近视发生前后5年屈光度、眼轴长度和周边离焦的变化

本期导言

近视发生前后五年屈光度、眼轴长度和周边离焦的变化

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既往研究显示眼轴长度在近视的发生和发展中起主要作用，同时，周边离焦似乎也有一定的引导作用。

但很少有研究记录在近视发生前的眼轴长度变化和周边离焦改变，作者查到一篇文献详细记录了近视发生前5年至后5年的近视儿童与一直保持正视的儿童屈光不正度数、眼轴长度和相对周边屈光不正的变化及差异，发现了几个非常有意思的现象，今日整理出来和广大同行探讨。

以下为文章翻译节选，为了方便理解，部分内容采用意译。

1# 正文

眼轴长度通常被认为是屈光不正的主要决定因素。它与屈光不正的相关性大于任何其他眼睛参数。但近视发生前和发生时的眼轴长度变化尚未被广泛记录。Goss和Jackson发现，在近视发生前1年，24名近视儿童的眼轴长度与56名正视的儿童的眼轴长度没有差异。然而，这一发现可能是由于样本量小和统计效能有限。在一项较大样本的研究中，Zadnik等人报告称，父母双方均患有近视的儿童眼轴长度比父母一方患有近视或均无近视的眼轴更长。三年级眼轴比较长的儿童，即使当时没有近视，等到八年级发生近视的风险也会大大增加。这提示或许可以把眼轴长度作为一种近视的预测因素。

除了具有过长的眼轴之外，有报道称近视眼相对于正视眼或远视眼具有眼球形状的改变（即：近视眼的眼轴前后径比眼球赤道平面的水平径更长，所以会呈现一个前后径更长的长椭圆的形状）。这种形状上的不对称性已经通过X射线、干涉测量法和磁共振扫描检测到。眼底视网膜形状的改变也会影响周边屈光，近视眼通常比正视眼具有更多的远视性周边屈光不正。值得注意的是，这里存在屈光力子午线差异（即，在水平子午线上，周边相较于中央有更多的远视性屈光不正，但在垂直子午线上，周边较中央有更多的近视性屈光不正）。这与既往研究显示眼球的垂直高度大于水平宽度的结论相符合，而且，对于近视的眼球来说，垂直方向和水平方向椭球的程度也不同，水平方向更加“长椭圆”一些。

和眼轴长度相比，周边离焦对近视的作用可能只起次要作用，但人们越来越关注周边屈光不正作为近视发病的危险因素。动物实验也支持周边远视性离焦在近视发展中的潜在作用。通常是通过施加镜片导致中央视网膜离焦来模拟远视和引起相应眼轴生长的代偿。如果对周边视网膜的刺激也能有效地改变眼球生长，那么正视眼的周边相对性远视可能最终导致眼球整体生长加速和近视。另外一个有趣的实验发现，眼睛生长的控制是视网膜局部的，是接收视觉输入的特定区域视网膜特有的。为了中心凹屈光状态能够受到周边离焦的影响，眼睛必须忽略正视的中心凹信号。然而，这种局部控制的空间范围尚不清楚，尽管中央凹没有离焦，但外周视网膜远视离焦的诱导效应可能已经足够改变中心凹的屈光状态。

力学因素也可以解释近视眼形状更加长椭圆的原因，例如眼眶轴向与赤道大小的差异以及脉络膜的各向异性。晶状体也可能是赤道限制的原因。从婴儿期到9或10岁的发展模式是晶状体变薄、变平坦并且屈光力变小。在10岁之后就会偏离这种模式，与近视发病的高峰年龄接近。van Alphen提出的与晶状体轴向生长和晶状体屈光力下降相关的因素——赤道拉伸，可能是导致10岁之前晶状体发育变薄和变平的原因。如果眼球的大小超过了晶状体向外伸展的能力，就会出现眼球在赤道面方向的生长受限。

本研究的目的是研究近视发生前、发生时、发生后的眼轴长度和相对周边屈光不正的表现，并与正视儿童的发育模式进行比较。

2# 方法

受试者为1995年至2003年期间参与不同种族屈光不正（CLEERE）研究的6至14岁儿童，共有4929名儿童参加了CLEERE研究。其中，374名儿童在第一次就诊时符合近视标准。在剩下的4555名儿童中，有569名儿童由于当时随访分析不足而被排除在外。另有368名儿童在1995 年开始进行周边屈光测量后没有观察结果，也被排除，剩下3618名儿童进行分析(49%为女性，16%为亚裔，20%为黑人，28%为西班牙裔，36%为白人)。在所有研究随访时，有374名儿童的屈光度在-0.25~+1.00 D（不包括）的数据可用于正视眼模型， 这些儿童的屈光状态是由睫状肌麻痹自动验光检测的。有605名儿童至少接受了一次非近视随访，近视度至少为-0.75 D，并进行了周边屈光测量。其余不属于这两类的儿童（n = 2639）没有进行分析也被排除。每次研究随访的近视儿童人数见表1。

表1 每次研究随访的近视儿童人数

注：以近视发生的年份定义为0年，之前为负，之后为正

受试者均在扩瞳和睫状肌麻痹后进行检测。受试者首先通过+4.00D 的Badal 透镜固视一个缩小的Snellen视标。（Badal Optometer：当改变目标距离和调节刺激时，该仪器可保持图像大小不变）根据我们的睫状肌麻痹自动验光标准方案进行了10次自动验光仪测量。在前方注视测量之后，立即将Snellen视标旋转30°，在周边注视中进行五次自动验光测量。相对周边屈光不正等于颞侧注视30°中的平均等效球镜度减去前方注视中的平均等效球镜度（即，自动验光仪轴的方向在受试者右眼的鼻视野30°）。眼轴长度通过A型超声（ 820型; Carl Zeiss Meditec，Inc. Dublin，CA），由半自动模式下的手持式探头的五个读数组成。

3# 正视眼模型

对于正视眼，分别构建屈光不正、眼轴长度和相对周边屈光不正随年龄变化的生长曲线。性别和种族以及种族和年龄之间的相互作用随后被纳入模型。

4# 年龄匹配的近视数据

要被纳入近视组，受试者必须在之前至少有一次随访为非近视。将近视受试者首次达到近视标准的年份定义为0年，即发病年份。发病前的第一个研究年为-1，2年前为-2，依此类推，直到发病前的-5年。表1中0年和-1年的儿童数量并不相同，因为一些儿童在末次非近视随访和近视发病随访之间错过了随访。给定受试者近视发病后的每个研究年被指定为+1、+2，依此类推至+5。

5# 结果

图1A显示了相对于近视发病年份，正视儿童（空心圆）与近视儿童（黑方块）的平均屈光不正变化曲线。正视眼的等效球镜屈光不正平均为+0.50 D，在整个研究期间仅降低了0.25 D。近视儿童在发病后+5年远视下降幅度较大，近视度数达到-3.80 D。

图1B显示了两组患者不同年份屈光不正的差异量（近视眼组-正视眼组的屈光差异量）。发病前-5年，近视和正视儿童的等效球镜屈光不正水平相似（P = 0.48）。从发病前-4年到发病后+5年，与正视儿童相比，最终近视的儿童的远视较少或近视较多（每年P < 0.0001）。组间差异单调增加，在+5年达到最大值−4.10 D。然后又分析了那些在-2~+2年期间每次访问时都有数据的儿童来探讨这一发现是否是所有孩子所共有。这 145 名儿童的结果（用B图中访问−2 和+2 之间的空心方框表示)与根据访问情况分析的结果基本相同。（星号*代表差异有统计学意义，下同）

图1C显示为近视组和正视组每年屈光不正的差异量的变化。从-5至-4年随访开始并且此后每年持续，近视儿童的屈光不正变化明显大于正视儿童。在发病前-1年到刚开始发病年之间，组间变化率的差异幅度最大为-0.81 D，即，屈光变化最快的时间是发病前一年。这一结果与发病后每年−0.39 至−0.52D的进展率形成对比。

图2A显示了相对于近视发病年份，近视儿童（黑方块）与正视儿童（空心圆）的平均眼轴长度变化曲线。正视眼的初始眼轴长度为22.7mm，大约以每年0.10mm的稳定速率增长。近视儿童的眼轴长度最初和正视眼接近，但最终比正视眼长很多。

图2B显示两个组之间眼轴长度差异量的变化。近视和正视儿童在发病前-5年和-4年时的眼轴长度相似。从发病前-3年到发病后+5年，近视儿童的眼轴长度相较于正视儿童更长。该模式与屈光不正的时间进展相似，但在1年后才具有显著性。两组之间的差异单调增加，在+5年时在近视儿童组中达到最大值1.31。同样，每次访问-2到+2之间的数据的儿童显示出与整个样本相似的模式（上图，空心正方形□）

图2C显示了两组之间眼轴长度每年的差异变化。在发病前-5年至-4年之间发生的眼轴变化在两组之间没有显著差异（P = 0.057）。从随访-4到-3年之间开始，近视儿童眼轴长度的变化开始显著，此后每年持续。发病前-1年与发病当年之间，组间变化率差异最大，为0.23 mm。这与发病后每年0.10~0.17mm的增长率形成对比。与屈光不正的变化一样，眼轴增长最快的时间是在发病的前一年。

图3A显示了相对于近视发病年份，近视儿童与正视儿童的平均相对周边屈光不正的变化曲线。在整个研究期间，正视眼的相对近视性周边屈光度在-0.17~-0.31 D之间。近视儿童的相对周边屈光不正最初也是呈现轻度近视，但随后就有越来越多的远视。

图3B显示两组之间不同年度相对周边屈光的差异量。在发病前-5至-3年，近视和正视儿童的相对周边屈光不正相似。从发病前-2年至发病后+5年，近视儿童的相对远视性周边屈光度高于正视儿童（-3年至+4年P < 0.0001;第+5年P = 0.002）。此图表示相对周边屈光不正的改变比眼轴长度的改变延迟1年，与屈光不正相比延迟2年。与屈光不正和眼轴长度不同，两组间相对周边屈光不正的差异并不是单调递增的。发病年份的差异为0.67 D，与+4年的最大差异0.65 D基本一致。

图3C显示两组之间相对周边屈光度每年的差异量变化。发病前-5 ~-4年和-4 ~-3年的相对周边屈光度变化在两组间无显著差异。在随访-3~-2年（0.11 D; P < 0.006），−2和−1年（0.19 D; P < 0.0001）和-1和0年（0.33 D; P < 0.0001），近视儿童的相对周边屈光变化显著大于正视儿童。这代表与屈光不正相比延迟2年，与眼轴长度相比延迟1年。相对周边屈光度的变化与屈光不正和眼轴长度不同，在0~+1年及以后的任何时间间隔内均无显著变化（所有年份P < 0.93）。相对周边屈光度呈现相对性远视，从发病年份到+5年稳定。

图4显示了不同种族的近视儿童的屈光不正与相应的正视儿童之间差异的变化曲线。在发病前不同种族之间没有差异。在发病时和发病后，亚裔近视儿童往往比西班牙裔和非裔美国近视儿童(发病后0 ~+5年的随访)以及白人近视儿童(发病后+1 ~+3年的随访)具有更多的近视性屈光不正。白人近视儿童仅在+3年时比西班牙裔近视儿童近视程度更高，在+1至+5年期间比非裔美国近视儿童近视程度更高。西班牙裔和非裔近视儿童在发病后的任何一年都没有显著差异，除了在发病后+2年时，西班牙裔近视儿童的近视程度更高。

图5显示了不同种族之间近视儿童与正视儿童的眼轴长度差异变化曲线。在近视发病前的任何一年，除了在发病前-1年时，亚裔近视儿童的眼轴长度短于白人近视儿童之外，其他时候没有任何种族差异。发病时和发病后近视程度一致，在近视发生后+1~+5年期间与西班牙裔近视儿童相比，在0~+5年期间与非裔美国近视儿童相比，以及在+1~+3年和第+5年时与白人近视儿童相比，亚裔近视儿童的眼轴长度都较长。在+1到+5年期间，白人近视儿童的眼轴比非裔美国近视儿童的眼轴要更长。白人和西班牙裔近视儿童在发病后的任何一年都均无显著差异。西班牙裔和非裔美国近视儿童在发病后的任何一年内均无显著差异，除了西班牙裔近视儿童在第+2年时的眼轴长度较长。

图6显示了不同种族之间近视儿童与正视儿童的相对周边屈光不正差异变化曲线。无论是在近视发病前还是发病后（从-3年到+5年差异显著），亚裔近视儿童倾向于有更多的相对周边性远视，而非裔近视儿童倾向于有很少的相对周边性远视。

表2随访中进行屈光矫正或未进行屈光矫正的近视儿童数量（%）

我们还探讨了近视儿童进行屈光矫正与相对周边屈光不正之间的关系。如表2所示，随访0年前屈光矫正很少见，而在随访+2年时大部分近视儿童都进行了屈光矫正。在任何一次随访时矫正和未矫正的儿童相对周边屈光不正均无显著差异（图7; P = 0.069）。这种平行模式表明矫正对相对周边屈光不正没有影响。

图7进行屈光矫正与未进行屈光矫正的近视儿童的相对周边屈光不正的差异变化曲线。误差条，SEM。

4# 讨论

近视眼在屈光不正、眼轴长度、相对周边屈光不正和这些变量的增长率方面与正视眼有明显差异。近视儿童在发病前4年内的平均远视程度较低。眼轴长度遵循类似的过程，从发病前-3年开始比正视眼长；周边屈光差异延迟1年，在发病前-2年，近视眼比正视眼的相对周边性远视更多。这些结果表明，预测发病的窗口是有限的。在结果已知的理想（人为）条件下，屈光不正、眼轴长度和周边屈光作为横断面预测因子仅在发病前-4~-2年有用。这个小窗口对准确预测和及时干预提出了重大挑战。

近视眼组除了在发病前-2~-4年与正视者相比具有横截面差异外，其在不同年份之间的变化率也不同。显著特征之一是三个预测因子（屈光不正、眼轴长度、相对周边屈光不正）变化最快的时间是在近视发生之前的一年（图1C、2C、3C）。屈光不正和眼轴长度的变化在发病后一年有所减缓，眼球的逐渐扩张和屈光不正增加的过程似乎不是一致的，近视似乎有某种加速，这种现象以前就观察到过。虽然我们的标准是球镜屈光度为-0.75 D，比之前（每条子午线上的负屈光度为至少-0.25 D的等效球镜）更保守，但值得注意的是，尽管定义存在差异，两项研究都显示近视发生前一年和近视发生年之间的时间间隔内近视的变化率最快。

进行屈光矫正似乎对相对周边屈光的水平没有影响。我们不知道儿童的屈光处方，人们可以合理地假设，大多数矫正是针对近视而不是散光，与那些没有矫正的儿童相比，矫正儿童预期会增加周边性远视和中央凹调节滞后，这种增加是否在外周和中央凹之间对称尚不清楚。人们可能会问矫正是否会加速近视的进展？虽然矫正视力的儿童表现出更多的调节滞后和更严重的近视，但矫正不是随机应用的，这一事实使这个结果变得混乱。因为近视的孩子更有可能戴矫正眼镜，所以使用这些数据不能区分近视进展的原因和影响。图7中所示的相对周边屈光不受矫正和未矫正的影响，因为相对周边屈光在发病早期（除了+5年时的西班牙裔）中在很大程度上与进展无关。

相对周边屈光不正在发病时显示出与屈光不正和眼轴长度相似的模式，即发病前随访时这些指标变化比较快，发病时变化最快。但是在发病后的随访中显示出不再有变化。这种模式表明了眼球生长的两个阶段，一个在发病前，另一个在发病后，假设周边屈光的变化在很大程度上是由于局部眼球形状的改变。眼球逐渐向长椭圆的形状发展表明赤道限制（晶状体，晶状体悬韧带，睫状体），而恒定的形状表明一种整体的、更均匀的眼球扩张。两个阶段的形状变化表明可能存在两种不同的机制。如果眼球生长优先发生在后极，则轴向扩张将超过赤道扩张，以产生相对更加长椭圆的形状。然而，这种机制将产生单调递增的长椭圆形状。形状的稳定性可以通过眼球停止生长来实现，然而数据清楚地显示，在近视发病后眼球形状稳定的期间眼轴还在持续的增长。另外，来自眼外肌的外赤道限制或来自眼眶大小的限制也被认为是眼球变成长椭圆的可能原因。

一些作者已经讨论了屈光不正的眼球形状是局部离焦刺激眼睛生长的原因或结果。可以认为，在近视发生之前逐渐增加的相对扁长的形状增加了远视离焦，并推动了眼轴的加速生长。然而，很难解释的是，周边屈光的稳定发生在眼睛周边最远视时，似乎突然失去对周边离焦的敏感性。另一种可能的解释是，与后极离焦相比，周边离焦在驱动眼球生长方面效果较差。这可能会加重极点的后部生长，导致其形状越来越长，而前后径更长的形状又促进了周边远视离焦增加，直到某一点，少量的中心离焦和高的中心敏感度与大量的外周离焦和低的外周敏感度同样有效地促进眼球生长，就可能发生眼球各向均匀的扩张。

内部的限制源也可能产生所观察到的模式。因为脉络膜、睫状体和晶状体之间的连接足够强，所以当睫状体直径扩大时，可以向晶状体传递变形力。无论所施加的力是普通的(如调节松弛时)，还是极端状态下的(如诱导拉伸实验时)，晶状体都可能发生变形。在拉伸过程中，晶状体变薄变平。赤道生长有两个阶段，一个是葡萄膜张力增加，另一个是当张力达到拉伸极限时，可产生两种不同的眼部形状变化模式。这两种模式是由van Alphen的试验提出的，试验过程使用的眼球切除了巩膜，并将巩膜环留在睫状体附近，充分暴露出脉络膜，然后使眼球膨胀。试验发现膨胀的第一阶段以前后扩张为特征，即向更长的形状转变。当球体进一步向睫状体（最平坦的一点）扩展时，第二个阶段就出现了，眼球的扩张变得更加趋向于球形。这两个阶段的变化可能类似于发病前相对周边远视的增加，然后发病后更对称的扩张。

相对周边屈光的种族差异表明，相对周边远视的出现和增加都不是近视眼的普遍特征。非裔美国近视儿童在+3年时与亚裔美国近视儿童在+1年时的平均近视程度几乎相同（图4）然而，非裔美国儿童组没有显著的平均相对周边远视，而亚裔美国儿童组的平均相对周边远视量最大（图6）。这可能表明导致过度眼轴增长的潜在过程中的种族差异，或仅仅是同一过程中程度的差异。

综上所述，目前的研究结果表明，较长的眼轴，更多的近视性屈光不正以及相对周边远视的增加发生在近视发病前2~4年，因此这可能是近视发生的潜在预测因素。然而，这个机会之窗很短暂。纵向数据表明，更快的生长、更快的进展和向周边远视的更多变化也可以预测近视的发生，但同样，这只是在一个狭窄的时间窗口内。因为时间是相对于发病时间而不是年龄来安排的。目前的分析表明，近视的过程并不是逐渐积累过长的眼轴长度。近视发生前眼轴生长加速、近视进展和周边远视增加，而发病后相对周边屈光无变化，表明这是两个阶段的过程，与简单的外部限制不一致。

5# 总结

在整个数据结果中，我们发现了以下现象：

1.近视儿童相较于正视儿童在近视发生前后有着更少的远视和更长的眼轴

2.近视儿童从近视发生前2年到发生后5年的相对远视性周边离焦均高于正视儿童。

3.屈光不正、眼轴长度和相对周边离焦量在近视发生前1年里变化最快。

4.近视发生之后，相对远视性周边离焦量一直保持在一个较为稳定的水平。

5.近视发生之后，眼轴和近视度数均持续增长和进展，但相较发生近视当年有减缓。

6.更多的近视性屈光不正、更长的眼轴、更多的远视性周边离焦以及这些变量的加速变化可能有助于预测近视的发生，但仅在近视发生前2 ~ 4年内有效。

7.屈光度和眼球长度的持续稳定改变似乎不能作为预测近视的指征。

8.近视、眼轴和周边性远视离焦在发病前1年中的加速增长，以及在发病后相对缓慢稳定的变化表明，在近视发生和进展期间，可能影响眼球扩张的因素不止一个。

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作者：志汇眼科 董晶晶

校审：于青