近視患者角膜生物力學參數與像差的相關性分析

蘇 哲, 盧 艷, 袁 青, 潘 雪, 劉鵬飛

(首都醫(yī)科大學附屬北京世紀壇醫(yī)院, 1. 眼科, 2. 麻醉科, 北京, 100038)

近視是一種屈光不正的狀態(tài),會引起鞏膜組織重塑造成彈性下降,嚴重時還可能誘發(fā)青光眼、脈絡膜視網膜病變等[1]。研究[2]發(fā)現,角膜的生物力學特性與角膜結構、角膜疾病發(fā)展存在密切關聯(lián),或將成為未來角膜疾病治療的新切入點。波前像差是近年來眼科領域的研究熱點,對視覺質量的客觀評價具有重要意義。波前像差可分為低階像差(近視、遠視和散光)和高階像差,其中高階像差引起的視覺質量下降可能也是造成近視的因素之一[3]。研究[4]表明,角膜形態(tài)如中央角膜厚度(CCT)、角膜非球面系數或角膜曲率的變化往往可能引起角膜高階像差的改變,提示角膜高階像差與角膜的生物力學特性可能存在一定關系。本研究探討95例近視患者的角膜生物力學參數與像差的相關性,現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年5月—2023年5月于首都醫(yī)科大學附屬北京世紀壇醫(yī)院進行驗光等眼科檢查的95例(190眼)近視患者作為研究對象,其中男51例(102眼)、女44例(88眼),年齡22～39歲,平均(27.43±4.22)歲。根據右眼等效球鏡度, 95例患者分為低度近視(-1.25～-2.75 D)16例、中度近視(-3.00～-5.75 D)47例、高度近視(-6.00～-10.50 D)32例。納入標準: ① 最佳矯正視力≥1.0者; ② 軟性或硬性角膜接觸鏡停戴至少2周或4周者; ③ 停用激素至少2個月者; ④ 年齡>18歲者。排除標準: ① 伴明顯干眼癥狀及眼部活動性炎癥者; ② 有眼部外傷史和手術史者; ③ 病理性近視者; ④ 伴弱視、角膜變性、眼球萎縮等其他眼部疾病者。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會審核批準(編號2023-KY-0047-001), 且所有患者對研究知情并簽署知情同意書。

1.2 方法

① 使用iTrace波前像差儀(科林儀器股份有限公司)測量全眼像差和角膜前表面像差,該儀器配有先進的邊緣探測軟件,通過EyeSys Vista Placido圖像獲得的角膜地形數據測量角膜前表面像差,用Zernike多項式的均方根表示(單位μm), 包括總像差均方根(RMS)、總高階像差均方根(RMSh)。高階像差主要分析彗差(三階, C7和C8)和球差(四階, C12)。采集角膜中央區(qū)4.0、5.0、6.0 mm直徑下的像差數據,像差表達方式采用自帶軟件生成的Zernike系數,測3次取平均值。② CCT測量: 使用0.5%普魯卡因進行角膜表面麻醉,使用蔡司光相干斷層掃描儀(德國)測量CCT, 雙眼均測10次取平均值。③ 眼內壓(IOP)測量: 使用非接觸眼壓計(佳能,日本)進行測量,自動對焦,當角膜反光點對焦動作完成后會自動噴出一股氣體脈沖進行眼壓測量,于上午8—10點測3次取平均值。④ 采用眼反應分析儀測量校正Goldman眼壓(IOPg)、角膜補償眼壓(IOPcc)、角膜黏滯阻力(CH)、角膜阻力因子(CRF), 測3次取平均值。所有檢查均在相同條件下由同一人操作。

1.3 統(tǒng)計學分析

2 結 果

2.1 全眼像差、角膜前表面像差比較

95例患者左眼、右眼的角膜前表面像差(總RMS、總RMSh)均大于全眼像差,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 95例患者左眼和右眼的全眼像差、角膜前表面像差比較 μm

2.2 不同近視程度患者的右眼像差比較

不同近視程度患者右眼全眼、角膜前表面的總RMSh比較,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05); 不同近視程度患者右眼全眼、角膜前表面的總RMS比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05), 進一步兩兩比較,高度近視患者全眼、角膜前表面的總RMS均高于中度近視、低度近視患者,且中度近視患者高于低度近視患者,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),見表2。

表2 不同近視程度患者右眼全眼、角膜前表面像差比較 μm

2.3 不同近視程度患者右眼角膜生物力學參數比較

不同近視程度患者右眼的CCT、IOP、IOPg、IOPcc、CH、CRF比較,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05), 見表3。

表3 不同近視程度患者右眼CCT、IOPg、IOPcc、CH、CRF比較

2.4 右眼角膜生物力學參數與高階像差(彗差、球差)的相關性分析

相關性分析結果顯示,不同近視程度患者右眼CCT與全眼和角膜前表面的彗差、球差均無相關性(P>0.05); IOP與低度、中度近視患者的全眼和角膜前表面球差呈強正相關(P<0.01), 與高度近視患者的全眼球差呈強正相關(P<0.01); IOPg與低度、中度、高度近視患者的全眼球差均呈強正相關(P<0.01), 與中度近視患者的角膜前表面球差呈強正相關(P<0.01); IOPcc與低度、中度近視患者的全眼球差呈正相關(P<0.05); CRF、CH均分別與低度、中度近視患者的全眼和角膜前表面球差呈正相關(P<0.05), 與高度近視患者的全眼球差呈正相關(P<0.05), 見表4。

表4 不同近視程度患者右眼角膜生物力學參數與高階像差(彗差、球差)的相關性分析

3 討 論

波前像差包括低階像差和高階像差,在近視患者中,低階像差通常占據主導地位,而高階像差則以球差和彗差為主。人眼波前像差由眼內像差和角膜表面像差構成,由于角膜后表面像差通常遠低于角膜前表面像差,本研究選取角膜前表面像差進行分析。既往研究[5]針對圓錐角膜患者的角膜生物力學參數(第1次及第2次壓平時間、第1次及第2次壓平長度、第1次及第2次壓平速率等)與高階像差(總高階像差、彗差、三葉草差等)的關系進行分析,發(fā)現兩者具有較強的相關性,可輔助診斷圓錐角膜。本研究以近視人群為研究對象,分析眼壓對波前像差的影響,同時將單純IOP的影響延伸至角膜生物力學,具有更客觀、更全面的優(yōu)勢。本研究結果顯示,無論是左眼還是右眼,角膜前表面像差(總RMS、總RMSh)均大于全眼像差,說明眼內像差在一定程度上對角膜前表面像差進行了補償,考慮與研究對象年齡偏低有關[6]。隨著年齡的增長,高階像差會增加,使角膜前表面的彗差增大,眼內像差對角膜表面像差的補償作用也隨之減弱,造成此類人群視覺質量相較低齡人群變差[7]。此外,隨著近視程度的增加,患者視覺質量也會變差,導致全眼、角膜前表面像差的總RMS呈逐漸升高趨勢。

本研究結果顯示,不同近視程度患者角膜前表面像差、全眼像差與CCT均無相關性,這可能因為CCT通常處于相對穩(wěn)定的狀態(tài),而波前像差卻時刻變化,且會受到角膜中央某個區(qū)域的狀態(tài)、角膜上每個點的排列、角膜和眼內屈光系統(tǒng)的組合等多種因素的影響[8]。本研究發(fā)現,眼壓與波前像差相關性較高,主要表現為全眼及角膜前表面的球差與眼壓呈強正相關,其原因可能與角膜前表面球差具有一定補償作用有關[9]。從角膜生物動力學變化而言,角膜周邊相對較厚,中央較薄,眼壓升高形成的擠壓作用會對角膜產生影響,使中央向外的作用強于周邊[10],造成眼壓變化與球差呈正相關,即眼壓越大,球差越大。受IOPg、IOPcc影響最大的像差參數是球差,原因是球差位于視軸上,對人眼的視覺質量及中央視力的影響非常明顯[11]。此外, IOPg、IOPcc對中央角膜的影響較角膜周邊更強烈,使得球差也受到較大影響。

本研究發(fā)現,低度、中度近視患者的眼壓(IOP、IOPg、IOPcc)與全眼球差及角膜前表面球差的相關性相較高度近視患者更高。分析可能原因,低度近視與中度近視患者的角膜中央張力更高,受到眼壓的影響也更顯著,眼壓增大引起的角膜前表面像差增加幅度更高,傳遞至全眼像差也出現更大幅度的增加[12-13]。此外, IOPg與球差的相關性均較IOPcc更強,這是因為IOPg更接近真實眼壓,與球差的相關性更高[14]。IOPcc更接近單純IOP對全眼像差和角膜前表面像差的作用,其與像差的相關性也間接說明CCT參與眼壓影響球差的過程,與眼壓一起對球差產生影響[15-16]。低度、中度近視患者的眼壓波動對成像質量的影響更敏感,適當降低眼壓能在一定程度上減小球差,且對低度、中度近視患者的效果更顯著[17]。

CH主要反映角膜吸收和分散能量的能力[18], CRF則反映角膜整體硬度與彈性,體現角膜受壓迫產生形變時的阻力[19], 兩者均與全眼像差、角膜前表面像差呈正相關,其中CRF的相關性更強,符合人眼的形態(tài)學特點。CH、CRF較大時,角膜中央的陡峭程度高于周邊,視軸上的球差也大幅增加[20-21]。本研究中,低度近視患者CH、CRF與像差的相關性最強,但不同近視程度患者的IOP、CCT、IOPg、IOPcc、CH、CRF并無顯著差異,說明CH、CRF與像差相關性的不同并非由眼壓、CCT造成。分析原因可能與角膜內膠原纖維、含水量等微結構變化等有關。膠原纖維、含水量較低時,角膜硬度高,彈性小, CH、CRF相對較高,角膜中央更為陡峭,引起球差大幅變化,球差與CH、CRF呈正相關。此外,角膜曲率、眼軸等可能也會造成角膜生物力學改變,進而對像差產生一定影響[22-23]。

綜上所述,近視患者的全眼像差通常小于角膜前表面像差, IOPg與球差的相關性較IOPcc更強, CCT與眼壓疊加影響球差, CH、CRF均與全眼球差呈正相關,且低度近視患者角膜生物力學參數與高階像差的相關性強于中度、高度近視患者。明確角膜生物力學參數與高階像差的關系,有利于為近視人群視覺質量評估提供參考依據。臨床醫(yī)師應重視對近視人群眼壓的測量,必要時可通過干預措施降低低度、中度近視患者的眼壓,若發(fā)現角膜容易變形的高度近視患者,還應密切關注其眼底視網膜纖維層損害情況,避免后續(xù)出現眼底視網膜纖維層受累而進一步損害視功能。但本研究為橫斷面研究,無法明確各變量間的因果關系,有待進一步完善研究加以驗證。