FS-LASIK与SMILE手术前后视网膜周边屈光状态及像差的变化

杜玉芹,周跃华,李 羽

0 引言

近年来,周边视网膜屈光状态已成为近视防控的热门研究课题,动物实验和临床研究均表明,视网膜的外周屈光状态可能与近视的发展密切相关[1-2]。周边视网膜的远视离焦会刺激眼轴增长,而近视离焦会抑制眼轴增长[3-5]。光学离焦对眼轴的控制效果取决于周边视网膜的离焦程度[6-7]。因此,视网膜周边离焦,特别是相对远视性离焦,对眼轴的增长和屈光不正的进展有重要影响。多光谱屈光地形图仪(multispectral refractive topography,MRT)可以收集眼底图像,通过特定的计算机算法与不同波长的单光谱光进行比较和分析,计算每个像素点的实际折射值,能广域快速检测视网膜离焦状态,量化53°以内视网膜的离焦值,具有较好的重复性和准确性[8-9]。随着屈光手术的迅速发展,越来越多的近视患者选择手术矫正屈光不正。在角膜屈光手术领域,飞秒激光制瓣的准分子激光原位角膜磨镶术(femtosecond laser-assisted laserinsitukeratomileusis,FS-LASIK)具有良好的安全性和有效性,是目前矫正近视及散光较为常用的手术方式[10]。飞秒激光小切口角膜基质透镜取出术(small incision lenticule extraction,SMILE)是一种较新的屈光矫正手术方式,其因切口小,无需制作角膜瓣,可保持角膜上皮层和前弹力层之间的连接,角膜生物力学更稳定的特点,在临床取得了较好的效果[11-12]。Liu等[13]的研究在矫正近视和散光方面,FS-LASIK和SMILE具有相似的安全性和有效性。但目前对FS-LASIK和SMILE术引起视网膜不同部位离焦值变化的研究鲜见报道。在本研究中,我们比较了两组手术方式术后不同离心率范围的视网膜离焦量、像差的差异,以期为近视的个性化矫正和防控提供一定的参考和理论依据。

1 对象和方法

1.1对象连续收集2022-10/2023-04在成都中医大银海眼科医院接受FS-LASIK和SMILE手术矫正近视的成年人。入选标准:(1)年龄18～48岁;(2)每年屈光度增长不超过0.50D,稳定≥2a;(3)最佳矫正远视力(LogMAR)≤0.10;(4)符合角膜屈光手术条件;(5)无相关手术禁忌证;(6)依从性好,患者术后能按时到院行常规检查;(7)患者及家属均对治疗方案知情同意并自愿签署知情同意书。排除标准:(1)已确诊的圆锥角膜或疑似圆锥角膜患者;(2)未控制的全身结缔组织疾病及自身免疫性疾病患者;(3)眼底疾病和超高度近视患者;(4)术后3mo内随访资料有缺如的患者。根据手术方式的不同分为FS-LASIK组(接受FS-LASIK手术的患者)和SMILE组(接受SMILE手术的患者)。本研究符合《赫尔辛基宣言》的原则,并获得成都中医大银海眼科医院机构评审委员会伦理审批(审批号:2022yh-022)。

1.2方法

1.2.1术前常规检查包括裸眼视力、最佳矫正远视力、屈光度数、裂隙灯显微镜、眼压、泪液功能、眼底视网膜等检查。使用IOL Master光学生物测量仪(LS900)测量眼轴长度(axial length,AL)和角膜中央厚度(central corneal thickness,CCT);使用角膜地形图仪(TMS-4)检查双眼地形图,记录角膜陡峭曲率(steep keratometry,Ks)、平坦曲率(flap keratometry,Kf)、平均曲率(average keratometry,avg-K);采用多光谱屈光地形图仪(MRT,MSIC2000)测量视网膜相对离焦值(refraction difference value,RDV)(图1),包括黄斑周围0°～10°、10°～20°、20°～30°、30°～40°、40°～53°离心率范围离焦值,并记录为RDV-(0°～10°)、RDV-(10°～20°)、RDV-(20°～30°)、RDV-(30°～40°)、RDV-(40°～53°)。应用iTrace像差仪(TX77060)进行波前像差测量,获取5.0mm瞳孔直径的全眼总高阶像差(higher-order aberrations,HOA)、角膜水平和垂直方向的三阶三叶草、角膜水平和垂直方向的三阶彗差、角膜四阶球差(spherical aberration,SA)的Zernike数值。使用复方托吡卡胺滴眼液进行睫状肌麻痹,随后采用电脑验光、检影验光和主觉验光测量受试者的屈光力,并计算等效球镜度数(spherical equivalent,SE),SE=球镜度数+1/2柱镜度数。

图1 RDV的点位图及三维立体地形图

1.2.2手术方法所有患者均由同一位对角膜屈光手术有丰富经验的医师完成手术。术前3d双眼点玻璃酸钠和左氧氟沙星滴眼液,均为4次/天。SMILE手术使用Visu Max飞秒激光器制作角膜帽和基质透镜,帽直径为7.3mm,帽厚度为100～110μm,透镜直径为6.5mm,手术边切口位于90°,长度2mm。嘱患者注视固视灯,负压吸引压平固定眼球,激光扫描制作透镜,依次分离透镜前、后表面角膜组织并取出,用平衡盐溶液冲洗角膜基质床。FS-LASIK手术采用Visu Max飞秒激光器制作角膜瓣,角膜瓣直径7.9mm,角膜瓣厚度为90～100μm,角膜瓣蒂位置位于角膜12∶00位。制作角膜瓣制作并掀起,采用STAR S4 IR准分子激光机设定切削区直径为6.5mm,进行激光切削。切削完毕后,用平衡盐溶液冲洗碎屑,将角膜瓣复位。

从站单元中,选用ADS1258实现传感器输出模拟信号的采样及模数转换功能。ADS1258是16通道 24位分辨率的低噪声模/数转换芯片,所有通道同时采样时采样速率最高能达到23.7 ksample/s/channel(每路每秒23.7 k取样),采样频率可灵活配置,非常适合采样精度需求高、采样通道数量多的应用[3]。

1.2.3术后随访术后随访3mo,随访内容包括裸眼视力、最佳矫正远视力、屈光度、眼压、视网膜离焦值、角膜地形图、角膜像差、眼前节和眼底。

2 结果

2.1基线情况本研究共纳入近视患者151例151眼(仅纳入右眼),其中男69例,女82例;年龄18～42岁。FS-LASIK组有71例71眼,SMILE组有80例80眼。两组患者性别、年龄、SE、CCT、Avg-K、AL比较,差异均无统计学意义(P>0.05,表1)。

表1 FS-LASIK组和SMILE组的基线比较

2.2两组患者手术前后视网膜周边离焦量变化术前所有的近视患者RDV在离心率20°～53°范围内的平均值均显示为远视离焦。两组术前和术后3mo的RDV-(0°～10°)、RDV-(10°～20°)、RDV-(20°～30°)、RDV-(30°～40°)、RDV-(40°～53°)比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。术后3mo,两组RDV-(20°～30°)、RDV-(30°～40°)、RDV-(40°～53°)均显著低于术前,差异有统计学意义(均P<0.05),见表2。

表2 两组手术前后RDV差异比较

2.3两组患者手术前后像差变化术后3mo,FS-LASIK组的彗差、三叶草、SA和HOA均显著高于术前(均P<0.05)。术后3mo,SMILE组的彗差、三叶草、HOA明显高于术前(均P<0.05),SA在手术前后差异不明显(Z=-1.823,P=0.068)。两组术前的彗差、三叶草、SA和HOA均无明显差异(均P>0.05)。术后3mo,FS-LASIK组的彗差(水平)和SA明显高于SMILE组,差异有统计学意义(Z=-4.170、-5.016,均P<0.001),见表3。

表3 两组术前和术后3mo像差比较 [M(P25,P75),μm]

2.4术后3mo视网膜离焦值与像差相关性分析Spearman相关分析提示,术后3mo SA与RDV-(10°～20°)、RDV-(20°～30°),RDV-(30°～40°),RDV-(40°～53°)呈负相关(rs=-0.205,P=0.011;rs=-0.181,P=0.026;rs=-0.226,P=0.005;rs=-0.244,P=0.003),其余像差与RDV均不相关(均P>0.05)(表4,图2)。

表4 术后3mo像差和RDV相关性分析 rs

图2 术后3mo SA与RDV的相关性分析

3 讨论

周边离焦是指周边视网膜的屈光不正状态,眼睛的光学结构和视网膜形状会影响周边视网膜屈光度[14]。临床研究表明,外周视网膜的屈光状态随着SE的变化而变化,近视的儿童和成人通常在外周视网膜表现出更多的远视离焦(周边视网膜的图像落在了视网膜的后方),外周视网膜的远视离焦程度随着轴性近视的增加而增加,AL与周边视网膜离焦呈正相关关系[15-17]。外周屈光不正与近视之间的关系仍存在争议。目前有两种主要观点:部分研究者认为外周远视离焦可能是眼睛生长的结果,而不是其前兆[18],而另一部分研究者坚持认为外周远视离焦是轴性近视发展的重要诱因[1]。外周视网膜的离焦影响AL增长的机制有待进一步研究,它可能与离焦诱导的的脉络膜厚度变化有关[19]。Smith等[2]还发现,当视网膜周围的离焦信号与中心相矛盾时,视网膜周围的离焦信号在眼睛生长发育过程中占据主导地位。Wallman等[20]指出,外周视网膜的屈光状态对眼睛生长和屈光发育的影响比黄斑中央凹的屈光状态更大,主要是因为外周视网膜中的视神经纤维比中央区域多。然而,现在许多相当有效的近视控制的干预措施是依赖于减少周边视网膜远视离焦,甚至逆转为近视的离焦,以延缓眼轴的增长,较为常见的方法是角膜塑形术、离焦软镜、离焦框架眼镜和多焦点软镜[21-23]。在角膜塑形术中,过夜配戴的逆几何硬性隐形眼镜,可以使角膜中心变平,周边变陡来降低角膜屈光力并矫正近视[24]。与角膜塑形术相似,角膜屈光手术也是通过改变角膜中心及周边区域的曲率来达到矫正近视的目的,了解角膜屈光手术对周边视网膜离焦的影响对临床有重要意义。

本研究比较了角膜屈光手术前后不同范围视网膜离焦值的变化,发现术前两组患者在20°～53°离心率范围均存在明显的视网膜远视离焦,两组术后3mo的RDV-(20°～30°) 、RDV-(30°～40°)、RDV-(40°～53°)均显著低于术前,两组组间离焦值差异不大。反映两种术式均能显著减小20°～53°离心率范围内视网膜远视性离焦值;并对以黄斑为中心的0～20°范围内的中央区域视网膜离焦值影响较小。与我们的研究相似,Lin等[25]通过对FS-LASIK术、Q值引导的Q-LASIK术、SMILE术和晶状体植入(implantable collamer lens, ICL)术的30例60眼成年患者,使用定制的Hartmann-Shack波前周边自动折射仪对水平在60°内(从颞侧30°到鼻侧30°)和垂直在36°以内(从上方20°到下方16°)范围视野的周边屈光和光学像差进行检测,发现所有组的视网膜周边都存在相对远视离焦,尤其是在20°视场离心率以外的区域;手术后,激光角膜屈光手术组周边视网膜的相对屈光度较术前显著降低,导致视网膜周边屈光度相对平坦。相反,ICL组在手术后周边视网膜的相对远视离焦无明显变化。外周区域角膜受到角膜厚度和曲率变化的影响,角膜屈光手术矫正近视降低了角膜中周部曲率和角膜伤口愈合过程可能会导致视网膜周边屈光度发生的变化。Kim等[26]报道,角膜屈光手术导致角膜中央、中周部和周边切削角膜变薄,周边角膜扁平化,且术后3mo,FS-KASIK组和SMILE组的中央角膜曲率、中周部角膜曲率、周边角膜曲率和周边角膜厚度差异不明显,这可能是两种术式均能显著减小20°～53°范围内视网膜远视性离焦,是术后两组组间视网膜离焦值差异不大的原因之一。Ye等[27]报道,SMILE术后角膜中央区和旁中心区的上皮增生随矫正SE的增加而增加,而周边区的相关性则相反。近视矫正度数越高,曲率变化越明显,这将导致中央光学区的上皮增厚越突出。相反,在光学区的外缘,角膜直径为5.6～8mm的环形区域,上皮层会明显变薄,以恢复光滑的角膜表面[28]。因此,术后角膜中周部的重塑可能会影响角膜屈光手术的周边屈光结果。由于目前对角膜屈光手术引起周边视网膜屈光变化的研究较少,要验证这些发现,还需要进一步的临床研究。日常生活中,中心视力占主导地位,但是在某些特定的情况下,在驾驶或移动中检测运动和方位都需要良好的周边视力[29-31]。由于角膜屈光手术能减少周边视网膜远视性离焦值,外周视网膜的光学焦点从手术前的视网膜后方转移到视网膜上或更靠近视网膜,理论上能在一定程度上提高视网膜外周视力。因此,我们一方面可以通过外周离焦检查来评估患者的周边视力;另一方面这一研究结果也能为角膜屈光手术的个性化设计和近视的防控提供一定的参考和理论依据。

波前像差是客观评估角膜屈光术后视觉质量常用的指标之一。在本研究中,我们使用iTrace分析仪测量了术前和术后3mo的角膜高阶像差和全眼总像差。我们发现,FS-LASIK组术后3mo的像差(三叶草、彗差、SA和HOA)和SMILE组术后3mo的像差(三叶草、彗差和HOA)明显高于术前,这表明这两种术式均引入一些术源性高阶像差。这可能与手术引起的角膜形态变化有关。手术切口、术后角膜重塑和周边伤口愈合,以及眼球平面的不对称,如倾斜、偏斜和不规则,都可能影响SA的诱导[32-34]。术后,FS-LASIK组的彗差(水平)和SA均明显高于SMILE组,这表明FS-LASIK比SMILE术引入了更多的高阶像差。Kim等[26]的研究还发现FS-LASIK组术后的SA和总HOA的诱导比SMILE组更高。Yin等[35]对FS-LASIK组和SMILE组矫正高度近视术后1mo比较SA发现,FS-LASIK引入了更多的HOA和彗差。上述研究结果与本研究结果相似,FS-LASIK组中SA更大的原因可以用“余弦效应”来解释[36]。在“余弦效应”中一部分入射能量在从角膜中央区域向外周移动时,由于激光束入射角度的变化,使部分激光能量丢失,导致周边角膜处于欠矫状态,SA相应增加。SMILE术通过取出微透镜矫正近视,避免了周边角膜因激光消融能量丢失造成欠矫的情况。术后FS-LASIK组彗差的增加高于SMILE组,可能由于SMILE仅2mm小切口,无角膜瓣的掀开,保持角膜前表面结构的稳定,对彗差的影响相对更小。有研究发现,SMILE术后角膜上皮厚度增加小于FS-LASIK,且各区域角膜上皮厚度增加的均一性好于FS-LASIK,两组角膜像差增加量与平均角膜上皮厚度增加量呈正相关[37],此外SMILE导致的中心、中外周和外周角膜变薄明显比FS-LASIK更多[25]。因此两种手术方式在术后不同的角膜重塑模式也可能是术后高阶像差差异的原因之一。

我们通过研究术后视网膜离焦值与术后像差的关系时发现,SA与RDV-(10°～53°)呈负相关关系,表明手术引起的10°～53°视网膜离焦值减少,相应的SA变化会增加。这可能是由于手术引起角膜形态的变化导致了这一现象,术后CCT变薄,中央区曲率平坦而周边的曲率相对陡峭,其矢状面呈垂直椭圆形(oblate shape)的非球面形态,在切削与非切削区交界处,光线可发生漫反射,均可能引起患者术后像差和视网膜周边离焦值的变化。由于术后周边视网膜离焦值与术后SA有明显的相关性,因此可以在一定程度上反映SMILE术后患者的视觉质量。术后使用MRT进行RDV检查可能会成为评估屈光手术后视觉质量的一种有价值的补充测量方法。

综上所述,FS-LASIK和SMILE术均能减少视网膜周边远视性离焦,但同时也引入了部分高阶像差,FS-LASIK引入的彗差(水平)和SA较SMILE多,且术后SA与术后的周边视网膜离焦存在一定的相关性。但本次研究中因样本量少,观察时间短,研究结果有一定的局限性。因此还需延长随访时间、增加样本量进一步深入研究。