飞行员在明暗环境下眼波前像差的分析

尊重生命真诚关怀地址：南京白下区马路街一号咨询80865261急诊：80865081题名:正常飞行员在明暗环境下眼波前像差的分析字数:约2500字图表:3表2图作者单位:210002南京，解放军第454医院眼科（孙群林、樊凡、彭琦、何雨霞、赵长霖）；215000苏州，六六视觉科技股份有限公司（徐清、谢晔）通讯作者:樊凡，E-mail:[e-mail]，电话：[phone]Title:CharacteristicsofWavefrontAberrationsinEyesofnormalAirForcePilotsinBrightandDarkConditionsAuthornamesandaffiliations:210002theophthalmologydepartmentofthe454thhospitalofPLA,Nanjing(QunlinSun,FanFan,QiPen,YuxiaHe，ChanglinZhao);21500066Vision-TechCo.,Ltd，Suzhou（QingXu,YeXie）尊重生命真诚关怀地址：南京白下区马路街一号咨询80865261急诊：80865081正常飞行员在明暗环境下眼波前像差的分析【摘要】目的研究正常飞行员在明暗环境下波前像差变化及在暗环境下对飞行员视觉评估的意义。方法现役飞行员22例（44眼）,平均年龄31.7±6.4岁，视力均在4.9以上，采用WFA-1000型主觉像差仪（苏州六六视觉科技股份有限公司）分别在明暗环境下检测受试者的波前像差，得到各阶像差成分的均方根值（RMS）。并测量眼压（IOP）、角膜曲率、中央角膜厚度（CCT）等常规参数。结果飞行员的IOP、角膜曲率、CCT均在正常范围。波前像差在暗环境下仅5阶像差有显著增大（P0.05），5阶以下及总像差无显著差异。结论暗环境条件下飞行员的视觉质量在高阶波前像差方面有所下降，但总体无影响。波前像差对飞行员视觉功能的评估具有一定意义。【关键词】体格检查；眼屈光学；波前像差；角膜地形图【中图分类号】R851.3【Abstract】ObjectiveToinvestigatethecharacteristicsofwavefrontaberrationsineyesofthenormalairforcepilotsinbrightordarkconditionsandtovaluetheapplicationofwavefrontaberrationsinvisionqualitiesofpilots,especiallyindarkcondition.MethodsFortyeyesof22airforcepilotsofPLA(22males,age:31.7±6.4years)withvisionacuities=4.9weremeasuredbyasubjectivemeasurementofwavefrontaberrationsinstrument,WFA-1000(66Vision-TechCo.,Ltd，Suzhou,China).RMSvalueswereobtainedinbrightordarkroom.Centralcornealthickness(CCT),intraocularpressure(IOP),andcornealcurvatureweremeasuredtoo.ResultsCCT,IOP,andcornealcurvaturewerenormal.Therewerenoevidentdifferencesbetweenthewavefrontaberrationsineyesoftheairforcepilotsinbrightanddarkconditionsexceptthe5thorderpolynomialterms(P0.05).ConclusionVisionqualitiesofpilotsdecreasedindarkcircumstanceatRMSwavefrontdeviationsofhighorderaberrations,yetingeneral,therewerenoevidentinfluencesoftotalwavefrontdeviationsindarkconditions.Andwavefrontaberrationsaregoodtovaluevisionqualitiesofpilots.【Keywords】Physicalexaminations;Dioptricsofeye;Wavefrontaberrations；Cornealtopography尊重生命真诚关怀地址：南京白下区马路街一号咨询80865261急诊：80865081目前对飞行员视觉功能的主要检测有视力、视野、对比敏感度视力等，且多在明亮环境中检测所得。而飞行员的实际飞行工作训练又常在夜间进行，因此了解飞行员夜间暗环境条件下的视觉质量，对部队战斗力的培养有着重要的意义。随着现代眼视光学的进步，波前像差（波阵面像差）研究在眼科临床中日益广泛，目前对近视眼，LASIK、LASEK、PRK、白内障等屈光手术前后波前像差的研究较多，而对飞行员等特殊人群的波前像差研究尚未见报道。故此本篇对22例现役飞行员眼睛的进行了明暗环境下的波前像差进行了对比研究，以对飞行员夜间飞行视觉功能进行评估。对象与方法一、对象：来我院住院体检的合格现役飞行员22例44眼，全部为男性，平均年龄31.7±6.4岁（23~46岁），视力均在4.9以上（4.9~5.3，国际标准对数视力表）。并行裂隙灯显微镜及眼底镜检查排除眼部疾病。该研究实验设计方案及所用方法均遵循赫尔辛基宣言。二、仪器与方法像差采用WFA1000型眼像差仪（苏州六六视觉科技股份有限公司，中国）测量。测量时受试者在指导下先调整系统内焦距，以矫正其屈光不正，使受试者看清系统内的靶目标。检查分别在自然光线及暗室环境进行，各重复检查2次，操作均由同一检查者指导完成。操作中，检查者始终监视患者的瞳孔，不断地调整系统调节杆维持瞳孔中心与光学中心一致[1]。受试者通过移动鼠标点击靶目标中央完成测量，每一次检查必须完成21次点击。第一次检测为熟悉操作过程，第二次测量结果纳入统计。眼压采用NT2000非接触眼压计(NIDEK,Japan)测量，每只眼睛测三次，取平均值。角膜曲率采用ARK9000型OPTICALPATHDIFFERNCESCANNINGSYSTEM(OPD-scan,NIDEK,Japan)测量两次，取图像较好的一次值。中央角膜厚度（CCT）采用KN1000型A超（SiUPO，中国），每只眼睛表麻后测量3次，取平均值。统计学处理：数据表示形式为平均数±标准差。像差分析直接得到20项Zernike多项式系数，再计算出2~5阶各阶像差均方根（rootmeansquare,RMS）值RMS2~5（单位μm，后述省略），及5阶总像差尊重生命真诚关怀地址：南京白下区马路街一号咨询80865261急诊：80865081(RMSg)及3~5阶总像差(RMSh)值。数据分析软件用的是SPSS16.0版(Cary,NC,USA)。采用配对t检验比较左右眼及亮暗环境条件下的差异。采用曲线拟合判断两者的相关性。是否有显著差异取的是P0.05为标准。结果飞行员左右眼视力、CCT、角膜曲率、眼压等结果均在正常范围，详见表1。经配对t检验分析左右眼波前像差的RMS值无显著差异（P0.10），详见表2。双眼在亮暗环境下波前像差的RMS值仅第5阶有显著差异（P0.05），余阶及总像差的RMS值均无显著差异，详见表3。在明暗环境下双眼波前像差Z7、Z8、Z12的绝对值与年龄均无显著线性相关（P0.10），数据省略。表1一般测量结果Tab1Commonresults项目Items右眼Righteye左眼Lefteye视力Visionacuity5.15±0.105.14±0.10中央角膜厚度CCT(μm)549.5±30.0550.0±30.5角膜曲率cornealcurvature(K)42.79±1.1242.88±1.13眼压IOP(mmHg)14.39±2.0214.21±2.03表2左右眼波前像差RMS值配对t检验比较Tab2ComparativesofWavefrontaberrations’RMSvaluesbetweenbotheyes(pair-ttest)项目Items右眼Righteye左眼Lefteyet值tvalueP值PvalueRMSg0.37±0.220.40±0.220.8600.395RMS(2)0.24±0.190.25±0.160.5030.617RMS(3)0.16±0.080.19±0.121.4640.151RMS(4)0.13±0.080.14±0.100.7990.429RMS(5)0.14±0.120.16±0.120.5290.600RMSh0.26±0.150.29±0.191.0620.294尊重生命真诚关怀地址：南京白下区马路街一号咨询80865261急诊：80865081表3明暗环境下眼波前像差RMS值配对t检验比较Tab3ComparativesofWavefrontaberrations’RMSvaluesbetweeneyesinbrightanddarkconditions(pair-ttest)项目Items明环境Brightconditions暗环境Darkconditionst值tvalueP值PvalueRMSg0.36±0.160.41±0.27-1.3860.173RMS(2)0.24±0.150.25±0.20-0.0960.924RMS(3)0.16±0.070.19±0.13-1.4520.154RMS(4)0.12±0.060.15±0.11-1.7040.096RMS(5)0.13±0.070.17±0.15-2.1900.034*RMSh0.25±0.090.31±0.22-1.8820.067*有显著差异讨论像差，又称波前像差，存在于所有光学系统。人眼是极其复杂的光学系统，它也同样存在像差。目前波前像差测量主要以光线追踪原理为基础，主要分为Hartmann-Shack[2,3],Tscherning[4,5],和Scheiner-Smirnov三大理论。以前两者为基础设计了客观像差仪，以后者为基础设计了主观像差仪。根据Scheiner-Smirnov理论设计的像差仪主要有日本NIDEK的OPD扫描系统，EMORY视觉矫正系统及本研究所使用的苏州六六视觉医疗器械有限公司生产的WFA1000系列像差仪等主观像差仪。眼的波前像差是评价眼光学质量的重要指标，通常用图像（图1）或者Zernike多项式（图2）来表示。波前像差分为低阶像差和高阶像差，低阶像差（1阶和2阶）主要是离焦与散光，可用球柱镜镜片矫正；高阶像差为3阶以上的像差即Zernike系数第6项以上，不能用普通球柱镜片矫正。波前像差Zernike多项式系数20项对应于传统几何光学:1阶：Z1（X轴偏移），Z2（Y轴偏移）；2阶：Z4（离焦），Z3、Z5尊重生命真诚关怀地址：南京白下区马路街一号咨询80865261急诊：80865081（散光）[6,7]；3阶：Z6、Z9（三叶草像差），Z7、Z8（彗差）；4阶：Z10、Z14（四叶草像差），Z11、Z13（二次散光），Z12（球差）……。图1某飞行员双眼总像差平面图和立体图（上：右眼，下：左眼）Fig1Generalwavefrontaberrationsfigure