美国东南大学视光学学院的研究团队发表在视光学与视觉科学期刊的一份文献
摘要
目的
本研究的目的是确定下加镜片的最佳度数值,该值将在调节和聚散度响应中产生最小误差。
方法
我们评估了30名年轻人(11名正视者、17名近视者和2名远视者)在三种工作距离下通过各种下加镜片观察时的调节反应、隐斜视和注视差异。调节反应用佳能R-1红外验光仪在双眼观察条件下测定,隐斜用棱镜中和交替遮盖试验测定,注视差异用Sheedy分离计测定。
Sheedy分离计
结果
我们发现,与零视网膜离焦相关的年轻成人受试者的近用下加镜片的最佳度数在50厘米、40厘米和30厘米三种观看距离下分别为+0.92 D、+1.04 D和+1.28 D。在50厘米、40厘米和30厘米这三个距离处,与近隐斜3棱镜屈光度(Δ)相关的最佳屈光度分别为+0.58 D、+0.35 D和+0.20 D。此外,我们发现初始调节误差与近用下加镜片的最佳度数之间以及初始近隐斜视与近用下加镜片的最佳度数之间存在高度相关性。
结论
结果表明,当同时考虑近用下加镜片对调节系统和聚散度系统的影响时,近用下加镜片的最佳屈光度在三个视距的+0.20 D和+1.28 D之间。如果每个受试者的处方都是基于在调节系统和聚散度系统之间建立平衡而定制的,则使用渐进镜片来延缓近视的发展可能会有良好的效果。从这项研究中得出的公式为此类考虑提供了基础。
关键词:调节,集合,隐斜,近视,近用下加
许多临床医生和研究人员已经使用双光镜片和渐进下加镜片,试图控制或降低儿童近视的进展率。这些研究的主要假设是,下加镜片可以提供清晰的视力,而在近距离观看时提供较少的调节,从而减缓近视的进展。然而,这些研究都没有报道过受试者在佩戴下加镜片时的调节表现。
下加度数对调节反应的影响已经引起了许多研究者的兴趣。Rosenfield 和 Carrel 比较了28名年轻成年人的双眼调节反应,当他们通过单独的远用校正或通过远用校正结合 + 0.75 D,+ 1.50 D,+ 2.00 D 或 + 2.50 D 下加度数观察一个40厘米的目标时。他们发现用于将调节误差减少到零度与初始调节响应误差(r =-0.72,p=0.0001)相关。因此,统一规定单倍下加法镜片可能不会减少所有受试者的调节滞后。Shapiro 等人发现,当通过 + 2 D 或 + 3 D 镜片进行双眼测试时,受试者的屈光度值,即眼睛的调节反应和下加镜片的有效度数的组合,分别比调节需求(+ 3.00 D)大约高0.90 D 和1.12 D。在我们之前的研究中,我们测量了14个受试者(7个正视和7个近视)在通过 + 2D下加度数观察近距离目标(40厘米)时的调节反应和近隐斜。这项研究发现,当受试者通过 + 2D下加度数观察时,双眼屈光度值(即调节反应加上下加光的有效度数)大于14个受试者中的12个受试者的刺激值。与此同时,受试者的近隐视向外显方向移动了约5.82棱镜屈光度(Δ) ,这超出了一般人群的正常范围。
先前的研究表明,对于大多数受试者来说,+2D下加不是产生零调节误差的最合适方法。为了对不同的受试者有效,应根据受试者的调节误差和近视来优化下加的屈光力。本研究旨在确定近用下加透镜的最佳屈光度值,这将使调节和集合响应的误差最小。
方法
30名年轻人(平均年龄26.2±2.9岁)参与了这项研究。在30名受试者中,11名为正视眼(OD:-0.14±0.20 D,OS:-0.24±0.23 D),17名为近视眼(OD:-3.05±1.47 D,OS:-3.04±1.29 D),2名为远视眼(OD:0.13±0.88 D,OS:1.50±1.06 D);女性20例,男性10例。在解释了研究的性质和可能的后果后,获得了每个受试者的知情同意。这项研究遵循了《赫尔辛基宣言》的原则,并得到了新东南大学人类受试者保护委员会的批准。所有受试者的屈光不正均矫正至20/20或更高的视力。根据新东南大学眼科研究所的全面眼科检查,没有受试者出现斜视、调节功能障碍、会聚功能障碍或眼部病理。调节功能障碍和会聚功能障碍的排除标准基于Morgan标准。散光屈光度误差>1.00 D的受试者被排除在外。在实验过程中,根据本研究的检查结果,用隐形眼镜或眼镜矫正每个近视受试者的屈光不正。
我们在三个工作距离(33厘米、40厘米和50厘米)通过多个下加光(0.00 D、+0.50 D、+1.00 D、+1.50 D和+2.00 D)测量了调节反应、斜视和注视视差。三种工作距离的顺序和三种测量(即调节反应、斜视和注视差异)的顺序是随机的。五个下加光遵循从高到低的顺序,以避免近距离调节效应。调节目标是一张彩色卡通幻灯片(24 x 35 mm2),其中有一张用细线画的年轻女孩的照片,安装在钨照明器前。目标的亮度为250cd/m2。在双目观察条件下,将目标与受试者的右眼对准,并通过佳能R-1验光仪测量该眼睛的调节反应。将下加镜片插入安装在Canon R-1前额支架上的镜片孔中,与受试者眼睛的顶点距离为12mm。每个调节响应值被计算为来自至少10个佳能R-1读数的平均等效球镜(即,球镜+1/2柱镜)。由于佳能R-1的设计目的是提供眼镜矫正所需的度数,我们将所有读数转换为受试者角膜平面的度数。
通过交替遮盖测试和棱镜中和法来确定近眼位。在之前的一项研究中,我们已经证实,通过三种不同的方法(即Maddox杆法、遮盖法和von Graefe技术)获得的近眼位测量结果没有显著差异。因此,在本研究中,我们只使用了遮盖法来测量受试者的近眼位,分别在正常室内照明(450勒克斯)下,以单个1.6M字母为目标,在33厘米、40厘米和50厘米的距离处进行测试。测试使用了棱镜杆(Gulden Ophthalmics,型号:Berens B16,批号:9629)。检查者使用标准的验光技术,通过交替遮盖测试和棱镜中和法对偏差进行量化。将结果归类以达到终点,并确定偏差的大小。在三个观察距离处,采用五种近用下加镜片条件进行近眼位测量。
固定视差是用sheedy分离计测量的,这已在验光文献中详细描述。在这个测试中,受试者用sheedy分离计固视在眼睛水平面,该计安装在标准光电管的近点杆上。用手电筒照明测量仪。受试者被要求保持测试窗口周围的字母清晰,以确保他/她注视着视力测量仪的平面。每次测量都是从受试者声明两条线没有对齐开始,当实验者旋转视力计背面的旋钮时,两条线出现对齐时结束。每个数据点是三个度量值的平均值。对于三个观看距离,在五种近距离下加镜片条件下进行固定视差测量。
先前的研究表明,正视眼和近视眼受试者在调节反应和近眼位方面没有显著差异。在本研究中,我们计算了每种条件下30名受试者的平均测量结果。两名远视受试者的数据在每个实验条件的平均±1标准差范围内;因此,他们的数据被纳入结果中。通过回归曲线拟合数据,以确定与零调节反应误差和3度外隐斜(即Morgan规范的中点)相关的最佳下加度数。
结果
Canon R-1验光仪仅报告了调节输出,但未区分反应是来自眼睛本身还是眼睛调节反应和下加镜片度数的组合。在本文中,我们使用“屈光值”一词来表示眼睛的调节反应和下加镜片的有效度数的组合。例如,如果受试者通过+1.00D的附加镜片在40厘米处观看目标,并且Canon R-1验光仪读数为2.45D,则我们首先将此读数转换为角膜平面,即2.37D(顶点距离为14mm);然后发现屈光值为+2.37D。屈光值等于下加镜片的有效度数(+1.01D)和角膜平面处眼睛的调节反应(+1.36D)的总和。当眼睛通过下加镜片观看目标时,屈光值可评估视网膜离焦量。将屈光值的平均值分别绘制为三个观看距离下下加镜片度数的函数,并在图1(a至c)中显示。对于每个观看距离,数据都拟合了回归曲线。根据下加镜片在该观看距离下不应产生任何视网膜离焦(即屈光值等于调节需求)的想法,从回归曲线中估算出最佳下加度数。这些最佳度数列在表1中。
图1:屈光度值分别与近距离下加镜片度数有关,分别为50 cm (a)、40 cm (b)和33 cm (c)。每个点是30个受试者数据的平均值。用一条回归曲线来拟合每个图中的这些数据点。当三个观测距离的屈光度值分别为2.0 D、2.5 D和3.0 D时,确定了下加镜片的最佳度数。误差条是±1 SE。
表1:50cm、40 cm、30 cm三个观看距离的下加镜片的最佳度数,由图1和图3的结果得到
数据来自图1和图3中的曲线拟合结果。
为了研究初始调节误差与下加镜片的最佳度数值之间的关系,我们在40厘米的观看距离条件下,将每个受试者的测量屈光值绘制为下加镜片度数的函数。然后,我们用回归曲线拟合数据,以找出每个受试者的下加镜片的最佳度数,就像我们对平均数据所做的那样。调节误差(AE)等于调节刺激(AS)与调节反应(AR)之间的差值。在我们的测试中,AS等于2.5D,而AR是在没有附加镜片的情况下,对40厘米处的目标进行测量的个体调节反应。AE(AS-AR)被命名为初始调节误差。图2显示了基于我们的测量数据,初始调节误差与下加镜片的最佳度数之间的相关性(r=0.726,p<0.0001)。线性回归结果将在下一个问题中展示。
AE = 0.134 + 0.238 x(下加量的最佳度数) 公式1
图2:个体的初始调节误差与40厘米观看距离的最佳下加度数之间的相关性。
还绘制了近距离隐斜的平均值作为三个观察距离的附加镜片度数的函数。对于每个观察距离,数据都拟合了一条回归曲线,如图3(a至c)所示。从回归曲线中估计出使受试者平均近距离隐斜为3度的最佳附加度数。这些最佳度数列在表1中。
图3:近距离隐斜与观看距离的函数,分别为50 cm (a)、40 cm (b)和33 cm (c)。每个点是30个受试者数据的平均值。用一条回归曲线来拟合每个图中的这些数据点。当三个观测距离分别为-3Δ时,确定了下加镜片的最佳度数。误差条为±1 SE。
为了研究初始隐斜与近用下加最优度数之间的关系,我们在40厘米的观看距离下,将每位受试者的隐斜测量值绘制为下加镜片度数的函数。然后,我们用回归曲线拟合数据,以找出下加镜片的个体最优度数,就像我们对平均数据所做的那样。个体初始隐斜是在没有附加镜片的情况下进行遮盖试验时从数据中获得的。图4给出了基于我们的测量结果的初始隐斜与附加镜片最优度数之间的相关性(r=0.870,p <0.0001)。线性回归结果如下所示:
初始隐斜 = -2.595 + 2.770 x(最佳下加度数) 公式2
图4:个体的初始形态与40 cm观看距离的最佳下加度数之间的相关性。
零调节反应的标准提供了一个条件,在该条件下视网膜模糊最小化。-3Δ近隐斜的标准来源于摩根规范的中点。我们相信-3Δ比0Δ更适合作为近隐斜的理想水平。如果受试者在近距离时是正位的,则当他双眼观看近距离目标时,他的会聚调节将为零。然而,在Δ的情况下,当受试者观看近距离目标时,他将具有一定量的会聚调节,以帮助调节反应。
固视差异的平均值被绘制为三个观察距离的下加镜片度数的函数。对于每个观察距离,数据都拟合了一条回归曲线【图5(a至c)】。从根据屈光值和近隐斜估计的最佳下加度数的结果中,我们发现这些下加度数可能会导致受试者的固视差异在-2.28至-5.60弧分之间,如图5所示。对于正常的眼动系统,固视差异预计大约在±5至±6弧分的范围内。因此,用上述方法估计的最佳下加度数不会对双眼固视产生显著影响。然而,如果使用+2D的下加镜片,观看距离为50、40和33厘米时的平均固视差异将分别为-9.07、-8.34和-7.46弧分。因此,+2D的附加镜片可能会产生一种冲突状态,即调节需求减少,但固视差异变大,这可能会导致眼睛疲劳。
图5:固视差的值被绘制为近附加镜片的度数与观看距离的函数,分别为50厘米(a)、40厘米(b)和33厘米(c)。每个点是30名受试者数据的平均值。在每个图中,使用回归曲线来拟合这些数据点。当近附加镜片的度数等于从图1和图3中获得的每个观看距离的两个最优值时,确定固视差的可能范围。我们发现,对于50厘米的观看距离,固视差的范围从4.5到5.6;对于40厘米的观看距离,范围从3.4到5.5;对于33厘米的观看距离,范围从2.3到5.13。这些范围在每个图中用虚线表示。误差条是±1个标准误。
讨论
在这项研究中,我们测量了受试者在三个距离和五种不同的下加镜片度数下观看目标时,调节反应、隐斜和固视差异的变化。我们使用零调节误差的标准来为每个观察距离找到与调节测量相关的最佳下加度数。对于隐斜测量,我们使用-3Δ的标准来确定最佳下加度数。从表1中我们发现,当观察距离向受试者靠近时,如果我们想保持隐斜在-3Δ水平,则必须减小最佳下加度数。然而,如果我们想保持调节误差为零,则必须增加最佳下加度数。这种相反的关系揭示了调节系统和会聚系统之间的相互作用。这项研究的结果表明,如果人们想使用正下加镜片来减少近距离视觉任务对调节系统的负荷,就必须考虑到镜片可能会增加对会聚系统的负荷。
我们的结果与之前的临床报告和理论研究结果一致。当观看距离为40厘米时,我们估计下加镜片的最佳度数在+0.35 D至+1.04 D之间。Birnbaum总结了关于控制近视进展的临床研究结果,并建议低度数的附加镜片(+0.75至+1.25 D)在减缓近视患者的近视进展方面最为有效,这些患者在近距离时表现出内隐斜、低正相对调节,以及在双眼交叉柱镜测试中更容易接受正镜。Hung和Ciuffreda基于调节和集合的双交互反馈模型,开发了一个全面的屈光不正发展模型。利用这个模型,他们能够根据眼动系统的个体参数预测下加镜片的最佳度数。理论结果支持了这样一种观点,即低度数的附加镜片可以减少视网膜离焦,并平衡交互调节和集合成分。
Rosenfield和Carre基于调节反应的准确性估计了近视下加镜片的最佳度数,并发现,如果调节的初始超前或滞后分别为-0.30D、+0.30D和+0.78D,则下加度数应分别为-1.08D、+0.78D和+2.18D(其中,“-”代表调节超前,“+”代表调节滞后)。基于本研究得出的初始调节误差与近视下加镜片最佳度数之间的关系(公式1),如果我们使用与Rosenfield和Carre研究中相同的初始调节误差值(-0.30D、+0.30D和+0.78D)来计算最佳度数,结果分别为-1.82D、+0.70D和+2.71D。Rosenfield和Carre的研究与本研究结果之间的差异可归因于不同的受试者样本。然而,我们需要提到的是,近视下加镜片的最佳度数不能仅根据调节反应来确定。
根据这项研究,我们已经表明,在近距离矫正处方中,不仅要考虑受试者的调节误差,还要考虑隐斜和固视差异,即调节和集合系统之间的平衡很重要。为防止近视进展而配戴近视下加镜片有两个基本原理。一些使用双光镜片和渐进式下加镜片进行试验研究的临床医生和研究人员假设,正下加镜片可以减少调节需求,从而减缓近视进展的速度。然而,最近的研究证据表明,近视的发展可能是由视网膜上的模糊图像引起的。本研究中得出的公式1基于受试者的初始调节误差来估计近视下加镜片的最佳度数。但公式2同样重要。该公式基于受试者的初始隐斜来提供近视下加镜片的最佳度数。它表明,近视下加镜片的更高最佳度数仅适用于那些调节滞后较大且伴随更高近距内隐斜的受试者。对于大多数受试者来说,近视下加镜片的最佳度数是调节误差和近距隐斜状态之间的折衷。我们表1中的数据来自参与这项研究的30名受试者的平均值。对于个别情况,可以根据个人的初始调节误差和近距隐斜,使用公式1和2来确定最佳度数。例如,当受试者在40厘米处观看近距目标时,如果存在+0.42D的初始调节误差(即调节滞后)和+0.365Δ的近距内隐斜,则可以根据这两个公式分别给出+1.20D的近视附加度数。在这种情况下没有差异。如果另一个受试者有+0.42D的初始调节误差和-2.00Δ的近距外隐斜,则从这两个公式计算出的结果是不同的:+1.20D是减少调节误差的最佳度数,+0.35D是减少近距隐斜和固视差异的最佳度数。在这种情况下,我们不知道哪个值对受试者更好。但是,我们知道近视附加度数必须在这个范围内(即+0.35D到+1.20D),而大多数时候,+2.00D的下加度数可能太高了。
如果为每个受试者定制处方,使用渐进镜片延缓近视进展可能会产生有希望的结果。本研究得出的公式1和公式2为这类考虑提供了基本思路。由于正下加镜片会以比单纯改变视网膜焦点或调节姿势更复杂的方式改变调节和集合组件之间的相互作用,因此在下一项研究中应考虑近视下加镜片对受试者调节和集合性能的长期影响。此外,由于我们的受试者是年轻人,因此我们不能说本研究的结果直接适用于儿童。对儿童进行类似的研究将是进一步研究的良好途径。
感谢
我们感谢 Stephen Morse和Scott Schatz 对手稿的有益评论。
本研究由美国东北州立大学NSU HPD拨款335203和NSU PFRDG拨款335441资助。
声明:本文并非医学诊断建议也非眼部健康信息建议
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