SMILE手术前后全眼高阶像差与角膜生物力学变化

2022-07-07李康寯王姗姗李青云余晴宋小翠李雅心

中华眼视光学与视觉科学杂志 2022年5期

李康寯王姗姗李青云余晴宋小翠李雅心

作者单位：1中南大学爱尔眼科学院，长沙 410083；2西安爱尔眼科医院，西安 710000

随着科技发展与设备创新，屈光矫正新技术不断涌现，屈光手术安全性及有效性评估方法亦持续创新。飞秒激光小切口角膜基质透镜取出术（SMILE）以其良好安全性、有效性及可预测性，已成为角膜屈光手术的主要代表之一。本团队前期研究显示：SMILE术后1个月的患者角膜前表面总高阶像差（Higher order aberration,HOA）较术前显著增加，而术前角膜生物力学检查对个性化屈光术式选择具有重要作用。最近，国外学者报道SMILE虽增加了角膜HOAs，但对患者术后视觉质量（Quality of vision,QOV）未产生显著影响；另外，生物力学有限元理论模型分析显示激光手术源性高阶像差与角膜生物力学变化有关。故本研究通过视觉功能分析仪和角膜生物力学测量仪对正常角膜SMILE手术前后角膜HOA、全眼HOA及角膜生物力学参数进行测量，探讨SMILE手术前后HOAs和角膜生物力学参数的变化，并分析角膜生物力学变化对全眼HOA的影响。

1 对象与方法

1.1 对象

纳入标准：①年龄≥18岁且屈光度数稳定达2年以上；常规术前检查无眼部活动炎症及其他眼部疾病史；角膜透明无薄翳或斑翳，形态正常；软性角膜接触镜停戴2 周以上，硬性角膜接触镜停戴1个月以上；未使用过影响泪液分泌及泪膜稳定性的药物（抗青光眼药物、糖皮质激素类药物等）；有意愿通过手术矫正屈光不正者。

排除标准：圆锥角膜、严重干眼病、慢性泪囊炎、青光眼、高眼压症、眼部炎症、视网膜及脉络膜或视神经等眼部疾病；既往有眼部手术史或外伤史；患有全身结缔组织疾病及自身免疫性疾病，如系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、多发性硬化等；妊娠或哺乳期妇女或正在使用类固醇或免疫抑制药物进行治疗的患者。

选择2019年3月至2020年3月在西安爱尔眼科医院行SMILE的近视及近视散光患者160例。本研究流程严格遵循赫尔辛基宣言，经西安爱尔眼科医院伦理委员会批准（批号：AE-xa-201901），所有患者均由本人及家属签署手术知情同意书。

1.2 手术方法

手术均由同一术者（本文通信作者）完成。术前常规应用0.5%左氧氟沙星滴眼液4次/d，连用3 d；术中应用0.4%盐酸奥布卡因滴眼液进行麻醉。使用Visu Max飞秒激光器（德国Carl Zeiss公司）进行扫描切割，频率为500 kHz，能量为130 nJ，点间距为3.0 μm，微透镜直径为6.5 mm，角膜帽的厚度为110 mm，角膜帽的直径为7.6 mm。SMILE的切口位于上方，弧度45°，角度120°，扫描结束后在显微镜下用显微分离器分离并用显微镊取出。术后使用0.5%左氧氟沙星滴眼液4次/d，2周后停药；氯替泼诺滴眼液4次/d，2周后停药；0.3%玻璃酸钠滴眼液4次/d，使用2个月。术后1 d、1周、1个月、3个月及6个月随访复查裸眼视力（UCVA）、屈光力、最佳矫正视力（BCVA）、眼前节照相、眼压、角膜厚度、角膜地形图等并记录结果。本研究中所有参数均由同一测量者检测，重复3次取其均值。

1.3 观察指标

在术前及术后1、3、6 个月经视觉功能分析仪（iTrace，美国Tracey Tech公司）测量角膜及全眼球差，彗差（水平及垂直彗差矢量和），三叶草（水平及垂直三叶草矢量和）及总像差（HOA）；经角膜生物力学测量仪（Corvis ST，德国Oculus公司）测量角膜硬度参数（Stiffness parameters at the first applanation，SP-A1）和形变幅度（Deformation amplitude，DA）等；对高阶像差变化量（角膜ΔHOA、全眼ΔHOA）及角膜生物力学改变量（ΔSP-A1、ΔDA）进行分析。

1.4 统计学方法

前瞻性临床研究。应用SPSS 23.0统计软件分析数据。采用Kolmogorov-Smirnov Test进行数据的正态性分布检验；计量资料服从正态分布，采用表示，两样本间比较采用配对

检验，两连续变量间相关分析采用Pearson相关分析，同一变量多时间点分析采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-

检验。若数据不符合正态分布，两样本间比较采用Mann-Whitney

检验。以

＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况

术后6个月，共150例（296眼）完成随访，随访率为94%，其中男80例（158眼），女70例（138眼）；年龄18～32（23.5±7.1）岁；最佳矫正视力（BCVA）均≤0.0（LogMAR 视力）；球镜度-7.25～-0.50（-4.09±1.74）D；柱镜度-1.75～0（-0.52±0.71）D；等效球镜度（SE）-7.75～-1.38（-4.35±1.73）D；角膜中央厚度（CCT）490～598（532±31）μm。

2.2 SMILE前后视力、SE及角膜、全眼高阶像差变化

SMILE术前UCVA（LogMAR视力）0.72±0.15，BCVA（Log MAR 视力）-0.01±0.04，SE（-4.35±1.73）D；术后6个月，UCVA（LogMAR视力）0.00±0.01，BCVA（LogMAR视力）-0.01±0.05，SE（-0.10±0.15）D。术后UCVA（

=6.25，

=0.001）、SE（

=7.34，

=0.001）与术前差异均有统计学意义，术后BCVA与术前差异无统计学意义（

=0.25，

=0.592）。手术前后角膜及全眼像差变化见表1。手术前及术后1、3、6 个月时角膜HOA总体差异有统计学意义（

=2.77，

＜0.001）；进一步两两比较发现，各时间点测量值之间差异均有统计学意义（

＜0.001），术后6个月角膜HOA高于术前（

=3.76,

=0.002）。手术前后角膜球差（

=2.27，

=0.011）、角膜彗差（

=3.23，

=0.010）的差异均有统计学意义，但术后6 个月与术前差异均无统计学意义（

=0.135、0.221），而术后6个月角膜三叶草仍高于术前（

=0.001）。同时，术后1、3、6 个月时全眼HOA较术前降低，手术前后各时间点比较差异有统计学意义（

=4.21，

=0.001），全眼HOA术后6个月低于术前（

=10.04,

=0.001）。手术前后全眼球差（

=1.09，

=0.472）、全眼慧差（

=1.04，

=0.743）及全眼三叶草（

=1.85，

=0.673）差异均无统计学意义。

2.3 SMILE前后角膜生物力学参数变化

SMILE 前后角膜生物力学参数比较显示：术前SP-A1 为（109.32±12.58）mmHg/mm（1mmHg=0.133kPa），DA为（1.08±0.56）mm；术后1 个月，SP-A1 为（79.52±12.82）mmHg/mm,DA为（1.22±0.05）mm；术后3 个月，SP-A1 为（78.98±13.08）mmHg/mm，DA为（1.21±0.02）mm；术后6个月，SP-A1为（77.29±11.86）mmHg/mm，DA为（1.19±0.68）mm。术前及术后1、3、6 个月时的SP-A1（

=4.27，

＜0.001）、DA（

=4.53，

＜0.001）总体差异均有统计学意义；进一步两两比较发现，术后1 个月（

＜0.001）和术后3 个月（

＜0.001）的生物力学参数较术前均有改变。术后6个月SP-A1值较术前下降29.6%，DA值较术前增加10.4%，手术前后差异均有统计学意义（

=32.98、20.62,

＜0.001），见图1。

图1.SMILE手术前后角膜生物力学参数比较（n=296眼）A：术前及术后6个月的SP-A1比较；B：术前及术后6个月的DA比较Figure 1.Comparison of corneal biomechanical parameters changes in patients undergoing SMILE (n=296 eyes).A:Comparison of SP-A1 between preoperative and postoperative 6 months;B:Comparison of DA between preoperative and postoperative 6 months.SMILE,small incision lenticule extraction;SP-A1,stiffness parameters at the first applanation;DA,deformation amplitude.

2.4 高阶像差与角膜生物力学参数的关系

2.4.1 角膜和全眼ΔHOA与ΔSP-A1、ΔDA的相关性

ΔSP-A1、ΔDA与角膜彗差变化量呈正相关（

=0.17，

=0.010；

=0.15，

=0.010）；ΔSP-A1、ΔDA 与全眼三叶草变化量呈正相关（

=0.21，

=0.010；

=0.16，

=0.010）。各像差变化值与生物力学参数变化值的关系见表2。

2.4.2 全眼总HOA变化与ΔSP-A1、ΔDA的相关性

ΔSP-A1、ΔDA 与全眼总ΔHOA（

=0.19，

＜0.001；

=0.17，

=0.002）均呈正相关，见图2。

图2.全眼总高阶像差变化与角膜生物力学变化值的相关性散点图（n=296眼）A：全眼ΔHOA与ΔSP-A1的相关性散点图；B：全眼ΔHOA与ΔDA的相关性散点图Figure 2.Scatter plot of total ocular higher-order aberrations in relation to corneal biomechanical changes (n=296 eyes).A:Scatter plot of total ocular ΔHOA in relation to ΔSP-A1;B:Scatter plot of total ocular ΔHOA in relation to ΔDA.ΔHOA total,changes of the total ocular higher order aberration;ΔSP-A1,changes of the stiffness parameters at the first applanation;ΔDA,changes of the deformation amplitude.

3 讨论

SMILE采用飞秒激光制作角膜基质内透镜并将其从3 mm微切口取出，通过改变角膜屈光力达到屈光矫正目的。SMILE无需制作角膜瓣，可较好维持角膜基质结构并在理论上更具生物力学优势。目前临床研究中，SMILE与其他角膜屈光手术在不同仪器测量的生物力学结果比较尚存在不一致性，故仍需进一步观察。Guo等对纳入22项临床研究的Meta分析显示，基于眼部反应分析仪（Ocular response analyzer，ORA）的研究结果提示，SMILE较飞秒激光辅助准分子激光原位角膜磨镶术（Femtosecond laser-assisted excimer laser in situ keratomileusis,FS-LASIK）及准分子激光原位角膜磨镶术（LASIK）的术后角膜生物力学效果更优。Shetty等对31例患者一侧眼行SMILE，对侧眼行LASIK，经角膜生物力学测量仪（Corvis ST）分析结果显示，LASIK眼的SP-A1由术前的103.87 mmHg/mm下降至93.67 mmHg/mm，SMILE眼的SP-A1 由术前的102.75 mmHg/mm下降至92.14 mmHg/mm。Francis等对比研究了SMILE、LASIK和激光光学角膜切削术（PRK）这3种术式对角膜生物力学参数影响：SMILE组的SP-A1由术前104.01 mmHg/mm降至术后92.79 mmHg/mm，LASIK组由104.9 mmHg/mm降至96.01 mmHg/mm，而PRK组由101.28 mmHg/mm降至96.24 mmHg/mm；同时，SMILE组DA由术前的1.15 mm增加至术后1.23 mm，LASIK组由1.13 mm增加至1.21 mm，PRK组由1.17 mm增加至1.23 mm。本研究中，SMILE术后6个月SP-A1为77.28 mmHg/mm，较术前下降29.6%；DA为1.19 mm，较术前增加10.4%，DA变化量（ΔDA）为0.11 mm。国内张丰菊教授团队对57 例（104 眼）SMILE患者角膜生物力学进行了分析：正常组（34眼）术后1年的SP-A1为（79.2±30.9）mmHg/mm，DA为1.17 mm，ΔDA为0.10 mm。本研究与张教授团队的研究结果相似，说明SMILE改变了角膜生物力学结构，术后6个月时角膜整体硬度和抗张强度与术后1年相似。

表1.SMILE手术前后角膜及全眼高阶像差变化
Table 1.Change of the corneal and total ocular higher order aberrations changes in patients undergoing SMILE

=296 eyes.Data were expressed as means±standard deriations.Preop,pre-operation;Postop-1 m,post-operation 1 month;Postop-3 m,post-operation 3 months;Postop-6 m,post-operation 6 months.,compared to pre-operation,＜0.05.

表2.SMILE前后高阶像差与角膜生物力学变化值的相关关系
Table 2.Correlation of high order aberration and corneal biomechanical changes in patients undergoing SMILE

=296 eyes.SP-A1,stiffness parameters at the first applanation;DA,deformation amplitude.

角膜屈光手术通过改变角膜形态和曲率矫正屈光状态，从而引入高阶像差。本研究团队既往研究结果显示，SMILE术后1个月角膜前表面HOA较术前显著增加，而本研究结果显示SMILE术后6个月角膜HOAs和角膜球差、彗差及三叶草均较术前增加，结果与Shetty等研究一致，其团队使用iTrace测量SMILE手术前后角膜HOA的变化，结果显示术后3 个月SMILE组的角膜HOAs（

＜0.001）及角膜彗差（

＜0.001）均较术前明显增加。国内周跃华教授团队使用WaveScan像差仪对比分析了FSLASIK、波前像差引导下的准分子激光原位角膜磨镶术（Wavefront aberration guided-excimer laser in situ keratomileusis,WF-LASIK）与SMILE手术前后角膜HOA的变化：术后6个月，SMILE组（72眼）的角膜HOAs由术前0.31 μm增加至0.48 μm（

=-3.83，

＜0.001），角膜彗差由0.17 μm增加至0.38 μm（

=-4.51，

＜0.001），各项参数术后12个月较术后6 个月均下降，提示角膜组织随着时间修复，术源性角膜像差或可逐渐降低。需要指出的是，不同仪器对角膜高阶像差评估结果可能存在偏倚，但结合国内外报道及本团队研究结果，SMILE术后角膜HOAs增大。

Siedlecki等对197 例（394 眼）近视患者行SMILE且随访2年，分析角膜高阶像差变化并开展视觉质量（Quality of vision，QOV）问卷调查，结果显示：SMILE术虽增加了角膜像差，但患者自觉QOV满意，角膜像差与QOV评分并无相关性。人眼视觉系统中的高阶像差主要源于角膜和晶状体，二者共同构成了全眼像差，患者真实的视觉感受或更多取决于全眼像差变化。国内王雁教授团队使用WaveScan像差仪对34 例（34 眼）SMILE患者在6 mm瞳孔直径下行全眼像差研究显示，SMILE术后3个月全眼总高阶像差、全眼球差及全眼彗差均较术前增加；彗差改变以垂直方向为主，考虑与SMILE小切口方向的作用力有关，同时SMILE术中无瞳孔跟踪亦可能造成术后角膜彗差，故SMILE术后光学质量或与手术方式及角膜切口愈合有关。本研究使用iTrace像差仪在4 mm瞳孔直径下行全眼像差分析显示：SMILE术后6个月全眼总高阶像差降低，其全眼球差、全眼彗差与全眼三叶草无明显增加。考虑可能原因如下：①像差互补：SMILE术消除部分角膜像差，剩余角膜像差与眼内像差互补，或从整体上降低了全眼像差；②瞳孔大小：瞳孔大小可影响视觉质量及像差评估。本研究是在4 mm瞳孔直径下进行像差测评，故本结果符合实际光照条件下人眼瞳孔大小及真实视觉质量状态。因此，笔者认为对于评估SMILE对人眼视觉质量的影响，需在既往角膜像差分析基础上，纳入全眼高阶像差在实际光照条件下的测量结果。

如前所述，角膜屈光手术改变了角膜形态，引入了高阶像差。那么，角膜形态改变引起的角膜生物力学变化是否影响全眼高阶像差的改变？既往王雁教授团队通过建立LASIK生物力学有限元分析模型，发现角膜生物力学的改变可以引入角膜球差、垂直彗差及垂直三叶草。Denoyer等的临床研究发现，术源性散光与角膜黏滞性有关，角膜生物力学特性对屈光性白内障术后视觉结果产生影响。Piero等研究发现角膜生物力学特性影响手术源性HOA的产生，故术前应将角膜生物力学因素纳入屈光术后效果的预测及评估。本研究发现，SMILE术后全眼HOA的改变与SP-A1和DA变化相关，说明角膜生物力学特性对屈光手术全眼像差的变化产生影响。因此，结合本研究及其他学者的研究结果提示，屈光手术或应在术前将角膜生物力学参数纳入评估，以考虑生物力学变化对全眼像差及视觉质量的影响。

本研究尚存在以下不足：①随访时间：鉴于时间因素对SMILE术后高阶像差分析的影响，应再增加随访时间来获得更客观的分析结果；②像差分析：本研究中仅对彗差及三叶草矢量进行分析，未研究生物力学因素对垂直或水平方向像差的影响；③生物力学：本研究中角膜生物力学仅纳入SP-A1和DA这2 个参数，远期应进一步分析角膜生物力学参数、最大反向半径、顶点和1 mm间形变幅度比值等相关参数的变化。

综上，本研究发现SMILE术后6个月全眼HOA减少，角膜生物力学变化对屈光手术全眼像差产生影响。未来将进一步排除混杂因素并扩大样本分析，以精准探究角膜生物力学特性对屈光手术效果及视觉质量的影响。

利益冲突申明

本研究无任何利益冲突

作者贡献声明

李康寯：课题选题、设计及资料的分析和解释；撰写论文；修改论文中关键性结果、结论；根据编辑部的修改意见进行修改。王姗姗：收集数据；参与论文部分内容撰写。李青云、余晴、宋小翠、李雅心：收集数据