【摘 要】眼科屈光手术的发展使波前像差仪的应用日益广泛，本文对临床常用的波前像差仪的原理和波前像差仪的应用领域加以综述。
【关键词】波前像差仪;原理;临床应用【中图分类号】R473【文献标识码】A【文章编号】2096-0867（2015）-08-129-03Application of Wavefront Aberration in ophthalmologyGuo-Feng Fang1, Ya－Qin Jiang2，Xu－Dong Huang3AbstractRapid development of ophthalmic refractive surgery lead to aberrometer used widely, the review is to introduct principles andapplications of Aberrometer.KEYWORDS: aberrometer; Principle ;clinical application
引言 随着眼科学的发展，人们日趋关注对视觉质量的研究，通过矫正像差来改善视功能[1, 2]已越来越受到人们的重视。怎样精确地测量像差显得尤为重要，波前像差仪可作为一种客观的检查仪器, 检测人眼的像差, 分析人眼光学系统中存在的各种像差并评价人眼的成像质量[3]。
波前像差仪的分类和原理临床上较为常用的波前像差仪中，设计原理主要包括Hartmann-Shack（H-S）原理、光路追迹原理、Tcherning 原理或视网膜检影原理。其基本原理是一致的，即选择性地监测通过瞳孔的部分光线, 将其与无像差的理想光线进行比较, 通过数学函数将像差以量化形式表达出来[4]。
1.Hartmann-Shack 原理 假设眼睛是无像差的正视眼，射入眼内的光束从眼睛出射的是平面波前,若出射波是平面波，光线就会聚焦在光轴的焦点上，否则将会根据局部波前的倾斜程度和方向发生位移。CCD 相机上的不规则点像阵列,与理想位置点像的偏差及显微透镜的焦距, 推导出主光线斜率和波前的整体形式。这种波前检测方法的局限性为：黄斑下脉络膜的干扰产生的散射会引起干扰性的回波，激光光源中的小斑点、黄斑部被照亮的程度以及质量,也是限制波前检测的准确性的因素。而采集频率的提高有助于波前探测达到一个理想的程度[5]。代表仪器包括WASCA 波前像差仪、Mult ispot-1000波前像差仪和Zywave 波前像差仪。
2.光路追迹原理 由红外激光束(波长785nm )发出的平行激光光束经瞳孔进入眼底, 由CCD 相机采集视网膜图像。屈光介质的存在使投射到视网膜上的光线发生偏移, 其偏移可以通过投射在视网膜上的格栅观察到, 根据偏移的结果计算出相应的波阵面像差。该系统逐点连续性的扫描,限制了实时性方面的应用[4]，可在人眼调节状态下进行测量的特点,适用于各种类型和大小的瞳孔[7]。代表仪器是ITrace 波前像差仪。
3．Tcherning 原理 视网膜检影原理据测得的时间差来计算人眼的波前像差。与光路追迹原理比较，其测量像差的范围更广, 分辨率更高。但不可避免双通道引起的偏差的影响，逐点连续性的扫描,同样限制了其实时性方面的应用[4]。代表仪器OPD-ScanARK-10004波前像差仪在眼科的应用1.泪膜 视物模糊是干眼症的症状之一，泪膜的厚度或规则性的改变会导致眼像差的增加[9]。波前像差仪的应用可以定量评价视觉质量以及干眼症患者的治疗效果[10]。Robert Montés-Micó等[11]发现干眼症患者有更多的像差，包括高阶像差、彗差和球面像差，并指出角膜表面泪膜的不规则性导致像差的出现。Kaevalin Lekhanont 等[8]选取50 位干眼症患者，对患者随机选取一只眼滴入0.18%低渗透明质酸钠溶液，另一只眼滴入0.9%生理盐水，测量结果发现，透明质酸钠并不能减少干眼症患者的高阶像差。
2.白内障 波前像差仪在白内障方面的应用价值广泛。
2.1 观察早期晶状体混浊变化及评估早期白内障患者视觉质量王开杰等[12]对不同类型的年龄相关性白内障患者进行波前像差检测，发现彗差的改变主要来源于皮质性白内障；核性白内障主要引起球差增加; 后囊下性白内障引起总高阶像差的增加。Thibos 等[13]通过波前像差仪对早期白内障患者的研究发现，裂隙灯检查有皮质混浊和核硬化的白内障患者，波前像差仪检查的结果为混浊部位相应的视网膜上成像点较模糊。有学者分析发现白内障早期患者的RMSH 和RMS3-RMS6 较正常人均有增加，并指出这是白内障患者早期视觉质量下降的主要原因，能够解释患者客观视力与主观感觉的不匹配现象，即患者客观视力较好，主观感觉不适，如视物模糊，畏光等[14]。
2.2 观察人工晶状体（IOL）眼的像差变化IOL 的材料和形状等均可影响到术后像差的大小，利用波前像差仪测量不同IOL 所产生的高阶像差，可指导人们对不同类型IOL 的光学质量进行对比，择优选取适合患者的IOL。
运用波前像差仪对患者术前术后的波前像差进行分析比较，可以更清楚地了解患者视觉功能的进展及恢复情况[15]。
2.2.1 球面IOL 和非球面IOLKim W. van Gaalen 等[16]对比研究发现，非球面IOL 眼的球面像差明显小于球面IOL 眼，非球面IOL 可减小全眼的球面像差。Min Luo 等[17]也证实了这一观点，并指出，波前像差仪的应用使全眼像差的测量成为了可能。最早应用于临床的TecnisZ9000 非球面型IOL ( 球差为-0.27μm) ，是波前像差技术与白内障手术相结合迈出的第一步[18]。
2.2.2 环曲面IOL 和非环曲面IOLKen Hayashi 等[19]研究了三组患者，第1 组为环曲面IOL组:患眼术前角膜散光为1D,植入环曲面IOL；第2 组为高散光组：患眼术前角膜散光大于1D,植入非环曲面IOL；第3 组为低散光组，患眼术前角膜散光小于1D，植入非环曲面IOL。
用波前像差仪测量像差发现，第1 组和第二组的高阶像差大于第3 组.并指出术后高阶像差的产生主要来自于角膜。环曲面IOL 轴位改变对眼高阶像差的影响有待进一步研究。
2.2.3 IOL 材料目前常用的IOL 材料主要有：聚甲基丙烯酸甲酯、硅凝胶、丙烯酸酯、水凝胶等[20]，Vilarrodona L 等[21]研究发现植入丙烯酸酯IOL 者术后高阶像差大于植入聚甲基丙烯酸甲酯和硅凝胶材料的IOL 患者。并指出丙烯酸醋材料屈光指数较高，屈光度相同的情况下较其他材料薄，易于粘附于囊袋上，折叠后易变形，表面易产生划痕，这些特性可能是丙烯酸醋为材料的IOL 像差较多的原因。
2.2.4 三片式IOL 和一片式IOL有研究将条件相同的白内障患者随机分为3 组，A 组患者植入三片式IOL，B 组患者植入一片式IOL，C 组患者植入蓝光滤过型IOL，通过波前像差仪进行分析，发现三片式IOL 眼差比一片式IOL 眼的总体高阶像差增加[22]。
3.角膜3.1 接触镜 Kazuhiro Watanabe 等[23]进行了进一步研究，选取16 位健康志愿者16 只眼，一天佩戴常规的隐形眼镜，一天佩戴有色隐形眼镜，并记录佩戴两种隐形眼镜后的像差和功能性视力，研究发现，有色隐形眼镜会导致高阶像差的增加和功能性视力的下降。
3.2 圆锥角膜 圆锥角膜是一种以角膜变薄和前突形成锥形为特征的非炎症性角膜疾病,病变以角膜扩张为特征。圆锥角膜患者在亚临床期的高阶像差已明显增加，以彗差的增加最明显[24]。Jason D. Marsack 等[25]临床发现佩戴波前像差引导的巩膜接触镜可有效减少圆锥角膜等眼表疾病导致的高阶像差对视觉质量的影响。
3.3 角膜屈光手术3.3.1 波前像差的应用推进了角膜屈光手术的发展人们逐渐意识到包括LASIK 手术和PRK 手术在内的传统屈光手术可造成高阶像差的增加和角膜非球面的畸变，导致患者术后视觉质量的下降，包括夜间视力下降、眩光等[26-27]。波前像差引导的个体化切削相对于传统的LASIK 手术可更好的保护角膜组织 ，使患者拥有更好的视觉质量[28]。Junshu Wu 等[27]进一步研究指出角膜非球面轮廓消融可以减少角膜的非球面畸变导致的波前像差的改变，若将波前像差引导的个体化切削和非球面轮廓消融相结合，会有效减少术后球面像差和高阶像差的产生。
亦有学者研究发现，随着时间的推移，传统的角膜屈光手术引起的高阶像差有减少的趋势[29]。Lin Zhang 等[30]对行PRK手术的24 位近视患者44 只眼进行10 年的随访观察发现，高阶像差的大小接近术前水平。
3.4 角膜移植有学者[31]选取18 例19 眼(内皮移植组)，对角膜内皮移植术前1 个月及术后3 个月的波前像差数据进行收集，并取同期正常眼10 例19 眼为对照组进行比较。研究发现角膜前表面高阶像差是影响内皮移植术后视力的关键因素，与角膜后表面无明显相关性。Seth M. Pantanelli 等[32]利用波前像差仪和一些特殊的光学设备，对PK 术后、DALK 术后以及DSAEK 术后的患者，在纠正像差的前提下，研究波前像差对患者视力的影响。
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研究发现角膜移植术后患者的波前像差明显高于对照组近视眼患者，在全眼像差被矫正的前提下，DSAEK 组的VA 低于PK 组和DALK 组，三组患者的CS 无明显差异。并指出，除了波前像差的影响，还有其他因素作用使DSAEK 组的VA 低于PK 组和DALK 组。
4.屈光4.1 近视4.1.1 相关研究表明，近视度数越高，球面像差有减小的趋势，William CK Kwan 指出较小的球面像差是否是导致近视的原因有待进一步研究[33]。我国学者通过对46 例(83 眼) 近视眼和正视眼儿童，在睫状肌麻痹状态下应用iTrace 视功能分析仪进行全眼波前像差的检测，研究结果提示儿童近视眼高阶像差与近视屈光度无相关性[34]。
4.1.2 近年来，有晶状体眼后房型人工晶状体植入术作为治疗高度近视的手术方法之一，术后良好的视觉效果使其越来越受到患者的青睐。有学者运用波前像差分析发现有晶状体眼后房型人工晶状体植入术降低了高度近视眼的总体波前像差，但术眼球面像差、彗差、三叶草等高阶波前像差较术前有不同程度增加[35]。
4.2 远视弱视 国内相关学者，对66 例远视弱视患儿进行阿托品散瞳处理，7d 后使用波前像差仪进行像差测定，发现远视弱视儿童的各阶像差值随屈光度增加而增加, 并推测高阶像差可能在远视、弱视的发展中起一定的作用[36]。另有学者研究发现，低度远视儿童，患眼弱视程度越重，高阶像差越小；弱视眼的球差和高阶像差小于非弱视眼[37]。
波前像差仪的应用前景波前像差仪在许多临床实践中发挥了重要的作用，诸如白内障手术、角膜屈光手术等，随着波前像差技术的不断发展和完善，其在临床上延伸的领域将更加广泛。
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论文作者:房国凤1 姜雅琴2 黄旭东3
论文发表刊物:《系统医学》2015年第1卷第8期供稿
论文发表时间:2016/1/19
标签：角膜论文; 高阶论文; 患者论文; 白内障论文; 眼科论文; 晶状体论文; 术后论文; 《系统医学》2015年第1卷第8期供稿论文;