雙通道視覺質量分析系統的臨床應用

劉慧杰 柴松

雙通道視覺質量分析系統的臨床應用

劉慧杰 柴松

雙通道視覺質量分析系統 (optical quality analysis system,OQAS)自2002年應用于眼科以來，能全面客觀反映實際的眼光學系統的成像質量，具有穩定性好、重復性好、干擾少等優點。該技術的問世，實現了視覺質量的量化，進一步完善了我們對視覺的評判。本文對近年來這一技術在眼科臨床中的應用進展進行簡要介紹，為臨床判斷患者的視覺質量提供新的思路。

雙通道視覺質量分析系統；白內障；角膜屈光手術

雙通道技術(double-pass technique,DP)在1955年由Flamant[1]提出后一直廣泛應用于生理光學方面。雙通道視覺質量分析系統 (optical quality analysis system,OQAS)自2002年應用于眼科以對視覺功能進行檢測，其能夠從像差、散射和衍射等方面綜合分析人眼的視覺質量，其工作原理是由激光二極管發射器發射出780 nm波長的紅外點光源，通過一系列雙面鏡的反射，經過眼的屈光系統后成像在視網膜上，成像的反射光線再經原路返回，依靠一立體照相機CCD接收成像，然后通過外設PC機獲取并分析該視網膜像[2]，它同時還包括一個注視系統(LED-CCD2)，用以確保測試者實時監測患者的瞳孔變化和中心注視情況。

1 OQAS的測量參數

1.1 點擴散函數(point scatter function,PSF) 指一個物點經過光學系統后在像面上的光強分布函數，包含像差、散射和衍射的信息，能綜合研究、分析人眼的視網膜成像質量[3]。PSF反映了一個點光源投射到視網膜上所發生的位置和光強度的偏差。所有物體都可以認為是由許多獨立的光點組成，而每個光點都可形成自己的PSF像，將這些PSF像相疊加就組合成了物體的像[4]。一般認為，形成的光斑面積越小，則點光源經過人眼光學系統后彌散越小,視網膜成像質量就越好；光斑的光強度越大，則點光源經過人眼光學系統后光能量損失越少，視網膜成像質量就越好[5]。

1.2 調制傳遞函數(modulation transfer function,MTF) 是不同空間頻率的正弦條紋通過光學系統后與通過前的調制度的比值，表達的是對稱性像差。MTF反映光學系統對不同空間頻率的傳遞能力，一般隨著空間頻率的增大而逐漸降低，數值范圍0～1，MTF值越大，成像越清晰，視覺質量越好[4]。高空間頻率較低空間頻率經眼球這一光學系統后其調制度下降的幅度大[5]。一般而言，低空間頻率在識別輪廓方面較高空間頻率作用更大，這對于白內障患者視力較好，為何仍訴明顯視物不清能提供合理的解釋[5]。MTF曲線可告知整個圖像的對比度變化，而視力僅是曲線上的一點，因此認為MTF包含更全面信息量，能更準確地判斷成像的性質。MTF截止頻率(modulation transfer function cut off frequency,MTF cut off)：表示人眼MTF曲線在空間頻率達到該頻率值即MTF值趨向于零時，就會到達分辨率極限。光學系統的像差越大,成像質量就越差,引起的物像對比度下降就越厲害[6]。此值代表低對比度時的最高頻率，由于OQAS記錄的PSF圖像會被照相機內的固有高頻噪音所影響，而且對于非常小的MTF值這種影響可能更明顯，為了避免這種人工誤差，OQAS使用0.01 MTF值(對應1%的對比度，即OV1%)作為截止頻率，除以30 c/deg就是小數制的中心視力[7]。正常人此值≥30 cpd，其值越大，視覺質量越好。在無像差和衍射的理想條件下，人眼能分辨的最大空間頻率是60 cpd[5]。

1.3 斯特列爾比值(strehl ratio,SR) 指在同一瞳孔直徑下，有像差光學系統與衍射受限光學系統(無像差)的PSF中心峰值的比值，正常人眼為30%，比值越高的光學系統越接近無像差光學系統。將SR值為80%時稱為衍射極限，若SR值超過95%認為其性能不亞于無像差光學系統[5]。OQAS可直接獲得SR值。

1.4 對比度視力(visual acuity,VA) 指保持對比度不變，測定能辨識的空間頻率閾值，可以更靈敏、全面地反映視功能狀態。在日常生活中，周圍環境中各種目標的對比度是高低不同的，而人眼對不同目標的分辨率也不同，普通視力檢查只能測定高對比度下人眼對不同空間頻率的視標的識別能力[8]，而OQAS可以同時獲得對比度為100%、20%及9%時的對比度視力值，進而直觀的反映出在不同對比度情況下的視力，從而指導角膜屈光、白內障等手術適應癥的選擇。

1.5 客觀散射指數(objective scattering index,OSI) 散射指光線通過不均勻介質而偏離其原來的傳播方向而散開到各個方向的現象。目前的測量儀器無法客觀、準確的檢測散射指數。OQAS基于雙通道技術可客觀簡便地獲得患者的眼散射指數，對眼內各屈光介質病變造成散射指數的變化進行量化評估，以此來對白內障發展階段、后囊渾濁程度及干眼程度進行分度，也可應用于角膜炎和葡萄膜炎的診治。OSI是雙通道影像外周(12～20弧分)與中心(1弧分)的光能量之比，比值介于0～10，由于像差存在于成像圖像的中央部分，散射存在于圖像的外周部分，因此，OSI值越高，周圍的區域就越大，散射情況也就越嚴重[4]。

1.6 客觀驗光 傳統主觀驗光是以最佳矯正視力為依據，而客觀驗光則以最佳視覺質量為依據，視力≠視覺質量，而視覺質量與患者滿意度直接相關。OQAS可在主觀驗光矯正球鏡±3D誤差范圍內進行客觀驗光，從而獲得最佳視覺質量時的屈光度數，以此來指導角膜屈光手術方案的設計及臨床驗配工作。

1.7 自然晶狀體及人工晶狀體的調節幅度測量 OQAS可在客觀驗光獲得最佳視覺質量時的屈光度數的基礎上，通過附加-1.0 D～+3.0 D的調節刺激，以0.5D遞增，誘導晶狀體產生調節反應，在每個調節刺激下采集4副PSF圖像，取均值進行分析以獲得對應的視網膜像。OQAS調節度始于圖像質量最佳時的寬度，而終于此寬度增加至2倍時。OQAS晶狀體調節幅度檢查對白內障可調節人工晶狀體的選擇具有指導意義，同時對術后調節力的評估及遠期跟蹤有重要作用，也可用于老視的進展情況及閱讀功能評估。

1.8 客觀檢測淚膜功能 OQAS通過每隔0.5 s記錄一次OSI值，并根據其隨時間的變化畫出曲線圖，并與正常健康人的曲線圖相對比，進而客觀評價淚膜的功能。相對于傳統的熒光素染色、淚液分泌實驗等接觸檢查方法，患者更易于接受OQAS，患者的依從性也會有所提高，對干眼的早期發現、療效評估及跟蹤隨訪有重要意義。OQAS不僅可客觀、快速、準確地評估角膜屈光、白內障術后患者的淚膜功能，還能判斷出單純因淚膜質量下降造成的視覺疲勞。

2 OQAS在眼科的應用

2.1 白內障 目前，白內障主要依據裂隙燈下晶狀體的情況來分級，最具代表性的是LOCS Ⅲ分級系統[9]。盡管判斷標準中包含對晶狀體各方面特征的描述，但臨床上還是取決于臨床醫生的主觀判斷。OQAS運用雙通道技術研究點光源在視網膜的成像，通過分析雙通道圖像中周邊光線(12～20弧分)與處于中間峰值(1弧分)的光線強度的比值、散射光線的分布，從而得出OSI值來衡量眼內散射情況，進而來定性白內障的嚴重程度。

Artal等[10]曾對53只眼(15只正常眼和38只核性白內障眼)應用雙通道技術和LOCSⅢ分級系統進行比較分析，發現二者有75%的一致性。OQAS中的OSI值可有助于白內障的客觀分級[11,12],OSI低于 0.5為無白內障(正常眼)，OSI在0.5～1.5時為輕度增高期，建議進一步跟蹤檢查，OSI為1.5～4時為早期白內障，OSI高于4時為成熟期白內障。臨床醫師可應用兩種分類綜合分析為白內障手術時機的選擇提供可靠依據。

目前白內障的手術方式及手術切口大小因臨床醫師個人經驗存在一些差異，例如手術切口位置、手術切口方式以及手術切口大小之間的差異，雖然術后視力都會達到預期，但視覺質量是否存在差異,這個問題隨著OQAS的誕生也帶來了解決辦法。何奇柳[13]就針對1.8 mm和3.0 mm切口白內障超聲乳化手術患者的視覺質量進行了比較，研究發現1.8 mm切口白內障術后視力短期恢復比標準同軸白內障手術快，而且術源性散光較小。

Artal[14]曾用OQAS對Tecnis ZM900、ReSTOR SN6AD1、Acri.Lisa 366D和Crystalens HD四種人工晶狀體對老視的矯正效果進行評估,發現Crystalens HD有更好的PSF值及最低的OSI值，而Acri.Lisa 366D則有最佳MTF曲線。Holland等[15，16]分別對植入Toric、 Lentis L313T Toric人工晶狀體和體外AcrySof SA60AT 植入模型眼后的視覺質量進行了評估，發現不同類型的人工晶狀體對患者視力、散光有不同程度的矯正，而晶狀體自身軸位的旋轉也不同，這為臨床醫師為患者選擇合適的人工晶狀體提供了可靠的依據。

目前，隨著手術技術的提高和人工晶狀體材料的改進，雖然后發障的發生率及Nd∶YAG激光囊膜切除率已經下降到了個位數，但在人口眾多的我國仍是一個龐大的群體。王新[17]對人工晶體材料及Nd∶YAG激光對人工晶狀體眼散射光及視覺質量的影響進行了研究，分析發現散射光嚴重影響人工晶狀體眼的視覺質量，而其與年齡、最佳矯正視力等影響因素沒有相關性；還發現疏水性丙烯酸酯的人工晶狀體眼內散射光值較親水性丙烯酸酯的人工晶狀體眼內散射光值小,并且視覺質量較好。Nd∶YAG激光后囊膜切開術治療后發性白內障患者,術后最佳矯正視力明顯提高,同時與術前比較球差、慧差、散射光值明顯降低,術后可以重新獲得較好的視覺質量。

2.2 角膜屈光手術 Ondategui等[18]運用OQAS分別對行PRK和LASIK手術患者的術前及術后3個月的視覺質量進行比較，發現術后除OSI值升高外，其他參數值均降低，提示兩種手術均增加了眼內散射，對視網膜的成像質量均有不利影響。通過MTF參數可解釋為何術后患者視力良好而仍訴視物不清[19]。

目前青少年兒童近視發生率逐漸提升，除了進行手術治療以外，配戴角膜塑形鏡來矯正視力以及延緩近視的發展也逐漸得到大家的認可。角膜塑形鏡與角膜直接接觸，通過眼瞼的壓力作用使角膜變平，從而降低角膜曲率，降低近視度數。在臨床應用中，我們除了關注患者的視力、屈光狀態以及角膜狀態外，還應該關注患者視覺質量是否也發生了一定的變化。谷天瀑[20]利用OQAS對配戴角膜塑形鏡前后視覺質量和眼內散射進行了評估。隨機選取8～16歲患者32例，屈光度為-1.00～5.75 DS，散光度數為0～-1.50 DC，患者在配戴前、佩戴后7 d、1 m和3 m分別接受OQAS檢查，研究發現患者配戴角膜塑形鏡后初期視覺質量下降，表現為MTF截止頻率和各對比度下OQAS值下降，OSI升高；配戴塑形鏡后3個月視覺質量逐漸恢復到配戴前水平。

2.3 白內障及角膜屈光術后視力恢復的預測及術后滿意度的評估 OQAS可行客觀準確的對比度視力檢查，該視力僅僅是對屈光間質的檢測評估，不等同于大腦皮質反應的視力，對于單純白內障或屈光不正的患者，其客觀視力與主觀視力應該相符合，如若不符應慎重手術，需進一步查找原因。白內障患者的客觀視力若高于主觀視力，提示患者不僅僅存在屈光不正，還存在視網膜或者視神經疾病，單純白內障手術不能完全解決視力問題，此時手術應慎重；若客觀視力低于主觀視力，則符合白內障原則，單純白內障術后視力會明顯提高。屈光不正患者若客觀視力高于主觀視力，則提示患者角膜屈光術后視力會明顯提高，相反則提示術后視力提高欠佳，需進一步結合OSI值進行相關分析。綜上所述，OQAS相關參數的檢測對臨床醫生對手術預后的預測提供了依據，對于一些眼病的漏診也有一定的預防作用，也能大大提高患者的術后滿意度。

2.4 客觀檢測評估淚膜質量 傳統的淚膜功能檢測方法包括角膜熒光素染色(corneal fluorescencestain,FL)、淚膜破裂時間(tear break-up time,BUT)和基礎淚液分泌實驗(schirmer I test,SIT)等，這些檢測方法是具有刺激性的接觸檢查方法，而且與臨床醫師的經驗也有一定的相關性。OQAS可通過對OSI值的檢測從屈光學角度客觀、快速、準確地評估淚膜質量。在OSI時間曲線圖上，淚膜破裂時OSI值開始呈上升趨勢，干眼患者較健康眼變化的時間更早，變異幅度也更大。裂隙燈下觀察淚膜破裂時間依賴于臨床醫師的主觀經驗，而從OSI時間曲線圖上可客觀準確的讀取淚膜開始破裂的時間，更利于干眼的早期發現及療效評估。

2.5 評估角膜病、葡萄膜炎對視覺質量的影響 角膜會因為炎癥、上皮受損及潰瘍等因素影響視覺質量，OQAS和Hartmann-Shack波前像差儀通過相關參數測量均可量化因角膜炎而導致的視覺質量下降，從而對疾病的發展和治療方案給予指導[21]。而OQAS還可通過OSI值的測量對葡萄膜炎的疾病發展和抗炎藥物應用等方面有重要的意義。Nanavaty等[22]應用OQAS對患葡萄膜炎眼進行測量，發現前房細胞與OSI值呈明顯的線性相關，而玻璃體腔細胞與OSI值則無明顯的相關性。

2.6 老視的進展情況及閱讀功能的評估 閱讀是通過改變晶狀體的焦距來獲得清晰倒立、縮小的實像。隨著年齡的增加，晶體核會逐漸硬化，晶體的可塑性及彈性也會逐漸減弱，從而導致調節功能逐漸減弱，致使近距離工作或閱讀發生困難，這就是我們所說的老花眼。而OQAS可客觀、快速、準確地量化評估自然晶狀體及人工晶狀體的調節幅度，并以此來評估晶狀體的調節能力的變化。

2.7 弱視客觀視覺質量的評估 弱視是小兒在出生后的視覺發育關鍵和敏感期內,視覺神經系統因各種影響視覺發育的眼病和(或)視覺環境的不良(形覺剝奪、斜視和屈光不正等)，使雙眼視功能長期紊亂，視覺系統神經元功能、亞細胞及軸樹突形態、數量發生變化出現分子神經生物學發育模式的異常。治療弱視年齡因素至關重要，越早發現并及時治療，療效則越高；因此，弱視的早期發現也至關重要。OQAS是一種客觀檢測系統，排除了患者的主觀不能配合的干擾，能夠直接檢測出當前的視覺質量。肖信等[23]研究發現弱視兒童的MTF cutoff、OV100% 和OV20% 低于正常，而且隨著球鏡度數和散光度數的增加，弱視兒童的MTF cutoff、SR、OV100%、OV20% 和OV9% 值下降，而OSI 值上升。

2.8 其他方面應用 OQAS還可用于評估配戴多焦點、雙光角膜接觸鏡后的視覺質量變化[24]；評估因瞬目而致淚膜變化進而影響眼MTF值的變化[25]；后房型人工晶狀體眼矯正圓錐角膜、中高度屈光不正的視覺質量[26]；評估不同程度近視患者視覺質量之間的差異[27]。

圓錐角膜多發生于青春期前后，會造成視力嚴重受損。目前臨床治療多為延緩發展、盡可能保留視力，包括內科治療、加壓包扎、光學矯正以及手術治療。本病確切病因不清，暫無有效預防措施，早發現早診斷是本病防治的關鍵。王萌萌[28]運用雙通道視覺質量分析系統對角膜交聯手術后的客觀視覺質量進行了評估，研究發現角膜交聯手術沒有使患者的術后視覺質量受到影響，反而影響了術后6個月的淚膜穩定性。

3 OQAS的局限性

OQAS內置的Thorner視力計僅能矯正小度數的散光，大于0.5D的散光則需要外置柱鏡來矯正，而且有研究顯示，對于未矯正的超過1D單位屈光，OSI值則大于1，OQAS僅可測量單一色差等[10]，這些對于OQAS在臨床的應用有一定的限制。Artal等[29]認為如果入射光線達不到衍射極限，所測得的MTF值將會降低。而且，入射光線的偏中心也會使MTF降低。Williams等[30]認為紅外光線會增加視網膜的散射，但各層視網膜的反射光線對MTF值得影響及影響程度尚不完全了解。

OQAS測量過程有一定的復雜性，患者如果年齡過小或缺乏一定的耐心會影響檢查的完整性和準確性，因此在青少年兒童中的應用存在一定的局限。

綜上所述，OQAS視覺質量分析系統穩定性好，重復性好，干擾少，能全面且客觀地反應眼光學系統的成像質量。OQAS在臨床診斷與治療方面能起到很好的輔助作用，我們應該利用其優勢不斷擴大其在臨床應用的空間，但也應同時認識其不足之處，結合其他先進技術及儀器更好的為臨床服務。

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10.3969/j.issn.1002-7386.2017.03.039 ·綜述與講座·

項目來源：河北省醫學科學研究重點課題(編號：ZD20140052)

050000 石家莊市，河北醫科大學第二醫院眼科(劉慧杰為在讀研究生)

柴松，050000 石家莊市，河北醫科大學第二醫院；

E-mail:chai-song@hotmail.com

R 77

A

1002-7386(2017)03-0454-04

2016-08-19)