老年性白内障人群角膜球面像差分析

 

方法回顾性分析504例单纯老年性白内障患者的术前角膜测量资料，按年龄（1组：60~69岁，153例；2组：70~79岁，251例；3组：80~90岁，100例）分组，探讨角膜球面像差的分布规律及其相关因素。

 

结果患者平均年龄（73.50&plusmn;6.82）岁，角膜平均屈光力（Km）值（44.50±1.39）D，后表面Km值（-6.44±0.25）D，三组之间差异不存在统计学意义，年龄与角膜Km值及后表面Km值间无相关性（r值分别为-0.033和0.037，P>0.05）。1组、2组和3组的角膜前表面球面像差分别为（0.361±0.122）μm、（0.401±0.139）μm和（0.440±0.145）μm；后表面球面像差分别为（-0.122±0.035）μm、（-0.105±0.040）μm和（-0.090±0.043）μm；总角膜球面像差分别为（0.360±0.142）μm、（0.421±0.158）μm和（0.476±0.170）μm。角膜前、后表面及总角膜球面像差在三组间差异均有统计学意义（P<0.01）。角膜前、后表面及总角膜球面像差与年龄间的相关系数r值分别为0.203、0.288和0.258（P<0.01）。

 

结论60岁以上单纯老年性白内障人群的角膜球面像差平均值较大，并且前表面及总角膜球面像差随年龄增加而增大，后表面负性球面像差的绝对值随年龄增加而减小。

 

【关键词】角膜；角膜波阵面像差；老年；白内障

 

随着白内障手术技术和设备的日趋进步，白内障手术业已由复明手术向屈光手术转变。波阵面像差概念的引入以及相应检查设备、人工晶状体设计的发展，使得医师们有机会能够通过植入人工晶状体，改变术后患者全眼高阶像差，从而提高患者的术后视觉质量。

 

球面像差（球差）是人眼高阶像差中的主要成份，也是目前唯一可用人工晶状体矫正的轴对称性高阶像差。过去绝大多数文献对全年龄段人群研究发现，角膜球面像差平均值约为+0.21~+0.28μm，而对老年人群中角膜球面像差分布情况的研究尚为数不多。在老年人群中，角膜球面像差的平均值是多少？是否会随年龄而发生变化？本研究的目的为，利用大样本量数据统计分析单纯老年性白内障人群中角膜球面像差的分布情况及其年龄相关性，以期为实施白内障手术的个体化人工晶状体选择以及未来人工晶状体设计提供依据。

 

 

收集2011年9月至2012年4月于我院接受白内障手术的患者术前所测得的角膜相关资料。入选标准为：患者年龄≥60岁；除外翼状胬肉、角膜内皮营养不良、角膜瘢痕、周边角膜变性等角膜疾病者；除外曾行角膜手术者；除外曾行抗青光眼手术者；除外既往有眼外伤史及玻璃体视网膜手术史者；Pentacam眼前节诊断分析仪（OCULUS，德国）检查质量状态（qualitystatus，QS）显示为OK的病例。符合入选标准的患者共504例，选择右眼作为观察对象进行分析。患者平均年龄（73.50±6.82）岁，将患者按年龄段分为3组，1组（60~69岁）153例，2组（70~79岁）251例，3组（80~90岁）100例。

 

 

使用Pentacam眼前节诊断分析仪于白内障手术前测量角膜参数，以每次测量25帧Scheimpflug图像重建眼前节三维结构。选取QS为OK的测量结果纳入统计分析。

 

记录平均角膜屈光力（Km）值，后表面Km值，Zernike分析计算以角膜顶点为中心6mm直径范围内的前、后表面及总角膜球面像差值。分析各球面像差参数的分布性质。按照年龄分组，分别计算各观察指标在不同组内的平均值，并进行组间比较。分析年龄与Km值以及角膜球面像差之间的相关性。使用SSPS16.0软件进行统计学分析，统计学方法包括单样本K-S检验、配对t检验、单因素方差分析、Pearson相关分析等。

 

 

以所有入选病例的右眼作为观察对象，共504只眼，计算角膜Km值、后表面Km值、角膜前表面球差、后表面球差以及总角膜球差的平均值和变异系数，统计结果见表1。502只眼的角膜前表面球差和总角膜球差为正值，2只眼为负值，分别占全部观察对象的99.60%和0.40%。500只眼的后表面球差为负值，4只眼为正值，分别占全部观察对象的99.21%和0.79%。

 

经单样本K-S检验，前、后表面及总角膜球差均符合正态分布，Z值分别为0.622、0.819及0.775，P值分别为0.834、0.513及0.585。

 

经Pearson相关分析，年龄与角膜Km值和后表面Km值之间均不存在相关性（r值分别为-0.033和0.037，P值分别为0.457和0.404）；观察对象角膜前、后表面及总角膜球差依年龄的分布见图1~图3所示，年龄与角膜前、后表面及总角膜球差之间的相关系数r值分别为0.203、0.288和0.258，P值分别为0.000、0.000和0.000。

 

观察对象按照年龄分为1组（60~69岁）、2组（70~79岁）、3组（80~90岁），各参数在不同组内的统计结果以及组间差异的单因素方差分析结果见表2。可以看出，后表面Km值、前表面球差、后表面球差和总角膜球差随着分组年龄的增加而增大，角膜Km值随分组年龄的增加而减小。单因素方差分析结果显示，角膜Km值和后表面Km值在年龄组间差异没有统计学意义（α=0.05）；角膜前表面球差、后表面球差和总角膜球差在年龄组间的差异有统计学意义（P＝0.000）。经两两比较，角膜前、后表面及总角膜球差各年龄组间的差异均具有统计学意义（见图4）。

 

球面像差是由于球面光学系统不同部位对入射光线的折射能力不同所致，近轴光线和远轴光线经折射后不能汇聚在一点从而产生像差。当远轴光线聚焦点位于近轴光线聚焦点之前时产生的像差定义为正性球面像差，反之为负性球面像差。无论正性或是负性球面像差均会降低光学系统成像的清晰度，在人眼中则成为影响视觉质量的重要因素。全眼球面像差由角膜球面像差和眼内球面像差组成，眼内球面像差主要来源于角膜后表面和晶状体的球面像差。通常情况下，角膜为正性球面像差，年轻时受到角膜后表面以及晶状体负性球面像差的代偿，全眼球面像差维持在较低的水平并维持良好的视觉质量[1]。Levy等[2]对35名裸眼视力好于20/15的人研究发现，其全眼球面像差的平均值为（0.110±0.077）μm。随着年龄的增长，晶状体的改变使其负性球面像差逐步减小或向正性球面像差转变，从而使得全眼球面像差显著增大，极大地影响了老年人的视觉质量[3,4]。

 

传统的球面人工晶状体本身具有正性球差，白内障术后植入眼内使得全眼正性球差进一步增大。基于这个原因，人们设计出了非球面人工晶状体以补偿角膜的正性球差以降低术后全眼球差。非球面人工晶状体依照其设计理念的不同，具有不同的球面像差值。目前临床上常用的非球面人工晶状体包括负性球差设计的TecnisZA9003（AMO），AcrysofIQ（Alcon），其球面像差值分别为-0.27μm和-0.20μm；以及零球差设计的SofPortAO（Bausch-lomb）和RaynerC-flex（970C）Aspheric（RAYNER）等。非球面人工晶状体可以补偿角膜的正性球差或者不引入正性球差，较传统球面人工晶状体可以显著降低患者白内障术后的全眼球差，从而提高了患者术后的对比敏感度[5]。

 

目前角膜波阵面像差的测量主要利用角膜高度图计算不同位置的角膜高度差，结合光线追踪原理使用Zernike多项式计算所得。角膜高度图的获得方式包括基于Placido盘的角膜地形图系统以及基于Scheimpflug相机成像原理的眼前节分析仪。Pentacam是使用旋转Scheimpflug相机成像的眼前节诊断系统，以特制的蓝色二极管激光为光源，2s内完成25次扫描，最多可检测25000个点，利用角膜前、后表面的反射光线获得高度图，进而计算波阵面像差和屈光力。

 

为了有效地补偿角膜球差，需要了解角膜球面像差的分布情况，以期进行个体化的非球面人工晶状体的选择。Holladay等[6]的研究显示人眼角膜前表面球差平均值为+0.270μm，Wang等[7]研究发现角膜前表面球差为（+0.280±0.086）μm，Khan等[8]观察50~79岁60只眼的角膜球面像差平均值为（+0.252±0.104）μm，国内童女侠等[9]使用Humphrey（Zeiss）角膜地形图测量42~89岁144例年龄相关性白内障患者188只眼的角膜球面像差，其平均值为（+0.231±0.092）μm。在本研究中，我们使用Pentacam眼前节诊断分析仪测量所得角膜球差的平均值为（0.413±0.161）μm，这与以往的研究有所差异。探讨其原因可能包括：①研究人群的差异，以往多数研究得到的是全年龄段人群的平均值，而本研究则是针对60岁以上人群，这能更好地反映老年人群中角膜球差的真实分布情况；②样本量大小的影响，大样本量的研究能够更好地避免随机误差；③测量仪器的不同，既往研究多使用基于Placido盘的角膜地形图测量角膜曲率，进一步转化为角膜高度数据计算像差，这类基于Placido盘的角膜地形图系统实际测量的是泪膜表面地形图；而本研究使用的Pentacam是以旋转Scheimpflug相机为基础，通过多帧Scheimpflug照片重建眼前节图像直接得到角膜高度数据。在我们先前的一项关于准分子激光原位角膜磨镶术（LASIK）术后角膜高阶像差改变分析的研究中，使用OPTIKONScout2000角膜地形图系统测量75例近视患者[平均年龄（27.28±6.21）岁]145只眼的术前角膜球面像差平均值为（0.40±0.10）μm[10]。现阶段非球面人工晶状体的设计多以既往研究所得人群平均角膜球差值为参考，而本研究发现老年人群的角膜球差值高于以往估计，这提示需要重新评价以矫正角膜球面像差为目的的非球面人工晶状体设计。