作者单位：北京大学第一医院眼科

〖摘要〗目的
人眼屈光系统的像差可降低视网膜成像的质量，是限制视力的主要原因之一。波前像差的检测受多种因素的影响。本研究旨在评价瞳孔及泪膜对波前像差检测结果的影响。
方法
应用Tscherning设计原理的波前像差仪检测近视患者37例（61只眼）在4mm及7mm瞳孔下的波前像差，然后对其中33例、60只眼应用0.5%的卡因一次，15秒后重复测量7mm瞳孔下的波前像差，并评价不同瞳孔大小及用药前后波前像差的变化。结果以均方根值(RMS)表示。
结果
近视患者在4mm瞳孔下高阶像差的平均值均接近零,当瞳孔增大至7mm时,RMS3-6和RMSh的平均值分别增加1.98,1.86,1.73,1.46和1.85倍,以垂直慧差和球差增加最明显;使用局麻药破坏泪膜后的高阶像差RSM均有所增加，RMS3-6和RMSh的平均值分别增加1.46/1.60/1.63/1.58和1.52倍,其中，RSM4在用药前后比较差异有显著性(P=0.013)，RMS6及RMSh差异有非常显著性(p=0.001;0.004)。结论 随瞳孔的增大,高阶像差明显增加,以垂直慧差和球差增加最明显；泪膜的破坏也可使高阶像差增加。

作者单位: 100034 北京大学第一医院眼科
通信作者：晏晓明（Email:yxm23@hotmail）

大以及泪膜的破坏所导致的角膜表面不规则性改变是眼高阶像差增加的重要原因。

Effect of pupillary dilation and tear film break-up on wavefront aberration. YAN Xiaoming, LI Haili, WANG Jie, SU Baofang, JIN Fngxia, LIU Jintao. Department of Ophthalmology, The First Hospital, Peking University, Beijing 100034

Corresponding author: YAN Xiaoming (Email:yxm23@hotmail)

[Abstract] Objective Optical aberrations of the human eye degrade the quality of the retinal image and may, therefore, represent one of reasons limiting visual acuity. Measurement of the wavefront aberrations is affected by many factors. Purpose of this study is to assess effect of pupillary dilation and tear film break-up on measurement of the wavefront aberrations. Methods Sixty one eyes of 37 normal subjects who had no ocular diseases except for myopia were included. Wavefront aberrations for central 4mm and 7mm diameter were measured using the WaveLight WaveFront analyzer (a Tscherning aberrometer). With topical anesthesia of 0.5% dicaine, wavefront aberrations for central 7mm diameter were also measured in sixty eyes of 33 normal subjects following eye opening for 15 seconds. We looked at the Zernike decomposition of wavefront aberrations up to the 6th order and compared the RMS of the wavefront aberration for the high order aberrations (3-6th order and sum aberration. Results The RMS of all high order aberration were evenly around zero. RMS3-6 and RMSh increased 1.98, 1.86, 1.73, 1.46 and 1.85 times respectively through a 7mm pupil compared to a 4mm pupil, especially vertical coma and spherical aberrations. The difference in the RMS of high order aberrations between 7mm and 4mm pupils was statistically significant. The RMS after tear film break-up was higher than that before tear film break-up. The difference in RMS4, RMS6 and RMSh was significant. Conclusions High order aberrations increases with increasing of the diameter of the entrance pupil, especially vertical coma and spherical aberrations. Tear film break-up also increases high order aberrations. Pupillary dilation and tear film break-up appear to be important factors increasing high order aberrations of the eye.
[Key words] eye; high order aberration, pupil; tear film


众所周知，人眼的光学系统中存在单色像差，人眼的像差不能用配镜和角膜接触镜来矫正。在角膜屈光手术后，像差不仅未减少，反而增加了10-20倍[1-3]，是不少患者抱怨屈光手术后夜间视力和最佳矫正视力下降的主要原因。新一代飞点扫描准分子激光和眼球主动跟踪系统的问世，以及波前像差测量技术的应用，使"个体化"切削治疗在屈光手术中应运而生。波前像差引导的LASIK手术比标准的LASIK手术所导致的像差增加明显减少，可改善视觉敏感度，提高了视觉质量。在波前像差引导的LASIK手术中，波前像差的准确测量极为重要，且受多种因素影响，如瞳孔大小、眼的调节、屈光间质的清晰度及泪膜的完整与稳定。因此，本研究的目的是观察不同瞳孔大小及泪膜完整性的破坏对波前像差测量结果的影响。

材料和方法
随机选取预行LASIK 手术的近视患者36例，61只眼。其中男9例，女27例，年龄18-50岁, 近视等球镜为-5.46±1.85Ｄ，柱镜为-0.83±0.56Ｄ。先做常规术前检查，包括裸眼视力、最佳矫正视力、泪膜破裂时间、散瞳验光、角膜地形图、眼压测量、裂隙灯及眼底检查。分别在瞳孔4mm及7mm大小时测量波前像差。然后对其中的33例、60只眼滴表面麻醉剂0.5%的卡因一滴，睁眼15秒后重复测量瞳孔7mm大小时波前像差。
像差用Tschering波前像差分析仪测量[4]，即由倍频532Nd：YAG激光发出一组阵距13×13，直径0.3mm平行光束照射到角膜上，光线经大于7mm直径的瞳孔进入眼内。病人注视在激光点光栅中心的靶子上。用红外跟踪系统确保被检查眼的中心。视网膜图像由与计算机相连的高敏感性CCD照像机采集。被检眼的像差由视网膜图像上的每个点的位置与它们在理想状态下的相应位置的偏差计算得出。波前像差可近似地用Zernike多项式和均方根(root mean square, RMS)表达，均以μm计算。像差分六阶，其中一阶（C1-2）和二阶（C3-5）为棱镜、散光、离焦（近视和远视），属低阶像差；三阶至六阶为高阶像差，三阶像差（C6-9）包括慧差，四阶像差（C10-14）包括球差。五阶像差（C15-20）包括次级慧差，六阶像差（C21-27）包括次级球差。RMS3至RMS6分别代表三阶至六阶像差的均方根值, RMSh代表总的高阶像差的均方根值。
统计学方法，采用秩和检验对资料进行处理，设定P〈0.05为具有统计学意义。
结果
1. 瞳孔大小对眼高阶像差的影响
由表1可见，在正常瞳孔4mm时,眼高阶像差的平均值均接近于零,且从三阶至六阶RMS值呈递减趋势,同阶像差内RMS值波动较大。当瞳孔增大至7mm时,高阶像差RMS3－6和RMSh的平均值分别增加1.98、1.86、1.73、1.46倍和1.85倍，差异均有非常显著性。Zermike系数（表2）分析发现变异很大,以垂直慧差C7、C17和球差Ｃ12增加明显，分别增加3.4、4.6及4.3倍。

2. 泪膜对眼高阶像差的影响
表3显示点麻药破坏泪膜后各级高阶像差平均值均有增加，各阶像差RMS平均增加1.46、1.60、1.63、1.58和1.52倍，RMS4差异有显著性（P=0.013）RMS6及RMSh差异有非常显著性（P=0.001， 0.004）。

讨论
近年的研究发现，角膜屈光手术虽然可使患者视力提高，但也出现一些视觉质量异常的问题，如眩光、夜间视力下降等。其主要原因为屈光手术使眼的像差增加，并与激光切削深度和切削区的大小有关。
人们早就认识到，正常人眼并非完美的屈光系统，存在着一定程度的像差，从而降低了视网膜成像质量，限制视觉敏感度。除球镜和柱镜可用框架眼镜、接触镜和屈光手术矫正外，对于慧差和球差等高阶像差，既无准确的检测方法，更无有效的矫正措施。
1962年，Smirnov首次提出眼的高阶像差特征，并指出可通过个体化的透镜矫正人眼像差。1994年Liang等[5]首次报道用Hartmann-Shack波前感受器测量人眼屈光系统整体像差，随后，出现了波前像差引导的个体化切削手术矫正眼高阶像差[6,7]，并取得了可喜的结果，波前像差的减少使视觉敏感度显著增加，部分患者术后出现了2.0的超常视力。波前像差引导的个体化切削手术的必备条件是小光斑飞点扫描、眼球主动跟踪系统及准确的像差测量。像差的检测可受多种因素的影响。我们的研究发现，在正常瞳孔大小（4mm）时，眼高阶像差的平均值接近于零，当瞳孔增大至7mm时，各级高阶像差和总的高阶像差均增加，尤其是垂直慧差(C7,C17)和球差（C12），散瞳后比散瞳前明显增加，其中球差（C12）差异有非常显著性（P=0.004）。这是因为当光线通过透镜时，由于周边部的屈光力量比中央部强，周边部的光比中央部形成焦点早，形成球差。在正常瞳孔大小时，周边部的光线大部分被虹膜遮挡，所以球差不明显，加之，晶状体中央部密度和弯曲度均较大，角膜周边部较平，均可使球差减少[8]。当瞳孔散大时，进入眼内的光线增加，而使球差增加。
近年来对泪膜的研究发现，当泪膜不稳定或眼干时，患者除了有异物感、烧灼感、眼痒等症状外，还可出现视物模糊及视力波动。这与干眼症患者泪膜不稳定、角膜表面呈不规则性改变，角膜表面规则性指数（surface regularity index, SRI）及表面不对称指数（Surface asymmetry index, SAI）明显升高有关[10，11]。本研究结果显示，用表面麻醉药破坏泪膜后各级高阶像差均值都增加，RMS3-6及RMSh增加1.46、1.60、1.63、1.58和1.52倍，RMS4差异有显著性（P=0.013）,RMS6及RMSh差异有非常显著性（P=0.001，0.004）。Thibos等[9]也发现干眼症患者在瞳孔中等大小时像差增加。因此，我们认为泪膜的破坏所导致的角膜表面不规则性改变是高阶像差增加的原因。提示我们在行波前像差检查时应在瞬目后形成良好泪膜的情况下完成，对泪膜异常者检查前可使用人工泪液改善泪膜以期获得准确可靠的像差结果；同时，泪膜破坏后像差的改变提示波前像差可能作为估计干眼症患者视力质量的指标或作为治疗干眼症疗效的一个指标。
在检测波前像差中，我们发现Zernike系数个体差异较大，超高度近视患者很难进行准确测量，这些问题有待于今后研究解决。

参考文献
1． artinez CE, Applegate RA, Klyce SD et al. Effect of pupillary dilation on corneal optical aberrations after photorefractive keratectomy. Arch Ophthalmol. 1998;116:1053-1062
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3． Oshika T, Klyce SD, Applegate RA et al. Comparison of corneal wavefront aberrations after photorefractive keratectomy and laser in situ keratomileusis. Am J Ophthalmol.1999;127:1-7
4． Mrochen M,Kaemmerer M, Mierdel P et al: Principles of Tscherning aberrometry. J refract Surg 2000;16:S570-S571
5． Liang J, Grimm B, Goelz S et al. Objective measurement of the wave aberration of the human eye using a Shack-Hartmann wavefront sensor. J Opt Soc Am A. 1994;A11:1949-1957
6． Seiler T, Mrochen M and Kaemmerer M. Operative correction of ocular aberrations to improve visual acuity.J Refract Surg.2000;16:S619-S622
7． Mrochen M, Kaemmerer M and Seiler T. clinical results of wavefront-guided laser in situ keratomileusis 3 months after surgery. J Cataract Refract Surg. 2001;27:201-207
8． 徐广第 眼科屈光学(修定本).第2版.北京. 军事医学科学出版社,2001.32
9． Schein OD, Munoz B, Tielsch JM, et al. Prevalence of dry eye among the elderly. Am J Ophthalmol,1997;124:723-728
10． 刘祖国，谢玉环，张梅，干眼病患者角膜表面规则性及人工泪液对角膜表面规则性的影响.中华眼科杂志 2000;36:131-134
11．Thibos LN and Applegate RA: Assessment of optical quality. In: MacRae SM, Krueger RR and Applegate RA, eds. Customized corneal ablation: the quest for supervision. 1st ed. Thorofare: SLACK,2001.72