纤维代替。这种角膜结构的改变便会造成角膜透明性下降，导致角膜光密度增高[15]。

屈光手术造成高阶像差增加的缘由众多，其中主要包括眼球的位置和运动、激光切削、手术操作的影响，术后愈合情况以及生物力学的作用等[16]。对比以往学者的研究发现，非球面模式下进行的消像差TransPRK较PRK、LASEK及Epi-LASIK等表层手术术后引入的高阶像差相对较小[17]，但是仍不可避免地引起各项高阶像差的增高，其中主要为总高阶像差、球差和彗差的增加。

进一步分析角膜光密度与各高阶像差的相关性发现，在术后3个月时以角膜顶点为中心>2～6 mm区域内角膜光密度的变化与总高阶像差的变化值存在正相关性，而在其他区域角膜光密度的变化值与总高阶像差的变化值均无相关性。以角膜顶点为中心>2～6 mm区域的角膜组织正好处在光学区内，所以这部分角膜组织发生变化时，对高阶像差的影响较大，而在以角膜中心为顶点>6～10 mm的区域，由于远离瞳孔区，大部分在光学区之外，故该区域内的角膜光密度变化值与总高阶像差、彗差、球差等的变化值均无相关性。屈光手术造成高阶像差增高的原因十分复杂，而在屈光手术后各项高阶像差变化的情况并不相同[16]。进一步分析发现，在术后3个月与术后6个月时以角膜顶点为中心>2～6 mm区域内的角膜光密度的变化值与彗差的变化值在均存在一定的正相关，尤其术后3个月时两者变化值的正相关系数较大，呈中等强度的正相关。TransPRK术后，无论是角膜上皮层还是基质层均处在创伤修复的阶段，由于表层手术恢复较慢，故可能需要3个月甚至6个月才能达到稳定的状态[18]。早期新生的角膜上皮由周边向中央再生并逐渐向中央收缩，新生的角膜上皮并不完全平整，基质层内排列紊乱且粗大的Ⅲ型及VI型胶原纤维发生缓慢的不均匀增生。这些因素均会导致术后角膜光密度与彗差的增高，这些相同的因素使得二者的变化存在一定的正相关性。但角膜上皮经过不断重塑，新生的角膜上皮逐渐代替原先愈合欠佳的角膜上皮，使得角膜前表面更加光滑，并且其后表面也部分地弥补了基质层的不规则性[19]，使得彗差逐渐降低，也使角膜光密度逐渐降低，这也是二者在术后6个月时仍存在一定相关性的原因。术后3个月时以角膜顶点为中心>2～6 mm的区域内角膜光密度变化值与球差变化值的负相关系数最大。由于球差的产生与屈光介质表面的折射率有关，角膜周边光线的折射及聚焦情况不同于角膜中央光线[20]。而人眼角膜表面并非完全标准的球面，只有角膜前表面中央1/3的区域接近球面，这个区域称为光学区，而周边部的角膜组织均相对较为扁平，并且鼻侧扁平较颞侧更明显，所以从外观上看角膜为略向前凸的透明横椭圆形。准分子激光切削会改变原有的角膜形态，不可避免地导致了角膜中央变扁平，曲率降低，并使角膜周边变得相对陡峭，这种眼前段重塑改变了原有的角膜形态学特征，使得球差显著增高。而与此同时，在角膜切削区内会发生创伤修复，原有的胶原纤维组成结构发生变化，粗大且排列紊乱的Ⅲ型及VI型胶原纤维代替了原先排列有序的I型胶原纤维，这些角膜组织内创伤修复反应不仅会导致角膜光密度明显升高，而且会在一定程度上导致光学区角膜组织的增厚[21]，但是可能正是由于这种情况的发生部分弥补了切削术后角膜形态的改变，进而导致了角膜光密度的变化值与球差的变化值呈负相关性。在本研究中，无论术后3个月还是术后6个月，三叶草像差及二级散光差的变化值与角膜光密度的变化值均不存在相关性，这可能与三叶草像差及二级散光差在手术前后改变量较小有关。

在TransPRK术后多个区域内的角膜光密度变化值与高阶像差、彗差和球差的变化值存在一定的相关性，提示角膜光密度可以作为屈光手术患者评估术后恢复情况的指标之一，但是在屈光手术中影响角膜光密度与波前像差的因素众多，角膜光密度与波前像差之间更深层次的关系仍需进一步研究。