瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院临床神经科学系眼睛和视觉科和美国俄亥俄州立大学的研究团队发表在公共科学图书馆期刊的一份文献。
利益冲突：作者声明不存在利益冲突。
摘要
目的
评估使用六种不同设计和测量原理的自动验光机进行客观验光测量的精度，并将客观验光值与主观验光值进行比较。
方法
使用六种不同设计的自动验光仪测量了55名参与者的客观屈光度。该仪器的特点主要在测量原理、内置雾视、开放式测量或闭孔式以及手持或固定台式设计方面有所不同。每个自动验光机都进行了两次重复的客观验光测量。将六个自动验光机的客观屈光度与标准主观屈光度进行了比较。重复性极限和Bland-Altman分别用于描述每个自动验光仪的精度和准确度。使用屈光度的球镜分量和屈光度矢量分量、等效球镜（M）和柱镜矢量进行分析。
结果
对于测量M和两个柱镜分量，所有自动验光机的重复性分别在1.00和0.35D以内。内置雾视是仪器的共同特征，显示出更好的可重复性。与主观验光相比，球镜和M的平均差低于+0.50D，柱镜分量的平均差接近于零。内置雾视的特征显示出更窄的协议范围。当与雾视相结合时，开放式验光机显示出更好的精度和准确度。
结论
在确定自动验光值的精度和准确度时，内置雾视是最重要的特征，其次是开放式。
1. 介绍
全球屈光不正的发病率正在上升，因此越来越多的人依赖眼镜或隐形眼镜来获得清晰的视力。主观或明显的客观被认为是确定最佳光学校正所需的金标准，因为它考虑了光学和神经因素。当使用麻痹睫状肌和阻止调节的睫状肌麻痹剂进行主观验光时，获得的近视眼数值较小。这种效果在20岁以上的受试者中被证明是有限的，并且有研究表明，睫状肌麻痹性验光的临床相关性较小。客观法被认为是一种可靠、快速、客观地测量普通人群屈光度的方法，为主观屈光度测量提供了可靠的初步起点。自1970年以来，临床应用的自动验光机发展迅速。最近的自动验光机被设计成提供与主观验光一样接近的客观值。然而，由于主观验光过程中要考虑到调节和模糊灵敏度等因素，自动验光还不能完全取代主观验光。
自动验光机的不同主要体现在光学设计和测量原理上。根据仪器的设计，自动验光机可以单眼或双眼测量，有或没有开放视野观察，有或没有雾视，通过中央或整个瞳孔区域。利用波前分析、Scheiner圆盘原理、最佳聚焦原理、光线偏转原理、摄影验光原理等多种测量原理对自动验光机进行了评价。用于客观测量的瞳孔区域在这些方法中也有所不同。以往的研究表明，使用不同的自动验光机获得的客观验光测量值存在差异，这种差异可能是由于每种仪器的测量原理和设计所致。自动验光机有桌面式和手持式两种，临床研究表明，这两种自动验光机的临床平均差异不大。
通过比较客观验光值和主观验光值来评价自动验光机的精度。众所周知，客观验光值和主观验光值不同，主要是由于仪器测量原理和设计的不同。例如，与没有雾视的设计相比，带有内置雾视系统测量的自动验光机提供更少的近视眼或更多的远视值。闭场自动验光机可诱发仪器近视。主观和客观验光值之间存在分歧的另一个原因可能是，主观和客观验光值既考虑光学因素又考虑神经因素，而后者只考虑光学因素。自动验光机的可靠性可以用精度和准确度来描述。自动验光机的设计和测量原理会影响其精度或准确度，或两者兼而有之。因此，评估哪种组合(雾视/不雾视，单眼/双眼，开放式/闭场，手持/桌面)提供最可靠的客观测量是很重要的。
为了解决测量精度问题，对6种不同设计和测量原理的自动验光机进行了客观验光测量的可重复性评价。我们还将每个自动验光机的客观验光值与主观验光值进行比较，以评估每个自动验光机的准确性。
2. 方法与材料
2.1研究对象
共55名参与者(平均年龄26.05±3.98岁;本研究包括14名男性和41名女性。为了不人为地减少一致性极限附近的置信区间，我们只分析了每个参与者一只眼睛的数据。
该研究得到了区域伦理委员会(瑞典伦理审查局)的批准，研究程序遵循赫尔辛基宣言的原则。每位参与者在解释了研究的目的、性质和可能的后果后签署了知情同意书。
参加本研究的入选标准为:无屈光手术史或眼部疾病史;无影响屈光的眼部功能障碍;最佳矫正视力为0.0 logMAR或更高;眼压低于21 mmHg(使用非接触式眼压计测量);无妊娠或哺乳期;也不能使用任何对屈光有影响的全身或眼部药物。
2.2仪器
本研究使用了六种不同的自动验光机:WaveAnalyzer 700 (Essilor，法国)、Eye Refract (Visionix，法国)、NVision-K 5001 (Shin-Nippon，日本)、PlusoptiX A12C (PlusoptiX GmbH，德国)、TONOREF™III (Nidek，日本)和手持客观/角膜曲率计HandyRef-K (Nidek，日本)。这些仪器有不同的测量原理和设计，用于测量每个参与者的客观验光。表1总结了这些自动验光机的主要特点。
表1：每个自动验光机的特点概述。
Visionix Eye Refract (VX)是一款双眼台式客观验光仪，可提供半开放视野，并可同时测量双眼雾视时的自动验光机。这款自动验光机结合了数码相机和双哈特曼-夏克传感器。在这项研究中，参与者盯着距离仪器4.0米的数字屏幕上显示的风景图。
WaveAnalyzer 700 (WA)结合了一个Placido圆盘环、一个Scheimpflug相机和一个Hartmann-Shack传感器来测量眼前节参数和自动验光机。这是一种台式闭场自动验光机，用雾视技术单眼测量自动验光。在测量过程中，受试者注视着仪器内的风景图。
Nidek TONOREF™III (NIII)提供自动测量客观屈光度，角膜曲率计，非接触式眼压和角膜测厚仪。这台台式自动验光机测量自动验光机单眼雾视，而主体是固视在一个气球图片的仪器。作为每次客观测量的标准设置，连续进行3次快速连续测量并报告平均值。使用内置的柱镜镜片矫正散光，然后再进行雾视。
手持式客观验光/角膜曲率计HandyRef-K (NH)单眼雾视测量自动验光机。在自动验光机测量中，被测者单眼注视被测者放置在仪器内的气球。作为每次客观测量的标准设置，连续进行3次快速连续测量并报告平均值。
PlusoptiX A12C (PO)是一款手持式自动验光机，利用摄影验光原理同时测量双眼的自动验光机。照明系统包含54个红外led，呈六边形分布。在测量过程中，考官将仪器放在距离被试1.0 m的地方，指示被试看一个内置的笑脸的鼻子，该鼻子与照明系统的中心对齐。
新日本nvision - k500 (SN)单眼测量自动验光机，无雾视。这个桌面仪器是开放视野的，在测量过程中，参与者用双眼盯着距离仪器4.0米的马耳他十字架。作为每次客观测量的标准设置，连续进行3次快速连续测量并报告平均值。
2.3测量
每个参与者的客观都是用所有六个自动验光机和标准的主观验光法测量的。
2.3.1自动验光机对于每位受试者，仪器顺序随机化。总的来说，所有参与者都使用每种仪器进行了两次重复测量。在使用每个自动验光机进行第一次测量后，受试者被要求坐2分钟，然后进行第二次测量。所有的测量都是在同一天随机选择一只眼睛进行的。每次测量用时不到1分钟。
2.3.2主观验光由同一检查者测量主观屈光。主观验光的起始值是从WaveAnalyzer 700测量的客观验光中选择的。主观验光是在明视觉条件下进行的，所有受试者的照明水平相同，没有使用睫状肌麻痹剂。主观验光的终点设定为最大正/最小负的球镜值，从而获得最大的视力。采用传统的雾视方法，并采用Jackson Cross散光技术对柱镜进行细化。从双眼Eye Refract的测量结果来看，只有在自动验光机上测量的眼睛客观值被纳入分析。
2.4数据分析
利用球柱法测量了主观和客观验光，并利用以下公式将这些值转换为屈光度矢量法进行分析:
3. 结果
3.1重复性
通过每次测量和自动验光机获得的平均客观值见表2。根据主观验光M值，受试者的客观范围为-5.25 ~ +4.25D。同一自动验光机两次测量的各客观分量平均差异小于0.15D，差异无统计学意义(p > 0.05)。
表2
每个自动验光机获得的客观结果。
数值以屈光度表示，代表平均值±1个标准差。
M:等效球镜，J0和J45:柱镜矢量分量。VX: Eye Refract，WA: WaveAnalyzer 700, NIII: TONOREF™III, NH:手持验光/角膜屈光计HandyRef-K, PO: PlusoptiX A12C, SN: NVision-K 5001, SR:主观屈光。
图1显示了每个自动验光机对球镜、M和散光组件(J0和J45)的重复性限制。该图显示，在所有仪器中，球镜和M之间以及J0和J45之间的重复性界限差异最小(在所有情况下，最大差异为0.07D)。球镜和M的重复性极限值比所有自动验光机的散光分量的重复性极限值至少低一倍，除了NIII的J0和J45的重复性极限值仅低1.33倍。
图1：球镜、等效球镜分量和柱镜矢量分量测量的重复性极限。
SPH:球面，M:等效球镜，J0和J45:柱镜矢量分量，VX: Eye Refract，WA: WaveAnalyzer 700, NIII: TONOREF™III, NH:手持验光/角膜曲率计HandyRef-K, PO: PlusoptiX A12C, SN:NVision-K 5001。
除PO外，球镜和M的重复性极限均低于0.55D, PO的重复性极限分别为0.80和0.75D。对于J0和J45，所有AR的重复性限均低于0.35。
3.2主客观验光的一致性
球镜、M、J0、J45的主观验光与客观验光的差异如图2的箱形图所示。在该图中，值大于零表示主观验光比客观验光近视少或远视多，反之亦然。此外，该图中包含的星号表示主观验光和自动验光机之间的差异具有统计学意义。
图2：主观验光和客观验光的平均差为球镜，等效球镜和柱镜矢量分量。
星号(*)表示差异有统计学意义。误差条表示差异的标准偏差。查看图1标题中的缩写。
在测量过程中，所有有雾视的桌面自动验光机(VX、WA、NIII)对球镜和m的测量值最为接近，未雾视的桌面自动验光机(SH)测量到的负客观值比主观验光值更多。在两种手持式自动验光机之间，NH比PO显示的主观验光值更相似，而PO测量的远视(或近视)值比主观验光值更少。球镜、M的主观屈光度与PO (p<0.001)、SN (p = 0.02)的差异均有统计学意义。
对于这两种散光成分，与主观验光的差异是最小的所有自动验光机。J45的主观验光仅有与SN之间显著差异(p = 0.003)。
图3总结了球镜和每个屈光度矢量分量的Bland-Altman图的结果。在每个图中，白色圆圈表示主观验光和每个自动验光机之间的平均差值，误差条表示95%的一致性界限。从图中可以看出，除了PO的平均差值为+0.45D外，每个自动验光机的球镜和M的平均差值都小于±0.25D。WA和PO的一致区间最窄和最宽，分别为1.50D和2.60D。J0和J45的平均差值小于0.10D，所有自动验光机的一致极限区间在0.3 ~ 0.6D之间。
图3：
Bland-Altman图为球镜，等效球镜和柱镜矢量分量。
开圆表示主观验光和每个自动验光机的平均差值，误差条表示95%的一致性界限。查看图1标题中的缩写。
4. 讨论
我们对六种不同设计和测量原理的自动验光机的精度和准确度进行了评估。虽然自动验光机测量的客观验光不考虑受试者的视觉表现，而主要基于眼睛的光学质量，但了解哪一种自动验光机提供的值更接近主观验光，将是一件有趣的事情。所有自动验光机测量球镜和M分量的重复性在1.00D以内，柱镜分量的重复性在0.35D以下。与主观验光相比，所有自动验光机的球镜和M分量的平均差值平均在0.50D以下。然而，协议限制的间隔在1.50到2.75D之间变化。柱镜分量的均值差接近于零，一致极限的区间也在0.80D以下。
4.1测量原理的影响
精度和准确度最好的两种自动验光机(VX和NIII)的测量原理不同(VX:波前，NIII:视网膜图像尺寸大小)。还有其他自动验光机具有相同的测量原理，但显示出较差的重复性和一致性值。正如下面所讨论的，自动验光机的设计可能在决定测量精度和准确度方面发挥更大的作用。
4.2自动验光机测量时雾视的影响
在测量过程中使用雾视的自动验光机中，VX和NIII对球镜和M分量的重复性优于WA和NH。然而，这些自动验光机的重复性差异小于0.25D。在与主观验光的一致性方面，除NH外，使用雾视的自动验光机的一致性最好。NH和其他仪器的主要区别在于它是手持仪器，而其他的是桌面仪器。与有雾视的自动验光机相比，无雾视的自动验光机(PO和SN)具有更大的重复性值和更大的一致性界限间隔。先前的一项研究也表明，使用额外的雾视透镜，同时使用自动验光机测量客观，而不内置雾视，是控制不必要的调节反应的有效方法。在其他研究中也报道了雾视对控制调节和提供更接近主观验光值的影响。在一般情况下，基于雾视的自动验光机的一致性也很好。
4.3在自动验光机测量时开放视野的影响
在开放式自动验光机中，采用雾视的VX比PO和SN具有更好的重复性和一致性。开放式自动验光机可以控制调节并提供可靠的客观测量。在先前的一项研究中，比较了基于雾视的开放视图和封闭视图方法，报告了与开放式自动验光机更好的一致性。研究结果还表明，结合雾视技术可以优化开放式自动验光机的精度。其中一个带雾视的开放式自动验光机也进行了双眼同时测量(VX)，显示出良好的重复性和一致性。然而，闭场自动验光机的雾视也显示出类似的重复性和一致性。这表明，无论是开放式还是闭场，雾视的存在都是至关重要的。这再次指出，在自动验光机测量期间使用的雾视是重要的。本研究使用的单眼自动验光机在测量时均采用了雾视。其中，台式自动验光机(WA和NIII)相对于手持自动验光机(NH)具有较好的精度和准确度。
4.4手持验光机设计的效果
手持式自动验光机主要用于儿童。我们评估了两种手持式自动验光机，一种是使用雾视(NH)，另一种是基于摄影验光而不使用雾视(PO)。在这两种自动验光机中，有雾视的自动验光机比没有雾视的自动验光机具有更好的重复性和一致性。先前的研究表明，PO低估了儿童的远视。在目前的研究中，我们甚至在成人研究对象中也看到了类似的趋势。
本研究中使用的两种手持式自动验光机与除SN外的所有台式自动验光机相比，显示出更大的重复性值和一致的间隔限制。头部的位置和旋转也可能在这些手持式自动验光机的精度和准确性中发挥重要作用，因为在测量期间头部倾斜会影响柱镜测量。在我们的研究中，PO对柱镜部件具有最大的一致区间限制。相反，与PO相比，NH对柱镜部件表现出更好的一致性。这可能是由于NH头部静止时头部位置、旋转和固定的差异。
对于本研究中使用的3个自动验光机(NIII, NH和SN)，报告的客观测量是由快速连续的3次连续测量组成的平均值。我们做了这个测量，等待2分钟再重复一次。以往的自动验光机精度研究分析了2次或3次重复测量的可重复性。作为评估重复性随3次重复测量变化的补充评估，我们对16名受试者的一个自动验光机(NIII)进行了评估。这是自动验光机在两次重复测量中显示出等效球镜元件的最佳重复性值，而不是柱镜元件的最佳重复性值(图1)。与两次重复测量相比，三次重复测量的重复性变化不超过0.1 D。本研究测量的屈光不正范围在-5.25 ~ +4.25D之间，目前的结果不能外推到高度屈光不正，特别是在远视中。然而，在常规验光实践中，大多数临床人群落在本研究包括的范围内。
通过与标准主观验光的比较，评价了自动验光机的临床准确性。本研究将各种自动验光机设计与主观验光值进行比较，以阐明最佳的自动验光机设计。根据目前的研究结果，可以得出结论，在决定自动验光机值的精度和准确性方面，内置雾视是最重要的特征，其次是开放式。
资助声明
作者没有获得这项工作的具体资助。
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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