·临床研究·
【摘要】 目的 观察消像差设计飞秒LASIK手术后角膜高阶像差的变化。方法 分析74例患者146眼的临床资料，在术前和术后进行标准检查测量角膜像差。应用Custom Ablation Manager软件进行消像差手术设计，应用SCHWIND AMARIS准分子激光仪进行激光切削，应用Intralase飞秒激光制作角膜瓣。术后3个月测量高阶像差(higher order aberrations, HOAs)的改变。结果 术后除三叶草差外，其余各角膜高阶像差指标均较术前增大，差异有统计学意义(t=13.03、12.35、8.25、5.26，P<0.01)。切削区较小时，矫正单位屈光度引起的HO-RMS增加量、球差增加量和彗差增加量高于切削区较大时，差异有统计学意义(F=17.86、36.76、2.97，P<0.05)。预矫屈光度数高的组，矫正单位屈光度引起的HO-RMS增加量、球差增加量和彗差增加量均高于预矫屈光度数低的组，差异有统计学意义(t=5.54、5.24、2.80，P<0.01)。结论 消像差设计飞秒LASIK手术后，角膜高阶像差较术前增加。矫正的屈光度数越高，术后角膜高阶像差增加越多；切削区越小，术后角膜高阶像差增加越多。
【关键词】 消像差； 飞秒； 高阶像差； LASIK
准分子激光原位角膜磨镶术(laser in situ keratomileusis, LASIK)作为准分子激光角膜屈光手术的主流术式，已成为矫正屈光不正的最主要方法之一。随着技术和设备的不断改进，角膜屈光手术的病理性并发症显著减少，但术后视觉质量方面的问题如夜间眩光、视物有光晕、对比敏感度下降等仍未完全解决[1]。这些问题与手术后角膜高阶像差(higher-order aberrations, HOAs)的增加密不可分。因此，最大限度的减少术后角膜高阶像差对提高角膜屈光手术后的视觉质量具有重要作用。
传统的LASIK手术可以有效地矫正低阶像差，却容易诱导高阶像差的产生[2]。术中制作角膜瓣和基质切削都可以导致术源性像差产生[3- 4]，这是术后角膜像差增高的重要原因。由于术前已存在的高阶像差并不会影响最佳矫正视力，因此，尽量保留术前高阶像差、减少术源性像差的切削模式可能产生更好的术后效果[5]。消像差设计的角膜屈光手术可以降低手术源性的高阶像差，本研究分析了接受消像差设计飞秒LASIK手术患者的角膜像差的改变，现将结果报告如下。
1.1 一般资料
选择2015年5月至2015年10月在上海交通大学医学院附属新华医院眼科接受消像差设计飞秒LASIK手术的患者共74例146眼，其中男性29例，女性45例，平均年龄(27.97±8.34)岁。平均预矫屈光度数-(5.63±2.18)D。搜集术前及术后第3个月的角膜像差资料。所有患者均无既往屈光手术史，无术中及术后并发症。所有被纳入研究的患者均签署了知情同意书。
1.2 方法
术前应用TOPCON CV-5000综合验光仪(Topcon, 日本)进行主觉验光，应用Keratron Scout角膜地形图仪(Optikon 2000 S.p.A, 意大利)进行波前像差测量，系统根据术眼实际屈光度数计算出以瞳孔中心为中心的6.5mm范围内的角膜高阶像差均方根值(root mean square, RMS)，包括总体高阶像差均方根值(HO-RMS)、球差、彗差、三叶草差及二级散光。应用SCHWIND AMARIS手术设计软件的消像差设计模式，根据患眼预矫屈光度数、角膜厚度、瞳孔大小等数据，个体化设计5.50～7.00mm不等的光学区及恰当的过渡区，指引准分子激光控制系统应用消像差模式进行激光切削，术中通过眼球跟踪系统对眼球运动和旋转进行监测并补偿，最大限度降低术源性像差。手术方式为飞秒LASIK手术，应用Intralase iFS150飞秒激光(Abbot Medical Optics, 美国)制作角膜瓣，应用SCHWIND AMARIS准分子激光仪(SCHWID eye-tech-solution, 德国)进行激光切削。术后第3个月再次进行角膜地形图检查，并记录上述各项角膜像差指标的数值。
1.3 统计学处理
应用SAS 8.0软件进行统计学分析。应用配对设计t检验比较手术前后各项角膜高阶像差指标的变化。根据患者预矫屈光度等效球镜值，计算出每矫正1D屈光不正所引起的上述各项指标的增加量，应用单因素方差分析和成组设计t检验分别比较不同切削区组间以及不同预矫屈光度数组间的角膜高阶像差的变化。P<0.05为差异有统计学意义。
2.1 术前术后角膜高阶像差各项指标的变化
与术前相比，除三叶草差外，术后各项角膜高阶像差指标均高于术前，差异有统计学意义(P<0.01)，见表1。
2.2 不同切削区组间的角膜高阶像差改变
为了消除不同屈光矫正量对角膜高阶像差结果分析的影响，用上述观察指标的增加量除以患者的预矫屈光度数得到每矫正1D的各观察指标的增加值。经单因素方差分析，切削区较小的组别，矫正单位屈光度所引起的HO-RMS增加量、球差增加量、彗差增加量比切削区较大的组别大，差异有统计学意义(P<0.05)。不同切削区组间的三叶草差增加量、二级散光增加量差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。
表1 手术前后各项角膜高阶像差均方根值
Tab.1 Comparison of preoperative and postoperative-corneal HOAs
项目HO-RMS球差彗差三叶草差二级散光术前0.44±0.100.21±0.070.17±0.090.12±0.070.06±0.04术后0.72±0.270.38±0.190.29±0.170.13±0.080.08±0.06t值13.0312.358.251.455.62P值<0.01<0.01<0.010.15<0.01增加量0.28±0.260.17±0.170.13±0.190.01±0.070.03±0.06每矫正1D指标的增加量0.04±0.040.03±0.020.02±0.030.00±0.020.00±0.02
表2 不同切削区组间角膜高阶像差的比较
Tab.2 Comparison of HOAs in different corneal optical zone sizes
切削区直径/mmHO-RMS增加量球差增加量彗差增加量三叶草差增加量二级散光增加量≤6.000.08±0.040.06±0.020.03±0.040.00±0.010.01±0.016.00～6.500.06±0.030.04±0.020.03±0.020.00±0.010.00±0.01=6.500.04±0.030.02±0.010.01±0.030.01±0.020.00±0.01>6.500.03±0.030.02±0.020.02±0.030.00±0.020.00±0.02F值17.8626.762.971.062.31P值<0.01<0.010.030.370.08
2.3 不同预矫屈光度数组间角膜高阶像差的改变
本研究比较了预矫屈光度>-6.00D与≤-6.00D 两组间的各项指标，结果显示，预矫屈光度数较高的一组，其术前球差大于屈光度数较低组，差异有统计学意义(P<0.01)；术前HO-RMS、彗差、三叶草差、二级散光，两组间差异无统计学意义(P>0.05)。术后3个月再次比较上述指标，预矫屈光度数>-6.00D的一组，术后HO-RMS值、球差、彗差、二级散光均高于预矫屈光度数≤-6.00D的一组，差异有统计学意义(P<0.01)；两组间术后的三叶草差基本相同，差异无统计学意义(P>0.05)。每矫正 1D 引起的HO-RMS增加量、球差增加量、彗差增加量在预矫屈光>-6.00D的一组明显高于预矫屈光度数≤-6.00D的一组，差异有统计学意义(P<0.01)；矫正 1D 引起的三叶草差增加量、二级散光增加量在两组间的差异无统计学意义(P>0.05)，见表3。
表3 不同预矫屈光度数组间角膜高阶像差的比较
Tab.3 Comparison of HOAs in different intended refractive diopter groups
项目预矫屈光度数>-6.00D≤-6.00Dt值P值HO-RMS 术前0.44±0.110.43±0.100.490.63 术后0.92±0.270.57±0.149.08<0.01 增加量0.06±0.030.03±0.035.54<0.01球差 术前0.22±0.070.20±0.062.130.03 术后0.52±0.190.28±0.108.87<0.01 增加量0.04±0.020.02±0.025.24<0.01
(续表3)
项目预矫屈光度数>-6.00D≤-6.00Dt值P值彗差 术前0.15±0.090.18±0.091.880.08 术后0.37±0.190.24±0.134.57<0.01 增加量0.03±0.030.01±0.032.80<0.01三叶草差 术前0.13±0.070.12±0.070.280.78 术后0.13±0.070.13±0.090.290.77 增加量0.00±0.010.00±0.020.690.49二级散光 术前0.06±0.040.05±0.040.520.60 术后0.10±0.070.07±0.052.74<0.01 增加量0.01±0.010.00±0.011.750.08
角膜屈光手术后高阶像差的增加是多因素作用的结果，包括患者术中的眼球运动、眼球旋转、偏心切削、光学区过小、瞳孔过大、激光切削模式等[1]。本研究的目的是观察消像差设计飞秒LASIK术后角膜高阶像差的变化。消像差切削模式的特点是它合理保留术前存在的、对最佳矫正视力无影响的高阶像差，着重将术中引入的高阶像差最小化[5-6]。消像差设计的飞秒LASIK手术应用SCHWIND AMARIS手术设计软件，综合考虑了上述诸多因素，设计与瞳孔大小、预矫屈光度数相匹配的光学区及切削深度，在治疗区与非治疗区之间设计恰当的过渡区以降低术后球差，术中采用眼球跟踪系统监测眼球运动并对其进行补偿，SCHWIND AMARIS准分子激光仪的飞点激光系统可降低切削过程中的热负荷使切削面更平滑，在一定程度上减少术中高阶像差的引入。因此，消像差切削模式的这些优化设计理论上可减少术源性像差的产生[5]。
在本研究中，除三叶草差外，术后角膜高阶像差总体均方根值、球差、彗差以及二级散光等均较术前增高，这与既往多数研究结果基本一致[5,7]。测得术前各指标与文献报道基本接近[2,5,7]，术后各项指标与消像差设计的研究报道基本接近[7]，小于大多数无消像差设计的手术[8-9]。这提示消像差设计的角膜屈光手术有可能降低术后角膜像差的增加。考虑到测量仪器、手术操作以及病例的不同可能导致的误差，对术前术后各项角膜像差指标的增加量进行了计算。本研究测得的各项角膜高阶像差增加量与文献报道的同类研究结果基本接近[7]，明显低于文献报道的无消像差设计的结果[8]；由此可见，消像差设计的角膜屈光手术后，高阶像差的增加量多低于文献报道的无消像差设计的增加量。为避免矫正屈光度数不同带来的影响，本研究分析了矫正 1D 引起的各项高阶像差的增加量，结果显示，HO-RMS增加量为0.04μm，球差增加量为0.03μm，彗差增加量为0.02μm，三叶草差增加量与二级散光增加量为 0.00μm，这与Arba-Mosquera等[7]的结果几乎一致，而文献报道的非消像差设计的手术，上述指标分别高达0.09、0.09、0.02和0.01(μm)[8]。这可能与消像差模式的各种优化设计有关： 消像差设计不干涉术前既有的高阶像差；Amaris激光仪的高速切削可缩短切削时间，从而减少了术源性像差产生的机会；高频率的眼球跟踪系统对术中眼球运动及旋转进行实时监测并对其补偿，可以减少眼球运动引入的像差。此外，LASIK术中制作角膜瓣即可导致高阶像差的产生，而飞秒激光制作的角膜瓣较机械刀制作的更均匀平整，基质床表面也更光滑，因此诱导的角膜瓣相关的高阶像差更少[2]。Montés-Micó等[10]、Medeiros等[11]报道表明，与机械刀制瓣的LASIK手术相比，飞秒制瓣的LASIK手术后角膜高阶像差更小。因此，消像差设计的飞秒LASIK手术可以减少术后角膜像差的增加。
在排除了预矫屈光度数的影响后，本研究显示，切削区直径>6.50mm的患眼，矫正单位屈光度引起的HO-RMS增加量只有(0.02±0.03)μm，切削区直径越小，HO-RMS增加量/D值从(0.04～0.07)μm不等。与切削区较小的病例相比，切削区大的病例术后角膜高阶像差的增加较少。这与既往研究结果类似，说明较小的切削区会导致较高的术后高阶像差[8]。Arbelaez等[6]认为，切削区与过渡区、过渡区与非治疗区之间曲率变化大、切削区直径小于暗视下的瞳孔直径，都会导致飞秒LASIK术后角膜高阶像差的增加。但是，增大切削区意味着更深的切削深度以及更多的角膜消耗，这在角膜厚度较薄的患者中往往很难实现。提示在临床工作中，要根据患者的实际情况，在尽量保留患者角膜组织与扩大切削区以避免术后角膜像差增加这二者之间寻找最佳的平衡点。
预矫屈光度数不同对术后角膜像差的增加也有不同的影响。本研究发现，预矫屈光度数>-6.00D的一组，其术前球差较≤-6.00D的大，而两组间其他指标无明显差异。术后，预矫屈光度数较高的一组，其HO-RMS、球差、彗差、二级散光均高于预矫屈光度数较低的一组，差异有统计学意义(P<0.01)。每矫正1D引起的HO-RMS增加量、球差增加量、彗差增加量在预矫屈光度数较高组明显大于预矫屈光度数较低组，差异有统计学意义(P<0.01，表3)。Hood等[2]认为，预矫屈光度数越高，越容易诱导术后总高阶像差、球差及彗差的产生[2]，这与本研究结果类似。究其原因，可能是预矫屈光度数高，激光切削时间就越长，眼球发生运动和旋转的机会更多，虽然有眼球跟踪系统进行实时跟踪和补偿，但与屈光度数低、切削时间短的病例相比，仍然容易诱导高阶像差产生。
本研究的缺陷是病例数较少、缺少对照组、随访时间较短，虽然术后3个月的屈光状态已趋于稳定，但更长期的随访、更大样本的研究结果将更有意义。消像差设计的手术只能最大限度的降低术源性像差的产生，并不能完全使像差成为零。“消像差”是一个理想目标，但角膜愈合的生物多样性、病例的个体差异、眼内其他屈光介质、视觉心理以及视觉的复杂性都会影响这个目标的达成。因此，更好的评价人眼视功能尚待更多方面、更深入的研究。
综上所述，消像差设计飞秒LASIK手术后，角膜高阶像差亦会增加，但增加的程度较无消像差设计的手术明显减少。预矫屈光度数低的病例，术后角膜像差增加量较预矫屈光度数高者小。切削区较大的病例，术后角膜像差增加量较切削区小者小。消像差设计的飞秒LASIK手术可以有效的减少术后角膜像差的增加，尤其是对术前已存在较大高阶像差及屈光度数较高的患者，消像差设计的飞秒LASIK手术可能会成为一种有效的控制术后角膜高阶像差异常增加的选择。
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Analysis of corneal higher-order aberrations after femtosecond LASIK with aberration-free profiles
【Abstract】 Objective To investigate the changes of higher-order aberrations(HOAs)in eyes after femto-LASIK operation using an aberration-free ablation profile. Methods Seventy four patients (146 eyes) were included in the study. Standard examinations, preoperative and postoperative analysis with corneal wavefront topography were performed. Aberration-free aspheric treatments were designed using the Custom Ablation Manager software and ablations were performed by the SCHWIND AMARIS excimer laser system. The corneal flaps were created using Intralase femtosecond laser system. The changes in higher order aberrations (HOAs) from preoperative to 3 months postoperative were evaluated. Results The postoperative values of corneal HOAs were increased except trefoil(t=13.03，12.35，8.25，5.62， P<0.01). Compared with the lager optical zone, every diopter correction with the smaller optical zone was resulted in significant higher increments of HO-RMS, spherical aberration and coma(F=17.86，26.76，2.97， P<0.05). The higher attempted spherical equivalent induced the higher values of HO-RMS/D, spherical aberration/D and coma/D. The differences of the values between the higher and lower attempted spherical equivalent were statistically significant (t=5.54，5.24，2.80， P<0.01). Conclusion Corneal HOAs are increased after femtosecond LASIK using aberration-free profiles. The higher level of attempted spherical equivalent and smaller optical zone may induce more corneal HOAs.
【Key words】 aberration-free; femtosecond laser; higher-order aberrations; LASIK
doi： 10.16118/j.1008-0392.2017.04.015
收稿日期： 2016-12-22
【中图分类号】 R778.1
【文献标志码】 A
【文章编号】 1008-0392(2017)04-0071-05