不同环境亮度下影响近视眼对比度阈值的主要像差项△

赵新恒 王雁 张琳 李梦迪 张妍

随着人们生活水平的提高，视觉质量逐渐受到更多的关注。日常生活中要面临各种复杂的视觉环境，视力检测仅反映高空间频率视标在高对比度下的视觉功能，无法全面评估人眼在日常生活中的视觉表现[1-2]。对比敏感度测试作为一种更全面的主观视觉质量评估手段，在屈光手术及白内障手术等领域得到了广泛应用。不同环境亮度下对比敏感度测试可以更加全面地反映人眼主观视觉质量。但是传统对比敏感度测量耗费时间较长，近年来对比敏感度测量设备不断涌现[3-6]，我们尝试在三种环境亮度下利用中等空间频率的视标来测量对比度阈值，以此反映不同环境亮度下的视觉质量，并探究影响不同环境亮度下对比度阈值的主要像差及像差组合。

1 资料与方法

1.1 资料与分组本研究为横断面研究，选取2018年12月至2019年2月于天津市眼科医院屈光手术中心就诊的近视及近视散光患者98例(196眼)，男64例、女34例，年龄17～45(22.63±5.17)岁。等效球镜度-1.63～-9.25(-5.27±1.64)D。在三种环境亮度下分别以对比度阈值中位数为界对被检者分组，亮环境下对比度阈值<15%为B1组，≥15%为B2组。暗环境下无眩光时对比度阈值<80%为D1组，≥80%及以上为D2组。暗环境下有眩光时对比度阈值<80%为G1组，≥80%为G2组。

纳入标准：最佳矫正视力≥0.8；角膜地形图形态规则无异常；无严重干眼；无眼部活动性疾病、青光眼、白内障及眼底病变；无眼部外伤史；角膜上皮光滑，角膜透明无云翳或斑翳。排除标准：屈光参差>2.00 D； 角膜上皮粗糙；严重干眼病；眼部活动性炎症; 弱视。

1.2 方法

1.2.1 眼科常规检查包括眼前节裂隙灯检查，屈光间质检查，眼底检查，电脑验光，显然验光及最佳矫正视力检测。视力测定采用国际标准视力表。

1.2.2 对比度阈值测量

1.2.2.1 亮环境下对比度阈值测定运用Binoptometer®4P(德国Oculus公司)测量被检者的亮环境(85 cd·m-2)下0.4 logMAR“E”字视标对比度阈值,对比度分为9个变量(80.0%、40.0%、25.0%、20.0%、15.0%、10.0%、7.5%、5.0%、2.5%)。测试距离为3 m，询问并记录每种对比度分别能看清的视标方向的个数，正确识别视标超过3/5记为通过相应级别的对比度测试。

1.2.2.2 暗环境下对比度阈值测定在暗环境(3 cd·m-2)下无眩光时依次辨别95%、80%、63%、50%对比度1.0 logMAR 的Landolt C视标(相当于2/20的视标，空间频率相当于3 c·d-1)，正确识别视标超过3/5记为通过相应级别的对比度测试。添加眩光源(0.1 cd·m-2)后重复检查。

测试前根据显然验光结果使用框架眼镜完全矫正近视及散光。所有检查均由同一位经验丰富的临床医师进行。

1.2.3 不同环境亮度下瞳孔直径采集使用Pentacam角膜地形图仪(德国Oculus公司)进行检查。检查者对焦后仪器开始自动进行旋转扫描和连续拍摄，图像质量参数>95%即可视为合格数据。每眼测量3次，取平均值。使用Colvard Pupillometer(美国Oasis公司)测量[7]，测试时室内亮度保持在3 cd·m-2，测试之前嘱被检者暗适应3 min后测量暗环境瞳孔直径[8]。测量均由同一位经验丰富的医师独立完成。测量三次，并取其平均值。

1.2.4 人眼高阶像差数据采集使用WaveScan波前像差仪(美国Visx公司)于自然瞳孔下进行测量。检查者调整对焦后采集像差数据。每眼重复测量三次，取瞳孔直径为6 mm时的像差值。采用美国光学学会(国际标准化组织，2008年)像差标准表达模式，利用Zernike多项式的像差描述方法。

1.3 统计学方法采用统计学软件SPSS 21.0对数据进行分析。所有被检者取右眼数据进行分析。计量指标的数据资料经Kolmogorov-Smirnov检验证实符合正态分布，以均数±标准差表示，不符合正态分布的计量资料用四分位数表示，计数资料用频数表示；对比度阈值为等级资料，应用Spearman非参数相关分析法检验对比度阈值分别与等效球镜度、瞳孔直径、年龄以及彗差、球差、高阶像差均方根的相关性。两组之间正态分布的计量参数(等效球镜度、瞳孔直径、年龄、高阶像差的均方根)比较应用独立样本t检验；检验水准：α=0.05。

2 结果

2.1 不同环境下对比度阈值与各因素相关性亮环境下对比度阈值与等效球镜度有显著相关性(P<0.05)。而在暗环境下无眩光时和暗环境下有眩光时两者均无相关性(均为P>0.05)。见表1。年龄、瞳孔直径与对比度阈值在亮环境下、暗环境下无眩光时及暗环境下有眩光时均无相关性(均为P>0.05)。

亮环境下、暗环境下有眩光时对比度阈值与总高阶像差、垂直彗差、水平彗差、球差均无相关性(均为P>0.05)。

暗环境下无眩光时对比度阈值与球差有显著相关性(P<0.05)，与总的高阶像差、垂直彗差、水平彗差均无相关性(均为P>0.05)。

表1 不同环境下对比度阈值与各因素相关性

指标亮环境下对比度阈值r值P值暗环境下无眩光时对比度阈值r值P值暗环境下有眩光时对比度阈值r值P值等效球镜度-0.2610.000-0.1180.2470.1070.295年龄-0.0920.369-0.0570.5750.1480.146瞳孔直径-0.0420.561-0.1180.2470.0480.641垂直彗差0.1110.3060.0600.5820.1110.305水平彗差0.0190.8640.1540.1550.0040.969球差0.0250.8190.3640.0010.1780.100总高阶像差0.1810.0970.0280.7980.0280.798

2.2 三种环境下两组间多因素比较亮环境下B1组和B2组间等效球镜度差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。暗环境下无眩光时D1组和D2组间球差、水平慧差差异均有统计学意义(均为P<0.05)，见表3。暗环境下有眩光时垂直彗差G1组和G2组组间差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。亮环境下、暗环境下无眩光时及暗环境下有眩光时，其余各指标B1组和B2组、G1组和G2、D1组和D2组，差异均无统计学意义(均为P>0.05)。

表2 亮环境下两组间指标比较

组别B1组B2组t值P值数量/例5642等效球镜度/D-4.978±1.399-5.670±1.8442.8740.005年龄/岁22.232±4.31223.167±6.095-1.1980.233瞳孔直径/mm3.233±0.4643.205±0.4400.4280.669垂直彗差/μm0.118±0.1550.147±0.179-0.7930.431水平彗差/μm-0.035±0.106-0.087±0.2761.0840.285球差/μm0.084±0.1240.114±0.141-1.0200.311总高阶像差/μm0.345±0.1190.384±0.148-1.3570.178

表3 暗环境下无眩光时两组间指标比较

组别D1组D2组t值P值数量/例4949等效球镜度/D-5.198±1.400-5.351±1.7740.4740.637年龄/岁23.592±5.25621.673±4.9561.8590.066瞳孔直径/mm6.643±0.7506.632±0.7430.0680.946垂直彗差/μm0.126±0.1560.135±0.177-0.2740.784水平彗差/μm-0.018±0.106-0.101±0.2592.0050.048球差/μm0.064±0.1230.136±0.131-2.6380.010总高阶像差/μm0.367±0.1320.367±0.1340.4450.658

表4 暗环境下有眩光时两组间指标比较

组别G1组G2组t值P值数量/例5345等效球镜度/D-5.086±1.384-5.496±1.7961.2480.216年龄/岁22.679±4.99522.578±5.4290.0960.923瞳孔直径/mm6.683±0.7926.583±0.6850.6660.507垂直彗差/μm0.085±0.1530.176±0.165-2.6680.010水平彗差/μm-0.044±0.119-0.069±0.2520.6130.541球差/μm0.071±0.1340.123±0.125-1.8580.067总高阶像差/μm0.352±0.1300.370±0.135-0.6460.520

3 讨论

高阶像差可以客观反映人眼的视网膜成像质量，对比敏感度则是一种较好反映日常生活中视觉功能的主观评价指标[9]。本研究通过分析高阶像差均方根值与对比度阈值之间的关系，找到最能反映不同环境亮度的主观视觉质量的客观指标。日常生活中最常见的是中等空间频率[10]，故本研究中亮环境下对比度阈值测量应用0.4 logMAR 视标，而暗环境下测量应用1.0 logMAR视标，因为暗环境下对比度阈值显著降低，对于0.4 logMAR的视标辨识有一定困难，故选用较大视标。

本研究中，三种环境下两组间瞳孔直径差异无统计学意义，排除了瞳孔直径作为混杂因素对于研究结果的影响。随年龄增长，眼内散射增加，对比度阈值会提高，本研究对象大多为年轻人，年龄分布较集中，年龄跨度较小，三种环境下两组间年龄差异均无统计学意义，可排除年龄这一混杂因素。Atchison等[11]研究发现，屈光度与对比敏感度存在负相关，提出可能与近视相关的早期视网膜功能紊乱有关。本研究发现，亮环境下对比度阈值与等效球镜度存在相关性，而在暗环境下不管有无眩光源存在，对比度阈值和等效球镜度之间的相关性均不明显。有研究显示[12]，折射率、屈光度以及镀膜等镜片参数可能影响对比敏感度的测量，由于本研究中对比度阈值的测量均在应用框架眼镜完全矫正近视及散光后进行，镜片厚度与镜片表面反射可能是本研究中影响对比度阈值与等效球镜度相关性分析的混杂因素。但是检查时必须利用试镜架插片完全矫正低阶像差，此混杂因素不可避免。后期研究中需要尽量避免框架眼镜对于测试结果的干扰。也希望将来增加不同年龄段以及不同瞳孔直径的病例，并对年龄及瞳孔直径等因素与对比度阈值的关系做进一步研究。

Wang等[13]研究发现，在暗环境下由于瞳孔直径增大，高阶像差随瞳孔直径增大而非线性增加，此时高阶像差会对视觉质量产生影响。球差等第四阶像差与对比敏感度相关，小球差人眼在夜间有较好的视觉质量。而本研究发现，暗环境下无眩光时对比度阈值与球差有显著相关性，且在暗环境下有眩光时按照对比度阈值中位数分组的两组间球差及水平彗差差异均有统计学意义，一定程度上证明球差和水平彗差是影响暗环境下无眩光时视觉质量的主要像差项。亮环境下球差等高阶像差差异无统计学意义，说明高阶像差对亮环境下视觉质量影响较小。

Liu等[14]认为，屈光手术术中偏心可能会造成彗差的增加。本研究结果显示，暗环境有眩光时对于对比度阈值影响较大的像差为垂直彗差。所以手术需尽量避免偏心造成的彗差增加，尽可能提升术后视觉质量。

综上所述，高阶像差不是影响亮环境下对比度阈值的主要因素，水平彗差及球差是导致暗环境下对比度阈值升高的关键因素，而在暗环境下有眩光时垂直彗差成为影响对比度阈值的主要因素。