引用本文
赵志国. 标准矢量分析法比较FS-LASIK矫治不同来源散光的疗效[J]. 中华眼视光学与视觉科学杂志, 2017,19(10): 593-599.
Zhiguo Zhao. Standardized Vector Analysis of Correction for Different Types of Astigmatism after FS-LASIK[J]. CHINESE JOURNAL OF OPTOMETRY OPHTHALMOLOGY AND VISUAL SCIENCE, 2017,19(10): 593-599.
Doi:10.3760/cma.j.issn.1674-845X.2017.10.003  
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标准矢量分析法比较FS-LASIK矫治不同来源散光的疗效
赵志国
252000 山东省聊城市光明眼科医院
通讯作者:赵志国,Email：zhiguo123456789@126.com
收稿日期: 2017-05-18
摘要

目的：采用标准矢量分析法分析飞秒激光制瓣准分子激光原位角膜磨镶术（FS-LASIK）对不同来源全眼散光的矫治效果,并对影响散光矫正效果的因素进行探讨。方法：回顾性系列病例研究。选取2012年6月至2013年6月在我院行FS-LASIK矫治近视和散光,术后6个月内随访资料完整的患者53例（106眼）。根据角膜散光在全眼散光中所占的比例不同将患者分为角膜源性散光组（34眼）,眼内源性散光组（36眼）和混合源性散光组（36眼）。记录并比较3组术后6个月时的裸眼视力（UCVA）、UCVA≥术前最佳矫正视力（BCVA）的比例、角膜前表面形态变异指数（ISV）、垂直不对称指数（IVA）等指标。采用美国国家标准委员会推荐使用的标准矢量分析法对手术前后散光的相关指标进行运算和评估。采用单因素方差分析、卡方检验对数据进行分析。结果：术后6个月,3组间UCVA总体差异有统计学意义（F=4.80,P=0.013）;角膜源性散光组、混合源性散光组的UCVA（P<0.05）,UCVA≥术前BCVA的比例（c2=7.48、5.21,P<0.05）均大于眼内源性散光组,角膜源性散光组和混合源性散光组差异无统计学意义。角膜源性散光组术后残留散光最小,眼内源性散光组残留散光最大,2组差异有统计学意义（P=0.015）,其余组间两两比较差异均无统计学意义。角膜源性散光组的矫正率（CR）均大于眼内源性散光组和混合源性散光组（P<0.01）, 且手术引起的屈光矫正量的绝对值（|SIRC|）均大于眼内源性散光组、混合源性散光组（P<0.01）,眼内源性散光组和混合源性散光组差异无统计学意义。角膜源性散光组的角度误差（EA）、大小误差（EM）、误差率（ER）、矢量误差绝对值（|EV|）均小于眼内源性散光组、混合源性散光组,差异均有统计学意义（P<0.01）, 且混合源性散光组的|EV|小于眼内源性散光组（P=0.030）。角膜源性散光组的ISV、IVA均小于混合源性散光组（P<0.01）,混合源性散光组小于眼内源性散光组（P<0.05）。角膜源性散光组、眼内源性散光组、混合源性散光组平滑型角膜地形图比例分别为71%、39%、56%。结论：FS-LASIK矫正散光的效果取决于散光来源,对角膜源性散光的矫正效果最佳,对眼内源性散光的矫正效果最差。

关键词: 矢量分析; 散光; 飞秒激光; 准分子激光原位角膜磨镶术
Standardized Vector Analysis of Correction for Different Types of Astigmatism after FS-LASIK
Zhiguo Zhao
Shandong Province Guangming Eye Hospital, Liaocheng 252000, China
Corresponding author: Zhiguo Zhao, Shandong Province Guangming Eye Hospital, Liaocheng 252000, China (Email: zhiguo123456789@126.com)
Abstract

Objective: To evaluate by standardized vector analysis the correction of different types of astigmatism after femtosecond laser-assisted in situ keratomileusis (FS-LASIK).Methods: In this retrospective case control study, 106 myopic eyes of 53 cases from June 2012 to June 2013 at Shandong Province Guangming Eye Hospital with astigmatism were treated with FS-LASIK. The cases were divided into three groups according to the type of astigmatism: corneal ( n=34), intraocular ( n=36), and mixed ( n=36).Uncorrected visual acuity (UCVA), proportion of UCVA higher than the preoperative best corrected visual acuity (BCVA), index of surface variance (ISV), index of vertical asymmetry (IVA), and the proportion of smooth cornea were measured six months postoperatively. The astigmatism status was evaluated based on standardized vector analysis. The data were analyzed by analysis of variance and Chi-squared tests.Results: Six months postoperatively, the UCVA differences among the three groups were significant (F=4.80, P=0.013). UCVA and the proportion of UCVA≥BCVA in the corneal astigmatism group and in the mixed astigmatism group were greater than in the intraocular astigmatism group ( P < 0.05 for each). The postoperative remaining uncorrected astigmatism of the corneal astigmatism group was the lowest, while that of the intraocular astigmatism group was the highest, and the difference between them was significant (P=0.015). The correction ratio (CR) in the corneal astigmatism group was higher than in the intraocular astigmatism and mixed astigmatism groups ( P < 0.01). The absolute surgically induced refractive correction (|SIRC|) of the corneal astigmatism group was higher than the intraocular astigmatism and mixed astigmatism groups ( P < 0.01 each). Differences in CR and |SIRC| between the intraocular astigmatism and mixed astigmatism groups were not statistically significant. The error of angle, error of magnitude, error ratio, and absolute error vector (|EV|) of the corneal astigmatism group were lower than for the intraocular astigmatism and mixed astigmatism groups ( P < 0.01 each). The |EV| of the mixed astigmatism group was lower than the intraocular astigmatism group ( P=0.030). ISV and IVA of the corneal astigmatism group were lower than the mixed astigmatism group ( P < 0.01 for both), and the ISV and IVA of the mixed astigmatism group were lower than the intraocular astigmatism group ( P < 0.05 for both). The proportions of smooth cornea of the corneal astigmatism, intraocular astigmatism, and mixed astigmatism groups were 71%, 39%, and 56%.Conclusions: The efficacy of astigmatism correction after FS-LASIK is closely correlated with the type of astigmatism. Corrective efficacy was best for corneal astigmatism, and worst for intraocular astigmatism.

Keyword: vector analysis; astigmatism; femtosecond laser; laser in situ keratomileusis

近年来, 准分子激光矫治近视取得了良好的效果, 然而部分患者术后视觉质量下降成为眼科医师一个较为棘手的问题[1]。有学者研究发现, 视觉质量可能与散光有关, 如散光未及时、彻底矫正将对视觉质量和生活质量有显著影响[2]。因此, 激光手术对散光的矫正效果成为影响术后视觉质量的重要决定因素。散光主要来源于角膜前表面, 但在部分患者中, 非角膜前表面的要素也参与全眼散光的构成, 如角膜后表面、晶状体、玻璃体、视网膜等[3]。准分子激光角膜屈光手术旨在角膜上矫正全眼散光, 因此本研究重点探讨散光的来源不同对准分子激光角膜屈光手术效果的影响。飞秒激光利用光的爆破原理切割组织, 聚焦直径为2~3 μ m[4], 具有很高的精确性和安全性[5], 可避免机械刀制瓣对散光矫正效果带来的影响, 更有利于评价准分子激光对散光的矫正效果。因此, 本研究拟采用美国国家标准委员会推荐使用的标准矢量分析法来分析手术前后的散光值[6], 探讨飞秒激光制瓣准分子激光原位角膜磨镶术（Femtosecond laser-assisted LASIK, FS-LASIK）对不同来源全眼散光的矫正效果。

1 对象与方法
1.1 对象

选取2012年6月至2013年6月在山东省聊城市光明眼科医院行FS-LASIK术, 术后6个月内随访资料完整的近视伴散光患者53例（106眼）。纳入标准：①年龄> 18岁; ②屈光状态在手术前2年内基本稳定; ③散光≥ 0.25 D; ④角膜和全眼高阶像差均方根值均小于0.3 μ m; ⑤术前2周内未配戴软性角膜接触镜, 4周内未配戴硬性角膜接触镜; ⑥无眼部手术史或外伤史, 无影响屈光状态的其他眼部疾病和系统性疾病。按照以下标准将患者分为3组：①角膜源性散光组（34眼）：角膜前表面散光≥ 0.25 D, 全眼散光与角膜前表面散光的矢量差的绝对值< 0.25 D, 且二者轴向差的绝对值≤ 30° ; ②眼内源性散光组（36眼）：角膜前表面散光< 0.25 D, 全眼散光与角膜前表面散光的矢量差的绝对值≥ 0.25D; ③混合源性散光组（36眼）：角膜前表面散光≥ 0.25 D, 且至少具备以下条件之一, 全眼散光与角膜前表面散光的矢量差的绝对值≥ 0.25 D或二者轴向差的绝对值> 30° （全眼散光与角膜前表面散光的轴向差的绝对值> 90° 者, 需用180° 减去该绝对值作为二者轴向差）。术前所有患者均签署知情同意书。3组患者术前一般情况见表1。

表1 3组术前一般资料比较 Table 1 Preoperative general information
1.2 一般检查

手术前行裸眼视力（UCVA)、最佳矫正视力（BCVA）、眼压、裂隙灯显微镜检查, 使用电脑验光仪（RM-8900, 日本拓普康公司）行自然瞳孔和散瞳下电脑验光。波前像差分析系统（WASCA Analyzer, 德国蔡司公司）检查角膜及全眼波前像差。手术后行UCVA、电脑验光、裂隙灯显微镜检查。

1.3 Pentacam检测

手术前后均采用眼前节全景分析仪（Pentacam, 德国Oculus公司）行眼前节分析。选择自动模式, 由同一有经验的检查者操作, 记录角膜前表面散光值及轴向、角膜前表面形态变异指数（Index of surface variance, ISV）、垂直不对称指数(Index of vertical asymmetry, IVA), 每眼测3次, 取平均值用于统计分析。记录术后角膜地形图形态及平滑型角膜地形图比例。角膜地形图形态判断标准如下[7]：①均匀的中央切削型（平滑型）：切削区呈同心圆状, 中心较平坦, 边缘呈阶梯状递变。②领结型：角膜切削区呈领结型改变。③半环状切削型：切削区呈半环形, 即在切削区的周边有大于1 mm宽的区域, 并且范围< 180° , 屈光度较其他区域小1 D以上。④钥匙孔型：切削区呈钥匙洞型, 即在切削区的周边大于1 mm宽的区域, 范围> 180° , 屈光度较其他区域小1 D以上。⑤不规则型：切削区图形不规则, 各象限屈光度有差异, 且无规律可循。⑥中央岛型：角膜地形图中央区出现> 1 mm的岛状区域, 且屈光度大于邻近区域1 D以上。

1.4 手术方法及随访

术前常规对患者进行结膜囊冲洗及眼周消毒后, 用4 g/L盐酸奥布卡因滴眼液进行眼表面麻醉, 共2次, 调整好体位及头位, 铺无菌洞巾, 开睑器开睑。采用LDV达芬奇飞秒激光（瑞士Ziemer公司）制作角膜瓣, 角膜瓣厚度为100 μ m, 角膜瓣蒂位于上方, 完成角膜瓣制作后行准分子激光（MEL-80, 德国蔡司公司）消融, 切削光学区直径为6.5 mm, 采用虹膜定位下小光斑飞点扫描, TSA模式。目标散光度为0 D。所有手术均由同一临床经验丰富的角膜屈光手术专业医师完成。术后常规用药, 常规随访术后1 d、1周、1个月、3个月、6个月的UCVA, 术后6个月行综合验光仪验光和Pentacam眼前节全景分析仪检查, 取术后6个月的数据进行分析比较。

1.5 角膜散光测量

由于手术是在角膜面进行, 所以将综合验光得到的散光的屈光度从眼镜平面转换至角膜平面。本研究使用的综合验光仪验光时散光镜片到角膜平面的距离为30 mm。绕垂直轴翻转左眼术前和术后的柱镜轴向, 左眼翻转后的轴向等于180° 减去原始轴向。将所有左眼和右眼的轴向角度乘2进行矢量计算。

1.6 标准矢量分析方法

1.6.1 基本向量及其之间的关系 散光的评估指标及计算方法采用美国国家标准委员会推荐使用的标准矢量分析法[6]。本研究涉及的矢量分析向量包括矫正率（Correction ratio, CR）, 角度误差(Error of angle, EA), 大小误差(Error of magnitude, EM）, 误差率(Error ratio, ER）, 矢量误差(Error vector, EV）, 预期屈光矫正量(Intended refractive correction, IRC）, 手术引起的屈光矫正量(Surgically induced refractive correction, SIRC）。其中CR=|SIRC|/|IRC|; ER=|EV|/|IRC|; EM=|IRC|-|SIRC|, 散光各基本向量之间的关系见图1。

图1. 基本散光矢量值及各矢量值之间的关系Figure 1. Illustration of basic astigmatic vector quantities and relationships.
EV, error vector; NEV, normalized error vector; TEV, treatment error vector; IRC, intended refractive correction; EM, error of magnitude; SIRC, surgically induced refractive correction; EA, error of angle; NIRC, normalized intended refractive correction.

1.6.2 计算方法 矫正散光的处方表示为柱镜度（C）和轴向（A）, preop代表术前, postop代表术后。矫正散光的目标屈光度为0 D。

Xpreop=Cpreop× cos（2× Apreop）;

Ypreop=Cpreop× sin（2× Apreop）

Xpostop=Cpostop× cos（2× Apostop）;

Ypostop=Cpostop× sin（2× Apostop）

|IRC|=(Xpreop2+Ypreop2)1/2;

|EV|=(Xpostop2+Ypostop2)1/2;

|SIRC|=[(Xpreop– Xpostop)2+(Ypreop– Ypostop)2]1/2

XSIRC=Xpreop– Xpostop; YSIRC=Ypreop– Ypostop

θ =0.5× arctan(YSIRC/ XSIRC);

如Y> =0 and X> 0, 则ASIRC=θ ; 如Y< 0 and X> 0, 则ASIRC=θ +180° ; 如 X< 0, 则ASIRC=θ +90° ; 如X=0 and Y> 0, 则ASIRC=45° ; 如X=0 and Y< 0, 则ASIRC=135°

EM=|IRC|-|SIRC|, 如结果为负值表示过矫

如ASIRC– AIRC< 90° , EA=ASIRC– AIRC; 如ASIRC– AIRC> 90° , EA=ASIRC– AIRC– 180° ;

如ASIRC– AIRC< – 90° , EA=ASIRC– AIRC+180° ; 如ASIRC– AIRC=± 90° , EA=0°

1.7 统计学方法

回顾性系列病例研究。采用SPSS 19.0统计学软件对术前和术后6个月的数据进行分析。计量资料为正态分布, 以$\bar{x}$± s表示, 先采用单因素方差分析比较3组间的总体差异, 若存在差异, 再采用LSD-t检验进行两两比较。计数资料行卡方检验。以P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有病例术中无瓣相关并发症, 术后无弥漫性层间角膜基质炎发生, 偶有干眼主诉, 但无裂隙灯显微镜下可见的眼表损害。

2.1 视力与残余散光

术后6个月, 3组间UCVA总体差异有统计学意义（F=4.80, P=0.013）, 其中角膜源性散光组、混合源性散光组的UCVA均大于眼内源性散光组（P=0.009、0.014）。3组间UCVA≥ 术前BCVA的比例差异有统计学意义（c2=9.91, P=0.007）, 角膜源性散光组、混合源性散光组的UCVA≥ 术前BCVA的比例均大于眼内源性散光组（c2=7.48, P=0.005, c2=5.21, 0.013）, 角膜源性散光组和混合源性散光组的UCVA、UCVA≥ 术前BCVA的比例差异无统计学意义。角膜源性散光组术后残留散光度最小, 眼内源性散光组残留散光度最大, 2组比较差异有统计学意义（P=0.015）, 其余组间两两比较差异均无统计学意义。见表2。

表2 3组术后UCVA、UCVA≥ 术前BCVA的比例及术后残留散光度比较 Table 2 Postoperative comparison of UCVA, the ratio of UCVA ≥ BCVA and residual astigmatism
2.2 散光的矢量分析

术后6个月角膜源性散光组的CR均大于眼内源性散光组、混合源性散光组（P=0.006、0.004）, 手术引起的屈光矫正量(散光经矢量分析后的结果)的绝对值（|SIRC|)均大于眼内源性散光组、混合源性散光组（P=0.005、0.006）, 眼内源性散光组和混合源性散光组间相应指标差异无统计学意义（P> 0.05）。角膜源性散光组的EA、EM、ER、矢量误差绝对值（|EV|)均小于眼内源性散光组和混合源性散光组（均P< 0.01）, 混合源性散光组的|EV|小于眼内源性散光组（P=0.030）, 差异有统计学意义。见表3。

表3 3组术后散光矢量分析比较 Table 3 Postoperative comparison of astigmatism vectors
2.3 角膜形态变化

术后6个月, 角膜源性散光组的ISV、IVA均小于混合源性散光组(均P< 0.01), 混合源性散光组均小于眼内源性散光组（均P< 0.05）, 差异有统计学意义, 见表4。角膜源性散光组、眼内源性散光组、混合源性散光组平滑型角膜地形图比例分别为71%、39%、56%, 其中角膜源性散光组与混合源性散光组平滑型角膜地形图所占比例差异有统计学意义（c2=4.46, P=0.021）, 混合源性散光组与眼内源性散光组差异有统计学意义（c2=5.23, P=0.012）, 见表5。角膜源性散光组术后角膜地形图多呈平滑型, 眼内源性散光组多呈领结型, 混合源性散光组则常可见半环型, 见图2。

表4 3组术后ISV、IVA比较 Table 4 Postoperative comparison of ISV and IVA
表5 3组术前、术后角膜平滑型比例[眼（%）] Table 5 Postoperative and preoperative comparison of smooth cornea proportion in three groups [n(%)]

图2. 各组术后角膜地形图
A:角膜源性散光组; B：眼内源性散光组; C：混合源性散光组Figure 2. Postoperative corneal topography.
A: Corneal astigmatism group; B: Intraocular astigmatism group; C: Mixed astigmatism group.

3 讨论

准分子激光矫正近视和散光术后往往残留部分散光, 且残留散光的轴向与术前散光的轴向关系难以确定, 为了统一和简化评价标准, 美国国家标准化组织于2006年提出一套评价激光角膜屈光手术矫正散光的标准分析方法, 该方法包括非矢量和矢量分析。散光是矢量, 既有大小又有方向, 以往散光的矢量特性容易被忽略, 近年来散光的矢量分析日益受到临床研究的重视[8, 9, 10]。目前, 用矢量分析法评价某种屈光手术对散光的矫正效果的研究较常见, 但用矢量分析法评价屈光手术对不同来源散光的矫正效果的研究鲜见报道。为了更好地探讨准分子激光矫正散光效果欠佳的原因, 本研究将病例按照散光来源所占比例不同分为角膜源性散光组、眼内源性散光组和混合源性散光组。角膜源性散光组即散光全部来自角膜前表面, 全眼散光的矢量值和轴向与角膜前表面散光的矢量值和轴向一致; 眼内源性散光组则是角膜无散光, 但存在全眼散光, 显然, 散光来自除角膜前表面以外的其他结构, 主要为晶状体; 角膜前表面存在散光, 全眼散光与角膜前表面散光的矢量值和（或）轴向不一致者, 我们定义为混合源性散光, 为了便于统计, 我们定义散光差值的绝对值> 0.25 D为矢量值不一致, 轴向差值的绝对值> 30° 为轴向不一致。

准分子激光屈光性角膜手术通过激光切削角膜组织改变角膜前表面曲率, 从而矫正屈光不正[11]。Pentacam作为测量手段, 对正常人角膜前后表面测量的重复性好[12, 13], 对LASIK术后眼的参数测量准确性也很好[14]。本研究将Pentacam测得的角膜前表面的ISV和IVA指标纳入观察范围, 以期找出其与散光来源之间的关系。同时, 将手术前后角膜地形图的形态进行了分类, 并将术后平滑型角膜地形图比例作为统计指标之一。为了排除高阶像差对矫正散光可能产生的影响, 统计时排除了高阶像差过高的病例, 且术中采用的准分子激光并没有进像差引导。

本研究发现, 术后3组病例的UCVA差异存在统计学意义。其中角膜源性散光组的UCVA优于眼内源性散光组和混合源性散光组, 差异有统计学意义, 眼内源性散光组和混合源性散光组差异无统计学意义。

在矫正散光的准确性方面, 角膜源性散光组的CR及EV和EA均低于其他组, 我们分析可能的原因是：眼内源性散光组和混合源性散光组的散光成分分别为全部和部分来自眼内, 而眼内散光绝大部分来自晶状体, 随着调节的变化, 晶状体形状不断变化, 其散光也不断变化, 而角膜屈光手术后患者多数需要动用更多的调节, 导致眼内源性散光组在矫正散光的准确性方面欠佳。

在角膜形态方面, 通过比较, 我们发现所有病例术后ISV和IVA均明显增加, 但术后组间比较, 角膜源性散光组的ISV和IVA最小, 眼内源性散光组最大, 提示角膜源性散光组行激光手术矫正后角膜的形态更平滑, 平滑性最差的是眼内源性散光组。对角膜前表面角膜地形图的分析结果也同样验证了这一点, 角膜源性散光组术后平滑型比例最高, 眼内源性散光组平滑型比例最低, 而以领结型居多, 部分为半环型, 而该组在术前全部为平滑型角膜。

Kugler 等[15]曾将全眼散光分为角膜前表面散光和非角膜前表面散光2类, 将研究对象分为角膜前表面散光为主型散光组和非角膜前表面散光为主型散光组, 用矢量分析法比较了LASIK对2组研究对象散光的矫正效果, 以残留散光与术前散光的比例作为主要观察指标, 发现以角膜前表面散光为主的全眼散光经LASIK矫治后残留散光较少, 占术前全眼散光的24%, 而以非角膜前表面散光为主的全眼散光经LASIK矫治后散光残留占术前全眼散光的比例高达50%, 提示LASIK更适合于角膜前表面散光的矫正, 和本研究的结果相似。

总之, FS-LASIK对散光的矫正效果与散光的来源关系密切, 对角膜源性散光矫正准确性最高, 对眼内源性散光矫正准确性最差, 并且眼内散光主要来自晶状体, 晶状体的形态和密度随着年龄增加会不断变化, 导致眼内散光的大小和轴向也会逐渐变化, 所以, 对眼内散光为主者如果年龄合适可能更适宜采用眼内屈光手术矫正。但本研究也存在不足如：①目前国际上对散光来源的分类尚无公认的标准; ②此次研究样本量较少, 随访时间短, 还需更加全面、更大样本及较长时间的随访去验证; ③本研究只是观察了FS-LASIK对不同来源散光的矫正效果, 对其他角膜屈光手术是否也能得出相似的结论还有待进一步研究; ④眼内屈光手术矫正眼内源性散光的效果还需观察。此外, 以眼内散光为主要成分的全眼散光经角膜屈光手术矫正后的远期效果, 以及角膜形态的非平滑型改变可能对将来白内障手术带来的影响, 还需随访观察和探讨。

利益冲突申明 本研究无任何利益冲突

The authors have declared that no competing interests exist.

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