波前像差和调制传递函数（MTF）在屈光手术视觉质量评价中的研究

论文摘要

第一部分表层切削术后角膜上皮下雾状混浊（Haze）对高阶像差和光学质量影响的研究目的：探讨准分子激光表层切削手术后轻、中度角膜上皮下雾状混浊（Haze）与高阶像差（HOA）分布特性的关系。方法：选取准分子激光角膜切削术（PRK）手术6个月发生Haze眼10只,无Haze眼26只。应用心理物理像差传感器测量波前像差。NIDEK OPD-Scan获得角膜地形图、点扩散函数（PSF）、调制传递函数MTF等光学图像。结果：Haze组总的高阶像差略高于对照组,但是两组之间差别无统计学意义。Haze组眼的彗差（第三阶像差）较对照组高,而球差（第四阶像差）低于对照组。第三阶、四阶、五阶、六阶和七阶像差RMS值两组间差别均无统计学意义（t=1.05,-0.38,-1.10,-0.08,-0.23）。分析各Zernike系数,发现垂直彗差（C3-1）和水平彗差（C31）在Haze组分别为0.33和0.35,大于对照组的0.26和0.23,两组间差别无统计学意义（t=0.71,0.84；P=0.49,0.43）。球差（C40）在角膜Haze组为0.18小于对照组的0.28,尽管两组间差别无统计学意义。结论：PRK术后有Haze眼光学像差对高阶像差的数量和质量具有特异性影响。激光切削后有Haze眼彗样像差较高,可能与角膜不平整有关,而球差较少可能与组织重建和基质增厚有关。第二部分暗光下近视眼高阶像差与低对比度视力关系的研究目的：分析暗环境下近视眼高阶像差与低对比度视力功能的关系,明确影响暗光下低对比度视力的主要像差成分,为屈光不正的矫正提供理论依据。方法：选取屈光术前病人52人,52眼,男性23人,女性29人。平均年龄22.87±4.08岁（18～35岁）。近视球镜度为-4.33±1.09D（-1.50～-6.75D）,柱镜度为-0.78±0.54D（0.0～-2.00 D）。在暗室内,应用基于Hartman-Shack原理的波前像差仪测量人眼波前像差,在相同环境下,应用多功能视力测试仪分别测量对比度为100%,25%,10%和5%四个不同对比度下的视力。统计分析应用多重回归分析高阶像差与各种对比度下的视力。结果：1.多重回归分析高阶像差各Zernike项与低对比度视力相关性：回归方程：5%对比度时,VA（LogMAR）=0.355+0.344C40-0.758C44（R2=22%）；10%对比度时,VA（LogMAR）=0.208+0.252C40（R2=8%）；25%对比度时,VA（LogMAR）=0.051+0.349C42+0.163 C40（R2=16%）；100%对比度时,没有任何一项高阶像差纳入回归方程。Pearson相关系数显示球差与5%和10%对比度视力具有明显相关性,且关联具有统计学意义（r=0.373和0.285,P=0.006和0.040）,与25%和100%对比度视力相关性无统计学意义（r=0.248和0.223,P=0.076和0.111）；C42仅与25%对比度视力关联并具有统计学意义（r=0.295,P=0.034）,与其他各对比度视力关联均无统计学意义（P>0.05）；C44仅与5%对比度视力关联具有统计学意义（r=-0.317,P=0.022）。2.多重回归分析高阶像差各阶RMS与低对比度视力相关性：回归方程：5%对比度时,VA（LogMAR）=0.236+0.628S4（R2=16%）；10%对比度时,VA（LogMAR）=0.140+0.442S4（R2=10%）；25%对比度时,VA（LogMAR）=-0.008+0.398S4（R2=18%）；100%对比度时,VA（LogMAR）=-0.138+0.265S4（R2=14%）。Pearson相关系数显示S4与5%,10%,25%和100%四个对比度视力关联均具有统计学意义（r=0.393,0.315,0.419和0.368,P=0.004,0.023,0.002和0.007）。结论：球差（C40）与球样像差（S4）与低对比度视力具有明显相关性,其相关强度随对比度的降低而增大。提示球差越小暗光下低对比度视力越好。反之,可能会降低低对比度视力。第三部分基于波前像差的调制传递函数（MTF）在角膜屈光手术视觉质量评价中的研究目的：应用调制传递函数（MTF）探讨准分子激光角膜切削术后（LASIK与WFG-LASIK）的视觉质量的变化及像差对光学质量的影响。方法：前瞻性对照研究。Hartmann-Shack原理的WaveScan波前像差仪分别对准分子激光角膜切削手术（LASIK组）及波前像差引导的LASIK （WFG-LASIK组）手术前、后测量,应用光学系统的MTF对视觉质量进行评估和分析。结果：与手术前比较,LASIK组与WFG组的MTF在各个空间频率（5-60c/d）均有明显提高,（P均<0.05）。手术后各空间频率段去除高阶像差（Zernike项Z6项以上）后MTF明显提高（P<0.05）,其中以10c/d、18c/d等空间频率最明显,而在5c/d空间频率去除球差时MTF明显提高（t=2.26,P=0.026）,去除彗差MTF升高不明显。3,4,5,6 mm不同瞳孔直径下MTF值随瞳孔直径增大而降低。WFG-LASIK与标准LASIK比较,MTF量有所增大,但不具有统计学意义,P<0.05。但去除高阶像差后各空间频率段,尤其中间频率（15c/d,20c/d）出现明显差别,P<0.05。结论：标准LASIK与WFG-LASIK手术后光学质量较术前明显上升,但手术后高阶像差特别是球差对MTF的影响不容忽视。WFG引导的LASIK手术具有一定的潜在应用价值,需要进一步的研究。MTF对评价角膜屈光手术后光学质量的判断具有一定的实用价值。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 符号说明
• 前言
• 研究现状、成果
• 研究目的、方法
• 一、表层切削术后角膜上皮下混浊（Haze）对高阶像差和光学质量影响的研究
• 1.1 对象和方法
• 1.2 结果
• 1.3 讨论
• 1.4 小结
• 二、暗光下近视眼高阶像差与低对比度视力关系的研究
• 2.1 对象和方法
• 2.2 结果
• 2.3 讨论
• 2.4 小结
• 三、基于波前像差调制传递函数（MTF）在角膜屈光手术视觉质量评价中的研究
• 3.1 对象和方法
• 3.2 结果
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录
• 综述
• 人眼视觉成像质量的测定及评估研究进展
• 综述参考文献
• 致谢