【老视机制和光学】英国隐形眼镜学会 CLEAR老视系列|毛医生分享【学文19】

【学文】老视是患者寻求初级眼保健的常见原因，其管理方法多样，包括眼镜、隐形眼镜、手术、药物治疗和营养建议等，新方法不断涌现，需要对术语和技术进行标准化，并对相关文献进行综合回顾。接下来的第2篇老视文章，约5300字，帮助我们从机制与光学方面详细了解老视。该系列综述由英国隐形眼镜协会（BCLA）等组织推动，公开招募来自19个国家的85位视光师、眼科医生、配镜师、视觉科学家和物理学家等。论文于2024年发表在Contact Lens and Anterior Eye（眼科学二区）。推文内容全面但简洁，如您需要，可以点击文末的”阅读原文”以下载原文学习。

晶状体：是眼调节的核心结构之一，在年轻人眼中，其约贡献三分之一（约20D）的总屈光力。晶状体由蛋白质含量极高（约300mg/ml）的纤维组成，呈扁平（扁球形）状，具有独特的洋葱样分层结构，其生长伴随年龄增长，新纤维在周边层不断生成。调节过程中，睫状体收缩引发晶状体变化。晶状体厚度增加，前、后表面曲率变陡，其中前表面变化更为显著且呈双曲线状。同时，晶状体核增厚，导致整体厚度沿极轴增加，前房深度变浅，但角膜-晶状体组合的有效屈光力总体上升。此外，晶状体内部的微循环系统对维持其透明性和屈光特性至关重要，它通过调节水含量、离子和营养物质循环，控制晶状体几何形状与折射率梯度。

图1.调节中涉及的主要结构的示意图。左图为眼睛处于放松状态；右图为调节状态。箭头表示结构的相对运动。

晶状体囊：是一层厚度为5-30μm的薄而透明、高弹性膜，包裹着晶状体纤维和上皮细胞，在维持晶状体形状和传递力量方面发挥关键作用。其主要由IV型胶原纤维和糖胺聚糖基质构成，弹性源于胶原纤维的柔性网状排列。在胚胎发育时，晶状体囊由晶状体泡上皮的基底膜形成，随年龄增长，前囊因物质沉积变厚，后囊在极点处最薄（约2-3μm），且其机械强度随年龄下降。

悬韧带：悬韧带纤维直径1-2μm，数量众多，起源于睫状体平坦部的齿状突，止于晶状体赤道部附近的囊膜。其结构由10-12nm宽的微管组成长链并聚集成束，嵌入多糖基质并伴有弹性纤维，使其具有弹性。在调节过程中，睫状体收缩或舒张产生的力经悬韧带传递至晶状体，引起晶状体形状改变，且其在晶状体赤道部的附着点分布随年龄变化，早期均匀分布，之后向前部偏移，这种变化可能影响调节功能。

睫状体：睫状体是位于巩膜内表面与葡萄膜交界处的环形组织，具有产生房水、调节晶状体和房水流出通道等重要功能。它分为前部的睫状突和后部的睫状体平坦部，睫状突分泌房水维持眼压，睫状体平坦部含平滑肌纤维组成的睫状肌。睫状肌为无自发活动的平滑肌环，由纵行、径向和环行纤维组成，其收缩和舒张在调节过程中起关键作用。在调节时，睫状肌收缩使睫状体向前向内移动，肌肉厚度增加、环直径减小，同时放松悬韧带对晶状体的牵拉，促使晶状体变凸。

脉络膜和眼轴长度：眼轴长度与近视密切相关，且受调节影响。研究表明，调节过程中眼轴长度变化与脉络膜厚度改变相关，约60%的眼轴长度增加可由脉络膜厚度变化解释。随年龄增长，脉络膜厚度在多个区域（如黄斑、视盘周围等）减小，尤其在40岁以上成年人中更为明显，且这种变化与年龄呈负相关，在不同种族中均有体现。脉络膜由Bruch膜、脉络膜毛细血管层、Sattler层、Haller层、脉络膜基质和脉络膜上腔等组成，各层在年龄增长过程中也发生相应变化，如Bruch膜增厚、弹性降低，脉络膜毛细血管直径和密度减小等，这些变化影响脉络膜的血液供应和弹性，进而影响眼的调节功能。

神经控制：睫状肌主要受自主神经系统的副交感神经和交感神经支配。副交感神经通过乙酰胆碱作用于毒蕈碱受体，引起睫状肌收缩，从而放松悬韧带，使晶状体变凸实现调节。交感神经则通过去甲肾上腺素作用于肾上腺素受体，对睫状肌产生抑制性输入，但这种作用相对缓慢。研究通过药物和生理刺激自主神经系统，证实了副交感神经在近视力调节中的关键作用，以及交感神经在调节控制中的抑制性角色，且发现个体间交感神经对调节的抑制作用存在差异。

功能成分：调节反应包含多种成分。反射性调节是一种准自动的屈光状态调整，指人眼在无任何刺激情况下的调节，大部分人在1.5D左右，但目前对其是否为真正的非自主反射存在争议。近感知性调节多出现在近距离工作时，个体可在一定程度上自主控制。聚散性调节在双眼视情况下，由人眼聚散改变而产生，可能是引起视疲劳的因素之一。张力性调节是物像模糊时人眼为了保持视物清晰而做出的调节改变，在无充足调节刺激时的轻微近视屈光状态（约1.00D），且在不同视觉条件下，个体可能会切换使用不同的调节线索。

调节幅度的测量与变化：主观调节幅度是衡量眼睛聚焦范围的重要指标，通常指眼睛从远焦点（正视眼为光学无穷远，矫正后的屈光不正眼为相应矫正后的远点）到近点（能清晰聚焦物体且无明显像模糊的点）的屈光度差值。在年轻人中，调节幅度较高，但随年龄增长逐渐下降，一般在45-50岁后下降更为明显，约每年减少0.30D。主观调节幅度常大于客观测量的调节幅度，这主要是由于眼的景深因素影响，且年龄相关的瞳孔缩小在45岁后会进一步增加景深，使得这种差异在老年人群中更为显著。临床测量调节幅度的方法多样，但各方法间缺乏一致性，测量结果受多种因素影响。

影响调节幅度的因素：

1. 景深：人眼的主观景深受测试物体特征、瞳孔大小、球差、感知辨别力、终点标准、双眼叠加和年龄等多因素影响，其复杂性导致其对调节幅度测量的影响难以准确预测。景深本质上是物体在眼内不产生明显模糊的会聚范围，与视网膜像的模糊感知和光学离焦现象相关。由于其影响，标准化考虑景深及其影响因素的调节幅度测量方法对于提高临床验光准确性和研究结果的可靠性至关重要。

2. 瞳孔直径：瞳孔直径在调节过程中会发生变化，通常伴随调节出现近反射性缩小（调节性缩瞳），且受年龄、认知努力等因素影响。年龄增长使控制瞳孔的肌肉弹性下降，导致瞳孔变小且对光反应减弱，在调节时与年轻人相比缩瞳程度更小。瞳孔直径变化会影响视网膜像的质量和景深，进而影响调节反应，例如较小的瞳孔可减少像差和离焦模糊，增加景深，但也可能影响高阶像差，从而间接影响客观测量的调节反应。

3. 球差：初级球差是影响调节准确性的重要光学因素，其正负和大小会改变光线在眼内的折射情况。在年轻眼中，调节过程可使球差向负值转变，减少调节滞后，提高调节准确性；而在40岁以上人群中，球差变化多样，部分眼睛球差仍为正值或随调节幅度降低而增加，这可能与晶状体老化导致的折射率梯度变化有关。此外，其他高阶像差也受调节和注视方向影响，如向下注视阅读时，眼睑力可改变角膜形状，引起像差变化，进而影响调节反应和视觉质量。

4. 种族：不同种族人群的调节幅度存在差异，但目前尚不确定这种差异是源于研究方法还是种族本身的生理特征。部分研究显示，香港地区的中国参与者调节幅度低于年龄匹配的白种人，东南亚人群的老视发病年龄也相对较早，但这些结果可能受测量技术、环境因素、瞳孔大小、工作距离和屈光不正分布及矫正准确性等多种因素干扰，需要进一步开展多民族、标准化的研究来明确种族与调节幅度的关系。

5. 注视方向：理论上，向下注视时由于晶状体受重力影响，调节幅度应增加，但实际研究结果并不完全一致。早期研究发现年轻人群在改变注视方向时近点有轻微变化，但幅度较小，临床评估中通常可忽略不计；后续研究表明不同注视方向下集合和调节反射功能存在差异，垂直方向注视变化更为明显，但单眼调节灵活性在各方向差异不大。总体而言，注视方向对调节功能有一定影响，但在临床实践中的意义尚需进一步探讨。

6. 双眼视觉：双眼视觉条件下的调节幅度大于单眼，这主要归因于集合性调节的贡献。在双眼视中，调节和集合系统相互作用，影响调节反应。例如，外隐斜患者在双眼视下近调节反应高于单眼，内隐斜患者则相反，且隐斜度测量可能影响双眼近调节反应的滞后程度。通过客观测量方法（如双眼Shack-Hartmann波前传感器）可进一步证实双眼视觉对调节幅度的促进作用。

稳定性：在所有视觉条件下，调节反应均存在小幅度的波动，称为微波动，其振幅通常在0.10D-0.50D之间，频谱可分为低频和高频成分。低频成分与神经控制相关，高频成分则受心跳、动脉脉搏等因素影响。微波动幅度在低对比度、低或高空间频率目标以及目标靠近眼睛时增加，且在老年眼中较年轻眼有所降低，可能与晶状体悬韧带和囊膜弹性下降有关。低频微波动可能为调节控制系统提供反馈信号，有助于维持稳态调节反应，而较大幅度的波动可能通过改变视网膜像对比度，在存在适度调节误差时维持系统的较高调节水平。

动态变化：

1. 时间常数和峰值速度：通过对21-50岁视觉正常人群的研究发现，动态单眼调节的时间常数和峰值速度/振幅关系在一定年龄范围内不受年龄影响，但调节潜伏期随年龄增长逐渐增加，微波动的振幅和频率则逐渐降低。这表明在调节的线性区域内，晶状体及相关结构的大体生物力学特性相对稳定，但调节的动态成分随年龄发生改变。在14-45岁人群中，进一步观察到调节潜伏期和松弛潜伏期、调节时间常数和峰值速度等动态参数随年龄的变化规律，且调节松弛的动态变化与调节过程有所不同。

2. 对不同刺激的反应：在实际视觉场景中，眼睛需适应不同速度和类型的目标距离变化，常用的刺激类型包括正弦波、脉冲、阶跃和斜坡刺激等。以阶跃刺激为例，其诱发的调节反应由快速开环和慢速闭环成分组成，远-近和近-远条件下的反应时间和峰值速度不同，且受起始屈光度、调节方向和调节幅度等因素影响。斜坡刺激下，调节反应随目标移动速度变化呈现不同特性，当速度较慢时能较好地跟随刺激，速度增加则可能出现阶跃式反应。这些研究结果有助于深入理解眼睛在不同视觉动态场景下的调节机制和适应能力。

见图5，老视进展过程中，调节幅度、调节增益、瞳孔直径和初级球差等因素相互作用，共同影响视网膜成像质量。随年龄增长，调节幅度下降，调节增益改变，导致调节反应与刺激的匹配度降低，产生离焦现象，使成像质量下降。同时，年龄相关的瞳孔直径减小和球差变化也对成像质量产生重要影响。在不同年龄人群中，这些因素的变化表现各异，例如年轻眼调节时球差可向负值转变，有助于提高成像质量，而老视眼球差变化复杂且常导致景深增加但峰值成像质量下降。通过光学建模分析不同年龄理论眼在不同目标距离下的成像质量变化，可直观地了解各因素单独及联合作用对视网膜成像质量的影响，为老视矫正策略的研究提供重要依据。

图5.老视出现过程中影响图像质量的几个因素的总结，这些因素与年龄和目标聚散度有关。（a）调节幅度与年龄的关系；（b）调节反应与几个不同年龄段的目标聚散度的关系；（c）球差与目标聚散度的关系，与（b）中相同的不同年龄段，瞳孔直径固定为6.0mm；（d）调节增益与年龄的关系；（e）瞳孔直径与目标聚散度的关系，与（b）中相同的年龄段；（f）球差与目标聚散度的关系，与（b）中相同的年龄段，使用（e）中所示的生理瞳孔直径。

晶状体理论：晶状体在调节中的关键作用使其成为老视研究的重点。晶状体囊随年龄增长弹性降低，但相关实验表明其弹性和厚度变化并非老视的主要原因。晶状体自身的老化硬化，如纤维硬化和蛋白质交联增加，使晶状体变得更僵硬，对调节力的响应能力下降，这一观点在老视的晶状体理论中得到广泛支持。其中，Hess-Gullstrand模型认为睫状肌收缩力虽随年龄保持相对稳定，但由于晶状体弹性丧失，部分收缩力无法有效引起晶状体形状改变，导致调节功能下降；Duane-Fincham模型则强调睫状肌随年龄减弱是老视的主要原因，但后续研究对此存在争议，部分实验表明睫状肌收缩能力在老视过程中并非单纯减弱，而是存在复杂的变化过程。

晶状体以外的理论：除晶状体因素外，部分理论认为睫状肌、悬韧带或脉络膜等结构的年龄相关变化也可能导致老视。例如，早期研究发现用阿托品削弱睫状肌功能后，老年人的最大调节幅度迅速下降，提示睫状肌功能减退可能与老视有关，但也有研究结果与之相悖。此外，悬韧带弹性随年龄变化、脉络膜厚度和弹性改变等因素也被纳入老视的相关理论探讨中，但目前这些晶状体以外的因素在老视发生发展中的具体作用尚未完全明确，仍需进一步深入研究。

几何理论：晶状体的持续生长和形态变化是几何理论的重要基础。晶状体在一生中不断增厚，前表面曲率变陡，同时悬韧带插入点位置和角度随年龄改变，导致其对晶状体的牵拉作用发生变化，进而影响调节功能。然而，一些实验证据对几何理论提出了挑战，如通过对人眼和动物眼的研究发现，睫状肌收缩能力在老视过程中并非如几何理论预期的那样完全丧失或大幅改变，这使得几何理论在解释老视机制方面存在一定局限性，目前已逐渐失去主导地位，但仍为老视研究提供了一定的思考方向。

尽管目前在老视研究领域已取得显著进展，但仍存在诸多不足。现有研究多侧重于晶状体或晶状体以外的单一因素，缺乏对整个调节系统随年龄变化的全面、综合分析，忽视了眼部各结构之间的复杂相互作用。在临床评估方面，调节幅度的测量方法缺乏标准化，不同方法间的差异导致结果可比性差，且依赖年龄预期的正常参考值难以准确反映个体和群体的特异性差异。未来研究应整合多学科技术和方法，深入探究调节系统的动态变化机制，加强不同种族人群的大样本、标准化研究，进一步明确老视的发病机制和影响因素。同时，需致力于开发更准确、标准化的调节幅度测量技术和临床评估方法，为老视的早期诊断、个性化治疗和预防提供有力支持，推动老视研究和临床实践的发展。