年龄相关性白内障角膜前表面高阶像差及其相关影响因素

　　〔摘要〕目的调查年龄相关性白内障患者角膜高阶像差分布的特点，探讨眼轴长度、角膜曲率、年龄等因素与角膜前表面高阶像差的相关性。方法前瞻性研究设计。选取2018年6～8月在安徽医科大学第一附属医院眼科行白内障手术的患者138例(138只眼)，使用IOLMaster测量138例患者138只眼的眼轴长度，使用AllegroOculyzer眼前节分析仪测量患者的角膜前表面高阶像差，记录6mm瞳孔直径下角膜前表面的彗差、球差和三叶草像差的均方根值，采用Spearman相关分析其与眼轴长度、角膜曲率、年龄等因素的相关性;分别以角膜前表面彗差、球差和三叶草像差为因变量，将年龄、角膜Q值、角膜散光、角膜曲率、眼轴长度作为自变量进行多元线性回归分析;分别根据眼轴长度和角膜曲率将患者分为3组和两组，分别比较组间角膜前表面高阶像差的差异。

　　结果角膜前表面彗差、球差和眼轴长度均呈负相关(P<0.05);角膜前表面球差和平均角膜曲率呈正相关(P<0.05);年龄与角膜前表面彗差、球差、三叶草像差均呈正相关(P<0.05);短眼轴低曲率组角膜前表面球差明显高于中眼轴组和长眼轴组(P<0.005);低曲率组与高曲率组的角膜前表面高阶像差比较，差异均无统计学意义。结论年龄相关性白内障患者角膜前表面高阶像差与多种因素相关，术前需根据患者的角膜光学特性合理及个性化地选择人工晶状体。

　　〔关键词〕高阶像差;角膜;白内障;眼轴;角膜曲率

　　随着手术技术的革新和波前像差测量技术的不断进步，白内障手术逐渐从单纯的复明手术向屈光手术发展〔1〕。视网膜成像的质量与人眼的像差有着密切的关系，有研究表明，白内障术后患者出现眩光、夜间视力低下等症状主要与角膜高阶像差增加有关〔2，3〕。因此临床常以患者角膜高阶像差的特征为参考，精确且个性化地选择非球面人工晶状体(IOL)以补偿和平衡角膜高阶像差，从而获得更好的视觉质量。人眼角膜的高阶像差由角膜前、后表面高阶像差组成，各部分存在着一定的差异，其差异程度受到多种因素的影响〔4～6〕，而后表面高阶像差对于角膜正常者所占比例较小，多以忽略不计〔7〕。

　　国内外研究分析了角膜前表面高阶像差(尤其是球差)与患者年龄、眼轴长度(AL)及其他角膜参数的关系，但结果并不一致且个体差异较大〔8～12〕。角膜表面高阶像差与年龄的相关性目前尚无定论，有研究结果显示，角膜前表面高阶像差随年龄增大而增大〔11，12〕，但也有研究指出角膜前表面高阶像差和年龄无相关性〔7〕。

　　我国近视人口众多，有临床研究发现，正视和长眼轴白内障患者的IOL度数预测精确性并不相同〔13〕，术前了解角膜形态的变化，并据此采用特定的IOL度数计算公式具有重要的意义;关于白内障患者术前角膜前表面高阶像差与AL和角膜曲率的相关性研究目前也较少。本研究通过测量白内障术前不同AL和角膜曲率患者的角膜前表面高阶像差，探索这部分患者角膜前表面像差的分布特征，并分析其与年龄、AL、角膜曲率的相关性。

　　1资料与方法

　　1.1一般资料

　　采用前瞻性研究设计。方便抽样法选取2018年6～8月就诊于安徽医科大学第一附属医院眼科行白内障手术的患者138例，共138只眼。其中男65例，女73例，年龄在50～93岁，平均(68.5±10.6)岁。纳入标准:确诊为年龄相关性白内障。排除标准:①患有其他眼部疾病，如角膜疾病、青光眼、葡萄膜炎等;②有眼外伤、眼手术史;③无法理解和配合仪器测量者。根据患者眼轴长度分为3组〔9〕:短眼轴组(AL<23mm)55例，中眼轴组(23mm≤AL<25mm)56例，长眼轴组(AL≥25mm)27例，同时根据平均角膜曲率再将3组患者分为6个亚组。根据患者平均角膜曲率大小分为两组〔14〕:低曲率组(40D<平均角膜曲率≤44D)75例和高曲率组(平均角膜曲率>44D)63例，同时根据AL再将两组患者分为6个亚组。

　　1.2检查方法

　　使用IOLMaster(CarlZeiss公司，德国)测量患眼的LA;使用AllegroOculyzer眼前节分析系统(WaveLight公司，德国)检测患眼角膜前、后表面中央6mm瞳孔直径下的彗差(Z3±1)、球差(Z40)和三叶草像差(Z3±3)，同时测量角膜曲率、角膜散光、非球面性Q值等参数。以上检查均由同一名经验丰富的眼科技师完成，重复测量3次并取平均值，像差值大小用均方根(RMS)值描述。

　　1.3统计学方法

　　采用SPSS24.0软件进行统计学分析。通过单样本Kolmogorov-Smirnov检验对资料进行正态性检验，计量资料采用均数加减标准差(x±s)描述，计数资料使用频数和百分比描述。先将各研究指标进行单因素相关分析，服从正态分布的资料组间相关性比较使用Pearson相关分析，分组比较使用t检验或方差分析;不服从正态分布的资料组间相关性比较使用Spearman相关分析，分组比较使用非参数Mann-Whitney或Kruskal-Wallis秩和检验。将单因素分析中有统计学意义的变量纳入进行多元线性回归分析，变量入选标准α=0.05，剔除标准α=0.10。

　　2结果

　　2.1角膜前表面高阶像差的分布情况

　　单样本Kolmogorov-Smirnov检验的结果显示，纳入的138例患者中年龄和性别呈非正态分布，138只眼的角膜前表面Z3±1、Z40、Z3+3也均呈非正态分布(P<0.05)。Z3±1为0.02～1.92〔平均(0.43±0.32)μm〕、Z40为-0.02～-1.31〔平均(0.61±0.19)〕μm、Z3±3为0.01～1.69〔(0.33±0.32)〕μm。

　　2.2角膜前高阶像差与AL的相关性

　　患者平均AL为(22.4±3.4)mm。采用Spearman相关分析结果显示，角膜前表面Z3±1、Z40和AL呈负相关(r=-0.192，P=0.024;r=-0.225，P=0.008);角膜前表面Z3±3与AL无相关性(P>0.05)。

　　2.3角膜前表面高阶像差与角膜曲率的相关性

　　平均角膜曲率为(44.0±1.4)D。采用Spearman相关分析结果显示，平均角膜曲率和角膜前表面Z40呈显著正相关(r=0.173，P=0.042);平均角膜曲率和角膜前表面Z3±1、Z3±3均无相关性。

　　2.4角膜前表面高阶像差与年龄、角膜Q值、角膜散光的相关性

　　采用Spearman相关分析结果显示，年龄与角膜前表面Z3±1、Z40、Z3±3均呈正相关(r=0.324，P<0.01;r=0.247，P=0.003;r=0.350，P<0.01)。

　　2.5角膜前表面高阶像差的多因素分析

　　分别以角膜前表面Z3±1(Y1)、Z40(Y2)和Z3±3(Y3)为因变量，将年龄(X1)、角膜Q值(X2)、角膜散光(X3)、角膜曲率(X4)、眼轴长度(X5)作为自变量纳入模型，使用逐步法进行回归分析。自变量入选标准α=0.05，剔除标准α=0.10，回归方程分别为: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)。由各方程的标准化系数可以看出，角膜散光和年龄是影响角膜前表面Z3±1、Z3±3的主要因素;角膜Q值和角膜曲率是影响角膜前表面Z40的主要因素。

　　2.6不同AL组间角膜前表面高阶像差的差异

　　采用非参数Kruskal-Wallis检验比较不同组患者的角膜前表面高阶像差，结果显示，短眼轴低曲率组的患者角膜前表面Z3±1、Z40明显高于中眼轴组和长眼轴组(P<0.05)。不同眼轴长度组内均以Z40为角膜前表面主要像差。

　　2.7不同角膜曲率组间角膜前表面高阶像差的差异

　　采用非参数Mann-Whitney检验比较不同组患者的角膜前表面高阶像差，结果显示，低曲率组与高曲率组的角膜前表面高阶像差比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。不同角膜曲率组内均以Z40为角膜前表面主要像差。

　　3讨论

　　白内障超声乳化手术的发展使得白内障手术向屈光手术转变，飞秒激光辅助的白内障手术更推动了这种趋势〔15〕。在手术摘除了白内障后，由角膜和IOL组成的透镜组共同影响着患者术后的视觉质量。角膜和晶状体作为眼球屈光系统的主要组成部分，对视网膜成像质量有重要影响。由于人眼角膜和晶状体等屈光介质的微小不规则，当光线通过瞳孔不同部位时会产生相应的波前像差〔3〕。角膜像差是人眼高阶像差的主要成分，由角膜前、后表面像差共同组成，其中角膜前表面高阶像差占总角膜像差的大部分。角膜前表面高阶像差以三阶和四阶为主，其中以Z40为最大，Z3±1和Z3±3次之〔3〕。

　　研究显示〔16〕，角膜表面像差与眼内(晶状体)像差具有补偿关系，通过植入带有合适像差值和屈光度的IOL可以矫正角膜部分的低阶和高阶像差。由于人眼角膜的高阶像差都不一样，不同的角膜形态对高阶像差也有一定的影响，因此，了解患者角膜前表面高阶像差的相关因素，分析不同角膜形态患者高阶像差的差异，对指导IOL个性化选择具有重要意义。

　　角膜形态是影响角膜前表面高阶像差的重要因素。人眼角膜并非是完美的球面，而是从中央到周边逐渐变平坦略呈椭圆的非球面形态，临床中常用角膜Q值来描述;本研究结果说明随着角膜表面越陡峭，角膜前表面球差越大，更适合于选用非球面IOL。人眼球差产生的主要原因之一是角膜表面周边的曲率变化，反映了角膜中心曲率与周边曲率的平衡关系〔17〕，魏树瑾等〔18〕使用iTrace像差仪测量了572例白内障患者的角膜前表面球差，发现其与平均角膜曲率存在正相关性。

　　本研究结果与其报道的结果基本一致。多元回归结果也显示，角膜Q值和角膜曲率是影响角膜前表面球差的主要因素，因此本研究结果提示，对于角膜Q值和角膜曲率较大的白内障患者，手术时应采用非球面IOL以减少术源性球差的产生。进一步根据AL和角膜曲率分组比较发现，不同角膜曲率组的患者无论眼轴长短均以球差为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，但由于本研究样本量较少的缘故，高角膜曲率和低角膜曲率的患者在不同AL时均未发现差异有统计学意义，后续研究应增加样本量，有待进一步研究。已有研究报道AL与角膜高阶像差具有相关性〔7，9，19，20〕。

　　本研究说明眼轴越长，角膜前表面的Z40越小这与国外的研究结论基本一致〔8，19～21〕。Namba等〔20〕和Llorente等〔21〕报道也证实了这一研究结果。这也说明了高度近视患者的眼轴增长可能是为减少高阶像差的一种适应性变化〔22〕。AlSayyari等〔19〕和Shimozono等〔8〕研究结果均证实，AL和角膜Z40存在负相关，分析可能原因为个体角膜Z40的变异性和种族因素。本研究结果提示可以通过AL的测量为年龄相关性白内障非球面IOL的球差选择提供参考，尤其对于暂不具备像差测量条件的基层医院，若能够较为准确的估计不同AL人群的角膜球差则具有一定的临床意义。年龄与角膜表面高阶像差具有相关性。Kemraz等〔23〕研究发现角膜Z40及角膜总高阶像差与年龄呈正相关，并且随年龄呈非线性增长。

　　邢晓杰等〔7〕研究结果显示，白内障患者的年龄与角膜总高阶像差、Z3±1、Z40和Z3±3均无相关性。本研究中白内障患者的角膜前表面Z3±1、Z40、Z3±3随患者年龄的增大而增大，这与多篇文献报道结果相似〔19，24，25〕，说明随着年龄的增长，年龄相关性白内障患者的角膜高阶像差增加是导致他们视觉质量下降的一个重要原因。由此可以看出，角膜前表面高阶像差在不同年龄人群中具有较大的差异，且不同种族人群中角膜高阶像差随年龄的变化规律也略有不同。因此在为年龄相关性白内障手术患者选择非球面IOL时也应充分考虑到患者年龄的影响。

　　综上，在白内障手术前应全面了解患者的角膜表面形态，精确预测术后IOL的屈光状态，术前必须根据角膜光学特性进行合理筛选，结合患者年龄、视觉需求等因素个性化地选择合适的球面或者非球面IOL，以期术后能获得良好的视觉质量。目前仅有一种矫正球面像差的晶体，希望将来有矫正其他高阶像差的晶体问世可以使白内障患者获得更好的术后视觉质量。

　　4参考文献

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　　5仝真真.年龄相关性白内障患者高阶像差的研究〔J〕.中国医科大学，2014

　　眼科医生论文投稿刊物：《中国实用眼科杂志》(月刊)创刊于1993年，由中华医学会、中国医科大学主办。是以瞄准国内外眼科先进技术理论的前题下，以提高我国第一线眼科工作者的理论水平、技术能力为目的，面向临床侧重实用，故深受我国眼科医生的欢迎，其发行量居我国18本眼科杂志的首位。