经上皮准分子激光角膜切削术治疗近视散光术后散光的矢量分析
孙丽霞, 辜美山, 张日平, 李瑾瑜, 李森茂, 张铭志
515041 汕头大学 · 香港中文大学联合汕头国际眼科中心

通讯作者:张铭志(ORCID:0000-0001-9032-7274),Email:zmz@jsiec.org

第一作者:孙丽霞(ORCID:0000-0003-2358-6959),Email:slx@jsiec.org

摘要

目的 采用Alpins矢量分析法分析经上皮准分子激光角膜切削术 (TransPRK)治疗近视散光的效果,探讨影响散光矫正的因素。方法 回顾性系列病例研究。收集2014年1月至2016年6月在汕头国际眼科中心行TransPRK矫正近视散光且术后坚持随访3个月的患者99例(167眼),分成低散光组(-0.25~-0.75 D)和相对高散光组(-1.00~-4.75 D)。采用Alpins矢量分析法对手术前后散光的相关指标进行计算和评估,手术前后指标采用配对 t检验;影响散光矫正的因素之间的相关性采用Pearson相关分析。结果 术前主觉验光球镜度为(-3.57±1.22)D,散光度为(-0.93±0.62)D。术后3个月主觉验光球镜度为(+0.12±0.25)D,散光度为(-0.04±0.23)D。目标矫正散光量绝对值(|TIA|)为(0.86±0.58)D,手术矫正散光量绝对值(|SIA|)为(0.87±0.59)D,误差量绝对值(|DV|)为(0.10±0.21)D,误差值(ME) (0.01±0.17)D,误差角(AE) (1.49±13.27)°,矫正指数(CI)为0.98±0.33。|SIA|与|TIA|呈正相关( r=0.94, P < 0.001)。|AE|与|DV|呈正相关( r=0.83, P < 0.001)。ME与|SIA|呈正相关( r=0.23, P < 0.001)。2组|DV|、ME和 CI相似;低度散光组的|AE|为5.78°±16.34°,相对高散光组为1.82°±4.41°,差异有统计学意义( t=2.02, P=0.04)。术后37只患眼(22.0%)有残余散光,其中60%的患者手术前后轴向改变量大于30°,发现术前散光轴变化呈逆时针改变,转轴度为-2.30°±45.88°。结论 TransPRK对散光的矫正效果与散光大小和轴向矫正的准确性关系密切,为了减少术后散光,需提高术中矫正散光大小和轴向的准确性。

关键词: 散光; 经上皮准分子激光角膜切削术; 矢量分析
Vector Analysis of Astigmatism after Transepithelial Photorefractive Keratectomy for Myopic Astigmatism
Lixia Sun, Meishan Gu, Riping Zhang, Jinyu Li, Senmao Li, Mingzhi Zhang
Joint Shantou International Eye Center of Shantou University and the Chinese University of Hong Kong, Shantou 515041, China
Corresponding author:Mingzhi Zhang, Joint Shantou International Eye Center of Shantou University and the Chinese University of Hong Kong, Shantou 515041, China (Email: zmz@jsiec.org)
Abstract

Objective: To investigate outcomes of myopic astigmatism correction after transepithelial photorefractive keratectomy (TransPRK) for myopic astigmatism using the Alpins method, and to explore factors affecting the correction of astigmatism.Methods: In this retrospective study, 99 patients (167 eyes with myopic astigmatism) during January 2014 to June 2016 in Joint Shantou International Eye Center were chosen and then divided into a low astigmatism group (-0.25- -0.75 D) and a high astigmatism group (-1.00- -4.75 D). Astigmatism status was evaluated based on astigmatism before treatment and 3 months after treatment based on Alpins vector analysis. Pre-op and post-op indexes were compared with a paired t-test, and the correlation of factors affecting the correction of astigmatism was analyzed by Pearson correlation.Results: Before surgery, spherical power was -3.57 ± 1.22 D and astigmatism was -0.93± 0.62 D based on subjective refraction; and 3 months after surgery spherical power was +0.12 ± 0.25 D and astigmatism was -0.04 ± 0.23 D. Target-induced astigmatism (|TIA|) was 0.86 ± 0.58 D, surgery-induced astigmatism (|SIA|) was 0.87 ± 0.59 D, the difference vector (|DV|) was 0.10 ± 0.21 D, the magnitude of error (ME) was 0.01 ± 0.17 D, the angle of error (AE) was 1.49° ± 13.27° and the correction index (CI) was 0.98 ± 0.33. |SIA| and |TIA| were positively correlated ( r=0.94, P < 0.001), |AE| and |DV| were positively correlated ( r=0.83, P < 0.001) and ME and |SIA| were positively correlated ( r=0.23, P < 0.001). The two groups had a similar |DV|, ME and CI. The low astigmatism group's |AE| was 5.78° ±16.34°, and the high astigmatism group's |AE| was 1.82° ± 4.41° ( t=2.02, P=0.04). After TransPRK, 37 eyes (22.0%) had astigmatism, and 60% of eyes had an axis change of more than 30°. We found that the preoperative cylinder axis moved counter-clockwise to the postoperative cylinder axis, which changed -2.30° ± 45.88°.Conclusions: Postoperative astigmatism using TransPRK has a close relationship with the accuracy of astigmatism and axis correction. In order to reduce postoperative astigmatism, it is necessary to improve the accuracy of the astigmatism and axial direction during the procedure.

Keyword: astigmatism; transepithelial photorefractive keratectomy; vector analysis

目前角膜屈光手术已经进入了全激光手术的时代, 新型全激光手术— — 经上皮准分子激光角膜切削术(Transepithelial photorefractive keratectomy, TransPRK)于2010年问世, 该手术操作简单快捷, 一步完成角膜前3层结构的切削, 避免了角膜瓣源性的散光[1]。近年来因激光角膜屈光手术发生严重影响视力的并发症显著减少, 而手术引起的散光的问题凸显出来[2], 成为影响术后视觉质量的因素之一[3]。Alpins矢量分析法可评价激光角膜屈光手术矫正散光的有效性[4]。本研究对在汕头国际眼科中心行TransRPK治疗近视散光患者的术后散光变化情况进行观察, 初步探讨其成因及变化规律。

1 对象和方法
1.1 一般资料

入选标准:年龄大于18周岁; 屈光状态在术前2年内基本稳定; 至少1周内未配戴软性角膜接触镜; 至少4周内未配戴硬性角膜接触镜; 无眼部疾病和系统性疾病, 无其他眼部手术史或外伤史; 术后角膜Haze等级< 2级, 可伴有干眼、视疲劳; 排除标准:合并其他角膜表面切削手术并发症。

回顾2014年1月至2016年6月在汕头国际眼科中心使用Amaris 500E准分子激光仪行TransPRK手术的患者, 复性近视散光眼246只, 选取其中有术后3个月复查结果的病例99例(167眼)。本研究通过本院的学术委员会审查。

1.2 手术及随访

所有手术均由经验丰富的手术医师进行, 采用Amaris 500E准分子激光仪的消像差模式行TransPRK手术。术前将主觉验光处方、暗室瞳孔直径以及角膜厚度等参数输入准分子激光仪。术前Pentacam测量角膜顶点和瞳孔中心的偏移量, < 0.2 mm时, 以瞳孔中心为切削中心[5]; ≥ 0.2 mm时, 切削中心设在角膜顶点和瞳孔中心之间靠近角膜顶点1/3处[6]。术中补偿眼球静态旋转和动态旋转角度。TranPRK术中基质切削量超过70 μ m者将浸有0.02%丝裂霉素C溶液的滤纸片覆盖角膜切削面40 s, 平衡盐液冲洗后, 戴角膜绷带镜, 术后常规用药。术后1、3、5 d复诊, 记录上皮愈合时间, 角膜上皮愈合后摘绷带镜。术后2周、1个月、2个月、3个月进行裸眼视力(LogMAR)、最佳矫正视力(LogMAR)、屈光度、裂隙灯显微镜眼前节检查。

1.3 散光的评估指标及计算方法

将主觉验光的散光转换到角膜平面。将左眼术前及术后的散光轴向镜像翻转, 即180° 减原轴向。将双眼的轴向角加倍。采用Alpins法, 分析手术前后的散光矢量变化, 利用VECTrAK(版本:2.2.1, 澳大利亚ASSORT公司)软件进行矢量计算, 计算以下指标:目标矫正散光向量(Target induced astigmatism, TIA); 手术矫正散光向量(Surgery induced astigmatism, SIA); 误差向量(Difference vector, DV); 误差值(Magnitude of error, ME); 误差角(Angle of error, AE); 矫正指数(Correction index, CI)。各向量说明见图1。

图1. 角膜平面散光各向量计算
TIA, 目标矫正散光向量; SIA, 手术矫正散光向量; DV, 误差向量; ME, 误差值; AE, 误差角; CI, 矫正指数
Figure 1. Calculations of vector analysis of astigmatism at corneal plane.
TIA, target-induced astigmatism; SIA, surgery-induced astigmatism; DV, difference vector; ME, magnitude of error; AE, angle of error; CI, correction index.

1.4 统计学方法

回顾性系列病例研究。采用SPSS 17.0软件进行统计学分析。术前和术后3个月各指标的比较采用配对t检验。影响散光矫正的因素之间的相关性采用Pearson相关分析, 手术前后散光的轴向分布采用卡方检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 术前情况

入选的84例患者中男61例, 女23例, 年龄(21.5± 4.1)岁。其中术前顺规散光143眼, 逆规散光18眼, 斜轴散光6眼。Pentacam测量术前角膜顶点距离瞳孔中心的偏移量为(0.16± 0.09)mm, 角膜散光为(1.24± 0.61)D。主觉验光散光与Pentacam测量角膜散光之差的绝对值为(0.46± 0.29)D, 轴向差大小为14.0° ± 16.7° 。

2.2 术中和术后情况

术中眼球静态旋转角度为0.5° ± 3.6° , 150眼识别成功, 识别成功率为89.9%, 识别成功者均补偿, 上皮愈合时间为(4.2± 1.7)d, 术后除偶有眼干、眼疲劳外, 未出现严重并发症, 角膜均透明。

2.3 术后散光分析

术前和术后3个月主觉验光散光度、球镜度差异均具有统计学意义(t=-17.04、-37.00, P < 0.001), 最佳矫正视力手术前后差异无统计学意义, 见表1。术前裸眼视力1.27± 0.36, 术后3个月-0.03± 0.08, 差异均具有统计学意义(t=44.71, P < 0.001)。

表1 167眼经上皮准分子激光角膜切削术前后主觉验光散光、球镜和最佳矫正视力的比较 Table 1 Comparison of preoperative and postoperative astigmatism, spherical power and BCVA in 167 eyes

术后3个月散光矢量分析结果见表2。根据术前散光度, 将患眼分成2组, 其中低散光组(-0.25~-0.75 D)93眼, 相对高散光组(-1.00~-4.75 D)74眼, 术前和术后3个月的散光分布见图2, 以散光度数为半径, 散光轴向为角坐标。

表2 167眼经上皮准分子激光角膜切削术后3个月散光矢量分析结果 Table 2 Results of vector analysis in patients with myopic astigmatism 3 months after TransPRK in 167 eyes

图2. 经上皮准分子激光角膜切削手术前后散光分布
A:低散光组术前情况(93眼):B:相对高散光组术前情况(74眼); C:低散光组术后3个月情况(93眼); D; 相对高散光组术后3个月情况(74眼)
Figure 2. Distribution of astigmatism before and after TransPRK.
A: Astigmatism in low astigmatism group before TransPRK (93 eyes). B: Astigmatism in high astigmatism group before TransPRK (74 eyes). C: Astigmatism in low astigmatism group 3 months after TransPRK (93 eyes). D: Astigmatism in high astigmatism group 3 months after TransPRK (74 eyes). TransPRK, transepithelial photorefractive keratectomy.

术后3个月, 左眼和右眼各项散光矢量分析指标差异均无统计学意义(P > 0.05), 见表3。|SIA|与|TIA|呈正相关(r=0.94, P < 0.001), 见图3。|DV|与|AE|呈正相关(r=0.83, P < 0.001), 见图4。即误差角越大, 矢量误差越大。SIA与ME呈正相关, 即SIA越大, ME越大(r=0.23, P < 0.001)。低散光组比相对高散光组组间术前主觉验光散光和角膜散光的差值及轴向差大, 差异具有统计学意义 (P=0.02), 低散光组较相对高散光组具有更大的误差角(AE)绝对值, 差异具有统计学意义(t=2.02, P=0.04), 见表4

表3 经上皮准分子激光角膜切削术后3个月散光矢量分析结果 Table 3 Results of vector analysis between low astigmatism group and high astigmatism group 3 months after TransPRK

图3. 手术矫正散光量绝对值(|SIA|)与目标矫正散光量绝对值(|TIA|)呈正相关(167眼; r=0.96, P < 0.001)Figure 3. |SIA| and |TIA| are positively correlated (167 eyes, r=0.96, P < 0.001).
SIA, surgery-induced astigmatism; TIA, target-induced astigmatism.

图4. 误差角绝对值(|AE|)与误差量绝对值(|DV|)呈正相关(167眼; r=0.61, P < 0.001)Figure 4. |AE| and |DV| are positively correlated (167 eyes, r=0.61, P < 0.001).
AE, angle of error; DV, difference vector.

表4 低散光组(-0.25 ~ -0.75 D)和相对高散光组(-1.00 ~ -4.75 D)散光分析结果对比(167眼) Table 4 Astigmatism results between low astigmatism group (-0.25 - -0.75 D) and high astigmatism group (-1.00 - -4.75 D)(167 eyes)

130只患眼术后未出现散光, 161只患眼术后散光介于-0.5~+0.5 D, 所有患眼术后散光介于-0.75~+0.75 D。其中7只患眼手术前后轴位改变量≤ 5° , 4只患眼手术前后轴位改变量为> 5° ~15° , 4只患眼手术前后轴位改变量为> 15° ~30° , 22只(60%)患眼手术前后轴位改变量> 30° , 见表5。术后3个月有残余散光的眼37只(22.0%), 裸眼视力为-0.03± 0.08, 术后最佳矫正视力为-0.06± 0.07, 术后主觉验光球镜度为(+0.18± 0.29)D, 术后主觉验光散光度为(-0.18± 0.47)D。其中术前顺规性散光33眼(89%), 逆规性散光3眼(8%), 斜轴散光1眼(3%), 术后3个月顺规性散光17眼(46%), 逆规性散光12眼(32%), 斜轴散光8眼(22%)。手术前后轴向分布差异均具有统计学意义(χ 2=15.96, P < 0.001)。定义术前到术后轴向顺时针旋转为正, 逆时针旋转为负。发现术前散光轴整体主要沿逆时针方向转至术后轴向, 转轴度为-2.30° ± 45.88° 。

表5 经上皮准分子激光角膜切削术后3个月残余散光轴向改变的情况(167眼) Table 5 Changes of axis of asigmatism 3 months after TransPRK in 167 eyes
3 讨论

激光角膜屈光手术中散光的治疗相对复杂, 影响因素较多, 其总体预测性和有效性较近视治疗低, 有时甚至出现术后散光增加, 轴向偏移等情况严重影响患者术后视觉质量[7]。散光作为一个矢量, 经常被作为标量进行研究、分析, 有一定的局限性。本研究采用Alpins矢量分析法[4], 可以突出散光作为矢量的特点, 并能发现轴位对于手术矫正的影响。de Benito-Llopis等[8]术后长期随访显示, 大部分角膜表面切削手术患者在术后3个月时屈光状态已经达到稳定, 本研究选取TransPRK术后3个月的患者进行术后散光矢量分析。

手术矫正复合近视散光时, 在角膜屈光力强的径线上要增大切削量, 并非像近视一样对角膜均匀切削, 引起的角膜形态重塑和生物力学的改变较近视复杂。术前有诸多影响散光矫正的因素如:散光类型和来源、散光度数和轴位等[9]; 手术方式和手术中眼球的旋转[10]、患者的头位、手术量、切削深度、激光能量、切削中心定位等因素都会影响手术的预测性和有效性; 术后非生理性的角膜形态改变和角膜组织的愈合增生修复均可导致新增散光产生[11]

本研究发现|AE|和|DV|呈正相关, 说明SIA和TIA角度误差越大, 散光的误差矢量越大, 60%患者术后散光与术前散光轴向相差30° 以上, 推测术后散光轴的偏移是导致误差矢量增加的原因之一, 术后裸眼视力与残余球镜度、柱镜度、轴向和术前最佳矫正视力等因素有关。造成矫正散光轴向误差的可能原因:①患眼高阶像差可能影响术前验光结果, 验光时检查者主观判断经验和角膜地形图的误差均有可能影响散光轴向测量的准确性。②患者坐位术前检查和卧位手术切削之间的体位变化而产生的术中眼球旋转。③术中因患者转动眼球明显而中断后再次进行激光切削时, 容易造成轴向偏差。④术中角膜干燥造成散光过矫, 导致轴向偏差90° 。要减少甚至消除术后散光的产生, 需尽可能提高术中矫正散光轴向的精确性, 可以从以下几个方面着手:①努力提高术前验光的精准度, 尽量减少角膜地形图检查的误差。②术中补偿眼球旋转角度能够有效地解决因患者眼球旋转所导致的散光轴位变化造成的切削偏差。③术前向患者宣教手术流程, 强调注视训练的重要性, 做好患者的注视训练, 避免术中眼球明显转动导致的激光暂停。④术中操作快捷, 避免角膜干燥造成的屈光误差。

本研究发现低散光组|AE|大于相对高散光组, 低散光组术前主觉验光散光和角膜散光的差值绝对值及轴向差均较相对高散光组大, 提示在对低散光眼进行手术设计时如参考角膜地形图, 可行轴向调整。Kanellopoulos[12]报道用角膜地形图散光调整后的散光度和轴向行准分子激光原位角膜磨镶术(LASIK)矫正复性近视散光比用传统的角膜地形图引导方案矫正效果更佳。我们的散光的矫正目标是0, 以上所有病例均是按原散光度进行手术治疗, 发现术后2组患眼结果比较接近1, 且均值均小于1, 可见TransPRK术后患者存在轻微欠矫, 手术设计时可能需要根据角膜地形图中角膜散光的量和轴向, 修正术中目标散光量和轴向, 或许可以达到更加精准的散光矫正效果。

本研究结果与部分研究[13, 14, 15, 16]结果比较, TransPRK相比于其他的3种术式有最小的误差向量和中等的误差角度, 并且TransPRK的矫正指数最接近1(见表6), 这可能与手术本身的特点、样本不同, 手术医师和手术设计等因素有关, SMILE缺乏跟踪系统, 切削中心需要术者主观对位, 无法补偿角膜旋转; TransPRK和LASIK相比, 手术操作简单快捷, 只需一步完成角膜前3层结构的切削, 不需要制作角膜瓣[17], 避免了角膜瓣源性散光[1]。TransPRK是否比其他手术更有效地矫正散光, 有待进一步比较研究。

表6 不同术式矫正散光矢量分析结果 Table 6 Vector analysis results of different sugerys

本研究为回顾性的研究, 混杂因素较多, 随访时间较短, 未与其他术式进行比较, 仍有待后续进一步研究证实。

综上所述, TransPRK对散光的矫正效果与散光大小和轴向矫正的准确性关系密切, 为了进一步提高手术质量, 减少术后散光, 需提高术中矫正散光大小和轴向的准确性。

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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