散光眼中最小弥散圆位置的实验研究：零球镜等效值时年轻个体的近视偏移现象

《Scientific Reports》：Experimental investigation of focal position in regular astigmatic eyes with zero spherical equivalent

本研究针对传统观点认为散光眼在球镜等效值(SE)为0时最小弥散圆会落在视网膜上的假设，通过诱导年轻受试者产生规则散光(1D、2D、3D，轴位180°)，使用开视野自动验光仪测量发现实际SE呈现显著近视偏移(-0.33±0.09D、-0.49±0.22D、-0.77±0.27D)。结果表明调节干预使视网膜像平面位于最小弥散圆与第二焦线之间，这一发现对散光屈光矫正具有重要临床意义。

　　

在眼科临床实践中，散光矫正一直是屈光检查的重要环节。传统理论认为，当散光眼的球镜等效值(Spherical Equivalent, SE)为零时，最小弥散圆(Circle of Least Confusion)会恰好落在视网膜上，从而提供相对清晰的视觉质量。这一理论成为临床上使用散光表或交叉圆柱镜进行散光矫正的基础依据。然而，这一沿用多年的理论假设是否完全符合人眼的实际调节特性，尚未经过严格的实验验证。

随着近视发病率在全球范围内的不断攀升，精确的屈光矫正显得尤为重要。散光作为常见的屈光问题，约影响三分之一的人群，可导致视力模糊、视疲劳、阅读速度下降等多种症状。在屈光矫正过程中，如果基于不准确的理论假设，可能导致矫正不足或过矫，影响视觉质量和患者舒适度。

日本Kitasato大学的Yo Iwata及其团队对此问题展开了深入研究。研究人员质疑传统理论的可靠性，认为在散光存在的情况下，人眼的调节系统可能会主动干预，使视网膜像平面偏离最小弥散圆的位置。这种偏离可能导致实际的屈光状态与理论值之间存在差异，进而影响矫正效果。

为验证这一假设，研究团队设计了严谨的实验方案。他们招募了20名健康年轻成年人(平均年龄20.2±0.8岁)，所有参与者均无严重影响视力的眼部疾病，且散光均小于1.00D。研究采用开视野自动验光仪(WAM-5500)这一高精度测量设备，在标准化的实验条件下进行屈光状态测量。

实验过程中，参与者首先接受完全屈光矫正，随后研究人员通过添加镜片诱导产生三种不同度数的规则散光状态(1D、2D和3D)，所有状态的球镜等效值均设定为0D。在每种条件下，使用自动验光仪以5Hz的采样频率连续记录3秒内的屈光状态变化，并通过主观散光表检查进一步验证测量结果。

主要技术方法

研究采用开视野自动验光仪(WAM-5500)测量屈光状态，该仪器具有高测量精度和重复性。20名健康年轻受试者(20.2±0.8岁)在完全屈光矫正基础上，通过添加镜片诱导三种规则散光状态(SE=0D)。测量过程中参与者注视5米远处的径向靶标，以5Hz频率记录3秒内的屈光数据，同时配合主观散光表检查。

研究结果

客观屈光测量结果

在所有实验条件下，客观测量的球镜等效值均显示显著的近视偏移。具体而言，在1D散光条件下，平均SE为-0.33±0.09D；在2D散光条件下，平均SE为-0.49±0.22D；在3D散光条件下，平均SE进一步增加至-0.77±0.27D。统计分析表明，所有条件下的近视偏移均具有统计学显著性(p<0.001)。

值得注意的是，随着散光度的增加，近视偏移的程度也显著增加。Friedman检验显示三种散光条件之间存在显著差异(χ2=16.30, p=0.00029)。事后比较发现，所有两两比较均存在显著差异(1D vs. 2D: p=0.003; 1D vs. 3D: p<0.001; 2D vs. 3D: p=0.007)，表明散光度越大，诱导的近视偏移越明显。

1D

2D

3D

ID

Sph

Axis

SE

Sph

Cyl

Axis

SE

Sph

Cyl

Axis

SE

1

0.34

-1.03

173

-0.175

0.30

-2.11

194

-0.755

1.04

-3.52

183

-0.72

主观散光表检查结果

在所有参与者和所有实验条件下，主观报告的散光轴位均与客观测量结果一致，均为顺规散光(with-the-rule astigmatism)。这一结果进一步验证了实验条件的有效性和测量结果的可靠性。

讨论与结论

本研究的结果挑战了长期存在的传统观点。与预期相反，在球镜等效值为0D的散光眼中，最小弥散圆并未落在视网膜上，而是位于视网膜前方。实际视网膜像平面位于最小弥散圆与第二焦线之间，且随着散光度的增加，近视偏移程度也随之增加。

这一现象的可能机制在于人眼调节系统的主动干预。研究人员认为，大脑可能倾向于选择在焦线汇聚的方向上看清物体，而不是在焦线完全无法汇聚的位置。因此，调节系统会轻微作用，使焦点偏向近视方向，将视网膜像平面置于最小弥散圆和第二焦线之间，而两者均不与视网膜完全重合。

这一发现与1930年的经典观察结果一致，即散光观察者倾向于将第二焦线聚焦。研究结果还表明，散光引起的模糊会刺激调节，且散光度越大，产生的近视偏移越明显，这与更强的模糊引发更强的调节驱动相一致。

该研究对临床屈光矫正实践具有重要意义。在使用散光表进行矫正时，可能需要考虑使用较低度的雾视来应对调节干预。而在使用交叉圆柱镜时，第二焦线更接近视网膜，可能导致患者感知到的散光比实际更强，进而可能导致散光的过矫。

此外，研究结果对儿童角膜塑形术(orthokeratology)也有启示意义。角膜塑形术期间的残留散光可能增加经线性的近视离焦，从而可能对治疗效果产生贡献。然而，这一假设仍需通过精心设计的前瞻性儿科研究来验证。

研究的局限性包括参与者仅限于顺规散光者，未考虑逆规散光(against-the-rule)和斜轴散光(oblique astigmatism)的情况；散光设置限于1-3D范围；研究对象为年轻人，其调节能力较强，而老年人可能表现不同；未考虑参与者日常矫正习惯对结果的影响。

总之，这项发表在《Scientific Reports》的研究揭示了散光眼中调节干预导致的视网膜像平面定位新机制，对提高屈光矫正精度和改善视觉质量具有重要临床价值，为优化散光矫正策略提供了实验依据。