鹿大千 杜蓓 張洪波 金成成 張惟虓 魏瑞華

(天津醫(yī)科大學眼科醫(yī)院視光中心 天津醫(yī)科大學眼視光學院 天津醫(yī)科大學眼科研究所 天津 300110)

調節(jié)是視覺系統的基本功能之一，其目的是在視網膜上保持清晰聚焦的圖像。在有調節(jié)需求時，人眼的調節(jié)系統會快速反應并改變晶狀體的屈光度，其準確性決定了大腦從視覺刺激中獲取的信息是否完整精確，因此調節(jié)在人眼的視覺系統中不可或缺。既往認為，在正視狀態(tài)下，當人們視遠或缺少視覺刺激時，調節(jié)會處于放松狀態(tài)，焦點位于光學無窮遠處。后來人們逐漸發(fā)現，當視覺刺激消失或處于黑暗環(huán)境中時，人眼的屈光狀態(tài)會向近視漂移，調節(jié)系統由原來的狀態(tài)向其靜息狀態(tài)轉變，此時調節(jié)焦點處于中間的某一位置，稱為調節(jié)的暗焦點(dark focus of accommodation)。這種異常的近視現象常見于亮度偏低的夜晚，因此被稱為夜間近視(night or nocturnal myopia)[1]。這種生理變化對人眼檢測微弱刺激的能力及識別精細細節(jié)有很大的影響，它為理解和矯正多年來困擾視覺專家的各種異常屈光不正提供了基礎。早在17世紀，英國天文學家Maskelyne報道他在昏暗的光線下會出現夜間近視的現象[2]，這種現象后來曾多次被提及，并成為一個重要的研究課題(例如Wald等[3])。此外，人們發(fā)現類似的近視現象也發(fā)生在明亮的光線條件下，例如空間近視(empty-field myopia)[4-5]和儀器性近視(instrument myopia)[6-7]，因此有研究者認為 “暗”焦點的名稱并不準確，上述3種近視狀態(tài)均是在調節(jié)開環(huán)(open-loop)或者目標不刺激調節(jié)(stimulus-free)的情況下出現的，所以亦存在一些描述此現象的其他術語，如張力性調節(jié)(tonic accommodation)、調節(jié)的靜息狀態(tài)(resting state of accommodation)、暗調節(jié)(dark accommodation)以及ABIAS等[8]。19世紀70年代，Leibowitz等[9]將夜間近視、空間近視以及儀器性近視3種近視狀態(tài)歸類為異常近視(anomalous myopia)，發(fā)現3種情況下的調節(jié)機制均傾向于在暗焦點處或接近暗焦點處保持“靜息”狀態(tài)。

1 暗焦點的測量方法

在Maskelyne報道了夜間近視的現象之后，出現了很多探討暗焦點和各種異常近視成因的研究，形成了多種假說，例如球差[10-13]、色差[13-14]、晶狀體前移以及睫狀肌調節(jié)[4]等因素。但是由于當時的技術限制以及樣本量過少等原因，暗焦點和夜間近視的成因仍存在爭議，最主要的技術難題是當時使調節(jié)處于開環(huán)狀態(tài)的方法有限，以及檢查者無法在受試者的調節(jié)不受影響的情況下，觀察調節(jié)和屈光度的變化。盡管有一些準確的臨床和實驗方法對受試者的調節(jié)進行評估，但這些方法無法在各種異常近視的條件下進行無偏倚的定量測量。

直到19世紀60年代，激光散斑測量儀(laser speckle optometer)開始應用于屈光不正的檢測中，并普遍應用于暗焦點的測量[15-18]。這種方法測量應用的散斑圖像不會對受試者的調節(jié)產生影響，通過受試者對圖像的判斷即可實現對屈光度的測量。

此外，Braddick等[19]曾嘗試應用攝影驗光法(photorefraction)對暗焦點進行測量，其結果與Leibowitz和Owens[20]的研究結果類似。Artal等[21]在2012年新應用了一種自適應光學可視分析儀(adaptive optics visual analyzer)對夜間近視和暗焦點進行測量，該儀器允許受試者在亮度及其他因素可控的條件下接受視覺刺激，以此測量不同情況下的相對近視變化，以揭示暗焦點和夜間近視現象的原因。隨后，Chirre等[22]應用一種紅外開放式雙眼H-S波前傳感器(infrared open-view binocular Hartmann-Shack wave front sensor)同樣對夜間近視和暗焦點進行了精確測量，該儀器允許在雙眼條件下進行檢測，并綜合調節(jié)、聚散、瞳孔大小以及像差等因素，從而為綜合研究暗焦點的影響因素提供了新的方法。

上述儀器在實驗室設計應用具有諸多優(yōu)勢，但其較為嚴格苛刻的測量環(huán)境使其不太適合臨床應用?！鞍倒庖暰W膜檢影(dark retinoscopy)”是一種有希望代替上述復雜儀器的方法，用于暗焦點的臨床評估。暗光視網膜檢影的關鍵是：①檢查環(huán)境需完全黑暗，除檢影鏡光帶外沒有其他可見的視覺刺激；②被檢者必須單眼注視光帶，避免集合引起的調節(jié)；③檢查者須保持固定的工作距離。由于檢影鏡的光帶并不對調節(jié)產生刺激[22]，因此在檢查過程中，受試者的調節(jié)仍處于暗焦點位置。研究表明這種技術是一種有效檢測暗焦點的方法，Owens等[23](平均-1.56 D)，Andre等[24](-1.00 ～ -2.25 D)以及Bullimore等[25](平均-1.07 D)等均應用此方法對暗焦點進行了測量。

2 暗焦點的范圍及影響因素

研究顯示人群中暗焦點的個體差異非常大。在完全黑暗環(huán)境下測量的屈光度與患者的暗焦點非常接近，并且Leibowitz的一項研究表明二者的相關系數為0.96[1,20,26]。Leibowitz等[1]應用激光散斑法對14名18 ～ 24歲學生的暗焦點進行測量，他們的暗焦點在-0.37 ～ -2.28 D分布，平均值為-1.25 D；同樣，他們在1978年用同一種方法進行了一次較大樣本的研究，對220名大學生在屈光矯正或接近矯正狀態(tài)下進行暗焦點測量[20]，結果顯示暗焦點的范圍為+0.25～-4.00 D，平均-1.50 D。有學者[26]應用激光驗光儀和紅外驗光儀對10名受試者的暗焦點進行了測量，分別為(-2.10±1.02) D和(-1.28±0.48) D；Braddick等[19]曾嘗試應用攝影驗光法對23名劍橋大學生的暗焦點進行測量，結果顯示屈光矯正狀態(tài)在完全黑暗環(huán)境下測量的屈光度范圍為+0.4 ～ -2.4 D，平均-1.27 D；1988年，Bullimore等[27]將100名受試者分為近視組、遠視組和正視組，并分別對其進行了暗焦點測量，結果發(fā)現在完全黑暗環(huán)境下近視組的屈光度范圍為+0.75 ～ -1.25 D，遠視組為+0.50 ～ -1.75 D，正視組為-0.25～ -2.00 D；在Artal等[21]的一項控制受試者瞳孔大小、環(huán)境亮度以及主導眼別的研究中，應用自適應光學可視分析儀對8位受試者的暗焦點進行測量，結果顯示黑暗環(huán)境中的屈光狀態(tài)最大的受試者暗焦點可至-2.00 D，平均為-0.80 D；2016年，Chirre等[22]應用紅外開放式雙眼H-S波前傳感器對10名接近正視的受試者進行了暗焦點的檢查，結果發(fā)現黑暗環(huán)境中，在單眼測試條件下，主導眼測量的屈光度為(-0.64±0.59) D，非主導眼為(-0.61±0.66) D，在雙眼測試條件下，主導眼的屈光度為(-0.15±0.17) D，非主導眼為(-0.16±0.21) D。

通過以上數據可以發(fā)現，暗焦點在個體間存在非常大的差異，受試者的屈光狀態(tài)以及單眼或雙眼測量均會影響其測量結果，并且不同的儀器和方法測量得到的數據也稍有差異。Artal等認為[21]，測量屈光度時固有的主觀性質以及眾多影響測量結果的因素可以解釋暗焦點的差異性和分散性。

此外，暗焦點在不同年齡組的人群中亦存在差異。Ramsdale等[28]對年輕人(平均年齡14歲)至老年人(平均年齡58歲)的暗焦點進行了觀察，發(fā)現其暗焦點從-2.50 D逐漸降至-1.0 D；1983年，Simonelli等[26]在一項較大樣本的研究中對301名17～67歲的受試者進行了暗焦點測量，研究結果顯示，受試者的相對暗焦點(relative dark focus)從-0.75 D(17～22歲)降至-0.20 D(57～62歲)；Withefoot等的報道了類似的結果[29]，58名10～72歲受試者的暗焦點從接近-1.0 D逐漸降至0 D。因此，不同年齡組的暗焦點存在差異，并且隨年齡增長而下降。

3 暗焦點的穩(wěn)定性

一些研究[30-32]表明，個體的暗焦點在一段時間內相對穩(wěn)定，甚至可達1年。然而，也有其他研究表明暗焦點亦存在日間變化，且瞬時值可能受到許多因素的影響，包括近距離工作[33-35]、情緒激發(fā)[36-37]以及焦慮[38]等因素。Ebenholtz等[34]的研究也表明，固視遠處的目標上也能夠使暗焦點移向遠點。Miller對21名大學生每周2 d 2次(早上和晚上)進行暗焦點測量，持續(xù)3周，結果顯示暗焦點非常穩(wěn)定(重復測量系數>0.8)[30]；有學者[31]對39名大學生的暗焦點在不同時間進行了兩組測量，其中19名受試者在同一天進行了重復測量，余20名受試者在1周后同一時間重新進行測量。研究結果發(fā)現，兩組受試者暗焦點的2次測量結果分別存在高度相關性，即使在1周后重新測量，兩次結果之間的平均變化<±0.3 D。Heron等[39]采用雙階梯法(double staircase method)和恒定刺激法(method of constant stimuli)測得了暗焦點的重復實驗數據，研究結果證實了其他研究者的結論，即調節(jié)的暗焦點在人類視覺系統中具有高度穩(wěn)定性，同時該研究認為測量暗焦點最有效的方法是雙階梯法。

激光斑的曝光時間也會影響暗焦點測量的穩(wěn)定性。Hennessy和Leibowitz[17]最初用的激光散斑曝光持續(xù)時間為500 ms，其研究認為此持續(xù)時間不會影響受試者調節(jié)的穩(wěn)定性，因此后續(xù)研究采用的曝光持續(xù)時間一般不會超過500 ms。Kothe等[40]的研究結果顯示，在500 ms內，暗焦點不會隨激光散斑暴露的時間而明顯變化，這與Hogan等[41]的研究結果一致，但如果激光散斑的暴露時間>500 ms，暗焦點會出現較大的波動。Johnson等[42]對暗焦點的短期波動進行了觀察，發(fā)現所有受試者在黑暗中存在調節(jié)的波動，且其波動頻率低于0.5 Hz。這種現象在睫狀肌麻痹或觀察明亮的高對比度目標時大幅減弱。

個體間黑暗焦點的波動機制較多，仍不甚明了。這種現象可能是由于長時間集中精力或自主神經喚醒導致睫狀肌張力的改變，因此需要進一步的研究以闡明其機制。

4 暗焦點與聚散運動

正常情況下，調節(jié)和聚散存在協同作用，任何一方的變化都會引起另一方的改變，這種相互作用多用AC/A和CA/C比率來描述。而在開環(huán)狀態(tài)下，二者卻未顯示出高度相關性，由近距離視覺刺激引起的適應性變化可以選擇性地影響調節(jié)的靜息狀態(tài)(暗焦點)或聚散狀態(tài)[43-44]。雖然調節(jié)的暗焦點與聚散運動可能是獨立的，但任何一種靜息狀態(tài)的適應性或應激相關變化都可能影響二者的相互作用。Chirre等[22]通過實驗證明，雙眼視狀態(tài)下的集合性調節(jié)能夠改善夜間近視。他們發(fā)現，單眼情況下，降低刺激的亮度會導致調節(jié)狀態(tài)逐漸趨向于受試者的靜息狀態(tài)(暗焦點)。多數受試者的調節(jié)焦點出現近視性轉變，此變化在雙眼視的情況下會得到緩解。雙眼視能夠緩解夜間近視，可能通過融像性集合來改善調節(jié)狀態(tài)，從而減緩低亮度環(huán)境下夜間近視帶來的影響。因此，進一步研究調節(jié)和聚散之間的相互作用在全面研究暗焦點與視覺的關系中發(fā)揮重要作用。

5 暗焦點的矯正

除了上文提及的融像性集合能夠緩解夜間近視的現象外，現有的對于暗焦點(或異常近視)的矯正方法主要為光學矯正。與通常意義的近視不同，夜間近視是由于缺少調節(jié)刺激后，睫狀肌被動地返回其靜息位置(暗焦點)所致。這種異常焦點對于傳統的驗光方法來說是無法預測的[26,45]，但是仍然可以根據患者的暗焦點進行眼鏡處方對夜間近視進行矯正，以此使得患者的屈光狀態(tài)與視覺工作的距離進行匹配。對這種異常近視應用光學矯正方法改善夜間視覺效果取決于2個主要因素：①個體的暗焦點特性；②視覺刺激的質量。一般而言，暗光下最佳的夜間遠距視力是在最弱的刺激條件下并相對接近受試者暗焦點處獲得的，基于暗焦點的矯正眼鏡被證明在模擬夜間駕駛條件下，受試者的視覺分辨率能夠提高25%[46]。有研究[47]顯示，矯正夜間近視能夠在一定程度上提高司機夜間駕駛的視覺效果。對于飛行員來說，矯正其空間近視能夠使其視覺質量得到巨大提高。一項研究[5]發(fā)現，受試者在明亮環(huán)境下的ganzfeld(一種沒有可聚焦輪廓的均勻場)中對小目標的探測范圍從26%提高到315%，具體效果取決于受試者的暗焦點。另一項研究[48]發(fā)現，在ganzfeld中，基于暗焦點的眼鏡矯正將受試者的對比敏感度提高了6倍。需要注意的是，相同的暗焦點處方并不適合所有低視覺刺激的情況。由于調節(jié)反應隨著刺激的減少而逐漸減小，因此對于中等視覺刺激(如夜間駕駛)的最佳矯正需要綜合考慮受試者常規(guī)的白天處方與暗焦點[46]。相比之下，在完全矯正暗焦點的情況下，空間近視的改善情況最佳[5]。

6 暗焦點與近視防控

調節(jié)適應(accommodative adaptation)亦稱為調節(jié)遲滯(accommodative hysteresis)，用來表示在一段時間的注視后，眼睛的調節(jié)功能發(fā)生變化的現象，這會導致個體的暗焦點發(fā)生改變，而放松的程度隨注視點的位置、屈光狀態(tài)的不同而有差異[34]，因此有研究認為調節(jié)適應與近距離工作引起的近視發(fā)生有關。Ebenholtz等[49]對調節(jié)適應現象與暗焦點以及近視發(fā)生的關系進行了研究，結果顯示在8 min的近距離注視后，12個正視眼的暗焦點或者增加-0.34 D(目標位于近點)，或者放松0.21 D(目標位于遠點)。當固視目標位于受試者暗焦點時，調節(jié)變化不明顯，并且目標位于近點時調節(jié)適應恢復的時間相對較長。有研究[50]結果表明，相對于近視發(fā)生較晚的患者(15歲以后)，暗焦點在初發(fā)近視的患者中更高，并且研究認為此現象的原因可能為環(huán)境因素(近距離用眼)造成。

綜上所述，暗焦點被發(fā)現至今已有幾百年的歷史，科技的進步使暗焦點的測量技術得到了長足的發(fā)展，也讓我們對暗焦點的理解更加深入，同時也給我們帶來了更多的疑惑。長時間近距離工作會使得暗焦點發(fā)生變化，而在近視患者中表現出增加趨勢。在現代青少年近距離用眼時間顯著增加的今天[51-52]，調節(jié)適應現象可能會更加明顯，并且考慮到低亮度環(huán)境下的近視漂移現象，良好的用眼習慣(如近距離用眼后遠眺)及用眼環(huán)境顯得愈加重要。同時，近距離用眼后暗焦點的這種變化是否體現在近視發(fā)生之前？近視易感人群中的暗焦點變化是否更加明顯？以及調節(jié)適應現象能否作為預測近視早發(fā)的檢測指標仍需要進一步思考和研究。本文就暗焦點相關既往文獻進行回顧綜述，在近視防控已成國策的今天，暗焦點在近視防控中的作用有待于進一步思考和研究。