自适应光学视觉模拟仪验光与传统验光的一致性研究

周桂梅 谭青青 廖萱 钱玖林 兰长骏

川北医学院附属医院眼科 川北医学院眼视光医学院，南充 637000

屈光不正是儿童和青少年视力下降的主要原因，近视是常见的屈光不正类型。近年来，我国儿童和青少年近视患病率逐年升高，且逐渐呈低龄化趋势。预计至2050年全球将有47.58亿人患有近视，约占总人口的50%。未矫正的屈光不正严重影响学习和生活，准确测量屈光度并确定最佳矫正处方是屈光不正矫正的关键。目前临床上广泛应用的传统验光方法仍然是以检影验光或电脑客观验光作为初始屈光度数参考，结合综合验光仪或直接插片的主觉验光。最近面世的自适应光学视觉模拟器(adaptive optics visual simulator，VAO)结合了像差测量和自适应光学技术，通过Hartmann-Shack波前传感器测量像差，并将测得的低阶像差数据转换为客观屈光度值，为主觉验光提供起始屈光度数；主觉验光模块则由自适应空间光学调制器实现，该调制器内置的50万片静电压控的超微晶体通过彼此间相对位置的变化改变光线路径，从而模拟球镜、柱镜等光学透镜，检查者则可以通过软件交互界面实现球镜或柱镜的改变，从而检查患者的主觉屈光度。目前VAO相关临床研究较少，其临床应用价值仍不十分明确。本研究拟对睫状肌麻痹状态下VAO与传统主客观验光结果的一致性及差异性进行分析，并比较2种方法的主客观验光误差值，以评估VAO主客观验光临床应用的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

采用诊断性试验研究方法，于2019年11月在川北医学院附属医院纳入健康受试者31例31眼，其中男15例15眼，女16例16眼；年龄19～23岁，平均(20.1±1.0)岁，均取右眼为受检眼。纳入标准：(1)健康青年；(2)主觉验光等效球镜度为-0.75～-6.00 D。排除标准：(1)2周内佩戴软性角膜接触镜或4周内佩戴硬性角膜接触镜者；(2)除屈光不正外患有任何其他眼部疾病者；(3)有角膜屈光手术或眼外伤史者；(4)近期接受可能影响眼屈光的局部或全身药物治疗者。本研究遵循《赫尔辛基宣言》，经川北医学院附属医院伦理委员会审核批准[批文号：2020ER(A)018]。所有受检者均签署知情同意书。

1.2 方法

采用电脑验光仪(ARK-510A，日本Nidek公司)结合综合验光仪(包括RT-5100型视力检查仪和CP-770型视力表投影仪)(日本Nidek公司)的传统验光法和VAO(西班牙Voptica公司)分别对每位受检者进行验光。验光前，采用体积分数1%环戊酮滴眼液(美国Alcon公司)对受检眼行睫状肌麻痹，每次1滴，共2次，间隔时间为15 min。第2次点眼后嘱受检者闭目休息30 min，然后行主客观验光。每位受检者的检查顺序均为电脑验光、综合验光仪主觉验光、VAO验光。所有操作均由同一名经验丰富的验光师于9：00～18：00进行。比较散光时，使用矢量散光分析法将散光转换为散光矢量J和J，其中J=-C/2×cos2α；J=-C/2×sin2α，其中C为负柱镜度；α为柱镜轴向；J为Jackson交叉柱镜，轴在90°和180°方向；J为Jackson交叉柱镜，轴在45°和135°方向。

1.2.1

综合验光仪主觉验光 (1)矫正视力到0.6，进行散光盘粗调散光度数和轴向；(2)矫正视力到0.8，第1次红绿平衡；(3)JCC散光轴向确定；(4)JCC散光度数确定；(5)再次红绿平衡；(6)确定视力。

1.2.2

VAO客观验光 采用快速模式进行客观验光，测量前嘱受检者瞬目数次，嘱其注视探测头内视标；调整VAO使其对准受检眼，待屏幕上出现的Hartmann-Shack图像各点均清晰可见、角膜反射最小化时进行测量。测量3次后屏幕显示客观验光的平均值。

1.2.3

VAO主觉验光 在VAO客观验光基础上进行主觉验光：(1)降低客观屈光度至视力为0.8；(2)JCC散光轴向确定；(3)JCC散光度数确定；(4)确定视力。VAO主觉验光不行雾视和红绿测试。测量矫正视力时采用鼓励猜测的方式，每行有5个视标，判断3个及以上视标正确即记为该行对应的视力。主觉验光遵循最正度数之最佳视力的验光原则。

1.3 统计学方法

采用SPSS 26.0统计学软件(美国IBM公司)进行统计分析。本研究中各计量资料经Kolmogorov-Smirnov检验证实符合正态分布，以表示。2种主客观验光方法测得的球镜度、柱镜度、J和J差异比较采用配对

t

检验。采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)和Bland-Altman分析对2种主客观验光方法测量球镜度、柱镜度、J和J的一致性进行评估，其中ICC<0.5提示一致性差，0.5≤ICC≤0.75提示一致性中等，0.750.9提示一致性极好。采用双尾检验，

P

<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 VAO与电脑验光仪及综合验光仪验光值比较

睫状肌麻痹状态下，VAO客观验光测得的球镜度比电脑验光仪更偏负，差异有统计学意义(

t

=15.09，

P

<0.01)，且平均差异大于0.50 D。VAO与电脑验光仪客观验光测得的柱镜度、J和J比较差异均无统计学意义(

P

=0.39、0.59、0.63)(表1)。睫状肌麻痹状态下，VAO与综合验光仪主觉验光测得的球镜度和J比较差异均无统计学意义(

P

=0.41、0.18)；VAO与综合验光仪主觉验光测得的柱镜度和J比较差异均有统计学意义(均

P

<0.01)，但差异明显小于0.50 D，不具有临床意义(表2)。

表1 VAO与电脑验光仪客观验光结果比较(x±s,D)Table 1 Comparison of objective refraction results betweenVAO and autorefractor (x±s,D)验光仪眼数球镜度柱镜度J0J45VAO31-3.86±1.35-0.77±0.59-0.27±0.370.04±0.16电脑验光仪31-3.16±1.40-0.69±0.59-0.25±0.370.03±0.12 t 值15.090.880.55-0.49 P 值<0.010.390.590.63 注:(配对 t 检验) VAO:自适应光学视觉模拟仪;J0:Jackson交叉柱镜的屈光力在90°与180°方向的分量;J45:Jackson交叉柱镜的屈光力在45°与135°方向的分量 Note:(Paired t-test) VAO:adaptive optics visual simulator;J0:Jackson cross-cylinder power at axis 90° and 180°;J45:Jackson cross-cylinder power at axis 45° and 135°

表2 VAO与综合验光仪主观验光结果比较(x±s,D)Table 2 Comparison of subjective refraction results betweenVAO and phoropter (x±s,D)验光仪眼数球镜度柱镜度J0J45VAO31-3.49±1.23-0.61±0.42-0.22±0.27-0.04±0.13综合验光仪31-3.54±1.40-0.37±0.39-0.12±0.220.00±0.11 t 值-0.854.604.141.39 P 值0.41<0.01<0.010.18 注:(配对 t 检验) VAO:自适应光学视觉模拟仪;J0:Jackson交叉柱镜的屈光力在90°与180°方向的分量;J45:Jackson交叉柱镜的屈光力在45°与135°方向的分量 Note:(Paired t-test) VAO:adaptive optics visual simulator;J0:Jackson cross-cylinder power at axis 90° and 180°;J45:Jackson cross-cylinder power at axis 45° and 135°

2.2 VAO与电脑验光仪及综合验光仪屈光度测量一致性

Bland-Altman分析图显示，VAO与综合验光仪主观验光测得的球镜度差异均数接近0，且仅有1/31的点在95%一致性界限外，说明VAO与综合验光仪主观验光测量球镜度的一致性较好。VAO与电脑验光仪客观验光测得的球镜度差值均数为-0.70 D，差异有临床意义，1/31的点在95%一致性界限外，说明VAO客观验光测得的球镜度较电脑验光仪更偏向近视方向(图1A，E)。

VAO与综合验光仪主观验光测得的柱镜度、J和J分别有0/31、2/31、2/31的点在95%一致性界限外，VAO与综合验光仪主觉验光测量柱镜度、J和J差值均值分别为-0.23、-0.10和-0.04 D，其绝对值均小于0.50 D，说明2种方法主觉验光测得的柱镜度、J和J一致性较好(图1B～D)。VAO与电脑验光仪客观验光测得的柱镜度、J和J分别有2/31、3/31、1/31的点在95%一致性界限外，说明2种方法客观验光测得柱镜度、J、J的一致性较好(图1F～H)。

图1 VAO与综合验光仪、电脑验光仪验光结果Bland-Altman图 A～D：VAO与综合验光仪主观验光结果Bland-Altman图 E～H：VAO与电脑验光仪客观验光结果Bland-Altman图 VAO：自适应光学视觉模拟仪；J0：Jackson交叉柱镜的屈光力在90°与180°方向的分量；J45：Jackson交叉柱镜的屈光力在45°与135°方向的分量Figure 1 Bland-Altman plots for the comparison of refraction values measured by VAO,phoropter and autorefractor A-D：Bland-Altman plots for the comparison of subjective refraction values between VAO and phoropter E-H：Bland-Altman plots for the comparison of objective refraction values between VAO and autorefractor VAO：adaptive optics visual simulator；J0：Jackson cross-cylinder power at axis 90° and 180°；J45：Jackson cross-cylinder power at axis 45° and 135°

2.3 不同仪器测得客观验光值与综合验光仪测得主觉验光值差值比较

VAO和电脑验光仪测得的客观验光与综合验光仪主觉验光测得的球镜度、柱镜度、J和J差值均数的绝对值均小于0.50 D，说明睫状肌麻痹状态下2种客观验光方法均有较高的准确性。2种仪器客观验光值与综合验光仪主觉验光值的差值比较差异均无统计学意义(均

P

>0.05)(表3)。

表3 不同仪器客观验光值与综合验光仪主觉验光值差值的比较(x±s,D)Table 3 Comparison of the differences in examinationparameters between two objective refractions andphoropter subjective refraction (x±s,D)验光仪与综合验光仪主观验光各值差值球镜度柱镜度J0J45VAO-0.32±0.24-0.39±0.44-0.16±0.270.03±0.17电脑验光仪0.38±0.20-0.32±0.34-0.13±0.210.02±0.09 t 值0.910.88-0.550.49 P 值0.370.390.590.63 注:(配对 t 检验) VAO:视觉自适应光学视觉模拟仪;J0:Jackson交叉柱镜的屈光力在90°与180°方向的分量;J45:Jackson交叉柱镜的屈光力在45°与135°方向的分量 Note:(Paired t-test) VAO:adaptive optics visual simulator;J0:Jackson cross-cylinder power at axis 90° and 180°;J45:Jackson cross-cylinder power at axis 45° and 135°

3 讨论

儿童和青少年睫状肌调节能力较强，且年龄越小调节能力越强。研究表明，7～18岁学龄期儿童和青少年非睫状肌麻痹下与睫状肌麻痹下验光度数相差较大，且更偏向于负值。Morgan等提出睫状肌麻痹验光是测量屈光度的金标准，可以排除调节对验光的影响。

本研究采用新型眼科设备VAO测量睫状肌麻痹下的屈光状态，并与传统验光结果进行比较，结果显示VAO客观验光测量球镜度较电脑验光仪测量值偏近视方向，差异有统计学意义；VAO主觉验光与综合验光仪测得的球镜度、柱镜度、J和J差值均较小，在临床可接受的范围内。Hervella等比较了VAO与传统插片主觉验光屈光度的一致性，发现2种方法测量等效球镜度、J和J的ICC均大于0.94，平均差异均接近于0 D，说明VAO与传统插片主觉验光屈光度的一致性极好。在本研究中，2种主觉验光方法测量球镜度的ICC为0.97，一致性极好，J的ICC为0.84，一致性良好，J一致性存在差异的原因可能是本研究的样本量较小并且J值相对较小，较小的变化即可引起数据分布散乱，导致ICC降低。2种主觉验光方法与2种客观验光方法得出的J测量值也存在类似的情况，J测量值更小，故在样本量较小的情况下易导致数据分布散乱，ICC值很低。

林政桦等研究发现，10～19岁受检者在非睫状肌麻痹状态下，VAO客观验光测得的球镜度比电脑验光仪更偏近视方向；VAO主觉验光测得的球镜度与综合验光仪差值无临床意义，与本研究结果一致；2种方法主客观验光测得J和J的差值均较小，无临床意义。然而，本研究中不同客观验光测得的球镜度差值绝对值较林政桦等偏大，而不同主觉验光测得的球镜度差值却优于林政桦等的结果，这可能与使用的电脑验光仪型号不同、本研究主觉验光时鼓励受试者辨认视标方向、睫状肌麻痹后基于像差原理客观验光的VAO屈光测量受瞳孔散大影响等因素有关。近来，Tabernero等研究发现，非睫状肌麻痹状态下，VAO主觉验光结果与传统插片主觉验光结果一致性强，并且在健康受检者中的验光一致性较在患有眼部疾病的受检者中高；但是VAO主觉验光结果与传统插片验光结果仍存在一些差异，即VAO主觉验光结果更偏近视方向，因此建议二者不能互用。本研究中发现，综合验光仪主觉验光结果与VAO主觉验光结果的差异无统计学意义，其可能是因为综合验光仪和VAO都是在眼前放置检查仪器，仪器诱发的近感知性调节相似。

为了进一步证实VAO验光的临床可行性，本研究进行了以下完善：(1)使用睫状肌麻痹剂 正常状态下，眼存在调节功能，调节导致测得的屈光度较实际值更偏近视方向，睫状肌麻痹可帮助放松调节，使验光结果更加准确；(2)比较主客观验光的误差 虽然VAO客观验光与电脑验光仪测得的球镜度差异有统计学意义，但是综合验光仪测得的球镜度值处于这2种方法测得的球镜度值之间，并且这2种方法各验光值与综合验光仪主观验光的差值均较小，且差异无统计学意义，说明VAO和电脑验光仪均能提供可靠且较准确的客观验光度数。本研究亦存在一些不足之处，如未能对验光时间进行记录且样本量较小，未能对受检者进行屈光度分层以检验不同屈光度范围内各验光方法的一致性。

自适应光学技术可以全部或部分矫正人眼像差，甚至诱导某特定像差。VAO是一款结合Hartmann-Shack波前传感器和自适应光学技术的仪器，其能够测量、矫正和模拟眼在特定光学条件下的像差、测量主觉屈光度数和部分视功能相关信息。最早在1997年，便有研究者采用自适应光学技术矫正人眼低阶像差(离焦和散光)和高阶像差，并且首次在活体状态下获得了低阶像差矫正无法达到的“超视力(supernormal vision)”。有研究指出由于神经适应，矫正高阶像差后视力并无明显提升；但是除高阶像差外，人眼达到“超视力”还受衍射等其他因素的影响。因此后续研究需要在排除衍射和其他影响因素后探讨矫正高阶像差是否有达到“超视力”的可能。

综上所述，本研究采用睫状肌麻痹排除了调节对屈光度测量的影响，并进行了主客观验光误差的比较，发现新型仪器VAO验光与传统验光临床差异较小，进一步证实了这种利用像差原理的新型验光方法与传统验光的一致性较好，VAO验光具有较好的临床应用前景。

利益冲突

所有作者均声明不存在任何利益冲突

作者贡献声明

周桂梅：直接参与试验研究、采集数据、分析和解释数据、文章撰写；谭青青：参与设计试验、对文章的知识性内容作批评性审阅、数据统计分析；廖萱：参与设计试验、对文章的知识性内容作批评性审阅、技术指导；钱玖林：直接参与试验研究、采集数据；兰长骏：参与设计试验、对文章中知识性内容作批评性审阅、获取研究经费