中国医科大学学报  2023, Vol. 52 Issue (4): 333-337

文章信息

武彬, 丁雨溪, 邵雨双, 王静, 张劲松, 马立威
WU Bin, DING Yuxi, SHAO Yushuang, WANG Jing, ZHANG Jinsong, MA Liwei
不同瞳孔条件下衍射型非球面多焦点人工晶体视觉质量评价
Evaluation of visual quality after diffractive aspherical multifocal intraocular lens implantation under different pupil sizes
中国医科大学学报, 2023, 52(4): 333-337
Journal of China Medical University, 2023, 52(4): 333-337

文章历史

收稿日期:2021-12-23
网络出版时间:2023-04-12 15:58:56
不同瞳孔条件下衍射型非球面多焦点人工晶体视觉质量评价
沈阳爱尔卓越眼科医院眼科, 中南大学爱尔眼科学院, 沈阳 110001
摘要目的 分析超声乳化白内障吸除联合衍射型非球面多焦点人工晶体植入术后不同时间、不同瞳孔条件下视觉质量的变化情况。方法 收集2019年9月至2020年7月在我院行白内障超声乳化吸除联合Tecnis全光学面衍射型非球面多焦点人工晶体(Tecnis ZMB00 MIOL)植入术的24例患者(30只眼)的临床资料。术后1周和3个月时,检测裸眼和矫正后的远、中、近视力,3 mm、5 mm孔径下的散射光值、波前像差和调制传递函数(MTF)值。采用非参数Mann-Whitney U检验对数据行统计分析。结果 术后1周和3个月裸眼和矫正的远、中、近视力比较,无统计学差异。5 mm孔径下,术后3个月散射光值、球差均低于术后1周,术后1周和3个月散射光值均大于3 mm孔径,差异均有统计学意义(均P < 0.05)。5 mm孔径下,术后3个月各空间频率的MTF值显著优于术后1周,20 cpd空间频率有统计学差异(P < 0.05)。结论 与术后1周相比,术后3个月5 mm孔径下散射光值明显减小,球面像差明显降低,MTF值升高,说明Tecnis ZMB00 MIOL植入术后3个月夜间视觉质量较术后1周有提高的趋势。
Evaluation of visual quality after diffractive aspherical multifocal intraocular lens implantation under different pupil sizes
Department of Ophthalmology, Shenyang Aier Excellence Eye Hospital, Aier School of Ophthalmology, Central South University, Shenyang 110001, China
Abstract: Objective To compare the visual performance after implantation of diffractive aspherical multifocal intraocular lens (MIOL) under different pupil sizes (Tecnis ZMB00 MIOL). Methods In a prospective study, Tecnis ZMB00 MIOLs were implanted in 24 patients (30 eyes). The visual acuity (VA) at different distances, straylight values under 3 mm and 5 mm apertures, wavefront aberrations, and modulate transfer functions (MTF) with 3 mm and 5 mm pupil diameter were assessed 1 week and 3 months after surgery. A Mann-Whitney U test was used to compare the VA between the time-points. Results There was no statistically significant difference in the VA at different distances between 1 week and 3 months following surgery. The straylight parameters were greater under 5 mm aperture than under 3 mm aperture at both 1 week and 3 months following surgery (P < 0.05). The spherical aberrations with 5 mm pupil diameter were significantly smaller at 3 months than at 1 week (P < 0.05). The MTF had greater improvement at 3 months after surgery than at 1 week following surgery in almost all spatial frequencies. The differences in 20 cpd were statistically significant (P < 0.05). Conclusion There are lower straylight values, lower spherical aberrations, and better MTF parameters with 5 mm pupil size at 3 months than at 1 week following surgery. The visual quality under low-illuminance conditions improves over time after Tecnis ZMB00 MIOLs implantation.

随着屈光性白内障手术精准理念的发展,全程视力与视觉质量需求日益增长。对视力效果的追求已不再局限于看得见,更要看得清晰,以及不同照明条件下良好的全程视力。多焦点人工晶体的临床应用与逐步推广,为术后全程视力的实现创造了条件。然而,与单焦点人工晶体相比,多焦点人工晶体植入术后伴有更多的眩光和光晕等视觉异常现象[1],且这些现象多发生在夜间。眩光和光晕等视觉异常的现象可随着术后的生活适应性与神经适应性的提升及随访时间的延长有不同程度的改善。绝大部分患者的光学异常现象可持续至术后2个月[2]。关于这种光学异常现象的改善是否伴有视觉质量评判指标的变化,目前的研究较少。因此,本研究拟通过纵向随访全光学面衍射型非球面多焦点人工晶体植入术后不同距离的远、中、近视力,不同瞳孔直径下的散射光、波前像差以及调制传递函数(modulate transfer functions,MTF)值,以评价该人工晶体植入后主客观视觉质量。

1 材料与方法 1.1 临床资料

收集2019年9月至2020年7月在我院行白内障超声乳化吸除联合Tecnis全光学面衍射型非球面多焦点人工晶体(Tecnis ZMB00型,美国J & J公司,以下简称Tecnis ZMB00 MIOL)植入的患者24例(30只眼)的临床资料。其中,男14例(17眼),女10例(13眼),平均年龄(60±17)岁。纳入标准:角膜散光 < 1.5 D;干涉条纹计潜视力≥0.5;日常照明条件下瞳孔直径 > 2.5 mm;Kappa角 < 0.5 mm;对手术及本研究知情同意并签署知情同意书。排除眼内其他疾病和手术史。本研究获得爱尔卓越眼科医院伦理委员会批准。术后1周和术后3个月时对所有患者进行随访和评价,检测其屈光状态、裸眼和矫正远、中、近视力,不同孔径条件下散射光值,计算不同瞳孔直径下像差值和MTF值等。

1.2 手术方法

在表面麻醉下,由同一位经验丰富的医师使用美国Alcon公司Infiniti超声乳化仪完成超声乳化白内障吸除术。术中连续环形居中撕囊,前囊口直径约5.5 mm。当角膜散光≤0.75 D时,制作上方透明角膜切口;当角膜散光 > 0.75 D时,采用角膜地形图引导的个性化切口。将Tecnis ZMB00 MIOL置于晶状体囊袋中央。所有手术均顺利完成。术前采用IOL Master 700(德国Carl Zeiss公司)进行眼轴测量,使用Holladay Ⅱ人工晶体计算公式计算人工晶体度数,目标屈光度为+0.00~+0.25 D。

1.3 检测指标

1.3.1 视力

在充足的照明条件下进行视力检查。远视力(uncorrected distance visual acuity,UCDVA)和最佳矫正远视力(best corrected distance visual acui-ty,BCDVA)采用自动视力表投射仪(日本Nidek公司)投射在5 m处的“E”字视力表测量;中视力(uncorrected intermediate visual acuity,UCIVA)和矫正远视力后的中视力(distance corrected intermediate visual acuity,DCIVA),采用70 cm“E”字视力表(美国Good-Lite公司)测量;近视力(uncorrected near visual acuity,UCNVA)和矫正远视力后的近视力(distance corrected near visual acuity,DCNVA),采用40 cm“E”字视力表(美国Good-Lite公司)测量。记录能分辨最小视角的对数(logMAR)视力。

1.3.2 散射光值

采用C-Quant散射光计量仪(德国Oculus公司)检测眼部散射光值。检查前复方托吡卡胺滴眼液(日本参天制药有限公司)每隔15 min点眼1次,连续2次,45 min后瞳孔充分散大(本研究中所有患者散瞳后瞳孔直径均 > 6 mm)后,在受试者眼前先后配戴3 mm和5 mm小孔镜检测不同孔径条件下的散射光值,镜眼距离为12 mm,对检测的散射光值进行对数运算,以log [s]的形式表示,对数值越大表示眼内光线散射越强,对应的视觉质量越差,视觉干扰情况越显著。为保证结果的可靠性,限定log [s] < 2.5,预期标准差 < 0.1。

1.3.3 术后波前像差

采用iTrace视觉功能分析仪(美国Tracey公司)进行像差检测。受试者在散射光测量后行波前像差检查。准确对焦后,先后进行WF模式和CT模式的自动检测,并自动计算出3 mm和5 mm孔径时全眼总像差、总高阶像差、球差、彗差、三叶草以及各空间频率下的MTF值,并绘制MTF曲线。

1.4 统计学分析

采用SPSS 22.2软件进行统计分析。首先对收集的数据,如术后视力、散射光值、波前像差和MTF等计量资料进行正态分布检验(Shapiro-Wilk检验),非正态分布的数据采用Mann-Whitney U检验进行比较,P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 术后视力

表 1所示,术后1周和术后3个月的裸眼和矫正的远、中、近视力均无统计学差异(均P > 0.05)。

表 1 多焦点人工晶体植入术后视力(logMAR)比较(x±s Tab.1 The results of visual acuity (logMAR) after surgery (x±s)
Time UCDVA BCDVA UCIVA DCIVA UCNVA DCNVA
3 months after surgery 0.10±0.09 0.02±0.04 0.27±0.10 0.27±0.12 0.28±0.09 0.26±0.10
Z -1.104 -0.723 -0.063 -0.061 -0.707 -1.161
P 0.270 0.469 0.950 0.951 0.480 0.246
UCDVA,uncorrected distance visual acuity;BCDVA,best corrected distance visual acuity;UCIVA,uncorrected intermediate visual acuity;DCIVA,distance corrected intermediate visual acuity;UCNVA,uncorrected near visual acuity;DCNVA,distance corrected near visual acuity.

2.2 3 mm和5 mm孔径下散射光值比较

表 2所示,3 mm孔径下,术后1周和3个月散射光值log [s]比较,差异无统计学意义(P > 0.05);5 mm孔径下,术后3个月散射光值log [s]较术后1周显著下降,差异有统计学意义(P < 0.05);术后1周和3个月时,5 mm孔径下的散射光值均显著大于3 mm孔径,差异有统计学意义(均P < 0.05)。

表 2 多焦点人工晶体植入术后3 mm和5 mm孔径的散射光值(log [s])比较(x±s Tab.2 The straylight values (log [s]) with 3 mm and 5 mm apertures after surgery (x±s)
Time 3 mm straylight values 5 mm straylight values Z P
1 week after surgery 0.93±0.16 1.10±0.17 -3.494 < 0.001
3 months after surgery 0.86±0.10 1.00±0.13 -4.116 < 0.001
Z -1.600 -2.014    
P 0.110 0.044    

2.3 3 mm和5 mm孔径下全眼像差均方根(root mean square,RMS)值

表 3所示,3 mm孔径下,术后3个月三叶草RMS值显著低于术后1周,差异有统计学意义(P < 0.05);5 mm孔径下,术后3个月球差RMS值显著低于术后1周,差异有统计学意义(P < 0.05)。

表 3 多焦点人工晶体植入术后3 mm和5 mm孔径下像差RMS值比较(x±s,μm) Tab.3 The wavefront aberration RMS under 3 mm and 5 mm pupil sizes after surgery (x±s, μm)
Time Wavefront aberration with 3 mm pupil size Wavefront aberration with 5 mm pupil size
Total High Sperical Coma Tretoil Total High Sperical Coma Tretoil
1 week after surgery 0.44±0.14 0.21±0.10 -0.02±0.03 0.12±0.10 0.18±0.21 1.20±0.44 0.56±0.30 -0.08±0.14 0.27±0.17 0.33±0.18
3 months after surgery 0.46±0.17 0.16±0.07 0.00±0.04 0.08±0.05 0.10±0.06 1.22±0.51 0.46±0.15 -0.01±0.05 0.19±0.07 0.26±0.15
Z -0.621 -1.923 -0.740 -1.361 -1.982 -0.178 -1.479 -3.224 -1.450 -1.834
P 0.534 0.055 0.459 0.174 0.047 0.859 0.139 0.001 0.147 0.067

2.4 3 mm和5 mm孔径下各空间频率的MTF值

表 4所示,3 mm孔径下,术后1周和术后3个月各空间频率的MTF值比较,在高频25 cpd空间频率间有统计学差异(P < 0.05)。5 mm孔径下,术后3个月各空间频率的MTF值较术后1周升高,其中,在中频20 cpd空间频率间有统计学差异(P < 0.05)。

表 4 多焦点人工晶体植入术后3 mm和5 mm孔径下MTF值比较(x±s Tab.4 The MTF under 3 mm and 5 mm pupil sizes after surgery (x±s)
Time MTF with 3 mm pupil size MTF with 5 mm pupil size
5 cpd 10 cpd 15 cpd 20 cpd 25 cpd 30 cpd 5 cpd 10 cpd 15 cpd 20 cpd 25 cpd 30 cpd
1 week after surgery 0.62±0.20 0.30±0.19 0.17±0.12 0.11±0.09 0.09±0.08 0.10±0.09 0.36±0.15 0.12±0.07 0.17±0.12 0.06±0.04 0.03±0.03 0.03±0.03
3 months after surgery 0.69±0.20 0.40±0.25 0.27±0.20 0.17±0.18 0.13±0.15 0.14±0.14 0.45±0.17 0.20±0.12 0.27±0.20 0.07±0.04 0.06±0.04 0.04±0.03
Z -0.148 -0.030 -1.272 -1.923 -2.012 -1.184 -1.214 -1.095 -1.124 -2.220 -1.570 -0.356
P 0.882 0.976 0.203 0.054 0.044 0.237 0.225 0.274 0.261 0.026 0.116 0.722

3 讨论

Tecnis ZMB00 MIOL是一款全光学面衍射型非球面多焦点人工晶体,它的衍射环设计在人工晶体光学部的后表面。该设计的目的是使通过其光学面的平行光线平均分配给远、近2个焦点,具有非瞳孔依赖性。在近焦点上给予+4.0 D的近附加度数,相当于近距离用眼时配戴+3.2 D框架眼镜。本研究评价了该多焦点人工晶体植入术后不同瞳孔条件对视觉质量的影响,以期指导其临床应用。

研究[3-4]发现,晶状体混浊的人群在照度为0.07勒克斯的暗室条件下,平均瞳孔直径约为5 mm,在明室条件下,老年人和人工晶体眼的平均瞳孔直径约为3.2~3.8 mm。本研究在研究不同瞳孔条件下的视觉质量时,对3 mm和5 mm的孔径条件下的数据进行分析,探讨老年人和人工晶体眼人群在不同照明条件下的视觉质量。

视敏度是目前临床上白内障术后最主要的视觉评价指标之一。本研究对30只Tecnis ZMB00 MIOL植入眼进行了术后3个月的随访。随访期间UCDVA和BCDVA均无显著变化,术后3个月UCDVA可达到≥0.1 logMAR者占73.3%;UCIVA可达到≥0.3 logMAR者占86.7%;UCNVA可达到≥0.3 logMAR者占76.7%。虽然Tecnis ZMB00 MIOL的设计从理论上说是远近2个焦点平均分配光能,在临床上受试者的中距离视力通常也较满意。因此,Tecnis ZMB00 MIOL可以做为有全程视力需求白内障患者的选择之一。

当光线通过完美的光学系统时,理论上不存在散射光,然而人的眼球结构并非理想化的光学系统,光线进入人眼后不能完全聚焦在视网膜上,少部分光线被某些光学介质分散,这种光学现象被称为散射光。它的存在不同程度上干扰光线在视网膜上成像的对比度[5-6],主观上产生光晕和眩光等光学异常现象。因此,散射光也逐渐成为评价人工晶体眼视觉质量的指标之一。

超声乳化白内障手术后可伴有角膜内皮细胞数平均密度下降和早期角膜水肿,角膜厚度的变化在角膜切口附近更明显[7-8]。角膜厚度的恢复需持续至术后3个月,故本研究选择随访至术后3个月。结果发现,术后1周3 mm孔径下散射光值与术后3个月比较无统计学差异,而术后3个月5 mm孔径下的散射光值则较术后1周时明显下降,差异有统计学意义。推测可能与术后早期角膜切口附近残余的角膜厚度增加有关。

除了角膜厚度的变化,黄斑厚度变化可能也是白内障术后早期散射光偏大的影响因素[9]。有研究[10]测量了白内障术后黄斑中心凹厚度,发现该部位厚度增加甚至可持续至术后6周。术后早期黄斑厚度的增加可能是本研究中术后1周散射光大于术后3个月的原因。然而术后1周和术后3个月在3 mm孔径时散射光差异无统计学意义,5 mm孔径时却表现出显著差异。提示与角膜厚度的因素相比,黄斑厚度的因素可能起次要作用。

部分患者在多焦点人工晶体植入后有夜间眩光和光晕等现象,因此,本研究还评价了瞳孔直径和散射光值之间的关系。随着瞳孔直径的增加,不仅散射光线增加,非散射光线也同比例增加,结果在小瞳孔和大瞳孔时表现出相对一致的散射光值[11],提示检查室的照明条件不影响正常眼的散射光大小,但是C-Quant检查中,结果确实受到瞳孔直径的影响。与本研究中5 mm孔径时散射光值均大于3 mm孔径的结果一致。这种瞳孔直径与散射光值之间关系的差别也可能与人工晶体的衍射环设计有关。多焦点人工晶体的设计是将总体的光能通过2个焦点同时分配给远近的物象。在视网膜上同时存在影像的状态与光幕性视网膜照明形成的散射光现象相似,可能导致了某些多焦点人工晶体植入术后的眩光和光晕现象的发生[12-13]。Tecnis ZMB00 MIOL的多焦点是通过衍射原理实现的。衍射型光学系统的共性就是总会有很小比率的光能量损耗在远近2个焦点之外更高的衍射级,这部分光能的丢失可能增加了眼内的散射光。与3 mm孔径相比,5 mm孔径下更多衍射环的暴露可能提高指向更高衍射级光能占全部光能量的比例,从而导致散射光值的增大。

波前像差中的球差被认为是评价人工晶体眼视觉质量的重要指标。表现为负球差的健康晶状体可以有效地补偿角膜的正球差。晶状体会随着年龄的增加逐渐向正球差过渡,表现为全眼正球差逐渐增加[14]。Tecnis ZMB00 MIOL是非球面人工晶体,它表现为负球差(-0.27 μm),可有效地补偿白内障术后全眼的正球差状态。本研究结果显示,5 mm孔径时术后3个月的全眼球差RMS值较术后1周显著减小,差异有统计学意义。术后3个月时,3 mm和5 mm孔径全眼球差RMS值均接近于0,与设计目标一致。本研究中球差的变化可能与前文提到的术后早期角膜周边(尤其是角膜切口附近)厚度增加和角膜中央厚度增加不一致有关。

本研究中,除全眼球差外,3 mm和5 mm孔径下术后3个月总高阶像差、彗差、三叶草RMS值较术后1周均出现下降趋势。提示像差之间存在相互作用,1个像差参数的下降可能导致其他像差参数的下降。这也暴露了Zernike多项式在临床应用中的不足,因其无法体现每个像差之间的相对影响。

通过光学系统的成像对比度一般总是低于物象对比度,对比敏感度与空间频率关系密切。将成像对比度和物象对比度的比值定义为MTF值,MTF值高提示光学系统的成像质量好,相应的对比敏感度高。MTF值相对独立于视网膜神经通路,是区别于对比敏感度的更客观的评价指标[15]。本研究中,3 mm孔径时术后1周和术后3个月在高频25 cpd空间频率MTF值有统计学差异(P < 0.05),5 mm孔径时术后3个月各空间频率的MTF值均较术后1周上升,在中频20 cpd空间频率差异有统计学意义(P < 0.05)。提示术后3个月时,5 mm瞳孔直径条件下视觉质量明显提高。MTF值的结果也与球差的变化趋势相关。

综上所述,超声乳化白内障吸除联合Tecnis ZMB00 MIOL植入手术可为患者提供良好的远、中、近距离视力;在瞳孔直径5 mm时,与术后1周相比,术后3个月时散射光值更小,高阶像差(尤其是球差)更低,MTF值提高。因此,在超声乳化白内障吸除联合Tecnis ZMB00 MIOL植入术后,获得稳定全程视力和视觉质量的同时,夜间视觉质量也会有一定程度的改善。

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