年齡相關性白內障角膜前表面高階像差及其相關影響因素

楊興華 周艷峰

(1安徽醫科大學第一附屬醫院眼科，安徽 合肥 230022；2明光市中醫院)

隨著手術技術的革新和波前像差測量技術的不斷進步，白內障手術逐漸從單純的復明手術向屈光手術發展〔1〕。視網膜成像的質量與人眼的像差有著密切的關系，有研究表明，白內障術后患者出現眩光、夜間視力低下等癥狀主要與角膜高階像差增加有關〔2,3〕。因此臨床常以患者角膜高階像差的特征為參考，精確且個性化地選擇非球面人工晶狀體(IOL)以補償和平衡角膜高階像差，從而獲得更好的視覺質量。人眼角膜的高階像差由角膜前、后表面高階像差組成，各部分存在著一定的差異，其差異程度受到多種因素的影響〔4～6〕，而后表面高階像差對于角膜正常者所占比例較小，多以忽略不計〔7〕。國內外研究分析了角膜前表面高階像差(尤其是球差)與患者年齡、眼軸長度(AL)及其他角膜參數的關系，但結果并不一致且個體差異較大〔8～12〕。角膜表面高階像差與年齡的相關性目前尚無定論，有研究結果顯示，角膜前表面高階像差隨年齡增大而增大〔11,12〕，但也有研究指出角膜前表面高階像差和年齡無相關性〔7〕。我國近視人口眾多，有臨床研究發現，正視和長眼軸白內障患者的IOL度數預測精確性并不相同〔13〕，術前了解角膜形態的變化，并據此采用特定的IOL度數計算公式具有重要的意義；關于白內障患者術前角膜前表面高階像差與AL和角膜曲率的相關性研究目前也較少。本研究通過測量白內障術前不同AL和角膜曲率患者的角膜前表面高階像差，探索這部分患者角膜前表面像差的分布特征，并分析其與年齡、AL、角膜曲率的相關性。

1 資料與方法

1.1一般資料 采用前瞻性研究設計。方便抽樣法選取2018年6～8月就診于安徽醫科大學第一附屬醫院眼科行白內障手術的患者138例，共138只眼。其中男65例，女73例，年齡在50～93歲，平均(68.5±10.6)歲。納入標準：確診為年齡相關性白內障。排除標準：①患有其他眼部疾病，如角膜疾病、青光眼、葡萄膜炎等；②有眼外傷、眼手術史；③無法理解和配合儀器測量者。根據患者眼軸長度分為3組〔9〕：短眼軸組(AL<23 mm)55例，中眼軸組(23 mm≤AL<25 mm)56例，長眼軸組(AL≥25 mm)27例，同時根據平均角膜曲率再將3組患者分為6個亞組。根據患者平均角膜曲率大小分為兩組〔14〕：低曲率組(40 D<平均角膜曲率≤44 D)75例和高曲率組(平均角膜曲率>44 D)63例，同時根據AL再將兩組患者分為6個亞組。

1.2檢查方法 使用IOL Master(Carl Zeiss公司，德國)測量患眼的LA；使用Allegro Oculyzer眼前節分析系統(Wave Light公司，德國)檢測患眼角膜前、后表面中央6 mm瞳孔直徑下的彗差(Z3±1)、球差(Z40)和三葉草像差(Z3±3)，同時測量角膜曲率、角膜散光、非球面性Q值等參數。以上檢查均由同一名經驗豐富的眼科技師完成，重復測量3次并取平均值，像差值大小用均方根(RMS)值描述。

2 結 果

2.1角膜前表面高階像差的分布情況 單樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗的結果顯示，納入的138例患者中年齡和性別呈非正態分布，138只眼的角膜前表面Z3±1、Z40、Z3+3也均呈非正態分布(P<0.05)。Z3±1為0.02～1.92〔平均(0.43±0.32)μm〕、Z40為-0.02～-1.31〔平均(0.61±0.19)〕μm、Z3±3為0.01～1.69〔(0.33±0.32)〕μm。

2.2角膜前高階像差與AL的相關性 患者平均AL為(22.4±3.4)mm。采用Spearman相關分析結果顯示，角膜前表面Z3±1、Z40和AL呈負相關(r=-0.192，P=0.024;r=-0.225，P=0.008)；角膜前表面Z3±3與AL無相關性(P>0.05)。見圖1。

圖1 角膜前表面Z3±1、Z40、Z3±3與AL的相關性

2.3角膜前表面高階像差與角膜曲率的相關性 平均角膜曲率為(44.0±1.4)D。采用Spearman相關分析結果顯示，平均角膜曲率和角膜前表面Z40呈顯著正相關(r=0.173，P=0.042)；平均角膜曲率和角膜前表面Z3±1、Z3±3均無相關性。見圖2。

2.4角膜前表面高階像差與年齡、角膜Q值、角膜散光的相關性 采用Spearman相關分析結果顯示，年齡與角膜前表面Z3±1、Z40、Z3±3均呈正相關(r=0.324，P<0.01；r=0.247，P=0.003；r=0.350，P<0.01)。見圖3。角膜Q值、角膜散光與角膜前表面高階像差的相關性見表1。

圖2 角膜前表面Z3±1、Z40、Z3±3與平均曲率的相關性

圖3 角膜前表面Z3±1、Z40、Z3±3與年齡的相關性

表1 角膜前、后表面高階像差與其他角膜參數的相關性(r值)

1)P<0.05，2)P<0.01

2.5角膜前表面高階像差的多因素分析 分別以角膜前表面Z3±1(Y1)、Z40(Y2)和Z3±3(Y3)為因變量，將年齡(X1)、角膜Q值(X2)、角膜散光(X3)、角膜曲率(X4)、眼軸長度(X5)作為自變量納入模型，使用逐步法進行回歸分析。自變量入選標準α=0.05，剔除標準α=0.10，回歸方程分別為：Y1=0.168+0.256X1+0.367X3(R2=0.189，P<0.01)；Y2=0.377+0.672X2+0.243X4(R2=0.472，P<0.01)；Y3=0.167+0.401X1+0.195X3(R2=0.189，P<0.01)。由各方程的標準化系數可以看出，角膜散光和年齡是影響角膜前表面Z3±1、Z3±3的主要因素；角膜Q值和角膜曲率是影響角膜前表面Z40的主要因素。

2.6不同AL組間角膜前表面高階像差的差異 采用非參數Kruskal-Wallis檢驗比較不同組患者的角膜前表面高階像差，結果顯示，短眼軸低曲率組的患者角膜前表面Z3±1、Z40明顯高于中眼軸組和長眼軸組(P<0.05)。不同眼軸長度組內均以Z40為角膜前表面主要像差。見表2。

2.7不同角膜曲率組間角膜前表面高階像差的差異 采用非參數Mann-Whitney檢驗比較不同組患者的角膜前表面高階像差，結果顯示，低曲率組與高曲率組的角膜前表面高階像差比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。不同角膜曲率組內均以Z40為角膜前表面主要像差。見表2。

表2 不同眼軸、角膜曲率組間角膜前表面Z3±1、Z40、Z3±3的比較

3 討 論

白內障超聲乳化手術的發展使得白內障手術向屈光手術轉變，飛秒激光輔助的白內障手術更推動了這種趨勢〔15〕。在手術摘除了白內障后，由角膜和IOL組成的透鏡組共同影響著患者術后的視覺質量。角膜和晶狀體作為眼球屈光系統的主要組成部分，對視網膜成像質量有重要影響。由于人眼角膜和晶狀體等屈光介質的微小不規則，當光線通過瞳孔不同部位時會產生相應的波前像差〔3〕。角膜像差是人眼高階像差的主要成分，由角膜前、后表面像差共同組成，其中角膜前表面高階像差占總角膜像差的大部分。角膜前表面高階像差以三階和四階為主，其中以Z40為最大，Z3±1和Z3±3次之〔3〕。研究顯示〔16〕，角膜表面像差與眼內(晶狀體)像差具有補償關系，通過植入帶有合適像差值和屈光度的IOL可以矯正角膜部分的低階和高階像差。由于人眼角膜的高階像差都不一樣，不同的角膜形態對高階像差也有一定的影響，因此，了解患者角膜前表面高階像差的相關因素，分析不同角膜形態患者高階像差的差異，對指導IOL個性化選擇具有重要意義。

角膜形態是影響角膜前表面高階像差的重要因素。人眼角膜并非是完美的球面，而是從中央到周邊逐漸變平坦略呈橢圓的非球面形態，臨床中常用角膜Q值來描述；本研究結果說明隨著角膜表面越陡峭，角膜前表面球差越大，更適合于選用非球面IOL。人眼球差產生的主要原因之一是角膜表面周邊的曲率變化，反映了角膜中心曲率與周邊曲率的平衡關系〔17〕，魏樹瑾等〔18〕使用iTrace像差儀測量了572例白內障患者的角膜前表面球差，發現其與平均角膜曲率存在正相關性。本研究結果與其報道的結果基本一致。多元回歸結果也顯示，角膜Q值和角膜曲率是影響角膜前表面球差的主要因素，因此本研究結果提示，對于角膜Q值和角膜曲率較大的白內障患者,手術時應采用非球面IOL以減少術源性球差的產生。進一步根據AL和角膜曲率分組比較發現，不同角膜曲率組的患者無論眼軸長短均以球差為角膜前表面主要像差，角膜曲率低的患者角膜前表面Z40亦低于高角膜曲率的患者，但由于本研究樣本量較少的緣故，高角膜曲率和低角膜曲率的患者在不同AL時均未發現差異有統計學意義，后續研究應增加樣本量，有待進一步研究。

已有研究報道AL與角膜高階像差具有相關性〔7,9,19,20〕。本研究說明眼軸越長，角膜前表面的Z40越小這與國外的研究結論基本一致〔8,19～21〕。Namba等〔20〕和Llorente等〔21〕報道也證實了這一研究結果。這也說明了高度近視患者的眼軸增長可能是為減少高階像差的一種適應性變化〔22〕。Al-Sayyari等〔19〕和Shimozono等〔8〕研究結果均證實，AL和角膜Z40存在負相關，分析可能原因為個體角膜Z40的變異性和種族因素。本研究結果提示可以通過AL的測量為年齡相關性白內障非球面IOL的球差選擇提供參考，尤其對于暫不具備像差測量條件的基層醫院，若能夠較為準確的估計不同AL人群的角膜球差則具有一定的臨床意義。

年齡與角膜表面高階像差具有相關性。Kemraz等〔23〕研究發現角膜Z40及角膜總高階像差與年齡呈正相關，并且隨年齡呈非線性增長。邢曉杰等〔7〕研究結果顯示，白內障患者的年齡與角膜總高階像差、Z3±1、Z40和Z3±3均無相關性。本研究中白內障患者的角膜前表面Z3±1、Z40、Z3±3隨患者年齡的增大而增大，這與多篇文獻報道結果相似〔19,24,25〕，說明隨著年齡的增長，年齡相關性白內障患者的角膜高階像差增加是導致他們視覺質量下降的一個重要原因。由此可以看出，角膜前表面高階像差在不同年齡人群中具有較大的差異，且不同種族人群中角膜高階像差隨年齡的變化規律也略有不同。因此在為年齡相關性白內障手術患者選擇非球面IOL時也應充分考慮到患者年齡的影響。

綜上，在白內障手術前應全面了解患者的角膜表面形態，精確預測術后IOL的屈光狀態，術前必須根據角膜光學特性進行合理篩選，結合患者年齡、視覺需求等因素個性化地選擇合適的球面或者非球面IOL，以期術后能獲得良好的視覺質量。目前僅有一種矯正球面像差的晶體，希望將來有矯正其他高階像差的晶體問世可以使白內障患者獲得更好的術后視覺質量。