双通道视觉质量分析系统在单眼弱视患者中的应用

刘慧杰 柴松 姜娇



·论著·

双通道视觉质量分析系统在单眼弱视患者中的应用

刘慧杰 柴松 姜娇

目的 运用双通道视觉质量分析系统分析单眼弱视患者弱视眼与非弱视眼的客观视觉质量。方法 28例就诊的单眼弱视患者的双眼分别应用基于双通道技术的视觉质量分析系统(OQASTM II)进行测量，检测记录并分析以下参数：MTF 截止空间频率(MTF cut off)、斯特列尔比值(strehl ratio，SR)、客观散射指数(objective scattering index，OSI)值、对比度分别为100%、20%和9%时的对比度视力(visual acuity，VA)值，并比较双眼之间的差异及造成两者差异的原因。结果 非弱视眼DSI值与弱视眼比较，差异无统计学意义(P>0.05)。非弱视眼MTF cut off值、SR值与弱视眼比较，差异有统计学意义(P<0.05)。非弱视眼100%、20%、9%时VA值弱视眼比较，差异有统计学意义(P<0.05)。双眼视觉质量与患者年龄、最佳矫正视力、等效球镜无相关性(P<0.05)。结论 双通道视觉质量分析系统可较全面、客观地评估弱视患者的视觉质量，对弱视患者的诊断提供临床客观依据。

视觉质量分析系统；双通道；弱视；视觉质量

中华医学会眼科学分会斜视与小儿眼科学组在2011年达成弱视诊断共识:视觉发育期由于单眼斜视、未矫正的屈光参差、高度屈光不正及形觉剥夺等因素引起的单眼或双眼最佳矫正视力低于相应年龄的视力为弱视; 或双眼视力相差2行及以上，视力较低眼为弱视。迄今为止，视力一直被临床医生作为评估弱视患者视功能的指标，而对稳定性、清晰度等视觉质量的指标重视不足。视觉质量的评估方法，主要包括主观和客观两大部分，然而主观评估方法受被测试者的情绪、配合度及理解力等因素的影响很大，目前客观评价方法中最为常用的是波前像差，但其无法检测出散射这一影响视觉质量的重要因素。双通道视觉质量分析系统(optical quality analysis system,OQAS)可直接分析点光源投射在视网膜上的成像，特别是在捕捉和记录图像之前能通过仪器内置的矫正系统先对患者的低阶像差(离焦和散光)进行矫正，从而使所获得的图像不受低阶像差影响，并包含了高阶像差和散射的信息，能对因此，OQAS能更加客观全面的对弱视患者的成像质量进行分析[1]。它是临床上目前惟一能客观、全面评价视觉质量的仪器。双通道技术在不同条件下评估视网膜成像质量的应用已经得到广泛认同[2,3]。OQAS已广泛应用于屈光手术及白内障手术术前、术后视觉质量的评估，以及核性白内障晶状体浑浊程度的分级。本研究将运用OQAS客观评估单眼弱视患者双眼的客观视觉质量检测。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究选取2013年10月到2014年5月就诊于我院的单眼弱视患者28例，其中男10例，女18例；年龄5～15岁，平均年龄(8.04±2.89)岁。纳入标准：一眼最佳矫正视力为正常(非弱视眼)，另一眼最佳矫正视力低于以下标准：3岁以下低于0.5,4～5岁低于0．6，6～7岁低于0．7，7岁以上低于0．8(弱视眼)；两眼最佳矫正视力相差大于2行以上。排除标准：有除屈光不正及斜视以外的其他眼部疾病史，各种原因导致不能配合检测者。

1.2 测量仪器

1.2.1 仪器：OQAS TMII(西班牙Visiometrics 公司)是双通道系统视觉质量分析仪，其工作原理为由激光二极管发射器发射出780 nm波长的红外点光源，通过一系列双面镜的反射，并经过眼的屈光系统后在视网膜上成像，视网膜上成像的反射光线再经原路返回，依靠一立体照相机CCD接收成像，然后通过外设PC机获取并分析该视网膜像[4]。该仪器包含一套用于矫正离散像差和散光畸变的低阶像差矫正系统。

1.2.2 OQAS TMII的主要测量参数：①点扩散函数(point scatter function,PSF)：指一个物点经过光学系统后在像面上的光强分布函数。包含像差、散射和衍射的信息，能综合研究、分析人眼的视网膜成像质量[5]。PSF反映了一个点光源投射到视网膜上所发生的位置和光强度的偏差。所有物体都可以认为是由许多独立的光点组成，而每个光点都可形成自己的PSF像，将这些PSF像相叠加就组合成了物体的像[6]。一般认为，PSF形成的光斑面积越小，则点光源经过人眼光学系统后弥散越小,视网膜成像质量就越好；光斑的光强度越大，则点光源经过人眼光学系统后光能量损失越少，视网膜成像质量就越好[7]。②调制传递函数(modulation transfer function,MTF)：是不同空间频率的正弦条纹通过光学系统后与通过前的调制度的比值，表达的是对称性像差。MTF反映光学系统对不同空间频率的传递能力，一般随着空间频率的增大而逐渐降低，数值范围为0～1，MTF值越大，成像越清晰，视觉质量越好[6]。高空间频率较低空间频率经眼球这一光学系统后其调制度下降的幅度大[7]。一般而言，低空间频率在识别轮廓方面较高空间频率作用更大，这对于白内障患者视力较好，为何仍诉明显视物不清能提供合理的解释[7]。MTF曲线可告知整个图像的对比度变化，而视力仅是曲线上的一点，因此认为MTF包含更全面信息量，能更准确地判断成像的性质。③MTF截止频率(modulation transfer function cut off frequency,MTF cut off)：表示人眼MTF曲线在空间频率达到该频率值即MTF值趋向于零时，就会到达分辨率极限。光学系统的像差越大,成像质量就越差,引起的物像对比度下降就越厉害[8]。此值代表低对比度时的最高频率，由于OQAS记录的PSF图像会被照相机内的固有高频噪音所影响，而且对于非常小的MTF值这种影响可能更明显，为了避免这种人工误差，OQAS使用0.01 MTF值(对应1%的对比度，即OV1%)作为截止频率，除以30c·deg-1就是小数制的中心视力[1]。正常人此值≥30cpd，其值越大，视觉质量越好。在无像差和衍射的理想条件下，人眼能分辨的最大空间频率是60 cpd[7]。④斯特列尔比值(strehl ratio，SR)：指在同一瞳孔直径下，有像差光学系统的PSF中心峰值与衍射受限光学系统(无像差)PSF 的中心峰值的比值，正常人眼为30%，比值越高的光学系统越接近无像差光学系统。OQAS可直接获得SR值。⑤对比度视力(visual acuity，VA):指保持对比度不变，测定能辨识的空间频率阈值，可以更灵敏、全面地反映视功能状态。在日常生活中，周围环境中各种目标的对比度是高低不同的，而人眼对不同目标的分辨率也是不同的，普通视力检查只能测定高对比度下人眼对不同空间频率的视标的识别能力[9]，而OQAS可以同时获得对比度为100%、20%及9%时的对比度视力值，进而直观的反映出在不同对比度情况下的视力，从而指导角膜屈光、白内障等手术适应证的选择。⑥客观散射指数(objective scattering index,OSI)：散射指光线通过不均匀介质而偏离其原来的传播方向而散开到各个方向的现象。目前的测量仪器无法客观、准确的检测散射指数。OQAS基于双通道技术可客观简便地获得患者的眼散射指数，对眼内各屈光介质病变造成散射指数的变化进行量化评估，以此来对白内障发展阶段、后囊浑浊程度及干眼程度进行分度，也可应用于角膜炎和葡萄膜炎的诊治。OSI是双通道影像外周(12～20弧分)与中心(1弧分)的光能量之比，比值介于0～10，由于像差存在于成像图像的中央部分，散射存在于图像的外周部分，因此，OSI值越高，周围的区域就越大，散射情况也就越严重[6]。

1.3 测量流程 受试者在接受完视力、散瞳验光、裂隙灯检查、眼底检查、眼位检查、眼球运动检查及立体视检查后，在相同的暗室条件下，由同一位操作者依据标准操作程序分别对双眼进行OQAS相关参数的测量。本研究将人工瞳孔(artificial pupil，AP)的直径设定为4 mm，并确保受试者在测量过程瞳孔直径均大于4 mm。由于弱视患者多数存在较大度数的屈光不正，而OQAS的矫正度数范围为等效球镜+5.0～-8.0 D，柱镜范围为±0.50 D，为了避免测量误差，所有弱视患者均根据验光度数进行配镜，并佩戴框架眼镜进行OQAS测量。首先调整受试者的头位及眼位，使测试眼清晰聚焦于屏幕上，并使瞳孔位于屏幕视标的中央位置。测量时应先进行自动调焦，聚焦完成后分别进行各参数的测量。检查中为避免对成像质量的干扰，不采用任何药物散瞳，每次测试前嘱患者眨眼以保持泪膜的完整。本研究中选取的研究对象均为儿童，由于其本身存在一定的配合能力、坚持耐力差等特点，因此有些患儿可能需要多次间歇性测量来完成整个数据的检测。但已有研究证实了OQAS技术具有较好的组内和组间可重复性，而且间断测量时眼位的重新调整对测量结果不会产生影响[10]。

1.4 统计学分析 应用SPSS 13.0统计软件，首先使用Kolmogorov-Smirnov 进行数据的正态分布检验，当参数分析可行时，使用t检验;当参数分析不可行时，使用Wilcoxon检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 单眼弱视患者双眼的OSI值比较 非弱视眼与弱视眼的OSI值分别为(0.70±0.64)、(0.90±0.85)，差值(95%CI)为 -0.20(-0.63～0,24)，差异无统计学意义(t=-0.93，P=0.363)。见表1。

2.2 单眼弱视患者双眼的MTF cut off值比较 非弱视眼与弱视眼的MTF cut off值分别为(39.11±10.78)cpd、(31.72±13.30)cpd，差值(95%CI)为7.39(2.30～12.49)cpd，差异有统计学意义(t=2.98，P=0.006)。见表1。

2.3 单眼弱视患者双眼的SR值比较 非弱视眼与弱视眼的SR值分别为(0.23±0.06)、(0.19±0.07)，差值(95%CI)为0.05(0.02～0.07)，差异有统计学意义(t=4.05，P=0.000)。见表1。

2.4 单眼弱视患者双眼的100%、20%、9%时的VA值比较 非弱视眼的100%、20%、9%时的VA值分别为(1.30±0.36)、(0.99±0.31)、(0.62±0.19)，弱视眼的100%、20%、9%时的VA值分别为(1.06±0.44)、(0.77±0.36)、(0.47±0.22)，100%、20%、9%时的VA差值(95%CI)分别为 0.25(0.08～0.42)、0.21(0.08～0.34)、0.14(0.07～0.22)，100%、20%及9%时的VA差异均有统计学意义(t值分别为2.98、3.37、3.86，P值分别为0.006、0.002、0.001)。见表1。

2.5 双眼视觉质量与患者年龄的相关性分析 单眼弱视儿童双眼的视觉质量相关参数与患者年龄无相关性(P>0.05)。见表2。

表1 非弱视眼和弱视眼之间的OQAS相关参数值比较 n=28,±s

表1 非弱视眼和弱视眼之间的OQAS相关参数值比较 n=28,±s

项目非弱视眼弱视眼t值P值OSI0.70±0.640.90±0.85-0.930.363MTFcutoff39.11±10.7831.72±13.302.980.006SR0.23±0.060.19±0.074.050.000VA1001.30±0.361.06±0.442.980.006VA200.99±0.310.77±0.363.370.002VA90.62±0.190.47±0.223.860.001

表2 双眼的视觉质量相关参数与患者年龄的相关性 n=28

2.6 双眼视觉质量与患者最佳矫正视力的相关性分析 单眼弱视儿童双眼的视觉质量相关参数与患者最佳矫正视力无相关性(P>0.05)。见表3。

表3 双眼的视觉质量相关参数与患者最佳矫正视力的相关性 n=28

2.7 双眼视觉质量与患者等效球镜的相关性分析 单眼弱视儿童双眼的视觉质量患者的等效球镜之间无相关性(P>0.05)。见表4。

表4 双眼的视觉质量相关参数与患者等效球镜的相关性 n=28

3 讨论

弱视尤其是单眼弱视患儿大多由家长无意间发现一眼视力受限而就诊，对确切的发病时间难以估计，一直以来，最佳矫正视力是判断弱视患者病情轻重的重要指标，然而，弱视不仅仅表现在字母视力的低常，还存在多种视功能缺损，因此仅依靠最佳矫正视力来判断病情存在一定的片面性。人类的视觉系统是复杂、细微、敏感的像质加工系统，眼球任何部位的改变都会对影响像质的形成和质量，普通视力检查只是测定人眼在高对比度下对不同空间频率的视标的识别能力，而在日常生活中，周围环境中各种目标的对比度是高低不同的，而人眼对不同目标的分辨率是不同的，因此，评估弱视患者的视觉质量仅依靠视力有一定局限性。

已有研究证实OQAS能全面、客观获得人眼成像质量的信息，并可以准确地测出人眼客观散射情况，是一种准确可靠的视觉质量分析方法[11,12]。saad等[1]评估了双通道技术测量的可重复性，而Tomas等[13]则对双通道技术对正常健康眼的测量重复性进行了研究，其研究结果相一致，认为OQAS相关参数均具有良好的可重复性。

有研究显示，OSI值有助于白内障的临床分级[14]。Ondategui等[15]运用OQAS分别对行PRK和LASIK手术患者的术前及术后3个月的视觉质量进行比较，发现术后除OSI值升高外，其他参数值均降低，提示两种手术均增加了眼内散射，对视网膜的成像质量均有不利影响。通过MTF参数可解释为何术后患者视力良好而仍诉视物不清[16]。

角膜会因为炎症、上皮受损及溃疡等影响视觉质量，OQAS和Hartmann-Shack波前像差仪通过相关参数测量均可量化因角膜炎而导致的视觉质量下降，从而对疾病的发展和治疗方案给予指导[17]。而OQAS还可通过OSI值的测量对葡萄膜炎的疾病发展和抗炎药物应用等方面有重要的意义。Nanavaty等[18]应用OQAS对患者葡萄膜炎眼进行测量，发现前房细胞与OSI值呈明显的线性相关，而玻璃体腔细胞与OSI值则无明显的相关性。

传统的泪膜功能检测方法包括角膜荧光素染色(corneal fluorescence stain,FL)、泪膜破裂时间(tear break-up time,BUT)和基础泪液分泌实验(Schirmer I test,SIT)等，这些检测方法是具有刺激性的接触检查方法，而OQAS可通过对OSI值的检测从屈光学角度客观、快速、准确地评估泪膜质量。在OSI时间曲线图上，泪膜破裂时OSI值开始呈上升趋势，干眼患者较健康眼变化的时间更早，变异幅度也更大。裂隙灯下观察泪膜破裂时间依赖于临床医师的主观经验，而从OSI时间曲线图上可准确的读取泪膜开始破裂的时间，更利于干眼的早期发现及疗效评估。

OQAS临床可应用于对老视的进展情况及阅读功能的评估。此外，OQAS还可用于评估配戴多焦点、双光角膜接触镜后的视觉质量变化[19]；评估因瞬目而致泪膜变化进而影响眼MTF值的变化[20]；后房型人工晶状体眼矫正圆锥角膜、中高度屈光不正的视觉质量[21,22]。

肖信等[23]研究发现弱视儿童的MTF cutoff、OV100% 和OV20% 低于正常，而且随着球镜度数和散光度数的增加，弱视儿童的MTF cutoff、SR、OV100%、OV20% 和OV9% 值下降，而OSI 值上升。

本研究对28例单眼弱视患者双眼分别进行OQAS检测，评估非弱视眼与弱视眼的客观视觉质量差异，并且发现单眼弱视患者客观视觉质量和患者的年龄、视力及等效球镜并无相关性，打破了传统概念上通过视力及屈光状态判断患者视觉质量的思想。

研究中我们发现单眼弱视患者双眼的OSI值之间的差异无统计学意义(P>0.05)。OSI反映的是眼内光线的散射情况，本研究所纳入的研究对象均除屈光不正及斜视外无眼部其他疾病史，即双眼各屈光介质的发育情况理应是相似的，因此本研究认为双眼对光线的散射情况应该是一样的，而且双眼的OSI值与Artal[2]等认为正常眼的OSI值低于1的研究结果相一致。

MTF cut off代表低对比度时的最高频率，OQAS 使用0.01 cpd MTF 值( 对应1%的对比度，即OV1%) 作为截止频率，除以30 cpd就是小数制的中心视力[1]。本研究结果示非弱视眼的MTF cut off值高于弱视眼，即非弱视眼的中心视力高于弱视眼，与徐江姗等[24]研究发现弱视主要是中心视力缺陷相符合。

SR值越高的光学系统越接近无像差光学系统，为1时表示成像质量接近完美，本研究中非弱视眼的SR值(0.23±0.06)近似于正常人眼的SR值(0.3)，而且高于弱视眼的SR值，即非弱视眼的成像质量高于弱视眼，与客观事实相符合。

100%、20%、9%时的MTF值，分别是仪器对100%、20%和9%对比度下受试者的实测值与正常对照组的数据比较后的标准化计算评分[25]。对比度视力值> 1.000 代表较高的视网膜成像质量[26]。本研究中非弱视眼的各对比度视力值均高于非弱视眼，而且在100%和20%时非弱视眼的对比度视力近似于1，表示能有较高的视网膜成像质量，而在9%时的成像质量稍差。

目前,OQAS作为一种视觉质量的评估仪器虽然已经广泛应用于眼科，并且在白内障及屈光手术方面已有较深入的研究，但在弱视方面尚未发现有相关研究，本研究虽然发现非弱视眼与弱视眼在成像质量方面存在比较大的差异，而且运用OQAS可测量出客观的数值进行比较，但结果的准确性及在临床的可应用性尚需进一步的研究探讨。

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Application of double-pass optical quality analysis system in patients with monocular amblyopia

LIUHuijie,CHAISong,JIANGJiao.DepartmentofOphthalmology,TheSecondHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050000,Hebei,China.

Objective To compare the objective optical quality between monocular amblyopia eye and the eyes without amblyopia by means of double-pass optical quality analysis system (OQASTM II).Methods Twenty-eight patients with monocular amblyopia (both eyes) were examined by double-pass OQASTM II,the parameters including modulation transfer function cutoff frequency (MTFcut off),Strehl ratio (SR), objective scatter index (OSI), visual acuity (VA) in contrast degree of 100%, 20%, 9%, respectively,were detected and analyzed,moreover, the differences between two eyes and the causes were analyzed.Results There was no significant difference in DSI value between non-amblyopia eye and amblyopia eye (P>0.05). However there were significant differences in MTF cut off, SR value between non-amblyopia eye and amblyopia eye (P<0.05), moreover, there was significant difference in VA value in contrast degree of 100%, 20%, 9%,respectively between non-amblyopia eye and amblyopia eye (P<0.05),Besides binocular vision was not correlated to patient's age, optimized corrected vision and equivalent spherical lens (P>0.05). Conclusion The double-pass OQASTM II can evaluate comparatively completely and objectively the optical quality of patients with amblyopia,which can provide objective basis for clinical diagnosis for patients with amblyopia.

optical quality analysis system; double-pass; amblyopia; optical quality

10.3969/j.issn.1002-7386.2016.22.011

项目来源：河北省医学科学研究重点课题(编号：ZD20140052)

050000 石家庄市，河北医科大学第二医院眼科(刘慧杰现工作于中国人民解放军总医院第一附属医院眼科；姜娇为河北医科大学在读研究生)

柴松，050000 石家庄市，河北医科大学第二医院眼科；

E-mail：chai_song@hotmail.com

R 770.425

A

1002-7386(2016)22-3404-05

2016-04-13)