引用本文
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Mengqiong Li, Zuhong Mao, Guangbin Zhang. Characteristics of Angle Kappa in Cataract Patients and Changes under Photopic and Mesopic Conditions[J]. CHINESE JOURNAL OF OPTOMETRY OPHTHALMOLOGY AND VISUAL SCIENCE, 2019,21(7): 499-506.  
Doi: 10.3760/cma.j.issn.1674-845X.2019.07.004
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白内障患者Kappa角特点及明暗状态下的变化
李孟琼, 毛祖红, 张广斌
厦门大学附属厦门眼科中心 361000
通信作者：张广斌（ORCID：0000-0003-3132-0675）,Email：386975604@qq.com

第一作者：李孟琼（ORCID：0000-0003-1097-2113）,Email：mengqiong83@163.com

收稿日期: 2019-01-18
基金资助: 厦门市科技惠民项目（3502Z20174001）
摘要

目的 探讨Kappa角特点及明暗状态下的变化规律。方法 系列病例研究。选取2016年5月至2017年10月于厦门大学附属厦门眼科中心行白内障手术的患者394例（788眼）,采用OPD-Scan Ⅲ进行检查,搜集的数据包括患者的临床数据（年龄、性别、眼部病史及手术史）,及术前生物测量数据如平均角膜曲率（Mean K）、角膜球差（CSA）、白到白距离（WTW）、明视瞳孔直径（Photopic）、暗视瞳孔直径（Mesopic）,明视瞳孔时Kappa角的大小和位移角度（PDist@Angle）、暗视瞳孔时Kappa角的大小和位移角度（MDist@Angle）、暗视瞳孔中心相对于明视瞳孔中心位移的大小和角度（MPDist@Angle）等。数据采用秩和检验、卡方检验、多元回归统计分析处理。结果 双眼各生物测量因素对比中Mean K、MPDist、PDist、WTW、CSA差异无统计学意义（ P>0.05）,而Photopic、Mesopic、MDist左右眼差异有统计学意义（ Z=2.276、3.284、2.388,均 P<0.05）。双眼明暗状态下均为正Kappa角占多数;双眼由明瞳向暗瞳转变时瞳孔中心多向颞下方位移。分别将双眼临床、生物测量数据与MPDist进行多元回归分析,右眼回归方程为：MPDist=0.033+0.505×MDist+0.041×CSA-0.319×PDist（ F=45.0, P<0.001）,左眼回归方程为：MPDist=-0.002+0.547×MDist+0.013×Mesopic-0.350×PDist（ F=61.6, P<0.001）。结论 白内障患者正Kappa角占多数;不同明暗度下瞳孔大小的改变会影响Kappa角的大小,而且明暗瞳孔大小及明暗交替时瞳孔中心的大小和位移角度在不同患者间存在较大差异;MPDist的变化与PDist、MDist、Mesopic、CSA存在线性回归关系,其中双眼MPDist均与PDist存在负相关,双眼MDist均对MPDist的变化影响相对较大。

关键词: Kappa角; 白内障; 明暗瞳孔
Characteristics of Angle Kappa in Cataract Patients and Changes under Photopic and Mesopic Conditions
Mengqiong Li, Zuhong Mao, Guangbin Zhang
The Affiliated Eye Center of Xiamen University, Xiamen 361000, China
Corresponding author:Guangbin Zhang, the Affiliated Eye Center of Xiamen University, Xiamen 361000, China (Email: 386975604@qq.com)
Fund:Science and Technology Benefiting Project of Xiamen City (3502Z20174001)
Abstract

Objective: To observe the characteristics and rule of change of the angle Kappa in cataract patients under photopic and mesopic conditions.Methods: In this case series study, a total of 788 eyes in 394 cataract patients receiving cataract surgery in the Affiliated Eye Center of Xiamen University were selected from May 2016 to October 2017. All patients were examined by OPD-Scan Ⅲ. The collected data included the clinical data of patients (such as age, gender, ocular history and surgical history), as well as preoperative biometric data, including mean corneal keratometry (mean K), and corneal spherical aberration (CSA), white-to-white distance (WTW), photopic pupil diameter (Photopic), mesopic pupil diameter (Mesopic), distance and angle of photopic angle Kappa (PDist@Angle), distance and angle of mesopic angle Kappa (MDist@Angle), and distance and angle from the mesopic pupil center to the photopic pupil center (MPDist@Angle) and so on. Specific tests included Rank sum test, Chi-square test, and multiple regression statistical analysis.Results: There were no significant differences in the biometric data, such as mean K, MPDist, PDist, WTW, and CSA between the two eyes ( P>0.05), but the differences in photopic pupil diameter, mesopic pupil diameter, and MDist between the two eyes were statistically significant ( Z=2.276, 3.284, 2.388, all P<0.05). The angle Kappa for most patients in the two eyes under photopic or mesopic conditions was positive, and the pupil center usually shifted inferotemporally when the illumination was changed from photopic to mesopic. The clinical and biometric data for both eyes were analyzed by multiple regression analysis with MPDist. The regression equation of the right eye was MPDist=0.033+0.505×MDist+0.041×CSA-0.319×PDist ( F=45.0, P<0.001), while that of the left eye was MPDist=-0.002+0.547×MDist+0.013×Mesopic-0.350×PDist ( F=61.6, P<0.001).Conclusions: In cataract patients, most eyes have a positive angle Kappa, and the variation in pupil size under different illuminations affect the size of the angle Kappa. Large differences can be detected in photopic pupil size, mesopic pupil size and the direction and shift of the pupil center during photopic and mesopic alternation. There was a linear regression relationship between MPDist changes and PDist, MDist, Mesopic, CSA. Among them, MPDist of both eyes were negatively correlated with PDist, and MDist of both eyes had relatively larger influence on MPDist changes.

Keyword: angle Kappa; cataract; photopic and mesopic pupil

白内障手术已经从传统的复明手术发展为屈光性手术, 手术日趋完美, 各种功能性人工晶状体（IOL）也不断涌现。而功能性IOL植入前, 需充分检查评估Kappa角的大小。Kappa角为眼球视轴和瞳孔轴的角距, 正常人为5° 左右的正Kappa角[1], 当患者Kappa角较大时, 可引起IOL相对于视轴的偏心和倾斜, 导致散光和彗差增加, 视觉质量下降, 出现眩光、光晕甚至幻影[2, 3]。但对于同一患者来说, Kappa角并不是同样的固定值, 瞳孔直径随不同光照条件发生改变[4], 因而Kappa角也会有所改变, 目前, 国内外对这些问题的报道有限。本研究旨在探讨白内障手术患者Kappa角的特点, 明暗瞳孔下Kappa角变化的规律, 从而明确明暗瞳孔时Kappa角的变化是否有意义, 为屈光白内障手术方案的设计提供参考。

1 对象与方法
1.1 对象

选取2016年5月至2017年10月于厦门大学附属厦门眼科中心行白内障手术的患者394例（788眼）。排除标准：①排除由于全身疾病或药物作用、眼部疾病可能影响瞳孔大小的患者; ②排除有角膜病变、青光眼病史、斜视和眼球震颤、晶状体半脱位、视网膜病变等眼部疾病; ③既往有眼部外伤史和手术史的患者。双眼均纳入研究。所有患者均签署知情同意书, 同时上报厦门眼科中心伦理委员会批准（批号：2016-ME-005）。

1.2 研究方法

1.2.1 术前常规检查 视力、眼压、主觉验光、裂隙灯显微镜、眼部AB超、光学生物测量仪等检查。

1.2.2 OPD-Scan Ⅲ 仪器及测量方法OPD-Scan Ⅲ （日本Nidek公司）是角膜地形图诊断系统的一种, 它整合了像差、角膜曲率、角膜地形图、验光、瞳孔分析等多种功能, 其中瞳孔分析包括明瞳直径、暗瞳直径及不同直径下Kappa角的大小和位移角度, 明暗状态下瞳孔中心的位移大小和角度。Kappa角大小是指瞳孔中心和角膜映光点的距离（mm） （明瞳Kappa角大小为PDist, 暗瞳Kappa角大小为MDist）。位移角度是指以角膜映光点为原点时, 瞳孔中心所在的角度（Angle）表示的。如明视瞳孔时Kappa角, 以PDist@Angle表示; 暗视瞳孔时Kappa角, 以MDist@Angle表示; 暗视瞳孔中心相对于明视瞳孔中心位移的大小和角度, 以MPDist@Angle表示, 详见图1。

图1. OPD-Scan III 瞳孔分析示意图
红十字和蓝十字分别代表明瞳和暗瞳中心, 绿十字代表水平角膜中心, 红圈和蓝圈分别代表明瞳和暗瞳轮廓, 白点代表角膜映光点。红色箭头代表明瞳中心相对于角膜映光点的距离和位移角度：PDist@Angle; 蓝色箭头代表暗瞳中心相对于角膜映光点的距离和位移角度：MDist@Angle; 白色箭头代表暗视瞳孔中心相对于明视瞳孔中心位移的大小和角度：MPDist@AngleFigure 1. OPD-Scan III Pupillary analysis diagram.
Red and blue cross represent the center of photopic and mesopic pupil respectively. The green cross represents the horizontal corneal center, Red circle and blue circle represent the contour of photopic and mesopic pupil, White dot represents alignment light. Red arrow represents distance and angle from photopic pupil center to alignment light: PDist@Angle. Blue arrow represents distance and angle from mesopic pupil center to alignment light: MDist@Angle. White arrow represents distance and angle from mesopic pupil center to photopic pupil center: MPDist@Angle.

采用OPD-Scan Ⅲ 于暗室进行测量, 其中Placido环的明视光照度为125.6 lx, 暗视光照度为3.5 lx, 嘱患者尽量睁大眼睛, 暴露角膜及全部瞳孔, 保证泪膜完整, 先测量右眼, 后测量左眼, 间隔时间为10 s以内; 先测量暗瞳数据, Placido环亮的时候测量明瞳数据, 间隔时间为2 s, 检查3次, 选择Placido图像质量最佳的1次结果。上述所有过程由同一经验丰富人员完成。

1.3 统计学方法

系列病例研究。采用SPSS 23.0进行统计学分析。对左右眼术前生物测量数据如平均角膜曲率（Mean corneal keratometry, Mean K）、角膜球差（Corneal spherical aberration, CSA）、白到白距离（White to white distance, WTW）、明视瞳孔直径（Photopic pupil diameter, Photopic）、暗视瞳孔直径（Mesopic pupil diameter, Mesopic）、PDist、MDist、MPDis等的比较采用秩和检验。Kappa角以直角坐标系表示, 以瞳孔中心为坐标中心, 对左右眼明暗瞳孔下Kappa角（PDist@Angle、MDist@Angle）即角膜映光点的象限分布情况采用散点分布图。并根据鼻上方、颞上方、颞下方、鼻下方、鼻侧、颞侧、正上方、正下方8个位置将其分布情况和百分比具体列表。同理以明瞳中心为坐标中心, 也绘制暗视瞳孔中心相对于明视瞳孔中心位移的大小和角度（MPDist@Angle）的散点分布图, 并将其分布情况和百分比具体列表。

为了解哪些测量数据对MPDist有影响, 及其影响程度, 计算临床、生物测量数据（年龄、性别、眼别、明瞳直径、暗瞳直径、PDist、MDist、WTW、CSA）与MPDist的相关系数。由于眼别、性别为分类变量, 对其做卡方检验, 然后进行临床、生物测量数据与MPDist的共线性诊断, 最后将临床、生物测量数据与MPDist进行逐步回归分析得出回归系数。以P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 患者一般资料

394例患者中男153例, 女241例, 年龄36~85（66.4± 10.3）岁, 以眼别分组进行术前各生物测量数据的比较。正态性检验显示除平均曲率和WTW数据服从正态分布外, 其余数据都不符合正态分布。

秩和检验显示左眼和右眼的Mean K、MPDist、PDist、WTW、CSA差异无统计学意义; 右眼的明瞳直径、暗瞳直径、MDist大于左眼（均P< 0.05）。详见表1。

表1 患者白内障术前生物测量数据 Table 1 Biometric data of patient before cataract surgery
2.2 明暗瞳孔条件下Kappa角的分布情况

Kappa角以直角坐标系表示, 其分布可归纳为颞下方、鼻下方、鼻上方、颞上方、正下方、正上方、鼻侧、颞侧8 个位置, 左右眼Kappa角在各方向分布情况及分布百分比见表2, 左右眼散点图分别如图2所示。从表中和图中可见, 明暗瞳孔下, 左右眼Kappa角的极坐标均在鼻侧分布较多, 即正Kappa角占多数。

表2 明暗瞳孔下左右眼Kappa角的分布情况及百分比 Table 2 Distribution and percentage of angle Kappa in the left and right eyes under the photopic and mesopic pupils

图2. 明暗瞳孔kappa角大小和位移角度散点图（394例）
A：右眼; B：左眼。红点代表明视状态下的角膜映光点, 蓝点代表暗视状态下的角膜映光点Figure 2. Scatter plot of Kappa angle size and displacement direction of right eye under the photopic and mesopic pupils (394 cases).
A: Right eye. B: Left eye. Red dots represents alignment light under photopic condition, blue dots represents alignment light under mesopic condition. The intersection in the figure is the center of the pupil.

2.3 左右眼明暗瞳孔中心位移大小和角度的变化

光线由明转暗时, 暗视瞳孔中心相对于明视瞳孔中心位移的角度分布情况及百分比见表3, 左右眼暗视瞳孔中心相对于明视瞳孔中心位移的大小和角度散点图分别如图3所示。

表3 左右眼明暗瞳孔中心位移角度的分布情况及百分比 Table 3 Distribution and percentage of angle from mesopic pupil center to photopic pupil center in left and right eyes

图3. 暗视瞳孔中心相对于明视瞳孔中心位移大小和角度散点图（394例）
A：右眼; B：左眼。蓝点代表暗瞳中心Figure 3. Right eye distance and angle from mesopic pupil center to photopic pupil center scatter plot (394 cases).
A: Right eye. B: Left eye. Blue dots represents mesopic pupil center. The intersection in the figure is the center of the photopic pupil.

从表中和图中可知光线由明转暗时, 双眼瞳孔中心多向颞下方漂移, 即向负Kappa角漂移。

2.4 临床、生物测量数据与MPDist的关系

由于眼别、性别为分类变量, 对其做卡方检验, MPDist（暗视瞳孔中心相对于明视瞳孔中心位移的大小）在眼别和性别上卡方检验P值分别为0.394和0.113, 说明MPDist在不同眼别和性别上差异无统计学意义。计算Mean K、CSA、WTW、Photopic、Mesopic、PDist、MDist与MPDist的相关系数发现, MPDist与年龄、Mean K、明瞳直径、WTW、CSA的相关系数较小, 不能证明他们之间存在共线性关系（见表4）。为进一步证明各变量对MPDist的影响, 对其进行逐步回归分析。

表4 各变量间的相关系数 Table 4 Correlation coefficients between variables

右眼逐步回归最终进入的变量为CSA、PDist、MDist, 方程为：MPDist=0.033+0.505× MDist+0.041× CSA-0.319× PDist（F=45.0, P< 0.001）。

左眼逐步回归最终进入的变量为Mesopic、PDist、MDist, 方程为：MPDist=-0.002+0.547× MDist+0.013× Mesopic-0.350× PDist（F=61.6, P< 0.001）。

3 讨论

Kappa角定义为眼球视轴和瞳孔轴的角距, 瞳孔轴的定义为经过瞳孔中心且与角膜表面垂直的线, 视轴的定义为连接黄斑中心凹和注视点且通过眼球节点的线, 实际上视轴是一条理论上的线, 是无法测量的, 因此, 临床上把Kappa角定义为视线（连接瞳孔中心和注视点的线）与瞳孔轴的角距, 在既往的文献里称为Lambda角。只要注视点离眼球不是非常接近, 两者是基本一致的[1]。在屈光性白内障手术当中, 功能性IOL的应用日益增多, 这类功能性IOL主要包括散光矫正型IOL、多焦点IOL, 对于多焦点IOL, 如果IOL的衍射环偏心于视轴较远, 可引起高阶像差增大, 导致相应的光学干扰现象, 包括光晕和眩光, 术后视觉质量下降; 对于Toric IOL来说, 偏心会造成散光矫正效果的下降, 也会影响视觉质量; 非球面IOL在偏心时, 彗差可能会增加, 影响术后的视觉质量[2, 3, 5, 6, 7, 8, 9]; 另外, 患者对于术后的视觉质量要求越来越高, 临床上有不少患者处于中青年阶段, 除了需要满足看电脑手机、阅读书籍等视近需求外, 夜间视力如夜晚走路、开车也需要得到满足, 因此, Kappa角大小和明暗状态下的变化都是需要考虑的重要因素之一。

如上所述, Kappa角的变化与因瞳孔大小变化而导致的瞳孔中心位移有关。正常人在弥散自然光线下瞳孔直径为2.5~4.0 mm, 瞳孔的大小运动是由虹膜瞳孔括约肌和瞳孔开大肌负责, 它们由视反射中枢发出的副交感神经和交感神经纤维支配, 光线和调节是2个主要影响瞳孔大小变化的因素。然而, 即使在相同条件下, 不同的人瞳孔直径也是不一样的, 瞳孔直径与年龄、屈光状态、精神状态等有关[10]。既往, 国外已有研究指出, 对成年人来说, 随年龄增长, 不管在何种光照条件下, 瞳孔直径都会逐渐变小[11], 而对于婴儿和儿童, 随年龄增长瞳孔直径逐渐增大, 11岁以后, 瞳孔直径又开始逐渐变小[12]。另外, 有关瞳孔反射和调节的研究指出, 每增加1 D的调节反应, 瞳孔的收缩量随年龄的增长而增长[13]。Donnenfeld[14]对不同光照条件下的瞳孔中心测量提示, 瞳孔中心在不同的光照条件下有明显的移动; Yang等[15]对瞳孔中心在明、暗光线下及散瞳前后位移的研究示随着瞳孔散大, 瞳孔中心一般向颞侧移动, 不过位移平均为0.133 mm, 90%的研究对象瞳孔位移小于0.3 mm, 而且与屈光状态、年龄及瞳孔直径的变化无关; Erdem等[16]对瞳孔中心在明、暗光线下及散瞳前后的位移进行测量计算后发现, 瞳孔中心位于角膜映光点的颞侧, 散瞳后的瞳孔中心相对于明视状态下瞳孔中心的位移方向44%是朝颞下方, 22%朝鼻下方, 19%朝颞上方, 15%朝鼻上方, 而光线由暗到明时, 瞳孔中心的位移为（0.084± 0.069）mm, 远视者较近视者的角膜映光点与瞳孔中心的水平距离明显更大。

由于解剖上黄斑中心凹位于瞳孔轴在眼球后极部交点的颞侧, 大部分人多为正Kappa角。国外已经有很多有关Kappa角分布的研究：Hashemi等[17]对800名年龄分布较广的参与者（14~81岁）研究显示, Kappa角随年龄增长而变小, 与性别无明显关系, 近视者Kappa角为（5.13± 1.508）° , 正视者Kappa角为（5.72± 1.10）° , 远视者Kappa角为（5.52± 1.19）° ; Basmak等[18]对300名健康成年人（20~40岁）的研究示近视者随近视度数增高而变小, 远视者随远视度数增高而变大, 而且左眼相对右眼的Kappa角更大; Basmak等[19]另一个针对斜视患者Kappa角的研究示外斜视较内斜视患者Kappa角更大, 同时也得出左眼相对右眼的Kappa角更大的结果。

本研究白内障患者术前临床及术前生物测量数据显示（见表1）：右眼生物测量数据P25、P50、P75为：明瞳直径为2.69、2.94、3.31 mm, 暗瞳直径为4.12、4.72、5.30 mm, PDist为0.14、0.23、0.33 mm, MDist为0.17、0.26、0.39 mm, MPDist为0.06、0.10、0.17 mm; 左眼生物测量数据P25、P50、P75为：明瞳直径为2.66、2.87、3.18 mm, 暗瞳直径为3.99、4.48、5.08 mm, PDist为0.14、0.21、0.30 mm, MDist为0.15、0.24、0.35 mm, MPDist为0.16、0.09、0.15 mm; 其中, 平均角膜曲率、MPDist（明瞳向暗瞳转变时瞳孔中心位移大小）、PDist（明瞳Kappa角大小）、WTW、CSA双眼差异无统计学意义; 右眼的明瞳直径、暗瞳直径、MDist大于左眼, 分析可能为检查者对受检者先行右眼检查, 后行左眼检查, 中间间隔时间太短, 导致左眼因间接对光反射瞳孔缩小所致, 而左眼暗瞳直径较小又导致了左眼的MDist（暗瞳Kappa角大小）也较右眼小, 差异有统计学意义（P< 0.05）, 因既往研究均为明视状态下测量Kappa角, 这点尚需进一步研究。双眼PDist无显著差异, 这点与既往研究不符。

观察上述研究数据范围, 可发现明暗瞳孔大小及明暗交替时瞳孔中心的位移在不同患者间存在较大差异, 而既往鲜有对影响明暗瞳孔位移的影响因素进行研究, 如前所述, 如果白内障患者存在较大的Kappa角或明暗状态下变化较大, 日常生活中不同的光线条件下视觉质量可能存在较大差异, 那么就要避免选择多焦点IOL或者其他的功能性IOL, 针对这个问题, 本研究进行了临床、生物测量数据与MPDist（暗视瞳孔中心相对于明视瞳孔中心位移的距离）的多元回归的统计学分析（需要说明的是因白内障患者术前的屈光状态与晶状体混浊部位和程度有关, 另外OPD-Scan Ⅲ 仪器不能测量ACD及CCT, 故这3个可能有意义的数据未能采纳）, 结果显示：对右眼, MDist（暗瞳Kappa角大小）、CSA与MPDist存在正相关, 与PDist（明瞳Kappa角大小）存在负相关, 其中MDist回归系数最大, PDist其次; 对左眼, MDist、暗瞳直径与MPDist存在正相关, 与PDist存在负相关, 仍然是MDist回归系数最大, PDist其次, 提示在为白内障患者选择高端IOL时, 需重点关注这4个参数, 尤其是MDist和PDist。本研究中明暗状态下, 左右眼Kappa角的极坐标均在鼻侧分布较多, 且光线由明到暗时, 暗视瞳孔中心相对于明视瞳孔中心位移的方向多为颞下方漂移, 即向负Kappa角漂移, 与既往研究相符, 并且MDist越大, 漂移距离越大, PDist越大, 漂移距离越小。当然, 考虑到光轴作为一个理想光学系统的中心轴理论上是不变的, 只是因为其难以测量而用瞳孔中心轴进行了代替。Kappa角的定义可能会导致一个结论：暗瞳状态下的Kappa角增大将导致患者夜间视觉质量下降, 实际上这个结论尚需深入探讨。由于本研究暂时没有结合患者术后的夜间视觉质量进行分析, 还不能明确明暗瞳孔时由于瞳孔中心位移导致Kappa角的变化是否有临床意义。需要进一步研究。

综上所述, 白内障患者中双眼明暗瞳孔状态下均为正Kappa角占多数; 不同明暗度下瞳孔大小的改变会影响Kappa角的大小, 而且明暗瞳孔大小及明暗交替时瞳孔中心的位移角度在不同患者间存在较大差异; MPDist的变化与PDist（明瞳Kappa角大小）、MDist（暗瞳Kappa角大小）、暗瞳直径、CSA存在线性回归关系, 其中双眼均与PDist存在负相关, 双眼均为MDist对MPDist的变化影响相对较大大。

利益冲突申明 本研究无任何利益冲突

作者贡献声明 李孟琼：研究设计; 收集数据; 资料分析及解释; 撰写论文; 对编辑部的修改意见进行修改。毛祖红：参与研究设计、收集数据、资料分析及解释。张广斌：参与指导研究设计, 并参与编辑部意见修改

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