Smart术后角膜前表面形态及高阶像差的变化

王淑涵 王桂琴 于澳淼 赵少贞 魏瑞华 黄悦

天津医科大学眼科医院 天津医科大学眼视光学院 天津医科大学眼科研究所 国家眼耳鼻喉疾病临床医学研究中心天津市分中心 天津市视网膜功能与疾病重点实验室 300384

经上皮准分子激光角膜切削术(transepithelial photorefractive keratectomy，Trans-PRK)是利用准分子激光一步完成对角膜上皮和角膜前基质层切削的角膜全激光表层手术。近年来，智能脉冲技术(smart pulse technology，SPT)的应用使角膜基质层切削面更加平滑。SPT技术辅助的Trans-PRK简称为Smart。目前关于Smart的研究主要集中在安全性、有效性、高阶像差等方面[1-5]，关于角膜非球面参数(Q值)和前表面不规则指数的研究鲜见报道。本研究拟观察低度和中度近视患者Smart术后角膜Q值、表面变异指数(index of surface variance，ISV)及高阶像差的变化，探讨不同屈光度患者Smart术后角膜前表面形态的改变。

1 资料与方法

1.1 一般资料

采用非随机对照研究设计。收集2018年11月30日至2019年3月22日于天津医科大学眼科医院行Smart手术的近视患者54例98眼，根据屈光度不同分为低度近视组(球镜度≤-3.00 D)和中度近视组(球镜度为>-3.00～-6.00 D)。低度近视组23例41眼；年龄18～34岁，平均(24.69±6.29)岁；球镜度为-1.25～-3.00 D，平均(-2.31±0.49)D；角膜中央最薄点厚度(central thinnest corneal thickness，TCT)为492～605 μm，平均(545.58±31.00)μm。中度近视组31例57眼，年龄18～39岁，平均(23.80±6.15)岁；球镜度为-3.25～-6.00 D，平均(-4.71±0.59)D；TCT为489～596 μm，平均(539.00±35.29)μm。2个组患者年龄及术前柱镜度数、TCT比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)；等效球镜度(spherical equivalent，SE)和球镜度比较差异均有统计学意义(均P<0.01)(表1)。纳入标准：年龄18～39岁；屈光状态基本稳定时间≥2年(每年近视屈光度数增长不超过0.50 D)；软性角膜接触镜停戴1周以上，硬性透气性角膜接触镜停戴4周以上，角膜塑形镜停戴3个月及以上；散光度均≤-2.00 D；最佳矫正视力(best corrected visual acuity，BCVA)≥1.0。排除标准：球镜度数>-6.00 D，散光度>-2.00 D；全身患有结缔组织疾病或自身免疫系统疾病者；圆锥角膜及亚临床圆锥角膜患者；眼部有活动性炎症、感染者；患有严重的眼表疾病者，包括干眼、角膜内皮营养不良等。本研究经天津医科大学眼科医院伦理委员会批准(批文号：2019KY-17)，所有患者均签署手术及研究知情同意书。

1.2 方法

1.2.1术前检查 术前进行眼压、裸眼视力(uncorrected visual acuity，UCVA)、显然验光、BCVA、扩瞳验光、Pentacam、裂隙灯显微镜、眼底检查等。

表1 2个组患者术前基线资料的比较(mean±SD)Table 1 Comparison of baseline data between the two groups (mean±SD)组别例数/眼数年龄(岁)SE(D)球镜度(D)柱镜度(D)TCT(μm)低度近视组23/4124.69±6.29-2.71±0.49-2.31±0.49-0.92±0.42545.58±31.00中度近视组31/5723.80±6.15-5.06±0.66-4.71±0.59-0.82±0.50539.00±35.29t值0.42112.73614.323-0.8540.866P值0.676<0.01<0.010.3940.389 注:(独立样本t检验) SE:等效球镜度;TCT:角膜中央最薄点厚度 Note:(Independent-samples t test) SE:spherical equivalent;TCT:central thinnest corneal thickness

1.2.2Pentacam检查 采用Pentacam眼前节分析系统(德国Oculus公司)在暗室环境自然瞳孔状态下进行检查。嘱患者摆正头位，固视蓝光，瞬目后对焦获取数据，显示OK时记录数据。每例患者检查3次，检查均由同一位技师完成。取最佳图像记录角膜高阶像差和前表面不规则性指标。角膜高阶像差包括角膜总高阶像差(higher-order aberration，HOA)、垂直彗差(vertical coma，Z3-1)、水平彗差(horizontal coma，Z31)和球差(spherical aberration，Z40)；角膜前表面不规则性指标包括角膜前表面Q值和ISV。Q值取角膜中央前表面8 mm直径范围的角膜非球面系数。

1.2.3Smart手术 所有患者术前3 d双眼点用左氧氟沙星滴眼液和玻璃酸钠滴眼液，每日4次；术前点用溴芬酸钠滴眼液3次。术前常规消毒，盐酸丙美卡因滴眼液点眼麻醉，使用开睑器使角膜完全暴露。采用AMARIS阿玛仕1050RS准分子激光系统(德国Schwind公司)，切削的激光光斑为0.54 mm，启动七维眼球跟踪系统及SPT技术完成手术，术毕佩戴角膜绷带镜。手术均由同一经验丰富的医师完成。术后嘱患者点用溴芬酸钠滴眼液每日2次，连用3 d；左氧氟沙星滴眼液每日4次，连用1周；质量分数0.1%氟美龙滴眼液每日4次，每月递减1次，连用4个月；玻璃酸钠滴眼液每日4次，连用4个月。术后戴绷带型角膜接触镜直至角膜上皮愈合。

1.2.4术后随访 术后3 d、1周、1个月、2个月、3个月、6个月进行随访，所有随访的每项检查均由同一位技术熟练的技师完成。术后1周记录UCVA，行电脑验光(日本Topcon公司)和裂隙灯显微镜(日本Topcon公司)检查；术后1个月、3个月、6个月时记录UCVA，采用非接触式眼压计(日本Topcon公司)测量眼压，行电脑验光、裂隙灯显微镜检查及Pentacam检查。测量并记录各参数术后3个月值与术前值之差，即Δ角膜厚度、ΔQ、ΔISV、Δ角膜HOA、ΔZ3-1、ΔZ31和ΔZ40。

1.3 统计学方法

采用SPSS 25.0统计学软件进行统计分析。计量资料数据经K-S检验证实呈正态分布，以mean±SD表示。2个组术前基线资料的比较采用独立样本t检验，2个组手术前后不同时间点角膜Q值、ISV、HOA、Z3-1、Z31、Z40的总体差异比较采用重复测量两因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验。各测量参数的相关性采用Pearson相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2个组术后视力恢复情况比较

2个组UCVA总体比较差异无统计学意义(F组别=0.666，P=0.421)，手术后不同时间点UCVA总体比较差异有统计学意义(F时间=86.782，P<0.01)。术后1周、1个月、3个月2个组UCVA比较差异均无统计学意义(均P>0.05)，术后3个月2个组UCVA均≥1.0。2个组术后1个月、术后3个月UCVA较术后1周均明显提高，差异均有统计学意义(均P<0.05)(表2)。

表2 2个组术后不同时间点UCVA的比较(mean±SD)Table 2 Comparison of UCVA between the two groups at different time points after surgery (mean±SD)组别眼数术后不同时间点UCVA1周1个月3个月低度近视组410.95±0.251.18±0.24a1.37±0.18ab中度近视组570.91±0.211.18±0.18a1.31±0.16ab 注:F组别=0.666,P=0.421;F时间=86.782,P<0.01.与术后1周比较,aP<0.05;与术后1个月比较,bP<0.05(重复测量两因素方差分析,LSD-t检验) UCVA:裸眼视力 Note:Fgroup=0.666,P=0.421;Ftime=86.782,P<0.01.Compared with one week after surgery,aP<0.05;compared with one month after surgery,bP<0.05(Repeated measurement two-way ANOVA,LSD-t test) UCVA:uncorrected visual acuity

2.2 2个组手术前后不同时间点角膜前表面形态各参数的比较

2个组手术前后不同时间点术眼角膜Q值、ISV、HOA和Z40总体比较差异均有统计学意义(Q值：F组别=21.263，P<0.01；F时间=616.294，P<0.01；ISV：F组别=20.532，P<0.01；F时间=108.498，P<0.01；角膜HOA：F组别=18.858，P<0.01；F时间=76.859，P<0.01；Z40：F组别=6.457，P=0.018；F时间=63.005，P<0.01)。2个组术后1个月、3个月角膜Q值、ISV、HOA、Z3-1、Z40均较术前明显增加，差异均有统计学意义(均P<0.05)。中度近视组手术后不同时间点的角膜Q值、ISV、HOA、Z40均高于低度近视组，差异均有统计学意义(均P<0.05)。术后1个月、3个月2个组角膜Z3-1、Z31比较,差异均无统计学意义(均P>0.05)(表3～8)。

表3 2个组手术前后不同时间点术眼角膜Q值的比较(mean±SD)Table 3 Comparison of Q value at different time points between the two groups before and after surgery (mean±SD)组别眼数手术前后不同时间点角膜Q值术前术后1个月术后3个月低度近视组41-0.273±0.8170.445±0.191a0.409±0.211a中度近视组57-0.309±0.1040.693±0.203ab0.671±0.204ab 注:F组别=21.263,P<0.01;F时间=616.294,P<0.01.与术前比较,aP<0.05;与低度近视组比较,bP<0.05(重复测量两因素方差分析,LSD-t检验) Note:Fgroup=21.263,P<0.01;Ftime=616.294,P<0.01.Compared with preoperative values,aP<0.05;compared with the low-myopia group,bP<0.05(Repeated measurement two-way ANOVA,LSD-t test)

表4 2个组手术前后不同时间点术眼角膜ISV的比较(mean±SD)Table 4 Comparison of ISV at different time points between the two groups before and after surgery(mean±SD)组别眼数手术前后不同时间点角膜ISV术前术后1个月术后3个月低度近视组4113.784±2.37626.973±5.611a25.417±5.021a中度近视组5714.838±3.99234.038±5.773ab31.936±5.637ab 注:F组别=20.532,P<0.01;F时间=108.498,P<0.01.与术前比较,aP<0.05;与低度近视组比较,bP<0.05(重复测量两因素方差分析,LSD-t检验) ISV:表面变异指数 Note:Fgroup=20.532,P<0.01;Ftime=108.498,P<0.01.Compared with preoperative values,aP<0.05;compared with the low-myopia group,bP<0.05(Repeated measurement two-way ANOVA,LSD-t test) ISV:index of surface variance

表5 2个组手术前后不同时间点术眼角膜HOA的比较(mean±SD)Table 5 Comparison of corneal HOA at different time points between the two groups before and after surgery (mean±SD)组别眼数手术前后不同时间点角膜HOA术前术后1个月术后3个月低度近视组410.433±0.6870.671±0.142a0.707±0.138a中度近视组570.409±0.0810.874±0.216ab0.806±0.160ab 注:F组别=18.858,P<0.01;F时间=76.859,P<0.01.与术前比较,aP<0.05;与低度近视组比较,bP<0.05(重复测量两因素方差分析,LSD-t检验) HOA:高阶像差 Note:Fgroup=18.858,P<0.01;Ftime=76.859,P<0.01.Compared with preoperative values,aP<0.05;compared with the low-myopia group,bP<0.05(Repeated measurement two-way ANOVA,LSD-t test) HOA:higher order aberration

表6 2个组手术前后不同时间点术眼角膜Z3-1的比较(mean±SD)Table 6 Comparison of Z3-1 at different time points between the two groups before and after surgery (mean±SD)组别眼数手术前后不同时间点角膜Z3-1术前术后1个月术后3个月低度近视组41-0.025±0.152-0.233±0.289a-0.172±0.291a中度近视组57-0.025±0.156-0.234±0.411a-0.195±0.328a 注:F组别=0.141,P=0.710;F时间=19.239,P<0.01.与术前比较,aP<0.05(重复测量两因素方差分析,LSD-t检验) Z3-1:垂直彗差 Note:Fgroup=0.141,P=0.710;Ftime=19.239,P<0.01.Compared with preoperative values,aP<0.05(Repeated measurement two-way ANOVA,LSD-t test) Z3-1:vertical coma

表7 2个组手术前后不同时间点术眼角膜Z31的比较(mean±SD)Table 7 Comparison of Z31 at different time points between the two groups before and after surgery (mean±SD)组别眼数手术前后不同时间点角膜Z31术前术后1个月术后3个月低度近视组410.017±0.116-0.050±0.289-0.064±0.190中度近视组570.002±0.137-0.039±0.383-0.033±0.346 注:F组别=0.034,P=0.855;F时间=1.244,P=0.308(重复测量两因素方差分析) Z31:水平彗差 Note:Fgroup=0.034,P=0.855;Ftime=1.244,P=0.308(Repeated meas-urement two-way ANOVA) Z31:horizontal coma

表8 2个组手术前后不同时间点术眼角膜Z40的比较(mean±SD)Table 8 Comparison of Z40 at different time points between the two groups before and after surgery (mean±SD)组别眼数手术前后不同时间点角膜Z40术前术后1个月术后3个月低度近视组410.231±0.0620.384±0.188a0.431±0.163a中度近视组570.228±0.0890.520±0.129ab0.529±0.123ab 注:F组别=6.457,P=0.018;F时间=63.005,P<0.01.与术前比较,aP<0.05;与低度近视组比较,bP<0.05(重复测量两因素方差分析,LSD-t检验) Z40:球差 Note:Fgroup=6.457,P=0.018;Ftime=63.005,P<0.01.Compared with preoperative values,aP<0.05;compared with the low-myopia group,bP<0.05(Repeated measurement two-way ANOVA,LSD-t test) Z40:spherical aberration

2.3 2个组各测量参数的相关性分析

低度近视组和中度近视组ΔQ值、ΔISV均与SE呈负相关(ΔQ值：r=-0.364，P=0.044；r=-0.589，P<0.01.ΔISV：r=-0.298，P=0.039；r=-0.409，P=0.022)；中度近视组ΔQ值与ΔZ40呈正相关(r=0.348，P=0.009)，低度近视组ΔQ值与ΔZ40无显著相关性(r=0.180，P=0.266)；低度近视组和中度近视组ΔQ值与ΔZ3-1、ΔZ31、剩余角膜厚度均无显著相关性(ΔZ3-1：r=-0.021，P=0.910；r=0.164，P=0.231.ΔZ31：r=0.012，P=0.951；r=0.182，P=0.183.剩余角膜厚度：r=-0.283，P=0.123；r=-0.229，P=0.092)(图1，2)。

图1 低度近视组角膜各参数之间的相关性 A、B：ΔQ值和ΔISV均与SE呈负相关(ΔQ值：r=-0.364，P=0.044；ΔISV：r=-0.298，P=0.039) C、D：ΔQ值与剩余角膜厚度、高阶像差无显著相关性(剩余角膜厚度：r=-0.283，P=0.123；ΔZ3-1：r=0.012，P=0.910；ΔZ31：r=0.012，P=0.951；ΔZ40：r=0.180，P=0.266)(Pearson相关分析，n=41) SE：等效球镜度；ISV：表面变异指数；Z3-1：垂直彗差；Z31：水平彗差；Z40：球差

图2 中度近视组角膜各参数之间的相关性 A、B：ΔQ值和ΔISV均与SE呈负相关(ΔQ值：r=-0.589，P<0.01；ΔISV：r=-0.409，P=0.022) C、D：ΔQ值与剩余角膜厚度、ΔZ3-1和ΔZ31无显著相关性(剩余角膜厚度：r=-0.229，P=0.092；ΔZ3-1：r=0.164，P=0.231；ΔZ31：r=0.182，P=0.183)，与ΔZ40呈正相关(r=0.348，P=0.009)(Pearson相关分析，n=57) SE：等效球镜度；ISV：表面变异指数；Z3-1：垂直彗差；Z31：水平彗差；Z40：球差

3 讨论

SPT技术是利用富勒烯六边形模型构建角膜表面立体形态来设计激光脉冲的排布位置，使激光脉冲在角膜表面的发射位置间距一致，角膜基质的切削更加平滑，理论上有利于术后角膜上皮的恢复，同时可有效降低术源性像差。

既往研究表明，角膜屈光手术后高阶像差主要以彗差、球差的增加为主。因此本研究选取角膜HOA、角膜3阶彗差、4阶球差为观察指标。Adib-Moghaddam等[5]报道，Trans-PRK术后18个月角膜HOA、彗差及球差较术前均增加。Luger等[4]比较Trans-PRK和准分子激光上皮下角膜磨镶术(laser-assisted subepithelial keratomileusis，LASEK)术后3个月角膜前表面像差，发现2个组患者HOA和球差的比较差异均无统计学意义，但LASEK组各像差的增加高于Trans-PRK组。本研究结果显示，2个组患者术后3个月Z3-1和Z31比较差异均无统计学意义，中度近视组角膜HOA的球差明显高于低度近视组，说明不同屈光度Smart术后高阶像差的增加主要以球差为主。既往研究表明，术后彗差的大小与切削的偏中心程度相关[6]。本研究中2个组Z3-1和Z31的比较差异无统计学意义，可能是SPT技术和七维眼球追踪技术的运用，使激光脉冲在角膜表面的分布更合理，降低了术源性彗差的引入。球差是指经瞳孔周边进入眼内光线的聚焦点与经瞳孔中心的光线聚焦点的差异，角膜前表面形态改变可能是球差产生的主要原因[7]，所以中度近视组球差的增加显著高于低度近视组。

角膜表面是一非球面形态，多数角膜呈越往周边越平坦的椭球形。角膜表面非球面性产生的正球差可与晶状体产生的负球差相互抵消，从而产生更好的视觉质量。ISV描述的是偏离角膜前表面平均曲率的程度，因此ISV在某种程度上代表了一种非球面性。大量研究证明，角膜屈光手术后角膜前表面的形态由非球面向扁椭圆形改变，Q值明显由负值向正值方向改变[8-10]。角膜屈光手术的原理是在角膜中央光学区切削一定量的角膜基质从而达到矫正屈光不正的目的，切削的基质为中央厚周边薄，使角膜中央变平，其对角膜前表面形态和高阶像差的改变产生一定的影响。研究表明，激光产生的热负荷可导致角膜中央非球面性的显著增加，而且这种改变与温度上升呈正相关，考虑可能与热负荷导致角膜的横向胶原纤维收缩和应力的再分配有关[11]。Azar等[12]研究认为，无论是表层手术还是板层手术，伤口愈合反应都是限制角膜屈光手术可预测性的一个重要因素，也极有可能影响术后角膜前表面形态和高阶像差的改变。角膜切口大小、上皮增生等愈合反应相关因素均会影响术后角膜前表面形态的变化。

本研究结果显示，Smart术后2个组角膜前表面Q值均由负变正，术后3个月2个组角膜Q值和ISV比较差异均有统计学意义，与既往研究结果一致[8-10,13]。说明2个组对角膜基质的切削均会使角膜变扁平，且随着近视度数的增加，角膜前表面形态的改变更加明显。角膜Q值和ISV的改变主要与切削量有关；其次，Smart术后角膜生物力学变化也可能是影响Q值和ISV改变的原因。角膜屈光手术过程中切削一定量的基质，理论上角膜中央板层的张力会有一定程度的降低，角膜周边的张力对角膜中央区有一定的牵拉作用，导致角膜前表面非球面性的改变，也可解释角膜Q值和ISV在2个组表现出的差异性。本研究相关分析结果显示，ΔQ和ΔISV均与术前SE呈负相关，中度近视组的相关性高于低度近视组，说明随着屈光度数的增大，术后角膜前表面形态变化也越大，这一结果与国内外相关研究结果相似[14-15]。有研究认为角膜准分子激光手术Q值的变化量与剩余角膜厚度呈正相关[16]，但本研究结果显示二者无显著相关性，可能与Smart手术对角膜基质的切削深度较浅有关。本研究结果显示，中度近视组ΔQ值与ΔZ40呈正相关，而低度近视组无显著相关性。有研究显示，角膜Q值越偏正，球差越大[17]，与本研究结果一致，进一步说明了随着近视度数的增加，切削量增加，角膜Q值由负变正的趋势更加明显，所引起的球差也就越大。

综上所述，本研究结果显示Smart术后低度近视眼和中度近视眼角膜高阶像差及ISV均较术前增加，角膜Q值由负变正，而低度近视眼对角膜前表面非球面性的影响较小，为进一步评估患者Smart术后视觉质量提供了一定的参考。Smart手术对角膜前表面形态改变的影响仍需要与其他屈光手术方式进一步对比研究，从而更好地评估Smart术后角膜前表面非球面性改变和视觉质量。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突