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准分子激光手术前后角膜形态及其波面像差的变化分析

时间:2011-02-28 10:24   来源:未知   作者:gz-eyes   点击:


准分子激光手术前后角膜形态及其波面像差的变化分析

王小园 金敏 周传清

【摘要】  目的  研究准分子激光近视矫正前后角膜波面像差的裱花机器与视觉效果的关系。方法 对欲接受准分子激光原位角膜磨镶术(LASIK)治疗的230例(440只眼)进行术前、术后1年的角膜地形图、实力和对比敏感度检查,获得角膜形态、角膜波面像差及视觉效果的数据,进行统计分析。 结果 术前角膜具有扁长形状,非球面系数和角膜顶点半径具有正相关性(P<0.001)。术前的角膜像差和视力、对比敏感度水平没有相关性(P>0.05),而术后这种相关性存在于角膜像差和对比敏感度之间(P<0.01),但不存在于角膜像差和视力之间(P>0.05),而术后这种相关性存在于角膜像差和对比敏感度之间(P<0.01),但不存在于角膜像差和视力之间(P>0.05)。 结论 角膜形态和瞳孔中心位置对角膜高阶像差具有明显的影响作用,在设计个性化激光手术时必须考虑这些个性化的参数。

【关键词】  准分子激光术;角膜形态;波面像差

[ 临床眼科杂志,2009,17198 ]

The variation analysis of corneal topography and wavefront aberrations before and after excimer laser surgery

WANG Xiao-yuan, JIN Min. Department of Ophthalmology510000,China;ZHOU Chuan-qing. Institute of Laser Medicine and biophotonics Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240,China

Abstract Objective  To investigate the change of corneal wavefront aberration and the relationship between corneal wavefront aberration with visual outcome in myopic eyes undertaken excimer laser refractive surgery. Methods   This study include 230 patients(440 eyes) underwent laser in situ keratomileusis (LASIK). Corneal topography, uncorrected visual acity and contrast sensitivity function were examined before and 1 year after LASIK. The cornea shape, the cornea wavefront were performed. Results The preoperative cornea has prolate shape, the aspheric coefficient and vertex radius of cornea has the positive correlation(P<0.001).The preperative cornea aberration and uncorrected visual acuity, contrast sensitivity level does not have the relevance(P>0.05),the relevance of postoperation exists between the corneal aberration and the contrast sensitivity(P<0.01),But does not exist between te cornea aberration and the uncorrected visual acuity (P>0.05).Conclusion  The cornea shape and the position of the pupil center have the obvious effect to the high-order aberration of cornea, customized parameters must be considered while designing the customized excimer laser refractive surgery.

 

Key wordsExcimer laser; Corneal topography; Wavefront aberrations

[ J Clin Ophthalmol,2009, 17198 ]

 

准分子激光角膜屈光手术通过准分子激光脉冲对角膜组织进行切削,改变角膜前表面的曲率来矫正眼屈光不正。但是,这种角膜形态的改变往往增加了角膜的像差,从而降低术后的视觉质量[1,2]

尽管目前国外有文献报道了关于角膜波面像差的研究结果[3-6],但基本上仅限于光学层面的研究和临床数据分析,而少有和临床应用有机地结合。Applegate[1]研究了不规则角膜前表面像差对视觉效果影响,他们发现不管是哪种原因引起角膜像差的增加,视觉效果是随着角膜像差的增加而降低的。但是对于具有正常或超常矫正视力眼的规则角膜,角膜像差的分布特点以及对视觉效果的影响尚不十分清楚。因此,对于激光手术前后的角膜波面像差进行分析,并在两种不同状态下对角膜像差与角膜形态、瞳孔偏移、视觉效果的相关性进行分析,对进一步理解角膜像差的影响因素,设计更合理的矫正方案,以及对理解像差与视觉适应之间的关系都具有一定的意义。本文对准分子激光原位角膜磨镶术(laser in situ keratomileusis,LASIK)术前术后的角膜形态及像差进行对比,分析影响角膜高因素阶像差的相关因素,以及与视觉效果的相关性。


资料与方法

一、对象

本研究对欲接受LASIK治疗的230例(440只眼)进行术前、术后1年的角膜地形图、视力和对比敏感度检查。实验中排除有任何可能影响本实验结果的眼病,并且所有眼的最佳矫正视力达到1.0或以上。利用所获得的角膜地形图数据计算术前、术后的角膜波面像差。

二、角膜地形图数据采集

采集术前及术后1年的角膜地形图数据,检查方法如上节所述。记录的角膜地形图数据有顶点半径、非球面Q值、瞳孔离角膜顶点的距离以及角膜高度图。

三、对比敏感度

患者在接受主觉验光后,在配戴矫正镜的情况下测试对比敏感度水平(CSV-1000E,Vector Vision San Diego, CA)。测试时关闭检查室所有照明灯。测试目标正弦光栅采用内照明方式,并且照度自动调整到85cd/m2。检查前被检患者获得如何测试的教育,并在暗适应几分钟后进行测试。测试时另眼被遮盖,先测右眼再测左眼。测试视标的空间频率是361218/度。

四、手术过程

所有的手术都有统一医师施行。准分子激光设备采用德国Schwind公司的ESIRIS小光斑飞点扫描系统,光斑直径约0.8mm,扫描频率200Hz,红外眼球自动跟踪频率330Hz。手术所采用角膜板层刀是法国Moria公司生产的Moria-2机械性角膜板层刀。角膜瓣的位置统一位于角膜上方12点钟位置,光学区大小根据暗室瞳孔直径悬着6~6.5mm,并安排0.5mm的过渡区。

 

 

一、角膜形态

术前440只眼角膜在最平坦的子午方向的顶点半径和非球面系数分别是Rof=(7.82±0.24mm)Qf=-0.11±0.20,而在最陡峭的子午方向,ROS=(7.63±0.23)mm,QS=-0.14±0.24(Q值为对应于6mm角膜直径的角膜非球面系数)。大多数角膜的Q值为负值(93%Qf83.3%QS),说明大多数的角膜具有扁长形状(Prolate Shape)。QS的绝对值比Qf(P<0.05),并且、和角膜顶点半径都具有正相关性(P<0.001)。

入瞳相对于角膜顶点的平均偏移为:水平偏移(0.00028±0.15402mm,但不具有统计意义(P >0.05)。同时,较大的标准差说明入瞳偏移分布比较离散,见表1.

1 角膜形态参数分布

 

眼数

术前

术后

平均值

标准值

平均值

标准值

PXmm

440

0.00028

0.12268

 

 

PY (mm)

440

0.09000

0.15402

 

 

Rof (mm)

440

7.82

0.24

8.66

0.388

ROS (mm)

440

7.63

0.23

8.47

0.400

Qf

440

-0.11

0.20

0.85

0.39

QS

440

-0.14

0.24

0.83

0.46

PX:瞳孔中心水平(X方向)偏差;PY:瞳孔中心垂直(Y方向)偏差;Rof, Qf:最平坦子午方向的顶点半径与非球面系数;Ros, Qs:最陡峭方向的顶点半径与非球面系数。

 

二、角膜波面像差

本文计算了6mm瞳孔直径下的角膜高阶波面像差,3~6阶角膜高阶像差的均方根值和总的高阶像差均方根值见表2

2 术前术后角膜波面像差对比

 

眼数

术前

术后

平均值

标准值

平均值

标准值

RMS3(μm

440

0.273

0.132

0.444

0.253

RMS4 (μm)

440

0.330

0.101

0.702

0.188

RMS5 μm)

440

0.066

0.046

0.097

0.047

RMS6(μm)

440

0.037

0.031

0.062

0.021

 RMS(μm

440

0.450

0.140

0.856

0.255

SPHA(μm

440

0.311

0.110

0.674

0.163

COMA(μm

440

0.226

0.130

0.369

0.260

RMS3~63~6阶高阶像差的均方根值;RMS总的高阶像差均方根值;SPHA:球差;COMA:慧差

 

统计分析结果提示,对称性像差,如球差和入瞳偏移没有相关性(P>0.05),而非对称性相差,如慧差和入瞳的垂直偏移有相关性(P<0.01),但和水平偏移没有相关性(P>0.05)。角膜非球面系数和顶点半径是影响角膜高阶像差的主要因素。

激光手术后,各阶角膜像差明显增加,第4阶的增加更为明显,其中主要是对称性球差的增加。

相关分析表明,在术前,只有第4阶和第6阶像差和角膜顶点半径及非球面系数有相关性(P>0.001)。而在术后,所有第3至第6阶像差和角膜非球面系数有相关性(P<0.01),而在第4阶和第6阶像差和角膜顶点半径具有较弱相关性(P<0.05)


三、视觉效果

 

1 激光手术前后对比敏感度水平的变化

 

术后对比敏感度水平在中高频区下降明显,如图1所示。术前的角膜像差和视力、对比敏感度水平没有相关性(P>0.05),而术后这种相关性存在于角膜像差和对比敏感度之间(P<0.01),而不存在于角膜像差和视力之间(P>0.05)。这很可能是术前的角膜像差相对较小,另外角膜相差被晶状体像差所补偿导致全眼像差较小,所以视觉效果基本不受影响。而在术后的情况下,角膜与晶状体之间的像差补偿被打破,导致全眼像差的增加,而这种增加主要来自角膜,因此角膜像差和对比敏感度水平之间存在相关性,但是视力对视网膜像的模糊程度不敏感,所以视力和像差之间缺乏相关性。

 

我们所获得的角膜顶点半径平均值和Cheung SW的结果@类似(只限于同人种之间的比较),而角膜Q值较小,因为本文分析的角膜直径较小,这说明角膜中央部更接近于球面。

如结果所示,角膜波面像差和角膜形态以及瞳孔偏移之间具有相关性,尤其是角膜非球面系数,对角膜高阶像差具有最重要的影响力。瞳孔中心的偏移分布比较分散,在扩瞳时瞳孔中心将进一步发生偏移,这些因素对波面像差都具有重要的影响,因此实际上获得最佳视网膜成像质量的角膜形态时个体化的,提示在设计最优化的激光角膜切削线形是必须基于个体化的参数。

Levy Y@研究了超常视力人群的眼高阶像差,发现和所报道的近视眼的高阶像差没有差别。在本研究中,我们也发现矫正视力1.0以上的近视人群存在相当的角膜高阶像差,并且术前除了四阶像差和低中频率的对比敏感度有相关性外,其他像差和视觉效果不存在相关性。这可能的原因有:首先,规则角膜的高阶像差较小,和眼内其他单元(主要是晶状体)的像差相互补偿,使得眼像差保持在较低水平;其次,在较低像差时,常用的RMS值可能对视觉效果影响评估不够敏感;第三,人的视觉神经系统对较低像差具有一定处理能力,或者已经适应存在的像差;最后一种可能的原因时检测高阶像差和视觉对比敏感度时不够精确。

对于正常眼,相对较低的角膜像差基本被眼内晶状体的像差部分补偿,因此没有显示出和视觉质量之间的严重相关性。但是,当角膜接受激光手术以后,形态和像差发生了巨大变化,角膜和晶状体之间的补偿机制被打破,角膜波面像差和对比敏感度之间显示出了严重的相关性。

总结起来,本研究表明了角膜形态和瞳孔中心位置对角膜高阶像差具有明显的影响作用,在设计个性化激光手术时必须考虑这些个性化的参数。

参考文献

[1]      Applegate RA, Hilmantel G, Howland HC, et al. Corneal first surface optical aberrations and visual performance. J Refract Surg,2000,16:507-514.

[2]      Marcos S, Barbero S, Llorente L, et al. Optical response to lasik surgery for myopia from total and corneal aberration measurement. Invest Ophthalmol Vis Sci,2001,42:3349-3356.

[3]      Artal P, Berrio E, and Guirao A. Contribution of the cornea and internal surface to the change of ocular aberrations with age. J Opt Soc Am A,2002,19:137-143.

[4]      He JC, Gwiazda J, Thorn F, et al. Wave-front aberrations in the anterior corneal surface and the whole eye. J Opt Soc Am A,2003,20:1155-1163.

[5]      Wang L, Dai E, Koch D, et al. Optical aberrations of the human anterior cornea. J Cataract Refract Surg,2003,29:1514-1521.

[6]      Kiely PM, Smith G. and Carney LG. The mean shape of the human cornea. Optica Acta,1982,29:1027-1040.

[7]      Cheung SW, Cho P and Douthwaite W. Corneal shape of Hong Kong-Chinese. Ophthal Physiol Opt,2000,20:119-125.

[8]      Levy Y, Segal O, Avni I, et al. Ocular higher-order aberrations in eyes with supernormal vision. Am J Ophthalmol,2005,139:225-228.

 

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