不同人工晶状体眼的波阵面像差比较
姚克 章征 徐雯 陈佩卿 申屠形超
作者声明：本文未涉及任何商业利益
作者单位：310009 杭州，浙江大学附属第二医院眼科中心
通讯作者：姚克，E-mail：xlren@zju.edu.cn
【摘要】
探讨3种不同人工晶状体植入术后晶状体眼的波阵面像差及成像质量的差异。
方法
超声乳化白内障吸除联合人工晶状体植入术后的老年性白内障患者7例 （80只眼）（丙烯酸酯26只眼；水凝胶27只眼；硅凝胶27只眼），术后3个月时使用WASCA波阵面像差仪，在瞳孔直径4.0mm时，测量人工晶状体眼的各项波阵面像差指标，对检查结果中的慧差、球差、总像差、总高阶像差以及从Z（2，－2）到Z（4，－4）的Zernike常数，各组间分别进行独立样本t检验。
目的
结果
除了丙烯酸酯人工晶状体的总高阶像差（S3+S4）稍高于硅凝胶人工晶状体（P＝0.011），丙烯酸酯人工晶状体的Z（3，1）高于水凝胶人工晶状体（P＝0.038），其余指标间无统计学意义。
结论
老年性白内障患者术后再自然瞳孔下，3种人工晶状体的波阵面像差除丙烯酸酯总高阶像差稍高之外，其他的指标基本无差异。3种人工晶状体的视网膜成像质量可能无区别。（中华眼科杂志，2006，42：387－390）
【关键词】
晶体，人工； 视力测定法
Comparison of wavefront aberrations in pseudophkia with three types of intraocular lenses implantation
YAO Ke ,ZHANG Zheng ,XU Wen ,CHEN Pei-qing ,SHENTU Xing-chao .Eye Center ,
Affiliated Second Hospital of Zhejiang University,Hangzhou 310009,china
Corresponding author: YAO Ke,Email:xlren@zju.edu.cn
【Abstract】
Objective
We compared wavefront aberration in pseudophakic eyes with 3 types of intraocular lens ( IOLs ) implantation in order to obtain an objective evaluation of the optical quality of these pseudophakic eyes.
Methods
This prospective study comprised 76 cataract patients (80 eyes) who had phacoemulsification surgery. The intracular lenses of AcrySof MA30BM,Hydroview H60M, and Canon Staar KS-1 were implanted in the patients at the numbers of 26, 27 and 27 eyes in each group respectively. Three months after cataract surgery,aberrations in the eyes were measured in un-dilated pupil using a Hartmann-Shack-type aberrometer (Asclepion-Meditec). The same measurements were done in 26 normal phakic eyes in age-matched persons. Indibidual Zernike polynomials, coma-like aberration,spherical aberration,the RMS value of total aberrations and total high order aberrations in the each group were compared.
Results
The total high order aberrations (the RMS value of 3rd and 4th aberrations) in AcrySof group was higher than Canon Staar group (P = 0.011), and the Z(3,1) Zernike coefficient in AcrySof group was sighificant difference compared with Hydroview group (P = 0.038).
Conclusion
No significant differences in higher-order aberrations among eyes are demonstrated after implantations with 3 types IOLs in un-dilated pupil. The results suggest that there is no difference in th e retinal image of pseudophakic eyes with 3 types of IOLs in regular condition.(Chin J Ophthalmol,2006,42:387-390)
Lenses ,intraocular; Optometry
随着超声乳化手术盒人工晶状体材料发展，小切口、低炎性反应、低术后散光均得以实现，已经远远超出“扫盲”的要求。然而，尽管术后眼屈光系统的低阶像差（离焦和散光）可以矫正，但人工晶状体眼的高阶像差（慧差、球差等）却无法被矫正。国外有研究发现在白内障患者植入高屈光系统的丙烯酸酯人工晶状体后高阶像差有所增加 ，国内熊瑛 也发现白内障超声乳化吸除术联合人工晶状体植入术后，人眼高阶像差（2－7阶）与同年龄透明晶状体组相比显著增加，但未提及不同人工晶状体之间的差异。人工晶状体眼高阶像差的增加意味着视网膜成像质量的下降，而目前对于人工晶状体在体的高阶像差研究很少，国外仅有少量研究对不同人工晶状体在体的高阶像差做了比较 ，国内尚未空白。故本研究对目前国内临床上常规使用的3种不同材料的折叠式人工晶状体的术后高阶像差进行了研究，评价其成像质量。
[1]
[2]
[3-6]
资料和方法
一、资料及分组
收集2003年10月至2004年8月来本院住院的老年性白内障患者76例（80只眼）作为试验组，一般资料见表1。入选标准为老年性白内障、人工晶状体植于囊袋内、术后随访时人工晶状体位正、3个月随访时最佳矫正视力>0.8、双眼手术需间隔3个月以上。排除标准为有该眼手术史（包括激光手术史）、除老年性白内障以外的眼部疾病、眼外伤史、全身系统性疾病如糖尿病等、术后随访时发现人工晶状体偏位者。所有人工晶状体眼在术中均未发生后囊膜破裂、玻璃体脱出等并发症。同时从来我眼科进行常规体检的老年人中选取13人（26只眼）作为对照组病例，同样行波阵面像差检查，要求双眼除屈光不正外，无任何疾患，屈光不正< 2.00 D，晶状体透明，矫正视力 1.0。
中华眼科杂志2006年5月第42卷第5期 Chin J Ophthalmol. May 2006, Vol 42, No. 5
≥
二、手术过程
做上方隧道式透明角膜切口，长度3.2mm，于2点钟位做边孔。前房注入黏弹剂后，行直径约为5mm的连续环形撕囊，水分离后行超声乳化白内障吸除术，采用十字架或拦截劈核法，然后灌注/抽吸系统清除晶状体皮质，在囊袋内植入人工晶状体，最后吸出黏弹剂。术毕球结膜下注入20 000 U 庆大霉素和 2mg 地塞米松抗炎。手术均由本文第一作者完成。
三、术后随访
所有的患者在术后1d、1周、1个月和3个月时进行随访。观察症状体征，测定眼压，并验光测定最佳矫正视力，若出现人工晶状体偏位则排除出组。3个月随访时进行波阵面像差检查，仪器采用Asclepion－Meditec WASCA 波阵面像差分析仪（因仪器要求，在15m 检查室内采用40W灯泡采光），小瞳孔下每只眼至少行3次测量，中央瞳孔直径设定为4.0mm，将测量结果中眼屈光度和综合验光仪验光结果最接近者参与最后的统计。波阵面像差检查结果显示被测眼的球镜、柱镜、离焦、散光、慧差、球差、总像差、高阶像差以及从Z（2，－2）
到Z（4，－4）的Zernike常数。
2
四、统计学分析方法
统计采用SPSS 10.0，对术后等效球镜值行方差分析（ONE－way ANOVA）组间比较，各组之间的离焦、散光、慧差、球差、总像差、高阶像差和Zernike常数项进行独立样本 t 检验。P< 0.05为差异有统计学意义。
五、波阵面像差仪说明
本研究中采用Asclepion－Meditec WASCA 波阵面像差分析仪，提供Z（2，－2）到Z（4，－4）共12个Zernike常数，Z（2，－2）、Z（2，0）、Z（2，－2）为2阶参数，其均方根（root of mean square，RMS）为2阶像差，S2；Z（3，－3）、Z（3，－1）、Z（3，1）、Z（3，3）为3阶参数，其均方根为3阶像差，S3；Z（4，－4）、Z（4，－2）、Z（4，0）、Z（4，2）、Z（4，－4）为4阶参数，其均方根为4阶像差，S4。总像差的定义为S2＋S3＋S4，总高阶像差的定义为S3＋S4，均由该仪器计算机系统演算得到。
表 1
植入不同人工晶状体的患者与对照组老年人的一般资料
组别
眼数
年龄
（岁，x s）
眼轴长度
（cm，x s）
人工晶状体屈光度数
（D，x s）
－
－
＋
性别（例）
男性 女性
－
－
－
－
－
－
－
－
－
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
试验组
丙烯酸酯
水凝胶
硅凝胶
对照组
26
27
27
26
71.19 7.34
69.74 8.73
71.30 7.10
68.54 6.23
17 9
15 12
18 10
10 3
＋
＋
＋
－
－
－
23.49 1.02 20.81 1.76
23.35 1.32 21.09 2.01
23.45 0.80 21.37 1.65
注： 表内空项为未检测
结 果
3个亚组患者术后随访过程中未出现并发症，3个月验光结果换算成等效球镜，组间差异无统计学意义（P＝0.70）（表 2）。离焦、散光、慧差、球差、总像差、高阶像差和Zernike 常数项比较见表 2、图 1，多数指标的差异无统计学意义（P> 0.05），仅有丙烯酸酯人工晶状体组的高阶像差（S3＋S4）稍高，和硅凝胶人工晶状体组相比差异有统计学意义（P＝0.011），丙烯酸酯和水凝胶人工晶状体组之间的 Z（3，1）（表示 y 轴方向的三阶慧差）差异有统计学意义（P＝0.038）。3种人工晶状体的各项 Zernike 常数和对照组相比，部分差异有统计学意义（P< 0.05）（表3）。
表 2
3种人工晶状体组及对照组波阵面像差各项指标
项目 丙烯酸酯 水凝胶 硅凝胶 对照组
等效球镜（D）
瞳孔直径（mm）
离焦（um）
散光（um）
慧差（um）
球差（um）
总像差（um）
高阶像差（um）
Z（2，－2）（um）
Z（2，0）（um）
Z（2，－2）（um）
Z（3，－3）（um）
Z（3，－1）（um）
Z（3，1）（um）
Z（3，3）（um）
Z（4，－4）（um）
Z（4，－2）（um）
Z（4，0）（um）
Z（4，2）（um）
Z（4，4）（um）
-0.74 1.09
4.53 0.40
-0.97 2.18
4.28 1.95
1.17 0.73
-1.22 0.45
0.98 0.36
0.30 0.09 *
-0.93 0.90
-0.03 1.03
1.61 1.14
-0.44 0.36
-0.05 0.26
-0.20 0.33 #
-0.04 0.64
-0,19 0.18
0.02 0.09
-0.20 0.08
-0.03 0.13
0.02 0.28
-0.84 0.85
4.54 0.44
-1.34 2.29
3.91 1.40
0.96 0.43
-1.13 0.59
0.91 0.33
0.27 0.09
-0.80 0.93
-0.36 0.82
1.34 1.02
-0.29 0.33
-0.02 0.18
-0.02 0.31 #
-0.09 0.63
-0.12 0.14
-0.01 0.09
-0.18 0.12
-0.05 0.12
0.01 0.21
注：*示两者比较，P< 0.05； ＃示两者比较，P< 0.05
-0.95 0.75
4.54 0.41
-1.02 1.91
3.73 1.84
0.88 0.55
-1.29 0.58
0.84 0.32
0.25 0.07 *
-0.70 0.67
-0.22 0.75
1.55 1.01
-0.38 0.27
-0.07 0.14
-0.09 0.30
-0.09 0.36
-0.15 0.14
0.00 0.06
-0.21 0.10
-0.06 0.10
-0.02 0.20
0.36 0.82
4.82 0.77
1.09 1.91
2.33 1.06
0.61 0.30
-0.22 0.49
0.83 0.33
0.13 0.04
0.08 0.53
1.01 0.77
0.94 0.69
-0.01 0.16
0.00 0.16
0.02 0.15
-0.16 0.17
-0.02 0.09
-0.02 0.08
-0.04 0.08
-0.02 0.09
-0.03 0.08
－
－
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
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－
－
－
－
－
－
－
－
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
总像差
丙烯酸酯
水凝胶
硅凝胶
对照组
P＝0.011
RMS ( um )
图 1
3种人工晶状体组及对照组总像差和高阶像差对比
表 3
3种人工晶状体组和对照组之间 Zernike 常数比较（P值）
项目 丙烯酸酯 水凝胶 硅凝胶
等效球镜（D）
瞳孔直径（mm）
离焦（um）
散光（um）
慧差（um）
球差（um）
总像差（um）
高阶像差（um）
Z（2，－2）（um）
Z（2，0）（um）
Z（2，－2）（um）
Z（3，－3）（um）
Z（3，－1）（um）
Z（3，1）（um）
Z（3，3）（um）
Z（4，－4）（um）
Z（4，－2）（um）
Z（4，0）（um）
Z（4，2）（um）
Z（4，4）（um）
0
0.094
0.001
0
0.001
0
0.117
0
0
0
0.012
0
0.484
0.003
0.336
0
0.164
0
0.866
0.396
0
0.120
0
0.001
0.031
0
0.875
0
0
0
0.013
0
0.146
0.099
0.321
0
0.410
0
0.172
0.686
讨 论
白内障手术发展到今天的超声乳化白内障吸除术联合折叠式人工晶状体植入术，已经非常成熟，越来越多的学者将该手术归纳为一种屈光手术。然而，人工晶状体植入后会导致高阶像差尤其是球差的增加，从而影响视网膜成像质量。尽管有人设计了非球面的人工晶状体可以减少人眼总像差 ，但目前这种设计还不能做到个性化。故本研究对超声乳化白内障吸除术后常用的几种折叠式人工晶状体的高阶像差进行研究比较，以明确不同人工晶状体对视网膜成像质量的影响。
人眼的高阶像差随年龄而增加 ，同一个人的瞳孔直径越大，高阶像差越大，故本研究进行测量时，对年龄做了限定、不散瞳、统一照度（15m 检查室40W灯泡）、波阵面像差仪的瞳孔测量直径统一设定为4.0mm（测试对象瞳孔平均直径在4.5mm左右），并将个别瞳孔直径 < 4.0mm 的术后患者删除。选择不散瞳和4mm 检测直径是为了尽量和自然状态下老年性白内障患者术后情况相吻合。
Asclepion－Meditec 公司的 WASCA （wanvefront supported corneal ablation）波阵面像差分析仪的设计初衷是为角膜切削进行波阵面像差支持，即提供波阵面像差的检查结果，以便对低阶像差（2阶像差，球镜＋柱镜）和高阶像差（3阶像差，球差、慧差及其他高阶像差）进行切削，由于该仪器是对全眼像差进行测定，提供2阶、3阶和4阶像差，故可以用来对人工晶状体眼的像差进行评价。其基本组成部分包括：激光系统、透镜组、光栅、CCD基底相机及一台计算机，工作原理是通过一束狭窄光束（直径1mm）聚焦于人眼视网膜上形成像点，该像点经过人眼屈光系统反射出的像，经过放置于基底相机一倍焦距处的一系列微小透镜组，将像点反射的像差分解为无数的微小偏差，通过基底相机成像，故每个点的微透镜种的空间移位即可直接反映局部像差的情况。其数据输入计算机，与理想平面波的波前比较 Zernike 多项式计算出具体数值。
本研究未能在术前对各组进行波阵面像差检查，主要原因是国内老年性白内障患者早期即行白内障手术的较少，故很难在术前进行波阵面像差检查，因为该项检查需要晶状体有一定的透明度。WASCA 波阵面像差分析仪是对全眼行差检查，不能单独进行角膜像差检查，故不能得到晶状体像差的直接数据。但本研究被选入患者来自老年性白内障人群，样本较大，行随机分组，手术方式一致，切口大小一致，故从理论上讲3组间角膜像差基本一致，不会对全眼像差造成偏倚。
已有的研究表明，散瞳后在5mm检测直径下，丙烯酸酯晶状体的总高阶像差（S3＋S4＋S5）和球差高于硅凝胶晶状体，球差、慧差、三叶草、四叶草像差均是丙烯酸酯晶状体较高，推测原因是屈光指数较高 。另一研究发现，分别在4mm和6mm检测直径下，除6mm检测直径下，球差有差异，丙烯酸酯晶状体的各阶像差和总高阶像差和水凝胶晶状体之间无差异 。本研究波阵面像差仪检测结果显示3种人工晶状体在自然瞳孔状态下，球差和慧差的差异无统计学意义，但丙烯酸酯的高阶像差（S3＋S4）稍高，和硅凝胶相比，差异有统计学意义（P＝0.011），各项 Zernike 常数项之间除丙烯酸酯和水凝胶之间在 Z（3，1）差异有统计学意义（P＝0.038），其余均无统计学意义。
[7]
[8,9]
2
[5]
[4]
[5]
本研究评价了3种不同人工晶状体在术后的高阶像差，发现3种人工晶状体在正常瞳孔下，高阶像差差异性不大，仅仅丙烯酸酯的总高阶像差稍高于硅凝胶。丙烯酸酯晶状体总高阶像差稍高，但原因确切的机制目前还不明了，可能并非仅仅局限于设计和屈光系数，还需要更多的临床和基础的研究去探明。
1 Miller JM,Anwaruddin R,Straub J,er al. Higher order aberrations in normal, dilated, intraocularm lens, and laser in situ keratomileusis corneas. J Refrac Surg,2002,18:579-583
2 熊瑛，卢奕，褚文远，等超声乳化白内障术后人工晶状体眼的波前像差。眼视光学杂志，2003，3：13－15。
关于丙烯酸酯和硅凝胶人工晶状体高阶像差的差异有统计学意义，目前有研究者推测来自于设计的不同，丙烯酸酯人工晶状体屈光系数较高，因此较薄，而硅凝胶晶状体中央光学区为陡峭圆形曲面，而周边光学区为扁平形。另外硅凝胶晶状体弹性好，折叠后易恢复，而丙烯酸酯晶状体受压后易变形，这也可能造成高阶像差增的潜在原因 。结合前人研究和本研究结果，丙烯酸酯晶状体和硅凝胶晶状体可能由于设计及屈光系数原因，5mm检测直径下各阶像差相差较大，但是在本研究不散瞳情况下，4mm检测直径，仅仅总高阶像差（S3＋S4）有一些差异性。类似前人的研究 ，丙烯酸酯和水凝胶晶状体之间的高阶像差几乎无差异。至于 Z（3，1）这个参数的统计学意义，目前无文献依据能够说明问题。按照目前较为流行的观点，各种高阶像差种主要是球差对视网膜成像质量有较大影响，而慧差甚至还有可能对成像有辅助作用，故从以往研究和本研究可以推测，至少在日常情况下，3种人工晶状体对人眼的成像影响几乎无区别。
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0.634
0.584
0.002
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0.383
0.292
参 考 文 献
总高阶像差
【Key words】
3 Bellucci R,Morselli S, Piers P.Comparison of wavefront aberrations and optical quality of eyes implanted with five different intraocular lenses. J Refract Surg,2004,3:13-15.
4 Taketani F,Matssuura T,Yukawa E,et al. High-order aberrations with Hydroview H60M and Acrysof MA30BA intraocular lenses: comparative study. J Cataract Refract Surg,2004,30:844-848.
5 Vilarrodona L, Barrett GD, Johnson B. High-order aberrations in pseudophakia with different intraocular lenses. J Cataract Refract Surg,2004,30:571-575.
6 Choi J, kim TI, Tchah H. Comparison of wavefront aberration after cataract surgery with acrylic intraocular lens implantation. J Cataract Refract Surg,2005,31:324-329.
7 Holladay JT, Piers PA, Koranyi G, et al. A new intraocular lens design to reduce spherical aberration of pseudophakic eyes. J Cataract Refract Surg,2002,18:683-691.
8 Fujikado T, Kuroda T,Ninomiya S, et al. Age-related changes in ocular and comeal aberrations. Am J Ophthalmol,2004,138:143-146.
9 Amano S, Amano Y, Yanagami S, et al. Age-related changes in comeal and ocular higher-order wavefront aberrations. Am J Ophthalmol,2004, 137:988-992.