【word】 自适应光学矫正眼波前像差对视锐度的影响

【word】 自适应光学矫正眼波前像差对视锐度的影响 自适应光学矫正眼波前像差对视锐度的影 响 眼科新进展2008年3月第28卷第3期 RecAdvOphthalmolVo1.28No.3March2008?199? 一应用研究一 自适应光学矫正眼波前像差对视锐度的影响? 李仕明王宁利李婧熊瑛薛丽霞戴云刘倩姜文汉 E竹ectsofocularwavefrontab- errationonvisualacuitybyu- singadaptiveoptics LIShi-Ming,WANGNing-Li,LIJing,XIONG Ying.XUELi-Xia,DAIYun,LIUQian,JIANG Wen-Han 【Keywords】adaptiveoptics;wavefrontaberration; visualacuity 【Abstract】ObjectiveToanalyzethechangesof humanvisualacuityafterdifferentcorrectionstrate? giesandexplorethecustomizedcorrectionstrategyof wavefrontaberration,MethodsInadarkroom,the pupilsoffoursubjects(4eyes)werefullydilatedwith 5g-L,phenylephedrine.Adaptiveopticswasusedto examineandcorrectt_hewavefrontaberrationat6.0 Inmpupilsize.Thelow—orderaberrationwasfullycor. rectedbyusingtriallens,andthendifferentcorrec. tionstrategiesofwavefrontaberrationwereper— formed.Visualacuityunder100%contrastcondition beforeandaftercorrectionwereanalyzed.Results Visualacuitywasimprovedtos0meextentwithdi~er. entcorrectionstrategiesforfoursubjects.Withthere. fractiveerrorabout一3.50D.thehigherrelativeper- centage(subject1,4)ofhigh—orderaberrationamong totalaberration,thehigherimprovementofvisuala. cuitywasobtainedaftercorrectinghigh..orderaberra.. tionaccordingly.Suchphenomenonwasnotfound 收稿日期:2007.11-22修回日期:2008-01-03本文编辑:徐刚珍 作者简介:李仕明,男,1981年出生,江苏人,博士.联系电话:010. 58269920(O);E—mail:lishiming81@163.com 基金项目:国家自然科学基金资助(编号:60438030);国家高技术研 究发展(863计划)基金资助(编号:2006AA02Z4D2) 作者单位:100730北京市,首都医科大学附属北京同仁医院眼科中 心(李仕明,王宁利,李婧,熊瑛);610209四川省成都市,中国科 学院光电技术研究所(薛丽霞,戴云,刘倩,姜文汉) 通讯作者:王宁利,E—mail:wningli@trhos.com Receiveddate:Nov22,2007Accepteddate:Jan3,2008 Foundationitem:NationalNaturalScienceFoundation(No:60438030); techResearchandDevelopmentProgram(863Program)ofChina(No: Hi— 2006AA02Z4D2) FromtheDepartmentofOphthalmology,TongrenHospital,CapitalMedical Univenity(LIShi—Ming,WANGNing—Li,LIJing,XIONGYing),Beng 100730.China:InstituteofOptwsandElectronics,ChineseAcademyofSci — erl~es(XUELi—Xia,DAIYun,LIUQian,JIANGWen—Hart),Chengdu 610209,SwhuanPr~ince,China Responsibleautbor:WANGNing—Li,E-mail:wningli@trhos.COlD withcorrectionof矗】?aberration.ConclusionVisual ~.itywasimprovedforfoursubiectsaftercorrection ofwavefrontaberrationbyusingadaptiveoptics.With somedegreeofrefractiveerror.thehigherpercentage ofhigh.orderaberrationamongtotalaberration,the higherimprovementofvisualacuityaftercorrectionof high—orderaberration. [RecAdvOphthalmol2008;28(3):199-201,209] 【中图分类号】R778.1【文献标识码】A 【文章编号】1003—5141(2008)03-0199434 【关键词】自适应光学;波前像差;视锐度 【摘要】目的分析不同波前像差矫正策略下的人眼视锐 度变化,探索个性化的波前像差矫正模式.方法在暗室 内,对4位受试者(4眼)予以5g?L新福林充分散瞳后,采 用自适应光学系统进行6.0mln瞳孔光路下波前像差的检测 和矫正.先通过光学镜片对其低阶像差进行充分初矫,再进 行不同矫正策略下波前像差的矫正,对矫正波前像差前后 lO0%对比度下的视锐度值进行分析比较研究.结果4位 受试者在各种像差矫正策略下的视锐度值均获得一定程度 的提高.在一3.50D左右的屈光度下,高阶像差所占相对百 分比较大者(1号和4号受试者)在矫正高阶像差后也相应获 得较大幅度的视锐度值提高.全矫像差未发现类似趋势. 结论利用自适应光学矫正波前像差在4位受试者均获得 了视锐度值的提高,在一定屈光度下,高阶像差在总像差中 所占相对百分比较大者,其矫正高阶像差后视锐度的提高程 度也较大. [眼科新进展2008;28(3):199-201.209] 自从发现高阶像差为屈光手术后诸多视觉症状 (眩光,夜视力下降等)的诱因以来?,波前像差引 导下的个性化屈光手术已成为屈光手术中的研究热 点.然而迄今为止,由于波前像差之问存在着复 杂的相互作用以及受到测量分析的限制,如何消 除高阶像差,消除哪些高阶像差,消除多少等重要问 仍未获得较为满意的答案.本研究采用先进的自 适应光学系统对波前像差及其组分进行各种模拟矫 正并观察矫正前后的视锐度,分析波前像差对视功 能的影响,对个性化矫正模式的建立进行初步探索. 1资料与方法 1.1一般资料选取2006年8月至2007年9月自 愿加人本试验受测的4人(4眼),其中男2人,女2 人.年龄26,28岁,平均27岁.屈光度一1.25, 一 3.75D,平均一3.00D,无明显散光.最佳矫正视 眼科新进展2008年3月第28卷第3期 胁A由唧 fVo1.28No.3March2008 力均?1.0,无既往眼病史,眼部异常和手术史. 1.2检查方法给予受试者5g?L..新福林(中山 医科大学研制)充分散瞳(不麻痹睫状肌),在暗室中 完全适应约30min后,将下颌置于人眼高阶像差矫 正和视觉分析系统(原理见图1,由中国科学院光电 技术研究所研制)检查托架的下颌托处,前额紧贴前 方额托,使头位紧密固定.在受试者的受测试眼前 方放置合适的光学镜片,先最大程度上预矫正其低 阶像差(离焦,散光),嘱受试者在测试过程中尽量保 持眼位的固定;然后运行自适应光学系统首先检测 受试者的波前像差;最后通过系统中变形镜的蠕动 进行各阶像差的矫正,测量中系统自动选取受试者 6.0一瞳孔大小的光路进行检测.受试者观察 的视标为100%对比度下4个方向的光栅,出现顺序 随机,每2个方向之问切换的时问问隔为1s,4个方 向中回答正确率达50%以上被认为正确.受试者用 利手持手柄,通过按压手柄上的相应按钮来判读光 栅方向,不按超过1s或者按压错误按钮时均视为判 读错误.为了避免受试者视疲劳影响实验结果的准 确性,在每次矫正完成后,受试者可休息1min,在每 组矫正完成后,受试者可休息5min,然后再进行下 一 组测试. ngare1Ad~fiveopticsvisu~sfim~mordesi~自适应仿真器 原理图 1.3检测指标本研究主要采取以下几种矫正策 略:静态矫正:仅矫正机器自身的误差;矫正高阶:仅 矫正高阶像差;矫正低阶:仅矫正低阶像差;全矫:矫 正所有像差.以上几种矫正策略,以光栅空问频率 从小到大变化的顺序来测量受试者100%对比度下 的视锐度值.如果有?2个以上(?50%)的光栅方 向判读正确,即可认为此空问频率下的视标判读正 确.每种矫正策略重复测量4次,获得相应的视锐 度值. 2结果 2.1自适应光学系统的矫正精度对4位受试者 的静态矫正,矫正高阶,矫正低阶和全部矫正像差后 的Zemike系数值进行分析,来评估自适应光学系统 矫正像差的效果.以3号受试者为例,其4种状态 下像差第3,l4项Zemike系数值如图2,5所示. 以静态矫正后的像差为,其余3种矫正策略后 的残余像差Zemike系数值显示,相应的像差项均被 很好的矫正.本试验所采用的自适应光学系统的矫 正精度可靠. 2.2改变高阶像差后的100%对比度下视锐度值 4位受试者在100%对比度视标下,分别测量不同的 矫正策略后的最佳视锐度值,结果见图6.除1号受 试者在全部矫正像差下视锐度无变化,2号受试者矫 Figure2kecoe~cientvaluesofsubject3afterstaticcorrec— fionofaberration3号受试者静态矫正像差后的~mike系数值 0.3 0.2 0.1 0.0 — 0.1 — 0.2 — 0.3 — 0.4 :工 :llIl. ??? _ ??-?-_t__ 0l2345678910l112131415 Zernikecoefficient Figure3~mikec~cientva】uesofsu~ect3afterhig}l—ofderab- errationcorrection3号受试者矫正高阶像差后的~mike系数值 0.2 0.0 — 0.2 ??墨_Low—ordercorrection 由豳工?一 一一T甲? 0l23456789l0lll2l3l4l5 Zernikecoefficient Figure4Zemikec~cientvaluesofsubject3afterlow—ofdeTab— errationcorrection3号受试者矫正低阶像差后的~mike系数值 眼科新进展2008年3月第28卷第3期 RecAdvOphthalmolVo1.28No.3March2008?201? ? 0 j O.2 > 0.0 ?2]Fullcorrecti013 Tr工1 LIJ L liilIIiiilII}I1 0l23456789101ll2l31415 Zernikecoefficierlt Figure5Zemikecoe~cientvaluesofsubject3afterfullaberration correction3号受试者全矫像差后的Zernike系数值 40 -. 己 g3O 0 = 暑2O 一 j . 10 : No.1No.2No.3No.4 — 3.5ODS一3.75DS—1.25DS,3.75DS Subjectnumberandrefraction Figure6Visualacuity(100%,c?d)offoursubjects”afterdlf- ferentcorrectionstrategiesofaberration4位受试者在不同像差矫 正策略下的视锐度值(100%,周?度.) 表14名受试者在静态矫正后高阶像差和低阶像差的相对百分比 Table1Relativepercentageofhigh--orderandlow--orderaberrationafterstat iccorrectionoffoursubjects 正低阶像差后视锐度降低外,各位受试者在全部矫 正,矫正高阶或低阶像差后均有一定程度的视锐度 值的提高. 2.3受试者的高阶像差和低阶像差相对百分比 对各位受试者静态矫正后的总像差,高阶像差,低阶 像差的均方根值(rootmeansquare,RMS)以及高阶 像差和低阶像差在总像差中所占的百分比进行分 析,结果见表1.计算高阶像差(低阶像差)在总像 差中所占百分比采用的方法为高阶像差(低阶像差) RMS值的平方与总像差RMS值的平方之比.由图6 可见,1,2,43位受试者的屈光度基本一致,但矫正 高阶像差后视锐度的提高程度依次为4>1>2,这和 表1中3位受试者高阶像差在总像差中所占的相对百 分比大小一致(4>1>2),而与高阶像差的绝对量 (2>1>4)没有必然联系.全矫像差后的视锐度提高 程度与总像差,高阶像差或低阶像差的量及其所占的 相对百分比没有类似趋势.3号受试者虽然高阶像 差所占相对百分比更大,但可能由于其屈光度大小 与其他3位受试者不同,各种矫正策略所表现出的 矫正效果也不一致,以矫正低阶后的视锐度提高最 为显着. 3讨论 高阶像差对视觉质量的影响愈来愈引起人们的 重视,尤其是对于某些医源性高阶像差增高的个 体?.,如屈光手术患者,白内障摘出联合人工晶状 体植入患者等,如何避免高阶像差增高以及如何优 化高阶像差与低阶像差之问的关系成为目前研究的 热点[74]. 我们所采用的自适应光学系统为国际上具有先 进水平的光学矫正系统,它采用绿色光源有效地避 免了色像差的影响,并利用变形镜的变形作用能够 任意地矫正或产生高阶像差中的某一项或某几项, 因而是研究高阶像差和视觉质量之间关系的有力工 具,其详细原理和性能验证已在相关文献中阐 述. 在我们的实验中,4位受试者在各种像差矫正策 略后的残余像差均达到了预期的效果,如图2,5所 示,与静态像差相比,矫正高阶,矫正低阶和全矫像 差均使相应的像差项显着减小.由图6可以看出,4 位受试者在各种像差矫正策略后的视锐度较未矫正 时获得了一定程度的提高,和Liang等剖报道的结 果基本一致.这证实高阶像差对人眼视功能确实存 在不利影响,说明矫正高阶像差后大多数人眼可获 得视锐度的提高.进一步分析各位受试者在静态矫 正后的总像差,高阶像差和低阶像差的量及其所占 的相对百分比,我们可以发现在一3.50D的屈光度 下,高阶像差所占相对百分比越大者,其矫正高阶像 差后的视锐度提高程度也越大,而与高阶像差的绝 对量没有类似联系.4位受试者矫正高阶像差和全 矫像差后的视锐度提高程度不尽一致,2号,3号受 试者全矫像差后提高较大,1号,4号受试者矫正高 阶像差后提高较大.这提示我们,在目前临床上开 展个性化的屈光手术时,不仅要考虑高阶像差的绝 对量,更应考虑高阶像差在总像差中所占的相对百 分比.对于某些个体(如1号,4号受试者),无需把 像差全部矫正,仅矫正高阶像差而保留一定的残余 低阶像差可能获得比全矫像差更好的视功能. 但我们同时也发现,1号受试者全矫像差后的视 (下转第209页) 眼科新进展2008年3月第28卷第3期 RecAdvOphthalmolVo1.28No.3March2008 出联合IOL植入术中,行后囊连续环形撕囊和前段 玻璃体切割,术后PC0的发生率为1/19.Koch和 Knhnen对1,5岁的15例20眼后房型IOL植入患 者做了回顾性研究,来评价不同的后囊处理方式及 前部玻璃体切割术方案对PC0发生率的影响,发现 后囊连续环形撕囊+前部玻璃体切割术是唯一有效 阻止和延迟儿童PC0形成的方法.董掂等用家 兔实验得出结果:超声乳化吸出术联合后囊连续环 形撕囊及前部玻璃体切割可有效防止中央视区混浊 的发生.本研究结果提示:儿童先天性白内障手术, 采用前囊连续环形撕囊+白内障吸出(IOL植入)+ 后囊连续环形撕囊+前部玻璃体切割,能有效预防 PC0的形成. 3.3并发症由于后囊连续环形撕囊的操作不影 响视网膜,葡萄膜的血流灌注,术中给予的前房灌 注,始终维持了正常的眼压.后囊连续环形撕囊直 径为3,4film,前部玻璃体仅切除以视轴为中心,直 径3,4mlTl,深度距后囊膜3mm,并未影响后部及 周边玻璃体,因此术后随访3,48个月各组术眼检 查均无玻璃体疝,视网膜脱离及黄斑囊样水肿等并 发症发生. 综上所述,本研究认为在儿童先天性白内障患 者白内障摘出术中,采用后囊连续环形撕囊+前部 (上接第201页) 锐度无变化,2号受试者矫正低阶像差后视锐度降 低.分析其原因可能有2点:一为个体之间对同一 矫正策略的效果存在着主观差异性,这种差异性可 能来自于不同个体之间的神经适应性不同],即个 体已经适应于其自身的像差组成,虽然客观的光学 质量有所提高,但主观上暂时并不能适应这一变化. 如临床上对散光进行矫正时,如果初次矫正便将患 者的散光完全矫正,患者主观上往往不能适应,如果 先给予患者一个较小的散光量,待其适应后再完全 矫正便会获得较好的效果;二为像差之间的相互复 杂作用J,我们先前的研究?..也发现高阶像差在个 体之间存在一定的差异性,而且受年龄,瞳孔和屈光 度等因素的影响较大,这使得相同的矫正策略难以 在所有个体都获得同等程度的视锐度提高.因此, 个性化的高阶像差引导下的屈光手术应该考虑到每 一 位患者自身的高阶像差的特殊性以及对矫正高阶 像差后的神经适应性. 本研究利用自适应光学系统对4位受试者不同 像差矫正策略后的视锐度值进行分析,是研究高阶 像差对人眼视觉质量影响的初步探索.本系统矫正 精度可靠,下一步尚需进一步扩大样本量并同时分 析高阶像差对人眼对比敏感度的影响. 玻璃体切割术可安全有效的降低PC0的发生,保持 视中央光学区的清晰,有助于视功能的改善.但是 该手术方法破坏了玻璃体前界膜及玻璃体的完整 性,远期疗效及并发症情况尚需进一步观察和研究. 参考文献 1TetzMR,AuffarthGU,SperkerM.BlumM,VSlckerHE. 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