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3讨论
波前和波前像差作为物理学概念早已存在于所有的光学系统。而人眼球是一种极其复杂的光学系统，因此，它同样存在波前和波前像差。在某一时点，振动传播方向上同位相的点所形成一个面，称为波阵面，简称为波前。如果入射光为单色近轴光，物体上的一个点经过理想光学系统可获得一个清晰的像点。在理想成像的情况下，点光源经过光学系统后所形成的像应是一个以理想像点为中心的球面，即理想波前。因此，波前是光波连续性的同相表面，波前与光线前进的方向垂直。出现不清晰的像点表明其不是由理想的波前聚集形成。如果光学系统出射波面变形那实际的波前则为不规则球面，其与理想波前间的偏差，即为波前像差[4]。从几何光学角度可将像差分为色像差和单色像差[5]。人眼并非理想的光学系统，单色光成像时又可以分为球差、彗差、场曲、像散和畸变等5种像差。白色光成像时，还可同时产生轴向色差和垂直色差。波前像差是衡量光学系统成像质量的重要指标。通过它可以推算出评价光学系统成像性质和图像对比敏感度的四个函数：相位传递函数，调制传递函数，点扩散函数，线扩散函数[6]。人眼由于受到各种倾斜，非对称和非同心等光学缺陷的影响，其轴仅见近似的假想轴线，视网膜上的像存在不同程度的扭曲和模糊，这便是人眼像差。在影响视网膜成像的像差因素中，最重要的是球差和色像差。
人眼波前像差来源于：(1)角膜与晶状体的表面曲度存在局部偏差;(2)眼屈光介质不同轴;3眼屈光介质的内容物质不均匀，从而造成折射率的局部偏差。波前像差检测仪大体分为主观法和客观法两种类型。如：激光光路追踪法(LRT)[7]，ShackHartman[8]，感受器和Tscherning感受器[8]，和空间分辨析射仪(SRR)[7]。LRT，ShackHartmann感受器和Tscherning感受器均是客观测量波前像差的方法，像点的清晰度是依据视网膜的反射光判断，客观性检查法需要成像系统分析从视网膜反射回的信息，而反射回来的信息是从视网膜脉络膜等多层次而来的，因此参照焦点平面定义的像差并不像主观法那么准确。而SRR是一种心理物理学方法，需要检查者的配合，同时通常耗时较长，这种检查方法缺点是需要移动受检者和需要受检者配合。成像点的清晰度由患者主观判断，测量速度较快，测试的每条光线依次入眼，患者反应迟钝时误差增大，但高阶像差的精确度依然高。目前应用在Wavelyht Allegretto系统、Ladar Vision激光系统、Laser Sight系统的是客观性检测法如Shack-Hartmann波前检测和Tscheruing波前检测。而我们进行的波前像差仪为Tscheruing波前检测系统，此种为视网膜成像波前测量法。波前像差的形成由在视网膜上成像的偏差而定，因此叫“视网膜成像”法。这种波前检测的形成是由Tscheruing原理来进行描述的。激光束经校准平行后通过一个13×13即169小孔的屏，从而产生了整齐排列的数个光点(去除中心光点)，从而在视网膜上成像。在经过眼介质时，光点的排列会由于介质的不规则而产生偏差，这种扭曲的光点排列会通过一个同轴的相机记录下来[9]。光点和无像差时光点位置的偏差可用于精确计算波前的形态(Seiler法)[10]。目前，虽然用于测量人眼像差的波前像差仪(镜)有多种，但多采用Zernike多项式和波前像差图表达其测量结果。像差图显示的是经过瞳孔中心光线与其他经过屈光系统光线的光程差[11]，将结果以二维或三维伪彩图形表示。如果要对像差进行深入研究，必须以数字对像差进行描述。Zernike多项式是计算各条光线的光程(实际波前)与通过瞳孔中心的主光线的光程(理想波前)的差值，即为各条光线的波前像差。通过Zernike多项式，可以量化眼光学系统的像差。常用的Zernike多项式为7阶35项，其中一阶与二阶是常规的低阶像差，在常规验光中可用球镜度、柱镜度及散光轴表示。而三阶以上为高阶像差，包括彗差、三阶球差、像散、场曲、畸变等，用常规的验光手段无法测量。如Zernike多项式的第1项为x轴倾斜，第2项为y轴倾斜，第3项为0°和90°散光，第5项为45°和135°散光，第4项为离焦，即近视或远视，第9项为x轴彗差，第8项为y轴彗差，第12项为球差，其他各项则不包含在经典几何光学理论之内。
波前像差现已由单纯的物理光学概念变为影响人眼视功能的研究方向，在眼科临床中应用广泛。Burns在应用SRR研究调节对波前像差影响时发现眼的屈光系统在消除调节时，视网膜成像质量是最好的[12]。我们每个患者在经过10g/L阿托品7d散瞳后眼调节基本消除可发现视网膜检影的数值和Wavelight波前像差仪测量的低阶像差数值均极为相似，差异无显著性。因此，波前像差仪可作为补充传统验光的一种好方法。Liang等首次报道用波前感受器测量人眼屈光系统的总体像差，随后出现了大量关于近视眼高阶像差研究分析报道。波前像差概念的提出对解决屈光系统的像差问题，尤其是角膜屈光手术所导致的视觉质量问题有重要的实验和临床价值。许多研究表明角膜屈光手术后高阶像差值增大，而且术后并发症也与高阶像差值的增加有关。近年来，国内外许多学者使用波前像差引导的“个性化切削”屈光手术，发现术后BSCVA(最佳矫正视力)显著提高，并发症明显减少。手术效果令人满意。因此，应对术前高阶像差偏高的患者，尤其是球差，彗差较高者，暗光下瞳孔较大的患者，以及有特殊要求的患者如夜间驾驶，参军等，以及传统屈光手术后的某些并发症如眩光，光晕，夜间视物模糊等给予波前引导的“个性化切削”。He等[13]研究发现20%的近视眼患者各阶RMS值均高于正视眼，认为高阶像差可能在近视的发展中起一定的作用。我们在此研究中发现远视弱视儿童的各阶像差值随屈光度增加而增加，我们推测高阶像差可能在远视、弱视的发展中起一定的作用。有研究表明RMS4，RMS6随散光度数增加而增加，而散光度数增大球差增加[11]。也有研究认为散光增大，彗差增加。我们的结果显示(表2)，远视儿童散光度增加，各高阶像差如三叶散光，彗差，球差都增大，但两两比较仅C6差异有显著性。
根据视网膜结构，人眼视力最好可达到20/10，甚至更好，然而视觉敏感度受视网膜的分辨力，瞳孔的作用，及眼球的光学系统，如角膜、晶状体，玻璃体的光学像差等多方面的限制[14]。当视网膜分辨力和瞳孔相对稳定情况下，人眼像差就显得十分重要。我们研究结果显示矫正视力中低度组比较RMS1, RMS5以及 RMSh差异有显著性。而与其他高阶像差无统计学意义。但是轻度弱视组中各阶像差值均明显低于中度弱视组(表3)。由于重度弱视组患儿年龄太小，无法合作检查，未纳入对比组故无统计学意义。故高阶像差是否影响弱视程度，需进一步研究。
屈光不正对高阶像差均有影响，本结果显示，球性和柱性屈光不正和球差、彗差以及主要和高阶像差均表现出广泛的相关性，其中最密切的为球性屈光不正与球差的相关性。有关理论说明，屈光不正对球差有影响，如球差和入射角成正比[15]。本研究亦证明，屈光不正的大小和球差有相关性，相关系数为0.379(P≤0.01)。而我们在临床上发现球差越大的患者影响视觉质量程度越深。在屈光手术方面进行球—柱像差的消除有利术后视觉质量的提高。而在儿童远视弱视治疗方面亦相同，弱视经过一段时间的治疗后视力提高，屈光不正度数减轻则球差数值减小，视觉质量提高，这与近视治疗的结果是一致的。我们在使用Wavelight波前像差仪测量弱视儿童的波前像差时发现了和别的像差仪同样的缺陷，对于远视屈光度>+6.00D的测量时图形较难出现，数据较难得出。而>+6.00D的远视弱视患儿仍有相当的一部分，故我们觉得像差仪的设计尚待进一步研究后完善。目前多数的观点认为影响高阶像差的因素有眼部手术或外伤，年龄[16]，屈光不正，瞳孔大小和位置[17]，屈光调节力[18]以及被检者的合作程度有关。因此波前像差的测量精度还有待于进一步提高[19]。
视觉系统最重要的功能是形觉，即不仅感觉到物体的光，且能分辨它和认识它的形状。目前在临床上对它进行评价的主要手段是视力表，但是单纯用视力表检查视角的大小只能反映黄斑对于高对比度(即图形的反差很明显)的小目标的分辨功能，例如用黑字印在白纸上的视力表检查。两人的视力相等，换用黑字印在灰色纸上的视力表检查，两人的视力就不一定相等。CS的检测可更准确地反映患者的真实视力。即对比敏感度检查是在明暗对比度变化的情况下确定的视觉系统对不同空间频率的正弦光栅条纹的识别能力，是测试视标边缘与背景照明间对比分辨的能力。条栅越粗，空间频率越低，条栅越细，空间频率越高。一对明暗条栅称为一周，并以每度角所含的周数代替空间频率，单位是周/度(cyck/degree, cpd)，每一空间频率均有对比度阀值。在同一空间频率，人眼所能识别的最小对比度称为对比敏感度阀值。阀值的倒数即为对比敏感度。将视角与对比度结合起来，测定人眼对各种不同空间频率的图形所能分辨的对比度，得出对比敏感度函数(CSF)。低频区主要反映视觉对比度情况，高频区主要反映视敏度，中频区较为集中反映视觉对比度和中心视力综合情况。
正常儿童的CSF随空间频率的变化可分为三个区段，低空间频率区(SF≤1.5c/deg)，中空间频率区(SF1.5～6.04 c/deg)，高空间频率区(SF≥6.0c/deg)，CSF的峰值位于中空间频率区段，说明正常儿童的视觉系统对这一空间频率区的条纹的敏感程度较高。CS是弱视早期视功能仅有微小改变时最敏感的诊断指标，有研究表明弱视儿童与正常对照组相比，不同空间频率下CS有不同程度的降低，表明弱视儿童的CS阈值比正常儿童明显升高，斜视性弱视主要引起高频区CS下降;屈光参差性弱视则引起全频CS下降，剥夺性弱视仅在低频区CS的下降表明严重的视力丧失。对早期弱视诊断很重要，对比敏感度与视力在治疗中呈平行上升，但在视力无改善时，对比敏感度可有所提高。而与正常儿童比较，弱视患儿的CSF曲线较正常儿童的CSF曲线低平，峰值向低空间频率区移位，中、高空间频率区的CSF明显受损。在我们的研究中发现，弱视患儿的对比敏感度为全空间频率的CSF受损，尤其是中高空间频率受损严重。
本实验的对比敏感度测量是在最佳眼镜矫正下进行的，所以此时离焦和像散已经不是主要的像差，而球差、彗差等高阶像差占主导地位。从理论上讲，高阶像差对高频低对比度的图形会产生影响。本研究的结果正显示高阶像差中球差对暗室高频段(12c/d)对比敏感度值有相关性，表明人眼高阶像差球差影响到人眼的对比敏感度，尤其是高频段的对比敏感度。儿童远视弱视的诊断和治疗应从弱视的发病机制出发，全面检查，总体考虑，明确年龄因素，矫正方法及各种眼球的异常及不同的光学改变对视力的影响。高阶像差及对比敏感度更细微更客观地反映视觉质量，在弱视的治疗中，虽然患儿视力无明显提高，但对比敏感度有所提高，高阶像差有所改变，提示在患儿治疗过程中，对比敏感度与高阶像差比视力反应更早。因此高阶像差和对比敏感度能较正确反映弱视治疗的效果，推断其愈后，我们认为高阶像差及对比敏感度的引入在指导小儿远视弱视的诊断、治疗和愈后方面，有重要的临床意义。
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