为什么角膜接触镜是近视控制的一线光学矫正工

时间:2019-08-29 09:48

2019年发布的国际近视管理指南（IMI – Clinical Management Guidelines）中提到，接触镜是儿童近视控制的一线光学矫正工具，而框架眼镜是二线矫正工具，适用于无法配戴或不接受接触镜的儿童。 
图1 不同近视防控手段有效性的研究
 
Atr H = high-dose atropine 高浓度阿托品 (1% or 0.5%)
Atr M = moderate-dose atropine 中浓度阿托品(0.1%)
Atr L = low-dose atropine 低浓度阿托品(0.01%)
BSLs =bifocal spectacle lenses 双焦点镜
Cyc =cyclopentolate 环戊通（这是一种散瞳验光用的睫状肌麻痹剂）
MOA = more outdoor activities (14~15 hrs/wk) 更多的户外活动（每周14~15小时户外活动）
OK =orthokeratology 角膜塑形镜
PASLs = progressive addition spectacle lenses 渐变多焦点镜
PBO =placebo（安慰剂）即对照组SVSLs
SVSLs = single vision spectacle lenses 单焦点框架镜-足矫正（普通框架眼镜）
PBSLs =prismatic bifocal spectacle lenses 棱镜+双焦点组合镜
PDMCLs = peripheral defocus modifying contact lenses周边离焦控制软镜
PDMSLs = peripheral defocus modifying spectacle lenses周边离焦控制框架镜
Pir =pirenzepine 派仑西平（一种原来用于治胃病的药，后来发现有近视控制作用）
RGPCLs=rigid gas-permeable contact lenses RGP
SCLs =soft contact lenses软性接触镜（软性隐形眼镜）
Tim = timolol 噻吗心胺 （一种降眼压药）
USVSLs = undercorrected single vision spectacle lenses（欠矫正框架眼镜）
 
二、为什么框架镜类的近视控制效果不如接触镜？

1、框架镜不能随眼球转动而保持同步转动

框架镜验配时是以眼球向正前方看，视线通过镜片的光学中心为基准进行设计的。而真实的生活场景中，我们向各个方向注视时，眼球是会不断转动的，所以眼球的注视视线不一定都会从镜片的光学中心看出去。对于单焦点的框架镜（即镜片只有一个光度）来说，视线不通过光学中心时，有效的屈光度会发生少量的改变，但影响很小。但是对于功能性镜片（即镜片有两个以上的光度）来说，不同的注视位置，决定了视线通过镜片处的光度不同，这就会有影响了。
 
人眼在看近物（比如读书、看手机）时，自然双眼会向内、向下方转动。而不同个体的阅读习惯差异很大，因年龄、隐斜、阅读时的头位、阅读距离等而不同。J Bao et al（2015）对比了正位眼、外隐斜和内隐斜的儿童戴单光镜和渐变镜阅读距离、头位、注视角的比较（图2），在她们的研究中发现，外隐斜儿童阅读时头位的倾角大（即更低头，图3 A）而内隐斜儿童阅读时头位的倾角小（即更抬头，图3 B）；外隐斜儿童阅读时的注视角小（图3A），而内隐斜儿童阅读时的注视角大（图3B）。在戴渐变多焦点镜的时候这种趋势会明显增加。
 
注视角大，意味着看近时视线通过镜片的位置偏离光学中心。对于渐变多焦点镜来说，偏离光学中心位置光度不同（视ADD的大小而不同），产生的光学效果也不同，才能起到度数渐变的效果。如果注视角太小，看近时视线通过镜片的位置就在光学中心附近，那渐变镜就起不到作用了。外隐斜的儿童看近时注视角小，所以视线还是从光学中心的位置看出去，这样戴镜与普通的眼镜就没有明显的差别；而内隐斜的儿童使用渐变镜阅读时，注视角大，视线是从下方的近用光学区看出去的。该研究认为，这可能是为什么内隐斜的儿童戴渐变多焦点镜的近视控制效果优于外隐斜儿童的原因之一。
图2 戴单光镜和渐变镜阅读距离、头位、注视角的比较
图3 不同头位倾斜角不同，注视角不同，视线通过框架镜片的位置不同
 
可见，对于各种多功能镜片设计来说，视线从镜片的什么位置看出去很重要。而个体的注视习惯却差异很大，毕竟镜片不能随眼球转动而保持同步转动。对于近视控制设计的框架眼镜来说，很难保证配戴者的视线一定从理想的位置看出去，这样就可能影响近视控制效果。
 
比如减少周边远视性离焦的框架镜，当视线从中心看出去的时候，周边的近附加光度能在视网膜上形成近视性离焦，但如果视线从偏离中心的区域看出去的时候，这种离焦设计产生的视网膜像的效果就会不一样了。
 
现在有多点近视离焦的框架镜设计，这种设计中间六边形是远距全矫区域，中周部的马蜂窝状的环形区域是离焦环区，由396个直径1mm间隙0.5mm的+3.50微透镜组成，所以离焦环区的每一个微透镜的度数都是在远用光度上增加+3.50D。眼球转动时即使通过这些蜂窝状的区域看出去也会在视网膜上形成多点的近视性离焦。这种设计解决了眼球转动时注视视线变化与框架镜光学区位置不匹配的问题。（但这种镜片设计我国目前还没有临床研究结果发表）
 
对于接触镜来说，镜片直接贴附在角膜上，镜片活动度小，会随着眼球的转动而转动，在配适良好的情况下，视线会始终从接触镜的中央光学区附近看出去。就不会出现上述框架镜的问题。

2、猜想近视控制的框架镜设计离焦量可能不够

角膜塑形镜对近视的控制效果很确切，已经有非常多的临床研究证明其对近视控制的有效性平均优于软性接触镜和框架镜（图4）。


角膜塑形近视控制原理的主要假设，是认为塑形后角膜上形成高曲率环状离焦区域，使视网膜周边成像在视网膜前，形成近视性离焦。如果这个假设是正确的，那离焦量越大，近视控制效果会越好。
图4 不同近视控制方法的控制率比较
 
我们猜想近视控制的框架镜设计离焦量可能是不够的。
 
图5中是一个近视-5.00D角膜塑形的切线差异地形图，可以看到塑形后起到“周边近视性离焦环”的屈光度差异是+3.75D，中央角膜屈光度差异是-3.75D，也就是说，离焦环产生了7D的近视性离焦量。
图5 近视-5.00D角膜塑形的切线差异地形图
 
图6中左图放的是一个-2.25D的减少周边远视性离焦框架镜的镜度图，其中央光学区光度-2.16D，而周边的离焦环区光度为0，也就是说，离焦环产生了2.16D的近视性离焦量。而图6中的右图是一个-4.00D的配戴多焦RGP后的切线差异地形图，可以看到戴镜后起到“周边近视性离焦的环”的屈光度差异是+10D，中央角膜屈光度差异是-6D，也就是说，离焦环产生了16D的近视性离焦量。（多焦RGP的离焦量随设计而不同。）
 
所以，与角膜塑形（或多焦RGP）相比框架镜近视控制设计的近视性离焦量小太多了，这可能也是其近视控制效果相对差的原因之一。
此外，目前软性多焦点接触镜的离焦量（ADD）一般在2~3D间，我想这也许也是软性接触镜近视控制效果不如塑形镜的原因之一。（当然软镜也有很多种设计，差别也很大，请关注我的后续文章）
图6  减少周边远视性离焦框架镜和多焦RGP的离焦量比较
 
 在动物实验中，有不少研究者使用的是5D、10D甚至更多的周边离焦量设计，都有良好的近视控制效果。那是否增加框架镜的周边离焦量（增加周边的ADD设计）也能对人眼有效呢？我想可能也不是，因为当周边离焦量增加时会带来大量的高阶像差，而严重影响视觉质量。戴那样的眼镜可能会出现视物严重变形、眩光，甚至头晕目眩的情况。
 
对于人眼需要多大量的周边离焦才能达到有效控制近视控制进展而又能不明显影响视觉质量，舒适视物，还有待进一步的研究。
 
小结


对于儿童近视控制来说，角膜接触镜是一线的近视控制手段，近视控制有效，明确。但相对框架镜来说，接触镜风险也相对高，使用的经济成本和费用也更高。


框架镜近视控制效果差的可能原因，我们猜想是：1、框架镜片不能随眼球转动而保持同步转动，影响了框架镜的光学设计效果；2、近视控制的框架镜设计离焦量可能不够。
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