基弧區非球面設計角膜塑形鏡對客觀視覺質量的影響

付雪梅 楊積文，2 姜炳材

作者單位：1中南大學愛爾眼科學院，長沙 410015；2沈陽愛爾眼視光醫院 110003；3重慶醫科大學 400331

角膜塑形鏡通過基弧區對角膜產生正向壓力，反轉弧區產生負向壓力，使角膜中央變平坦，中周邊區域變陡峭，暫時地降低近視度數的同時延緩近視發展[1-4]，大量研究表明角膜塑形鏡配戴后會出現高階像差（Higher-order aberrations，HOA），尤其球差（Spherical aberration，SA）、彗差增高等視覺質量下降的表現。目前文獻報道的角膜塑形鏡基弧區以球面設計為主，關于基弧區非球面設計角膜塑形鏡配戴后的客觀視覺質量如何變化的相關研究甚少。本研究通過觀察近視患者配戴基弧區非球面設計角膜塑形鏡后波前像差、調制傳遞函數（Modulation transfer Function，MTF）、斯特列爾比值（Strehl ratio，SR）的變化，進一步分析基弧區非球面設計角膜塑形鏡對客觀視覺質量的影響。

1 對象與方法

1.1 對象

納入標準：①年齡8～18 歲之間；②近視度數為-6.00～-0.50 D，順規散光且≤1.75 D；③初次驗配角膜塑形鏡。

排除標準：①接觸鏡配戴史；②眼科手術史；③影響視力和屈光度變化的眼科疾病，如白內障、青光眼等；④影響視力和屈光度變化的全身系統性疾病，如糖尿病等；⑤后續不能按期隨訪者。

根據以上納入標準和排除標準，選取2019年8月至2020年3月來沈陽愛爾眼視光醫院選擇驗配角膜塑形鏡的近視患者。根據患者選擇的角膜塑形鏡基弧區不同設計進行分組，非球面組配戴基弧區非球面設計角膜塑形鏡，球面組配戴基弧區球面設計角膜塑形鏡。

本研究得到沈陽愛爾眼視光醫院倫理委員會審批[批號：2019倫審（004）號]。所有研究對象均自愿參加，簽署知情同意書后錄入。

1.2 鏡片材料和設計

基弧區非球面設計鏡片采用愛博諾德（北京）醫療科技股份有限公司生產的普諾瞳角膜塑形鏡，材料為氟硅丙烯酸酯聚合物，透氧系數為125×10-11（cm2/s）[mlO2/（ml×mmHg）]，反轉弧區為非同心設計，配適弧為非球面設計，周邊弧為聯動設計；基弧區球面設計鏡片采用荷蘭Procornea公司生產的Dreamlite角膜塑形鏡，材料為Boston XO，透氧系數為l00×l0-11（cm2/s）[mlO2/（ml×mmHg）]，反轉弧區為聯動設計，配適弧為非球面設計，周邊弧為聯動設計。與反轉弧聯動設計比較，理論上反轉弧非同心設計塑形效果穩定，為避免不同患者塑形速度快慢的影響，本研究對戴鏡6個月后塑形效果穩定時的結果進行分析，因此反轉弧的不同帶來的影響可以忽略。

1.3 檢查和測量方法

1.3.1 眼科檢查 所有患者在配鏡前均完善角膜塑形鏡的相關檢查，包括視力、電腦驗光、綜合驗光、角膜地形圖、眼壓、眼底、角膜內皮、眼軸等常規檢查，由同一位經驗豐富的專業眼科醫師根據檢查結果選擇試戴片進行試戴，根據鏡片靜態、動態評估確定鏡片參數。指導患者或其家屬鏡片配戴及護理技巧，所有患者均在夜間配戴角膜塑形鏡，并嚴格遵守配戴時間。囑患者定期復查，復查包括眼部健康檢查、驗光檢查、裸眼視力檢查、角膜地形圖檢查、波前像差、MTF、SR檢查。本研究選取戴鏡前和戴鏡后6個月的檢查結果進行分析。

1.3.2 客觀視覺質量參數的測量 用iTrace視功能分析儀（美國Tracey公司）分別測量配戴角膜塑形鏡前、配戴6個月后在5 mm瞳孔直徑下的全眼和角膜HOA、SA、彗差、三葉草差及MTF、SR，然后經計算得出去除低階像差影響的相應值，即可反映患者在球柱鏡矯正狀態下的視覺質量。

1.3.3 偏心距離的測量 參照文獻[5，6]報道的方法，在Medmont E300角膜地形圖儀上，選擇角膜塑形鏡配戴前后成像質量佳的切線差異圖進行測量。①光學治療區：利用角膜地形圖儀內附帶的分析系統軟件，移動鼠標獲取8個差異值為（0±0.05）D的點，獲得的擬合圓視作光學治療區；②偏心距離：系統會自動生成擬合圓的中心，測量該中心與瞳孔中心的距離，定義為總偏心距離。

1.4 統計學方法

前瞻性臨床研究。采用SPSS 21.0統計學軟件進行數據分析。取患者的左眼數據進行分析。數據資料經Shapiro-Wilk檢驗正態性，對符合正態分布的數據采用均數±標準差表示，對不符合正態分布的數據采用Median（Q1，Q3）。2組戴鏡前后的各項參數比較采用配對樣本t檢驗，組間戴鏡前后指標改變量及基線年齡、近視度數、等效球鏡度（SE）經Levene's檢驗方差齊性，如果方差齊采用獨立樣本t檢驗，如果方差不齊采用獨立樣本t′檢驗。組間散光、戴鏡驗光、裸眼遠視力（Uncorrected distant visual acuity，UCDVA）比較采用Mann-WhitneyU檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 基本情況

本研究共納入近視患者60例（60 眼），其中男39 例，女21 例，年齡8～l5（11.2±1.8）歲，屈光度-5.50～-0.50（-3.14±1.32）D。球面組30 例，其中男20例，女10例，年齡8～15（11.3±1.7）歲；非球面組30例，其中男19例，女11例，年齡8～15（11.2±1.9）歲。2組基線時年齡、球鏡度、散光度、SE比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），2組取鏡時戴鏡驗光、戴鏡后UCDVA比較差異無統計學意義，具有良好的可比性，見表1。

2.2 偏心距離情況

配戴角膜塑形鏡后，非球面組總偏心距離、水平偏心距離、垂直偏心距離均小于球面組，差異均有統計學意義（t=5.03，P＜0.001；t=3.54，P=0.001；t=2.88，P=0.007），見表2。

2.3 配戴角膜塑形鏡后全眼和角膜像差、SR、MTF改變

戴鏡后球面組、非球面組的全眼HOA、SA、彗差較戴前明顯增加，SR、MTF較戴前降低，差異均有統計學意義（球面組：t=-10.77、-11.68、-10.51、9.92、11.97，均P＜0.001；非球面組：t=-7.77、-8.21、-6.99、5.85、7.81，均P＜0.001）；2 組全眼三葉草差戴鏡前后差異無統計學意義（t=-1.49，P=0.146；t=-1.06，P=0.298），見表3。

表1.2組患者基本資料比較Table 1.The comparison of patients' basic information between two groups

表2.2組角膜塑形鏡配戴后的偏心距離比較Table 2.Decentration after orthokeratology in two groups

戴鏡后球面組、非球面組角膜HOA、SA、彗差、三葉草差較戴前明顯增加，SR、MTF較戴前降低，差異均有統計學意義（t=-10.19、-12.26、-8.56、-3.69、15.79、17.17，均P＜0.05；t=-8.56、-8.73、-6.09、-3.41、10.86、12.12，均P＜0.05），見表4。

2.4 2組像差、SR、MTF改變量比較

配戴角膜塑形鏡后，與球面組相比，非球面組全眼HOA、SA、彗差增加得更少，2組全眼HOA、SA、彗差增加量差異具有統計學意義（t=4.36，P＜0.001；t=2.13，P=0.038；t=4.51，P＜0.001）；2組全眼三葉草、SR、MTF改變量差異無統計學意義（t=0.83，P=0.412；t=0.17，P=0.866；t=-1.06，P=0.295）。與球面組相比，非球面組角膜HOA、彗差增加得更少，組間角膜HOA、彗差增加量差異具有統計學意義（t=2.84，P=0.006；t=2.69，P=0.009）；2 組角膜SA、三葉草、SR、MTF改變量差異無統計學意義（t=1.71，P=0.092；t=0.76，P=0.450；t=-0.99；P=0.328；t=-0.81，P=0.419），見表5。

3 討論

目前角膜塑形鏡從設計上分為視覺重塑治療設計和角膜屈光矯治設計，其中視覺重塑治療設計的角膜塑形鏡包括基弧區、反轉弧區、定位弧區、周邊弧區。配戴角膜塑形鏡后，基弧區作用于角膜中央，使角膜中央變薄變平坦，患者屈光度下降、裸眼視力提高；反轉弧區作用于角膜旁中央，使旁中央角膜變厚變陡峭，屈光力增強，在周邊視網膜形成近視性離焦，達到延緩近視發展的作用[7]。角膜塑形鏡配戴后，角膜形態明顯發生改變，由于角膜不規則增加和離焦環的存在，高階像差相應增加[8]。目前臨床應用的角膜塑形鏡多為基弧區球面設計，國內外學者的研究多基于基弧區球面設計的角膜塑形鏡，對基弧區非球面設計角膜塑形鏡的研究甚少。

目前視覺質量的評價包括主觀評價和客觀評價，主觀評價包括視力、對比敏感度等，客觀評價包括波前像差、MTF、SR等，因為主觀評價受患者的認知水平、理解能力和配合程度影響，所以本研究主要對客觀評價進行分析。本研究采用iTrace視功能分析儀對戴鏡前后的全眼和角膜的像差、MTF、SR進行了分析。結果顯示，2組患者配戴角膜塑形鏡后全眼和角膜HOA、SA、彗差增高。這與大部分學者的研究結果[9-12]一致，其中Hiraoka等[9]對配戴角膜塑形鏡后全眼像差變化進行分析研究后，發現5 mm瞳孔直徑下全眼HOA、三階像差、四階像差增加，并在配戴1個月后趨于穩定。一些研究者觀察配戴角膜塑形鏡后角膜像差變化，其中Xia等[12]發現戴鏡后角膜HOA增加，三階像差、四階像差增加，且戴鏡后1 周和戴鏡后1 個月無明顯差異；Sun等[10]觀察了5 mm瞳孔直徑下戴鏡后角膜像差改變，結果顯示HOA、SA、彗差增加。Gifford等[13]同時分析了配戴角膜塑形鏡后全眼和角膜的像差，發現戴鏡1 周后5 mm瞳孔直徑下全眼和角膜的HOA、SA、彗差增加，該研究的瞳孔直徑、像差分類、研究結果與本研究基本一致，但本研究隨訪時間為6 個月。在2 組各像差差值比較中，本研究發現2 組全眼HOA、SA、彗差和角膜HOA、彗差差異有統計學意義，觀察組在配戴基弧區非球面設計角膜塑形鏡后，全眼HOA、SA、彗差及角膜HOA、彗差增加相對更少，提示基弧區非球面設計角膜塑形鏡配戴后對視覺質量的影響更小。

表3.2組配戴角膜塑形鏡前后全眼像差、SR、MTF的變化Table 3.Change of ocular abberations,SR,MTF at baseline and 6 months after orthokeratology

表4.2組配戴角膜塑形鏡前后角膜像差、SR、MTF的變化Table 4.Change of corneal abberations,SR,MTF at baseline and 6 months after orthokeratology in two groups

表5.2組配戴角膜塑形鏡前后像差、SR、MTF的差值比較Table 5.Differrence of abberations,SR,MTF at baseine and 6 months after orthokeratology

人眼角膜中央4 mm直徑區域內為球面，4 mm直徑外是趨于平坦的非球面形態[14]。角膜塑形鏡基弧區常規直徑為6 mm，對角膜產生一個正向壓力，使中央角膜變平坦，進而改變患者的屈光狀態，角膜塑形鏡反轉弧區是一個陡峭的隆起區域，容納基弧區受壓后移行的角膜組織，穩固基弧區的壓平效果，使角膜屈光力增強[15]，角膜各區變化不一致使球差、彗差增加[16]。傳統角膜塑形鏡基弧區為球面設計，把基弧區角膜從非球面塑形為球面的平坦區域，而基弧區非球面設計為一種越到周邊越陡峭的非球面設計，配戴基弧區非球面設計角膜塑形鏡后，基弧區周邊角膜開始變得陡峭[17]，則塑形后基弧區和反轉弧區的角膜形態過渡得更加平緩，所以這可能是基弧區非球面設計角膜塑形鏡配戴后角膜球差、彗差更小的原因。

張旭等[8]認為角膜的非球面性是影響角膜球差大小的重要因素，如果角膜塑形鏡在壓平角膜的同時，能增加角膜的非球面性，便能提高患者的視覺質量，本研究也有相同發現。

有研究認為角膜前表面的不規則性和偏位會導致像差尤其是彗差增加[16，18]，而非球面設計與人眼角膜的形態匹配度高[19]，基弧區非球面設計角膜塑形鏡配戴可能引起的光學區不規則性更小，所以戴鏡后導致的彗差更小。關于偏位對彗差的影響，以前有研究發現配戴角膜塑形鏡彗差增加主要是偏位導致的，但目前研究主要表明水平偏心距離與水平彗差相關，垂直偏心距離與垂直彗差相關[5，20]，或是偏位與三階像差變化量相關[21，22]，都沒有直接分析總彗差和偏心的關系，陳巖等[20]和李曉檸等[23]研究發現總彗差與總偏心距離無相關關系。本研究測量的是總彗差，且2組偏位差別很小，所以本研究認為配戴基弧區非球面設計的角膜塑形鏡后彗差增加更少的原因，是由于非球面設計更貼合人眼角膜，戴鏡后角膜不規則性更小，基弧區和反轉弧區過渡更加平緩。

本研究發現2組全眼和角膜的SR、MTF均下降，說明基弧區非球面設計的角膜塑形鏡配戴后同樣會使客觀視覺質量下降。有研究發現去除低階像差的SR和MTF在戴鏡后6 個月均降低[24]，這和我們的研究結果一致。本研究發現2組戴鏡后的變化量差異無統計學意義，提示基弧區2種設計的角膜塑形鏡配戴后對比度下降程度一致。

綜上所述，基弧區非球面設計角膜塑形鏡盡管配戴后同樣會使像差增加，影響視覺質量，但相比于基弧區球面設計角膜塑形鏡，對像差的影響更小。所以臨床醫師在提高自己專業驗配技術的同時，也應該關注角膜塑形鏡的設計并進行合理的選擇。

利益沖突申明本研究無任何利益沖突

作者貢獻聲明付雪梅：負責研究數據的收集；資料分析及解釋；撰寫論文。楊積文：參與本研究的選題、設計；文章修改；根據編輯部的修改意見進行核修。姜炳材：參與數據收集