角膜塑形术后光学治疗区大小及偏心对光学及视觉质量的影响
[林思思, 陈镇国, 王建勇, 李海敏, 吕帆
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引用本文
林思思, 陈镇国, 王建勇, 李海敏, 吕帆. 角膜塑形术后光学治疗区大小及偏心对光学及视觉质量的影响[J]. 中华眼视光学与视觉科学杂志, 2018,20(9): 530-535.
Sisi Lin, Zhenguo Chen, Jianyong Wang, Haimin Li, Fan Lu. Influence of the Diameter and Decentration of the Treatment Zone on Optical Quality and Visual Performance after Orthokeratology[J]. CHINESE JOURNAL OF OPTOMETRY OPHTHALMOLOGY AND VISUAL SCIENCE, 2018,20(9): 530-535.
Doi: 10.3760/cma.j.issn.1674-845X.2018.09.004Sisi Lin, Zhenguo Chen, Jianyong Wang, Haimin Li, Fan Lu. Influence of the Diameter and Decentration of the Treatment Zone on Optical Quality and Visual Performance after Orthokeratology[J]. CHINESE JOURNAL OF OPTOMETRY OPHTHALMOLOGY AND VISUAL SCIENCE, 2018,20(9): 530-535.
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角膜塑形术后光学治疗区大小及偏心对光学及视觉质量的影响
第一作者：林思思（ORCID：0000-0002-0533-6625）,Email：wakeupss@126.com
摘要
目的 分析角膜塑形镜配戴后角膜高阶像差、对比敏感度的变化,以及光学治疗区大小及偏心对二者的影响。方法 前瞻性临床研究。选取2017年3-8月于温州医科大学附属第三医院验配角膜塑形镜的近视儿童31例（31眼）,测量戴镜前及戴镜1个月后的角膜地形图、对比敏感度、角膜高阶像差,分析光学治疗区大小及偏心情况对角膜高阶像差、对比敏感度变化的影响。对比敏感度以对比敏感度函数对数曲线下面积（AULCSF）衡量大小。采用配对 t检验、Pearson相关分析、逐步多项线性回归分析等方法进行统计。结果 角膜塑形镜配戴1个月后,光学治疗区直径（3.48±0.49）mm,偏心距离（0.64±0.27）mm,偏心方向以颞下方为主（45%）。角膜总高阶像差、球差、垂直彗差、水平彗差均较配戴前明显增加（ t=10.99、10.19、-2.21、-3.50, P<0.05）;光学治疗区垂直偏心距离（标准化 B=0.620, P=0.001）和水平偏心距离（标准化 B=0.422, P=0.049）分别是影响角膜垂直彗差增加量和水平彗差增加量的唯一因素。配戴1个月后亮环境及暗环境AULCSF有下降趋势,但与戴镜前相比差异无统计学意义;亮环境AULCSF下降幅度与屈光度改变量有关（标准化 B=0.452, P=0.021）,而暗环境AULCSF下降幅度则与屈光度改变量（标准化 B=0.528, P=0.004）、偏心距离（标准化 B=0.458, P=0.027）均相关。结论 角膜塑形镜偏心会导致角膜高阶像差增加,但对对比敏感度影响不大。
关键词:
角膜塑形术; 偏心; 角膜高阶像差; 对比敏感度; 光学治疗区
Influence of the Diameter and Decentration of the Treatment Zone on Optical Quality and Visual Performance after Orthokeratology
Abstract
Objective: To analyze the changes in corneal higher order aberrations (HOAs) and contrast sensitivity (CS) after orthokeratology (ortho-K) treatment, and their correlation with the magnitude of lens decentration.Methods: This was a prospective study. Thirty-one patients (31 eyes) who had undergone orthokeratology treatment from March to August 2017 in 3rd Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University were chosen for the study. Corneal topography, CS and corneal HOAs were measured before and one month after ortho-K lens treatment, in addition, the diameter and decentration of the treatment zone and their inf luence on corneal HOAs and CS were analyzed. CS was expressed as area under log contrast sensitivity function (AULCSF) was a paired- t test, pearson correlation and stepwise multiple linear regression were used to analyze the data.Results: The mean TxZ diameter was 3.48±0.49 mm, while the mean decentration of TxZ was 0.64±0.27 mm, mostly toward the inferior temporal quadrant (45%). The root mean squares (RMS) of the total corneal HOAs, corneal spherical aberrations corneal vertical coma aberrations and corneal horizontal coma aberrations increased after one month of treatment ( t=10.99, 10.19, -2.21, -3.50, P<0.05). The vertical decentration of TxZ was significantly correlated with the corneal vertical coma aberrations (standard B=0.620, P=0.001), while the horizontal decentration was significantly correlated with the corneal horizontal coma aberrations (standard B=0.422, P=0.049). The photopic and mesopic AULCSF tended to decrease, but there were no significant differences. The change in photopic AULCSF only correlated with the change in diopters (standard B=0.452, P=0.021), while the change in mesopic AULCSF correlated with both the change in diopters (standard B=0.528, P=0.004) and the decentration of TxZ (standard B=0.458, P=0.027).Conclusions: Decentered othokeratology lenses increase corneal HOAs but do not affect CS.
Keyword:
orthokeratology; decentration; corneal higher-order aberrations; contrast sensitivity; treatment zone
角膜塑形术是指通过配戴一种特殊设计的硬性透气性接触镜片, 改变角膜的几何形态, 从而降低近视度数, 提高裸眼视力的一种技术[1, 2]。然而, 在裸眼视力提高的同时, 配戴者常常有虚影、模糊、重影等主诉。临床上我们发现, 这些视觉质量下降的主诉往往在光学治疗区较小或镜片发生偏心的时候明显增多。既往研究证实, 角膜塑形镜配戴后视觉质量往往有所下降[3, 4, 5], 但光学治疗区大小及偏心程度是否引起视觉质量的下降, 目前研究较少。本研究主要探讨光学治疗区大小及偏心程度对角膜高阶像差与对比敏感度变化的影响。
1 对象与方法
1.1 对象
入选标准：①年龄8岁以上。②无角膜接触镜配戴相关禁忌证。③无角膜塑形镜配戴史。④等效球镜度（SE）为-1.00~-5.00 D。⑤全眼散光≤ 1.50 D。⑥最佳矫正视力（LogMAR）优于0。
选取2017年3-8月在瑞安市人民医院验配角膜塑形镜的近视儿童31例（31眼）作为研究对象。本研究遵循赫尔辛基宣言, 家长均对本研究知情同意并签署知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 角膜塑形镜验配 本研究所采用镜片为四弧反几何设计的硬性夜戴型角膜接触镜（美国Euclid公司）。镜片均为Boston Equalens Ⅱ 材料, 厚度0.22 mm, 屈光度+0.75 D。所有受试者均未选用环曲面镜片。各弧段设计：①基弧：基弧=角膜平坦K值-设计降幅-0.75; 直径为6.2 mm。②定位弧：曲率根据角膜平坦K与角膜离心率e值选择, 并根据裂隙灯显微镜下荧光染色配适评估结果进行微调; 宽度根据可见虹膜直径进行修正[6]。③反转弧：曲率采用厂家推荐值, 宽度0.5 mm。④周弧：曲率采用厂家推荐值, 宽度0.5 mm。所有镜片均经过试戴并进行荧光染色评估。
1.2.2 随访内容 所有受检者在戴镜前及戴镜1个月后进行以下检查：①眼前后段、眼压及裸眼视力检查; ②主觉验光及矫正视力检查; ③眼轴、角膜曲率、前房深度、角膜直径测量（IOLMaster 500, 德国Carl Zeiss公司）; ④角膜前表面形态、瞳孔大小、角膜高阶像差检查（ATLAS角膜地形图, 德国Carl Zeiss公司）; ⑤亮环境及暗环境下对比敏感度检查（OPTEC 3500视功能测试仪, 美国Stereo optic公司）。采用夜间配戴, 每晚6~10 h, 复查在晨起摘镜2 h内完成。
1.2.3 角膜中央光学治疗区直径及偏心距离的测算 光学治疗区：参照文献[6, 7, 8, 9]报道的方法, 在角膜地形图仪上, 取配戴前后2次检查角膜地形图切线图的差异图, 移动鼠标获取8个差异值为（0± 0.05）D的点（每个象限获取2个） （见图1）, 记录这8个点的坐标值, 录入Matlab软件（Matlab R2014a, 美国Math works公司）, 获得的拟合圆视作光学治疗区[6, 7, 8, 9]。该拟合圆圆心视为光学治疗区中心, 该拟合圆直径视作光学治疗区直径。
 | 图1. 角膜塑形术后光学治疗区中心、直径、偏心距离的测量Figure 1. Assessment of diameter and decentration of the treatment zone after orthokeratology. |
偏心距离：光学治疗区中心坐标（xc, yc）到角膜顶点（0, 0）的距离视作偏心距离d, $d=\sqrt{x_{c}^{2}+y_{c}^{2}}$。
1.2.4 角膜高阶像差的测量 检查在暗环境下进行, 取6 mm直径下的角膜高阶像差数据, 包括角膜总高阶像差、角膜球差、角膜垂直彗差、角膜水平彗差。像差大小以Zernike函数均方根值（Root mean square, RMS）表示。
1.2.5 对比敏感度的测量 采用OPTEC 3500视功能测试仪内置的功能性视力对比敏感度模块检查对比敏感度。检测分左右眼进行。仪器模拟6 m远距离, 测试亮环境（光亮度为85 cd/m2）及暗环境（光亮度为3 cd/m2）下1.5、3、6、12、18周/度（Cycle per degree, c/d）空间频率下的对比度阈值。每个空间频率对应9种对比度的条栅视标, 分别测试3次, 仪器自动生成每个空间频率的平均阈值。分别取对比敏感度阈值及空间频率的自然对数值, 运用Matlab软件, 通过三阶多项式拟合绘制对比敏感度函数曲线, 计算曲线下面积（The area under the log contrast sensitivity function, AULCSF）以用于统计[10]。
1.3 统计学方法
前瞻性临床研究。所有数据采用SPSS 22.0软件进行统计分析。配戴角膜塑镜前后各角膜高阶像差、对比敏感度的比较采取配对t检验。对影响角膜高阶像差改变量、AULCSF改变量的各项因素采用逐步多元线性回归分析。角膜高阶像差与AULCSF的相关性采用Pearson相关分析。以P< 0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 基本情况
纳入研究的31例（31眼）均完成随访。年龄9~14（12.6± 2.0）岁。男15例, 女16例。SE -5.00~-1.50 D, 平均（-3.27± 1.02）D。全眼散光0~1.50 D, 平均（0.38± 0.56）D。角膜散光0.23~2.38 D, 平均（1.16± 0.60）D。镜片直径10.4~11.0 mm, 平均（10.69± 0.14）mm。所有受检者塑形前最佳矫正视力及塑形后裸眼视力（LogMAR）均优于0.0。
2.2 光学治疗区大小及偏心情况
配戴角膜塑形镜1个月后, 光学治疗区直径2.85~4.48（3.48± 0.49）mm。暗环境下瞳孔直径（角膜地形图测得）5.70~8.60（7.02± 0.82）mm。光学治疗区直径明显小于暗环境下瞳孔直径（t=23.89, P< 0.001）。
配戴角膜塑形镜1个月后, 光学治疗区中心偏心距离0.25~1.33（0.64± 0.27）mm。其中, 偏心距离≤ 0.5 mm共15眼, 占48%; 偏心距离0.5~1.0 mm有13眼, 占42%; 偏心距离> 1.0 mm共3眼, 占10%。光学治疗区大多偏向颞下方（14眼, 45%）, 其次是颞上方（9眼, 29%）、鼻下方（7眼, 23%）, 鼻上方偏心最少（仅1眼, 占3%）。
2.3 角膜高阶像差
配戴角膜塑形镜后, 角膜总高阶像差、球差、垂直彗差、水平彗差较配戴前均增加（t=10.99、10.19、-2.21、-3.50, P< 0.05） （见表1）。
 | 表1 配戴角膜塑形镜前后各项角膜高阶像差及亮环境、暗环境AULCSF变化 Table 1 Change of corneal high order abberations, photopic AULCSF and mesopic AULCSF between preorthokeratology and 1 month postorthokeratology |
将屈光度改变量、光学治疗区直径、光学治疗区水平及垂直偏心距离分别与角膜垂直及水平彗差增加量进行多元线性回归分析, 结果提示, 光学治疗区垂直偏心距离（标准化B=0.620, P=0.001）和水平偏心距离（标准化B=0.422, P=0.049）分别是影响角膜垂直彗差增加量和水平彗差增加量的唯一因素; 将屈光度改变量、光学治疗区直径、光学治疗区偏心距离分别与总高阶像差增加量进行多元线性回归分析, 光学治疗区直径（标准化B=0.511, P=0.005）及屈光度改变量（标准化B=0.329, P=0.035）均影响角膜总高阶像差增加量; 而偏心距离对角膜总高阶像差增加量影响不大（标准化B=0.055, P=0.751）。参照Kosaki等[11]的方法, 将水平彗差与垂直彗差作矢量合成得到联合彗差, 其增加量与偏心距离正相关（r=0.561, P=0.001） （见图2）。
 | 图2. 配戴角膜塑形镜1个月后光学治疗区偏心距离与角膜彗差改变量相关性散点图Figure 2. Scatterplots of the decentration of the treatment zone and the changes in combined coma after one month of orthokeratology lens wear. |
2.4 对比敏感度
配戴角膜塑形镜后亮环境及暗环境下AULCSF均有下降趋势, 但差异均无统计学意义（t=0.34, P=0.736; t=-0.93, P=0.359） （见表1）。将屈光度改变量、光学治疗区直径、光学治疗区偏心距离分别与亮环境及暗环境AULCSF改变量进行多元线性回归分析, 结果提示, 屈光度改变量是影响亮环境AULCSF改变量的唯一因素（标准化B=0.452, P=0.021）, 而暗环境AULCSF改变量与屈光度改变量（标准化B=0.528, P=0.004）及偏心距离（标准化B=0.458, P=0.027）均有关。
Pearson相关分析提示, 亮环境及暗环境AULCSF改变量与各项角膜高阶像差改变量均无相关性。
3 讨论
角膜塑形镜配戴后光学成像质量及视觉质量的变化一直为临床医师所关注。光学成像质量是客观的评价指标, 视觉质量是主观的评价指标。本研究采用角膜高阶像差和对比敏感度分别来衡量光学成像质量与视觉质量, 结果更为全面。
关于角膜塑形镜配戴后光学质量的变化, 既往不同研究的结果较一致[11, 12, 13, 14]：角膜塑形镜配戴后, 各项角膜高阶像差增加, 光学成像质量下降。本研究结果也证实了这点。Hiraoka等[15]认为, 即使镜片临床配适非常良好, 塑形后仍存在角膜高阶像差的增加, 而当光学治疗区发生偏心时, 三阶像差（主要是彗差）增加。本研究也证实, 偏心对角膜总高阶像差影响不大, 主要影响彗差。不管是方向还是幅度, 偏心都是影响彗差增加幅度的决定因素。这与李晓柠等[8]、王武和毛欣杰[16]的研究结果一致。光学治疗区偏中心导致角膜各个方向上屈光力不对称, 对轴外光线成像影响较大, 从而引起角膜彗差明显改变。总之, 与屈光手术相类似[17, 18], 配戴角膜塑形镜后1个月, 角膜高阶像差增加, 光学治疗区的偏心导致彗差增加, 这些高阶像差的增加均降低了视网膜光学成像质量。
角膜塑形镜配戴后角膜高阶像差情况不同研究的结果较一致, 与角膜像差检查本身有一定关系。角膜像差是一种客观检查, 它只与设定直径范围内角膜形态变化相关, 而与检查时受检者的瞳孔大小、环境亮度等关系不大, 只要泪膜质量稳定、测量配合, 结果稳定性较好。
而角膜塑形镜配戴后主观视觉质量的变化, 目前国内外研究结果不一。目前大多数研究支持塑形后早期对比敏感度下降[5, 9, 19], 但在后期会恢复到戴镜前水平[14]。关于这个恢复的时间点, 目前研究结果也不一致。Tian等[20]的研究提示, 塑形后1个月、3个月对比敏感度尚有下降, 但在塑形后6个月就已恢复到了正常水平。Santolaria-Sanz等[21, 22]的研究则提示, 塑形后1 d亮环境下对比敏感度有所下降, 但1个月就已回到了基线水平。本研究结果与此一致, 在塑形后1个月, AULCSF虽有下降趋势, 与配戴前比较差异无统计学意义。相较于角膜屈光术后3~12个月对比敏感度恢复到术前水平[23, 24], 角膜塑形术后对比敏感度的恢复更快。这可能与塑形术没有角膜愈合过程有关, 一旦塑形稳定, 对比敏感度就开始恢复[22]。大多数研究结果显示, 塑形后期对比敏感度与塑形前持平, 我们认为, 角膜在达到塑形稳定之后, 主观视觉质量还是不错的。关于光学治疗区大小及偏心对主观视觉质量的影响, 目前研究较少。Liu等[7]对27眼1个月的随访研究表明, 光学治疗区偏心程度与对比敏感度下降幅度正相关, 而本研究中, 只有暗环境的对比敏感度下降与偏心程度相关, 这提示偏心对夜间视力影响更大。
角膜塑形镜配戴后对比敏感度研究结果差异性较大, 与对比敏感度检查本身有关。一是对比敏感度检查耗时长、过程繁琐, 亮、暗环境较难控制, 且需要患者一定的理解、配合才可使结果准确。而角膜塑形镜的配戴者大多数为青少年儿童, 检查结果容易存在误差。二是检查对比敏感度的仪器各有不同, 空间频率和相应的对比度设置不同, 研究结果可比性欠佳。Hiraoka等[5, 9, 19]、Liu等[7]的研究采用的是CSV-1000E对比敏感度视力表（美国Vector Vision公司）, Stillitano等[14]采用的是OPTEC 6500P（美国Stereo Optical公司）, Elena Santolaria-Sanz等[21]的研究采用的是CC-100XP（日本Topcon公司）。各种测试仪器设置的空间频率不同, 对应的敏感度也不同。本研究采用的是OPTEC 3500视功能测试仪, 这与Stillitano等[14]采用的相似, 均为功能性视力对比敏感度测试, 结果也相近; 这较Hiraoka等[5, 9, 19]采用的CSV-1000E多了1.5 c/d空间频率的检查, 计算所得的AULCSF数值自然较大, 且每个空间频率对应的对比度也有差异。该仪器亮暗环境更可控, 重复检查可信度高, 但模拟远距离是否会诱导调节, 从而影响对比敏感度检查结果, 还需要进一步论证。
关于角膜塑形术后客观光学成像质量与主观视觉质量之间的关系, 目前国内外研究结果不一。Johnson等[25]认为角膜塑形镜矫治导致的像差增加尚不足以引起对比敏感度的下降。而Hiraoka等[19]发现配戴角膜塑形镜后对比度视力及对比敏感度的下降与3、4阶高阶像差的增加相关。本研究结果与Johnson等[25]的一致, 角膜塑形术后尽管光学成像质量有所下降, 但不管亮环境还是暗环境, 主观视觉质量下降都不明显, 可以满足日常视觉需求, 但验配时需注意偏心对暗环境下视觉质量的影响。
本研究的局限性在于, 我们只对塑形后1个时间点进行了研究, 且样本量不够大; 对比敏感度的研究没有考虑眩光因素; 只测量了角膜像差, 未评估全眼像差等。这些还有待于进一步深入研究。
利益冲突申明 本研究无任何利益冲突
作者贡献声明 林思思：参与选题、设计及资料的分析和解释、收集数据及统计分析、撰写论文、根据编辑部的修改意见进行修改。陈镇国：参与选题、设计。王建勇、李海敏：参与收集数据。吕帆：参与选题、设计及资料的分析和解释、修改论文中关键性结果、结论, 根据编辑部的意见进行核修
The authors have declared that no competing interests exist.
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