Array人工晶状体眼调制传递函数和对比敏感度与瞳孔大小的关系
发表时间：2009-06-30 浏览次数：760次
作者：尤宇一 作者单位：复旦大学附属中山医院 眼科，上海 200032 【摘要】 目的 研究Array多焦点人工晶状体(SN-40N，AMO)术后调制传递函数(modulation transfer function，MTF)及对比敏感度(contrast sensitivity，CS)与瞳孔直径之间的关系。方法 随访最近2年于我科行Array人工晶状体植入术的患者共124例(196眼)，按严格的纳入标准选取研究对象，得到38例(57眼)。用iTrace视觉功能分析仪测量MTF及瞳孔直径，以iTrace3.1软件分析不同瞳孔直径下的MTF。用CGT-1000对比度眩光测试仪测量患者的对比敏感度及眩光敏感度，将患者按瞳孔直径≤3.5 mm及>3.5 mm分为两组，比较两组患者的裸眼视力、最佳矫正视力、最佳矫正远视力下的近视力、波前像差及对比敏感度函数(contrast sensitivity function，CSF)。结果 当瞳孔直径在2.0~3.5 mm时，MTF随瞳孔增大而减小(P=0.000~0.025)；当瞳孔直径>3.5 mm时，MTF基本不变(P>0.05)。瞳孔直径>3.5 mm组在最佳矫正远视力下有着更好的近视力(P=0.049)，球差Z12较大(P=0.006)，两组患者之间的CSF差异没有统计学意义(P>0.05)。结论 Array人工晶状体的调制传递函数及最佳矫正远视力下的近视力受到瞳孔大小的影响，但是，没有发现对比敏感度与瞳孔直径之间存在相关性。
【关键词】 晶体 人工 多焦点 调制传递函数 对比敏感度 瞳孔
白内障摘除后植入人工晶状体，已从单纯矫正无晶状体眼的屈光不正发展到恢复功能性视力，因此，白内障摘除后的人工晶状体眼的功能视觉(functional vision)，尤其是视觉对比敏感度(contrast sensitivity，CS)已成为评价功能性视力的一项重要指标[1-2]。
Array(SA40NTM，AMO)多焦点折叠人工晶状体比传统的单焦点人工晶状体有更大的视觉范围[3]，在临床上已经得到广泛使用。与单焦点人工晶状体眼相比，Array人工晶状体眼的CS是否下降成了人们关心的焦点。CS为主观检查，而调制传递函数(modulation transfer function，MTF)为客观指标，与CS有着密切关系，受到波前像差的影响。由于Array晶状体为五个呈同心圆排列的折射区域的设计，植入该晶状体患者的这两个指标可能与瞳孔直径有关，为此，我们随访了最近2年的病例，试分析MTF和CS与瞳孔大小的关系。
1 资料与方法
1.1 研究对象 2004年3月至2006年3月之间在我院植入Array晶状体的124例（196眼）患者中，按下列纳入标准选取病例作为研究对象：?譹?訛最佳矫正视力>0.8。?譺?訛散光<1.50 D。?譻?訛无青光眼病史，且眼压<21 mmHg。?譼?訛无糖尿病性视网膜病变、老年性黄斑变性等眼底病变。?譽?訛无葡萄膜炎病史。?譾?訛排除后发性白内障、玻璃体混浊等可能影响视觉质量的情况。随访时间1年，除去失访的15例，在随访到的109例（179眼）中，符合上述纳入标准的共38例（57眼），其中男性28例（40眼），女性10例（17眼），平均年龄71.1岁。
所有手术均由同一位医师完成，采用同轴超声乳化术，人工晶状体经12点处3.2 mm的角膜缘切口植入，所有患者术前及术后处理相同[4]。
1.2 调制传递函数、瞳孔直径及波前像差的测量
采用根据光束追踪原理研制的iTrace视觉功能分析仪（Visual Function Analyzer，Tracy Technologies， Texas，USA）测量MTF及瞳孔直径。首先用iTrace视觉功能分析仪测量患者术眼的波前像差，可以得到Zernike多项式2~6阶的所有像差，然后使用 iTrace3.1软件去除低阶像差包括Z3、Z5(散光)及Z4(离焦)，即模拟了患者在最佳矫正视力下的视觉状态，可以得到最佳矫正视力下MTF曲线。iTrace同时能测量患者的瞳孔直径，用iTrace3.1软件分别模拟2 mm、2.5 mm、3 mm、3.5 mm、4 mm和4.5 mm瞳孔直径下的MTF曲线，从曲线上可以得到5、10、15、20、25和30周/度(cycles/degree，c/d)空间频率的MTF值。
1.3 对比敏感度函数的测量 采用CGT-1000对比度眩光测试仪(Contrast Glaretester，Takagi Seiko， Nagano，Japan)测量。CGT-1000的使用已有多年并且被广泛报道[5-6]。该仪器能简单快速且比较准确地测量对比敏感度及眩光敏感度(glare sensitivity， GS)，检查距离为35 cm，检查时间每眼大约需要2 min。检查采用6个不同大小的环状视标，周围有8个眩光光源，打开时可测量眩光敏感度，6个视标对应的视角分别为6.3°、4.0°、2.5°、1.6°、1.0°和0.7°。根据比例换算得到视标环的宽度分别为2.9 mm、1.8 mm、1.2 mm、0.7 mm、0.5 mm和0.3 mm，除以检查距离35 cm得到视角为28.6′、18.0′、11.4′、7.2′、4.5′和2.9′，再换算成常用的空间频率的单位c/d，分别为1.0 c/d、1.7 c/d、2.6 c/d、4.2 c/d、6.6 c/d和10.4 c/d[6]，检查使用的对比度阈值从0.01~0.45分为12个等级，背景的亮度恒定为10 cd/m2，将视标出现的持续时间设定为0.2 s，间隔时间设定为2 s，眩光的亮度设为40000 cd/m2。每名患者在最佳矫正远视力下完成检查，所有测试均在暗室内进行，每眼检查2次，取第2次的数据作为检查结果，因为第1次患者对检查还不熟悉，可能会对检查结果的准确性造成影响[6]。
1.4 统计学方法 所有数据均来自呈正态分布的总体，且经检验为方差齐性，采用独立样本的t检验及Fisher确切概率法，统计软件使用Stata8.0(Stata Corporation，Texas，USA)。
2 结果
2.1 调制传递函数 不同瞳孔直径下各个空间频率上的MTF值见表1。从表中可以看出，在瞳孔直径为2~3.5 mm区间，随着瞳孔直径增大，MTF值逐渐下降；而从3.5~4.5 mm区间，随着瞳孔直径增大，MTF值变化不大。分别比较不同瞳孔直径下的MTF值，采用独立样本单侧t检验，得到的P值列于表2。可以发现，瞳孔直径从2 mm增加到3 mm的所有空间频率上，以及从3 mm增加到3.5 mm在5 c/d、20 c/d、25 c/d和30 c/d的空间频率上，MTF值的下降有统计学意义。
2.2 对比敏感度函数、视力及波前像差 将iTrace测得的瞳孔直径按≤3.5 mm及>3.5 mm分为两组。表3为两组患者的球差Z12（影响视力的主要高阶像差）及视力，发现瞳孔直径>3.5 mm组最佳矫正远视力下的近视力0.42±0.16要好于瞳孔直径≤3.5 mm组的0.33±0.11（P=0.049）。根据Weber-Fechner定律，生理感觉与刺激强度的对数成正比（对数视力表即根据此原理设计）[7]，所以将得到的对比敏感度值取对数后进行分析。两组患者不同空间频率下的对比敏感度和眩光敏感度的对数值及失能性眩光(glare disability，即眩光引起的对比敏感度下降)见表4，两组患者之间在各个空间频率上均未发现差异有统计学意义(P>0.05)。
3 讨论
iTrace视觉功能分析仪采用最新的光束追踪技术，将许多细小的平行光束通过瞳孔投射到视网膜上，每束光都会在视网膜上投映一个点，通过对这些点的位置及弥散程度的测量，可得到整个眼球屈光系统的低阶和高阶像差，通过计算机模拟患者的视觉质量，由点扩散函数（point spread function，PSF）表示。与以往使用的Hartmann-Shack和Tscherning技术相比，光束追踪技术不易受调节误差和其他异常情况的干扰。最新的iTrace3.1软件可以将PSF通过傅立叶变换得到MTF曲线。采用光束追踪技术分析Array多焦点人工晶状体患者术眼的MTF后发现，当瞳孔直径在2～3.5 mm之间时，MTF随瞳孔增大而减小，且有明显的统计学意义；而当瞳孔直径>3.5 mm时，MTF基本保持不变。这点从Array人工晶状体的设计上可以得到解释：Array多焦点人工晶状体有五个呈同心圆排列的折射区域，其中1、3、5区域用于看远，2、4区域用于看近，五个区域的直径分别为：2.1 mm、2.1~3.4 mm、3.4～3.9 mm、3.9～4.6 mm和4.6～4.7 mm。当瞳孔从2 mm增加到3.5 mm，瞳孔区用于看近的部分面积逐渐增加，用于看远和看近的面积之比逐渐减小，这必然引起MTF的下降；而当瞳孔直径在3.5～4.5 mm之间变化时，瞳孔区用于看远和看近的面积基本相当，大约各为50%[8-9]，所以MTF基本保持不变。瞳孔>3.5 mm组的瞳孔区有更大的范围可用于看近，这可以很好地解释瞳孔直径>3.5 mm组在最佳矫正远视力下比≤3.5 mm组有更好的近视力的原因。
眩光模拟了夜间驾驶时的情景，眩光测试已被广泛应用于视觉质量的检测[10]。在我们的研究中，两组患者之间的对比敏感度、眩光敏感度及失能性眩光均未发现有显著差异。我们分析出现这一结果可能有如下原因：?譹?訛虽然瞳孔直径>3.5 mm组的瞳孔区有更大的范围用于看近，拥有更好的近视力，但随着瞳孔直径增大，光学像差增加（见表3），两者作用相互抵消，使得视近物时的对比敏感度没有明显改变。?譺?訛对比敏感度函数（contrast sensitivity function，CSF）为光学传递函数（optical transfer function， OTF）与视网膜神经传递函数之积，而OTF为MTF与相位传递函数（phase transfer function， PTF）之积，所以CSF不仅仅受眼球光学质量的影响，MTF之间的差异经过神经通路的传递后可能变得十分微小；虽然所有患者均按统一标准进行检查，但检查方法的灵敏度有一定的局限性，无法发现两组患者之间对比敏感度的微小差别。?譻?訛理论上光学质量的提高并不意味着视觉质量的提高，甚至有些情况下光学像差的增加反而会提高视觉质量。McLellan等[11]发现，单色像差的存在能抵消色差对视觉质量的不利影响，而目前的研究，包括我们采用的iTrace视觉功能分析仪一般都只考虑单色像差而忽略了色差。
总之，Array多焦点人工晶状体术后调制传递函数、最佳矫正远视力下的近视力及高阶波前像差(主要是球差Z12)等都受到瞳孔大小的影响，而视觉对比敏感度及眩光敏感度与瞳孔直径之间的相关性有待进一步研究。
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