Nghiên cứu phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng trong điều trị cận và loạn cận trung bình (FULL TEXT)

MỞ ĐẦU Trong xã hội hiện đại, cuộc sống được tổ chức ngày càng năng động hơn, chất lượng sống ngày càng được nâng cao hơn. Với hầu hết những người trẻ tuổi, là lực lượng lao động chính của xã hội, sử dụng kính gọng, kính tiếp xúc có thể đem đến một số bất tiện trong công việc cũng như trong sinh hoạt, giải trí hàng ngày. Ngoài ra, một số dạng công việc, một số lĩnh vực hoạt động đặc thù đòi hỏi người tham gia không sử dụng kính như lực lượng vũ trang, vận động viên chuyên nghiệp, hoặc các lĩnh vực văn hóa nghệ thuật như ca sỹ, người mẫu, hoặc khi chơi thể thao như đá bóng, bơi lội… Lúc này, lựa chọn giải pháp nào nhằm giúp người đó không mang kính trở thành một yêu cầu thiết yếu. Phẫu thuật điều trị khúc xạ đã được thực hiện từ khoảng cuối thế kỷ XIX. Khởi đầu khá thô sơ như cắt gọt chỏm giác mạc sau lạnh đông, rạch giác mạc hình nan hoa… Theo đà phát triển của xã hội cũng như của khoa học kỹ thuật, các phương pháp phẫu thuật ngày càng được cải tiến, trở nên hiệu quả, an toàn hơn. Tuy nhiên, phẫu thuật điều trị khúc xạ chỉ thực sự trở nên hoàn thiện hơn khi ứng dụng laser Excimer. Trong các dạng phẫu thuật điều trị khúc xạ bằng laser Excimer, LASIK được xem là phẫu thuật tiêu chuẩn vì đạt được mức độ an toàn và hiệu quả cao, và số người lựa chọn phẫu thuật này nhằm mục đích nâng cao hiệu quả trong công việc cũng như nâng cao chất lượng cuộc sống ngày càng nhiều. Cho đến ngày nay, phẫu thuật LASIK đã thật sự trở thành cuộc cách mạng trong ngành nhãn khoa nói chung và trong chuyên ngành khúc xạ nói riêng [109],[141]. Bên cạnh những lợi ích mà phẫu thuật LASIK đem lại cho người bệnh như tính an toàn, hiệu quả cao, khả năng phục hồi nhanh, không đau, và giúp người bệnh không phụ thuộc vào kính…, y văn nước ngoài cho thấy đã có nhiều trường hợp người bệnh than phiền về những dấu hiệu của rối loạn thị giác, nhất là thị giác trong điều kiện ánh sáng yếu. Những than phiền chủ yếu là người bệnh nhìn thấy quầng sáng, chói sáng quanh nguồn sáng, nhất là khi lái xe, khi làm việc trong điều kiện thiếu sáng, ban đêm. Ngoài ra, một số trường hợp lại than phiền về việc nhìn không rõ nét trong điều kiện thiếu sáng như khi đeo kính trước mổ, mặc dù đo thị lực vẫn đạt mức cao. Nguyên nhân đã được xác định là do tăng quang sai đơn sắc bậc cao sau phẫu thuật khúc xạ. Quang sai đơn sắc bậc cao làm suy giảm chất lượng thị giác của người bệnh do tác động xấu đến quá trình tạo ảnh trên võng mạc [3],[5],[6],[13], [18],[34],[57]. Trong điều kiện kinh tế xã hội của nước ta ngày càng phát triển, đường xá mở rộng, kể cả đường cao tốc…, người dân có nhu cầu làm việc, sinh hoạt, vui chơi trong điều kiện ánh sáng yếu như chiều muộn hoặc ban đêm ngày càng tăng, như việc lái xe vào ban đêm, mở rộng quy mô sản xuất, vận hành máy móc ca đêm, chơi thể thao…, thì ngày càng có nhiều người than phiền về những rối loạn thị giác trong điều kiện thiếu sáng là điều tất yếu. Trên thực tế, những rối loạn thị giác này hoàn toàn có thể ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống, thậm chí có thể gây nguy hiểm như khi lái xe ban đêm, vận hành máy móc trong điều kiện thiếu sáng, hoặc nhìn không rõ nét khi chơi thể thao buổi tối với đèn cao áp ở góc sân… Phẫu thuật LASIK quy ước chỉ điều trị tật khúc xạ như cận thị, loạn thị, viễn thị, là những dạng quang sai bậc thấp, nhưng lại làm gia tăng đáng kể quang sai bậc cao sau phẫu thuật. Đã có nhiều nghiên cứu lâm sàng chứng minh rằng sau phẫu thuật LASIK quy ước điều chỉnh cận thị, giác mạc trở nên dẹt hơn ở phần trung tâm, làm gia tăng đáng kể cầu sai sau phẫu thuật, gây ra các hiện tượng lóa mắt, nhìn thấy quầng sáng…, làm giảm đáng kể chất lượng thị giác của người bệnh. Bên cạnh đó, một số quang sai bậc cao khác như coma, loạn thị thứ phát… cũng gia tăng. Các yếu tố này ảnh hưởng xấu đến quá trình tạo ảnh trên võng mạc, làm giảm chất lượng ảnh, hoặc ảnh không hoàn toàn trung thực so với vật, hoặc gây ra những rối loạn thị giác… nhất là trong điều kiện thiếu sáng. Hậu quả là người bệnh bị giảm chất lượng thị giác, đôi khi nặng. Với những dạng quang sai bậc cao như coma (bậc 3), cầu sai (bậc 4)…, phẫu thuật LASIK quy ước không điều trị được, mà cần một giải pháp khác, chuyên biệt hơn [4],[7],[8],[12],[62],[105]. Vậy đâu sẽ là giải pháp phù hợp dành cho người bệnh? Trên thế giới, phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng trong điều trị khúc xạ, hay còn gọi là phẫu thuật LASIK theo từng cá thể, đã được nghiên cứu, ứng dụng và cho những kết quả rất khả quan. Sau phẫu thuật, quang sai bậc cao, đặc biệt là cầu sai và coma, và độ nhạy tương phản cải thiện đáng kể, nhất là trong điều kiện ánh sáng yếu. Phẫu thuật này nhằm mục tiêu đem đến cho người bệnh chất lượng thị giác tốt nhất có thể được, bao gồm thị lực không chỉnh kính ở mức cao, nhìn sự vật rõ nét hơn trong môi trường thiếu sáng, hạn chế những rối loạn thị giác như quầng sáng, chói sáng quanh nguồn sáng... Bên cạnh đó, một số lĩnh vực khác trong nhãn khoa cũng đang nghiên cứu và ứng dụng lý thuyết quang sai như kính nội nhãn điều chỉnh cầu sai trong phẫu thuật điều trị đục thể thủy tinh, kính tiếp xúc có điều chỉnh quang sai… và đạt được những thành quả rất đáng quan tâm [15],[38],[42],[43],[46],[135],[136]. Tại Việt Nam, phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng đã được ứng dụng trong thời gian gần đây, và cũng đã có những kết quả bước đầu rất khả quan. Tuy nhiên, hiện chưa có báo cáo chính thức về những ứng dụng thực tế cũng như kết quả cụ thể trên người bệnh Việt Nam một cách toàn diện, ngoại trừ báo cáo bước đầu của Đinh Trung Nghĩa và cộng sự được đăng trên Tạp chí Y học của Đại học Y dược thành phố Hồ Chí Minh [3]. Như vậy, vấn đề đặt ra là, so với phẫu thuật LASIK quy ước thì phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng có thể giúp nâng cao hơn chất lượng thị giác cho người bệnh, đồng thời vẫn giữ được tính an toàn, tính hiệu quả, tính chính xác,… đã đạt được trên người bệnh Việt Nam hay không? Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng trong điều trị cận và loạn cận trung bình” được tiến hành với hai mục tiêu: 1. Đánh giá tính an toàn, hiệu quả, chính xác và ổn định của phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng, so sánh với LASIK quy ước. 2. Đánh giá những thay đổi của quang sai bậc cao và ảnh hưởng lên thị giác sau phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng, so sánh với LASIK quy ước.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐINH TRUNG NGHĨA

NGHIÊN CỨU PHẪU THUẬT LASIK

SỬ DỤNG KỸ THUẬT MẶT SÓNG TRONG ĐIỀU TRỊ CẬN VÀ LOẠN CẬN TRUNG BÌNH

LUẬN ÁN TIẾN SỸ Y HỌC

TP Hồ Chí Minh – Năm 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐINH TRUNG NGHĨA

NGHIÊN CỨU PHẪU THUẬT LASIK

SỬ DỤNG KỸ THUẬT MẶT SÓNG TRONG ĐIỀU TRỊ

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bốtrong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả (Đã ký) Đinh Trung Nghĩa

MỤC LỤC

Lời cam đoan ii

Mục lục iii

Các thuật ngữ sử dụng và tiếng Anh tương ứng v Danh mục các bảng vi

Danh mục các biểu đồ viii

Danh mục các hình xi

Danh mục các sơ đồ xiii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ PHẪU THUẬT LASIK 5 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA QUANG SAI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA QUANG SAI LÊN THỊ GIÁC 15

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 41

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 45

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46

2.3 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 53

2.4 THU THẬP SỐ LIỆU 55

2.5 XỬ LÝ SỐ LIỆU 69

2.6 ĐẠO ĐỨC TRONG NGHIÊN CỨU 70

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 71

3.1 ĐẶC ĐIỂM MẪU NGHIÊN CỨU 71

3.2 CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC SAU PHẪU THUẬT 78

Chương 4: BÀN LUẬN 110

4.1 ĐẶC ĐIỂM MẪU NGHIÊN CỨU 110

4.2 CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC SAU PHẪU THUẬT 113 4.3 CÁC THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

CÁC THUẬT NGỮ SỬ DỤNG VÀ TIẾNG ANH

Hàm số độ nhạy tương phản Contrast sensitivity function Hàm số truyền quang Optical transfer function (OTF)

LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng Wavefront guided LASIK

LASIK theo từng cá thể Customized LASIK

LASIK tối ưu hóa quang sai Wavefront optimized LASIK

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Giá trị độ nhạy tương phản đo với hệ thống CSV-1000 66

Bảng 2.2: Giá trị độ nhạy tương phản chuyển đổi sang lô ga rít thập phân 66

Bảng 2.3: Tóm tắt các biến số và các thời điểm thu thập số liệu 68

Bảng 3.1: Các giá trị khúc xạ trung bình trong mẫu nghiên cứu 72

Bảng 3.2: Quang sai trước phẫu thuật 73

Bảng 3.3: Các tổ hợp quang sai chính 73

Bảng 3.4: Các tổ hợp quang sai khác 74

Bảng 3.5: Giá trị Q 76

Bảng 3.6: Các thông số khác 77

Bảng 3.7: Trung bình thị lực LogMar tối đa không chỉnh kính 77

Bảng 3.8: Trung bình thị lực LogMar tối đa có chỉnh kính 78

Bảng 3.9: Tỷ lệ thị lực không chỉnh kính sau phẫu thuật 78

Bảng 3.10: Khúc xạ tương đương cầu tồn dư sau phẫu thuật 82

Bảng 3.11: Giá trị trung bình của cầu sai và coma 84

Bảng 3.12: Trung bình của RMS và RMS3, RMS4, RMS5 85

Bảng 3.13: Giá trị trung bình các dạng quang sai bậc cao khác 86

Bảng 3.14: Trung bình sau – trước phẫu thuật của cầu sai, tổng coma và tổng quang sai bậc cao 87

Bảng 3.15: Giá trị Q trước và sau phẫu thuật 89

Bảng 3.16: Độ nhạy ương phản trung bình sau phẫu thuật giữa 2 nhóm trong điều kiện đủ sáng, không gây lóa 90

Bảng 3.17: So sánh tỷ lệ tăng giảm ccua3 độ nhạy tương phản ở tần số không gian cao (12 và 18 chu kỳ độ) tại thời điểm 6 và 12 tháng sau mổ 91

Bảng 3.18: Độ nhạy tương phản trung bình sau phẫu thuật giữa 2 nhóm trong điều kiện đủ sáng, có gây lóa 93

Bảng 3.19: So sánh tỷ lệ tăng giảm của độ nhạy tương phản ở tần số không gian cao (12 và 18 chu kỳ độ) tại thời điểm 6 và 12 tháng sau mổ 94 Bảng 3.20: Độ nhạy tương phản trung bình sau phẫu thuật giữa 2 nhóm trong

Bảng 3.21: So sánh tỷ lệ tăng giảm của độ nhạy tương phản ở tần số không gian cao (12 và 18 chu kỳ độ) tại thời điểm 6 và 12 tháng sau mổ 97 Bảng 3.22: Độ nhạy tương phản trung bình sau phẫu thuật giữa 2 nhóm trong

Bảng 3.23: So sánh tỷ lệ tăng giảm của độ nhạy tương phản ở tần số không gian cao (12 và 18 chu kỳ độ) tại thời điểm 6 và 12 tháng sau mổ 101 Bảng 3.24: Một số giá trị sau phẫu thuật của 2 nhóm 108 Bảng 3.25: Tương quan giữa kích thước đồng tử trong tối với độ nhạy tương phản ở tần số không gian cao, trong điều kiện thiếu sáng, có hoặc không kèm

Bảng 4.1: So sánh tỷ lệ thị lực không kính sau 1 năm của phẫu thuật LASIK

sử dụng kỹ thuật mặt sóng và LASIK quy ước 116 Bảng 4.2: So sánh chỉ số hiệu quả và chỉ số an toàn trong phẫu thuật LASIK

Bảng 4.6: Chênh lệch trước và sau phẫu thuật 12 tháng của giá trị Q và giá trị

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1: Phân bố giới tính trong mẫu nghiên cứu 71 Biểu đồ 3.2: Tỷ lệ dạng tật khúc xạ trong mẫu nghiên cứu 72 Biểu đồ 3.3: Độ nhạy tương phản trong điều kiện đủ sáng, không thử nghiệm

Biểu đồ 3.4: Độ nhạy tương phản trong điều kiện thiếu sáng, không thử

Biểu đồ 3.5: Độ nhạy tương phản trong điều kiện đủ sáng, có thử nghiệm gây

Biểu đồ 3.13: Mức độ đạt khúc xạ mục tiêu của nhóm nghiên cứu sau phẫu

Biểu đồ 3.14: Mức độ đạt khúc xạ mục tiêu của nhóm chứng sau phẫu thuật

Biểu đổ 3.15: Biểu đồ giá trị cầu sai sau mổ 12 tháng và trước mổ 88 Biểu đồ 3.16: Biểu đồ giá trị RMS sau mổ 12 tháng và trước mổ 88 Biểu đồ 3.17: So sánh bắt cặp tương phản sau – trước phẫu thuật của nhóm nghiên cứu trong điều kiện đủ sáng và không gây lóa 91

Biểu đồ 3.18: So sánh bắt cặp tương phản sau – trước phẫu thuật của nhóm chứng trong điều kiện đủ sáng và không gây lóa 92 Biểu đồ 3.19: So sánh bắt cặp tương phản sau – trước phẫu thuật của nhóm nghiên cứu trong điều kiện đủ sáng và có gây lóa 94 Biểu đồ 3.20: So sánh bắt cặp tương phản sau – trước phẫu thuật của nhóm chứng trong điều kiện đủ sáng và có gây lóa 95 Biểu đồ 3.21: So sánh bắt cặp tương phản sau – trước phẫu thuật của nhóm nghiên cứu trong điều kiện thiếu sáng và không gây lóa 97 Biểu đồ 3.22: So sánh bắt cặp tương phản sau – trước phẫu thuật của nhóm chứng trong điều kiện thiếu sáng và không gây lóa 98 Biểu đồ 3.23: Biểu đồ phân tán giá trị độ nhạy tương phản tại 12 chu kỳ/ độ sau mổ 12 tháng và trước mổ của cả hai nhóm 99 Biểu đồ 3.24: Biểu đồ phân tán giá trị độ nhạy tương phản tại 18 chu kỳ/ độ sau mổ 12 tháng và trước mổ của cả hai nhóm 99 Biểu đồ 3.25: So sánh bắt cặp tương phản sau – trước phẫu thuật của nhóm nghiên cứu trong điều kiện thiếu sáng và có gây lóa 101 Biểu đồ 3.26: So sánh bắt cặp tương phản sau – trước phẫu thuật của nhóm chứng trong điều kiện thiếu sáng và có gây lóa 102 Biểu đồ 3.27: Biểu đồ phân tán giá trị độ nhạy tương phản tại 12 chu kỳ/ độ sau mổ 12 tháng và trước mổ của cả hai nhóm 103 Biểu đồ 3.28: Biểu đồ phân tán giá trị độ nhạy tương phản tại 18 chu kỳ/ độ sau mổ 12 tháng và trước mổ của cả hai nhóm 103 Biểu đồ 3.29: So sánh bắt cặp độ nhạy tương phản sau – trước phẫu thuật của

2 phân nhóm nghiên cứu trong điều kiện thiếu sáng và không gây lóa tại thời

Biểu đồ 3.30: So sánh bắt cặp độ nhạy tương phản sau – trước phẫu thuật của

2 phân nhóm chứng trong điều kiện thiếu s áng và không gây lóa tại thời

Biểu đồ 3.31: So sánh bắt cặp độ nhạy tương phản sau – trước phẫu thuật của

2 phân nhóm nghiên cúu trong điều kiện thiếu sáng và có gây lóa tại thời

Biểu đồ 3.32: So sánh bắt cặp độ nhạy tương phản sau – trước phẫu thuật của

2 phân nhóm chứng trong điều kiện thiếu sáng và có gây lóa tại thời điểm 6

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.3: Sơ đồ tác động của laser Excimer lên mô giác mạc 9

Hình 1.4: So sánh hai dạng nốt laser 10

Hình 1.5: Sơ đồ các bước phẫu thuật LASIK 11

Hình 1.6: Tác động của chùm laser rộng (trái) và laser điểm bay (phải) 12

Hình 1.7: Sơ đồ minh họa mặt sóng 16

Hình 1.8: Sơ đồ thấu kính không có quang sai (trái) và có quang sai (phải) 16 Hình 1.9: Sơ đồ mô tả nguyên lý của quang sai 17

Hình 1.10: Các bậc của quang sai trong đa thức Zernike 19

Hình 1.11: Cầu sai 20

Hình 1.12: Tác động của cầu sai 20

Hình 1.13: Kính nội nhãn bình thường (trái) và phi cầu (phải) 21

Hình 1.14: Khắc phục cầu sai 22

Hình 1.15: Sơ đồ mô tả coma 23

Hình 1.16: Tác động của coma 23

Hình 1.17: Ảnh hưởng của từng dạng quang sai lên thị giác 24

Hình 1.18: Mô tả cách tính tổng quang sai 25

Hình 1.19: Sơ đồ mô tả quang sai sai sắc 26

Hình 1.20: Tương phản ít (hình trái) và tương phản nhiều (hình phải) 27

Hình 1.21: Biểu đồ hàm số độ nhạy tương phản 28

Hình 1.22: Mô hình đa kênh trong chức năng thị giác 29

Hình 1.23: Biểu đồ hàm số MTF trong quang hệ không có quang sai 32

Hình 1.24: Biểu đồ hàm số MTF của quang hệ khi có quang sai (đường nét mảnh) và không có quang sai (đường nét đậm) 33

Hình 1.25: Tác động lên thị giác sau khi điều chỉnh quang sai 34

Hình 1.26: Lệch pha giữa ảnh và vật 35

Hình 1.27: Đảo pha do quang sai 36

Hình 1.28: Ảnh hưởng của đảo pha lên ảnh ở tần số không gian cao 36

Hình 1.29: Sơ đồ nguyên lý Hartmann – Shack 38

Hình 1.30: Nguyên lý đo quang sai Scheiner 39

Hình 1.31: Sơ đồ nguyên lý Tscherning 40

Hình 2.1: Hệ thống chẩn đoán ZDW 53

Hình 2.2: Hệ thống chụp bản đồ giác mạc Orbscan 53

Hình 2.3: Máy đo kích thước đồng tử trong tối Colvarrd 54

Hình 2.4: Cửa sổ đo quang sai trên ZDW 59

Hình 2.5: Cửa sổ lựa chọn kết quả sau khi đo trên ZDW 59

Hình 2.6: Cửa sổ kết quả tóm tắt khi đo quang sai trên ZDW 60

Hình 2.7: Bảng kết quả tổng hợp khi đo quang sai với ZDW 61

Hình 2.8: Hệ thống đo tương phản CSV-1000, với đèn gây lóa 65

Hình 4.1: So sánh các nốt laser chuẩn và chéo góc với giác mạc 133

Hình 4.2: Đáp ứng cơ sinh học sau phẫu thuật 134

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1: Nguyên lý các phương pháp phẫu thuật LASIK có liên quan đến

quang sai 15

Sơ đồ 1.2: Mô tả nhiễu xạ 30

Sơ đồ 2.1: Quy trình nghiên cứu 52

Sơ đồ 2.2: Bán kính ngang và dọc của giác mạc 63

MỞ ĐẦU

Trong xã hội hiện đại, cuộc sống được tổ chức ngày càng năng động hơn, chất lượng sống ngày càng được nâng cao hơn Với hầu hết những người trẻ tuổi, là lực lượng lao động chính của xã hội, sử dụng kính gọng, kính tiếp xúc có thể đem đến một số bất tiện trong công việc cũng như trong sinh hoạt, giải trí hàng ngày Ngoài ra, một số dạng công việc, một số lĩnh vực hoạt động đặc thù đòi hỏi người tham gia không sử dụng kính như lực lượng vũ trang, vận động viên chuyên nghiệp, hoặc các lĩnh vực văn hóa nghệ thuật như ca sỹ, người mẫu, hoặc khi chơi thể thao như đá bóng, bơi lội… Lúc này, lựa chọn giải pháp nào nhằm giúp người đó không mang kính trở thành một yêu cầu thiết yếu

Phẫu thuật điều trị khúc xạ đã được thực hiện từ khoảng cuối thế kỷ XIX Khởi đầu khá thô sơ như cắt gọt chỏm giác mạc sau lạnh đông, rạch giác mạc hình nan hoa… Theo đà phát triển của xã hội cũng như của khoa học kỹ thuật, các phương pháp phẫu thuật ngày càng được cải tiến, trở nên hiệu quả,

an toàn hơn Tuy nhiên, phẫu thuật điều trị khúc xạ chỉ thực sự trở nên hoàn thiện hơn khi ứng dụng laser Excimer Trong các dạng phẫu thuật điều trị khúc xạ bằng laser Excimer, LASIK được xem là phẫu thuật tiêu chuẩn vì đạt được mức độ an toàn và hiệu quả cao, và số người lựa chọn phẫu thuật này nhằm mục đích nâng cao hiệu quả trong công việc cũng như nâng cao chất lượng cuộc sống ngày càng nhiều Cho đến ngày nay, phẫu thuật LASIK đã thật sự trở thành cuộc cách mạng trong ngành nhãn khoa nói chung và trong chuyên ngành khúc xạ nói riêng [109],[141]

Bên cạnh những lợi ích mà phẫu thuật LASIK đem lại cho người bệnh như tính an toàn, hiệu quả cao, khả năng phục hồi nhanh, không đau, và giúp người bệnh không phụ thuộc vào kính…, y văn nước ngoài cho thấy đã có

nhiều trường hợp người bệnh than phiền về những dấu hiệu của rối loạn thị giác, nhất là thị giác trong điều kiện ánh sáng yếu Những than phiền chủ yếu

là người bệnh nhìn thấy quầng sáng, chói sáng quanh nguồn sáng, nhất là khi lái xe, khi làm việc trong điều kiện thiếu sáng, ban đêm Ngoài ra, một số trường hợp lại than phiền về việc nhìn không rõ nét trong điều kiện thiếu sáng như khi đeo kính trước mổ, mặc dù đo thị lực vẫn đạt mức cao Nguyên nhân

đã được xác định là do tăng quang sai đơn sắc bậc cao sau phẫu thuật khúc xạ Quang sai đơn sắc bậc cao làm suy giảm chất lượng thị giác của người bệnh

do tác động xấu đến quá trình tạo ảnh trên võng mạc [3],[5],[6],[13], [18],[34],[57]

Trong điều kiện kinh tế xã hội của nước ta ngày càng phát triển, đường

xá mở rộng, kể cả đường cao tốc…, người dân có nhu cầu làm việc, sinh hoạt, vui chơi trong điều kiện ánh sáng yếu như chiều muộn hoặc ban đêm ngày càng tăng, như việc lái xe vào ban đêm, mở rộng quy mô sản xuất, vận hành máy móc ca đêm, chơi thể thao…, thì ngày càng có nhiều người than phiền về những rối loạn thị giác trong điều kiện thiếu sáng là điều tất yếu Trên thực tế, những rối loạn thị giác này hoàn toàn có thể ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống, thậm chí có thể gây nguy hiểm như khi lái xe ban đêm, vận hành máy móc trong điều kiện thiếu sáng, hoặc nhìn không rõ nét khi chơi thể thao buổi tối với đèn cao áp ở góc sân…

Phẫu thuật LASIK quy ước chỉ điều trị tật khúc xạ như cận thị, loạn thị, viễn thị, là những dạng quang sai bậc thấp, nhưng lại làm gia tăng đáng kể quang sai bậc cao sau phẫu thuật Đã có nhiều nghiên cứu lâm sàng chứng minh rằng sau phẫu thuật LASIK quy ước điều chỉnh cận thị, giác mạc trở nên dẹt hơn ở phần trung tâm, làm gia tăng đáng kể cầu sai sau phẫu thuật, gây ra các hiện tượng lóa mắt, nhìn thấy quầng sáng…, làm giảm đáng kể chất lượng thị giác của người bệnh Bên cạnh đó, một số quang sai bậc cao khác như coma, loạn thị thứ phát… cũng gia tăng Các yếu tố này ảnh hưởng xấu đến

quá trình tạo ảnh trên võng mạc, làm giảm chất lượng ảnh, hoặc ảnh không hoàn toàn trung thực so với vật, hoặc gây ra những rối loạn thị giác… nhất là trong điều kiện thiếu sáng Hậu quả là người bệnh bị giảm chất lượng thị giác, đôi khi nặng Với những dạng quang sai bậc cao như coma (bậc 3), cầu sai (bậc 4)…, phẫu thuật LASIK quy ước không điều trị được, mà cần một giải pháp khác, chuyên biệt hơn [4],[7],[8],[12],[62],[105]

Vậy đâu sẽ là giải pháp phù hợp dành cho người bệnh?

Trên thế giới, phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng trong điều trị khúc xạ, hay còn gọi là phẫu thuật LASIK theo từng cá thể, đã được nghiên cứu, ứng dụng và cho những kết quả rất khả quan Sau phẫu thuật, quang sai bậc cao, đặc biệt là cầu sai và coma, và độ nhạy tương phản cải thiện đáng kể, nhất là trong điều kiện ánh sáng yếu Phẫu thuật này nhằm mục tiêu đem đến cho người bệnh chất lượng thị giác tốt nhất có thể được, bao gồm thị lực không chỉnh kính ở mức cao, nhìn sự vật rõ nét hơn trong môi trường thiếu sáng, hạn chế những rối loạn thị giác như quầng sáng, chói sáng quanh nguồn sáng Bên cạnh đó, một số lĩnh vực khác trong nhãn khoa cũng đang nghiên cứu và ứng dụng lý thuyết quang sai như kính nội nhãn điều chỉnh cầu sai trong phẫu thuật điều trị đục thể thủy tinh, kính tiếp xúc có điều chỉnh quang sai… và đạt được những thành quả rất đáng quan tâm [15],[38],[42],[43],[46],[135],[136]

Tại Việt Nam, phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng đã được ứng dụng trong thời gian gần đây, và cũng đã có những kết quả bước đầu rất khả quan Tuy nhiên, hiện chưa có báo cáo chính thức về những ứng dụng thực tế cũng như kết quả cụ thể trên người bệnh Việt Nam một cách toàn diện, ngoại trừ báo cáo bước đầu của Đinh Trung Nghĩa và cộng sự được đăng trên Tạp chí Y học của Đại học Y dược thành phố Hồ Chí Minh [3]

Như vậy, vấn đề đặt ra là, so với phẫu thuật LASIK quy ước thì phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng có thể giúp nâng cao hơn chất lượng thị giác cho người bệnh, đồng thời vẫn giữ được tính an toàn, tính hiệu quả, tính chính xác,… đã đạt được trên người bệnh Việt Nam hay không? Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu phẫu thuật LASIK sử dụng

kỹ thuật mặt sóng trong điều trị cận và loạn cận trung bình” được tiến hành với hai mục tiêu:

1 Đánh giá tính an toàn, hiệu quả, chính xác và ổn định của phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng, so sánh với LASIK quy ước

2 Đánh giá những thay đổi của quang sai bậc cao và ảnh hưởng lên thị giác sau phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng, so sánh với LASIK quy ước

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ PHẪU THUẬT LASIK

1.1.1 Các tính chất của laser và laser Excimer

1.1.1.1 Các đặc điểm chung của laser

Ánh sáng tự nhiên hoặc nhân tạo được phát ra bởi quá trình tự động giải phóng năng lượng dư thừa dưới dạng quang tử (photon) của các nguyên

tử để trở về trạng thái năng lượng thấp bền vững Bên cạnh đó, có một dạng ánh sáng khác được tạo ra khi năng lượng dư thừa của nguyên tử vẫn được giữ lại cho đến khi bị buộc phải phát ra, còn gọi là ánh sáng laser Laser là từ viết tắt của nhóm từ “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, tạm dịch là “Khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức” Dạng ánh sáng này đã được nhà bác học thiên tài Albert Einstein (1879 – 1955) tiên đoán vào năm 1917 Khi đó, Ông đã tính toán, đưa ra nhận định về mối liên

hệ giữa các quá trình hấp thụ cưỡng bức, phát xạ tự phát và phát xạ cưỡng bức trong hoạt động của các nguyên tử, làm nền tảng cho những nghiên cứu chuyên sâu về laser sau này [1],[2],[97]

Một nguyên tử tồn tại bền vững ở trạng thái năng lượng thấp nhất, còn gọi là trạng thái nền, E0 Trong một số điều kiện nhất định, nguyên tử có thể hấp thu quang tử, làm cho nguyên tử chuyển lên trạng thái năng lượng cao hơn, còn gọi là trạng thái kích thích, E1 Đây là trạng thái không bền vững, buộc nguyên tử nhanh chóng giải phóng năng lượng bằng cách phát ra quang

tử để trở về trạng thái nền E0 Khi quá trình phát xạ này xảy ra mà không cần kích thích gọi là quá trình phát xạ tự phát, hoặc cần có kích thích gọi là phát

xạ cưỡng bức Quá trình phát xạ tự phát xảy ra rời rạc, trong khi phát xạ cưỡng bức xảy ra đồng pha với sóng kích thích nên mang tính cố kết Sau quá trình hấp thu cưỡng bức, đa số năng lượng được giải phóng qua quá trình phát

xạ tự phát, nghĩa là năng lượng phát ra không mang tính cố kết, còn lại chỉ có

một phần nhỏ năng lượng được giải phóng do quá trình phát xạ cưỡng bức, mang tính cố kết và môi trường hoạt tính trong hệ thống phát laser sẽ khuếch đại dạng năng lượng này [1],[27]

Hình 1.1: Sơ đồ quá trình tạo laser

Phát xạ tự phát, phát xạ cưỡng bức và hấp thụ cưỡng bức

“Nguồn: Phan Dẫn, (2000)” [1]

Môi trường hoạt tính là một trong những yếu tố quan trọng của hệ thống phát laser, bảo đảm cho quá trình phát xạ cưỡng bức diễn ra liên tục, đồng thời cho phép cùng lúc có nhiều nguyên tử nhận năng lượng để chuyển sang trạng thái năng lượng cao hơn trạng thái nền, còn gọi là trạng thái kích thích Từ đó, hiện tượng phát xạ cưỡng bức xảy ra, và ta thu được năng lượng laser Tùy vào môi trường hoạt tính mà đặt tên laser Môi trường đó có thể là một chất khí (Argon, Krypton, CO2, Heli, hay Neon), chất dịch (hay còn gọi

là chất màu) hoặc chất rắn (khi yếu tố hoạt tính nằm trong khung tinh thể đỡ như Neodymium được đỡ bởi khung Yttrium – Aluminium – Garnet, viết tắt

là Nd-YAG), hoặc một chất bán dẫn Bên cạnh đó, hệ thống laser còn cần có

hệ thống cung cấp năng lượng cho môi trường hoạt tính, giúp duy trì trạng thái mà đa số các nguyên tử ở trạng thái có mức năng lượng cao hơn so với trạng thái nền; và cần có hệ quang học truyền dẫn để hướng dẫn chùm laser khi thoát ra [1],[97]

Về bản chất, laser cũng chỉ là một trong nhiều nguồn năng lượng ánh sáng Tuy nhiên, vì laser có những đặc tính riêng biệt mà không một loại ánh sáng nào có được nên laser được ứng dụng nhiều trong những lĩnh vực công nghệ đòi hỏi tính chính xác cao Những tính chất cơ bản của laser bao gồm:

- Tính đơn sắc, hay còn gọi là tính thuần nhất: Bình thường chùm laser chỉ phát ra theo một loại bước sóng, hoặc đôi khi là nhiều loại bước sóng khác nhau mà ta có thể tách ra một cách dễ dàng, lúc này ta có chùm sáng đơn sắc hay chùm sáng thuần nhất Với chùm sáng đơn sắc, khi qua thấu kính sẽ không bị tán xạ, có nghĩa là chùm sáng sẽ được tập trung lại thành một điểm rất nhỏ, nhỏ hơn nhiều so với của chùm ánh sáng trắng Điều này cho phép laser tập trung năng lượng rất cao vào một điểm rất nhỏ

- Tính định hướng: Môi trường hoạt tính chỉ khuếch đại các quang tử di chuyển trong khoảng giữa hai gương trong buồng cộng hưởng nên chùm tia laser có tính định hướng rất cao Một chùm laser điển hình có độ phân ly chùm tia là 1 milirad, nghĩa là chùm tia sẽ mở rộng thêm đường kính 1mm mỗi khi đi được 1m Vì chùm tia laser có tính định hướng rất cao, nên có thể

dễ dàng tập trung toàn bộ năng lượng vào một hệ thấu kính đơn giản và hội tụ năng lượng đó vào một điểm rất nhỏ

- Tính cố kết: Các quang tử trong chùm sáng laser có cùng tần số, cùng pha nghĩa là có tính cố kết cao, nên có khả năng phát xung với bước sóng cực

kỳ ngắn, đến pico giây, femto giây, giúp cho chùm laser có thể tập trung năng lượng rất cao trong một thời gian rất ngắn

Với các đặc tính riêng biệt, cho phép laser tập trung năng lượng rất cao vào một điểm rất nhỏ, trong thời gian rất ngắn Các đặc điểm trên đã biến laser thành một trong những công cụ rất đắc lực trong y học, đặc biệt là lĩnh vực khúc xạ trong ngành nhãn khoa [1],[97]

1.1.1.2 Laser Excimer trong phẫu thuật khúc xạ

Laser Excimer là thuật ngữ xuất phát do cấu trúc của loại laser này, là kết hợp của hai từ Excited và Dimer, nghĩa là cấu trúc gồm hai nguyên tử, tồn tại ở trạng thái kích thích Cấu tạo của laser Excimer bao gồm một khí hiếm, kết hợp với một Halogen Ở trạng thái bình thường, các khí hiếm không kết hợp với Halogen, nhưng khi ở trạng thái bị kích thích, chúng kết hợp lại để tạo thành phân tử Excimer Có 4 loại Excimer được ứng dụng trong công nghiệp và đời sống, là laser ArF (Argon – Flouride, bước sóng 193nm), KrF (Krypton – Flouride, bước sóng 248nm), XeCl (Xenon – Chloride, bước sóng 308nm), và XeF (Xenon – Flouride, bước sóng 351nm) [1],[27]

Để tạo ra laser Excimer ArF, cần bơm hỗn hợp Argon – Flouride vào buồng laser, dưới điện trường mạnh, 20 – 40 kV Các nguyên tử Ar và F sẽ chuyển lên mức năng lượng cao khi bị kích thích, sẽ kết hợp lại với nhau tạo thành phân tử ArF Trạng thái năng lượng cao là trạng thái không bền vững, nên các phân tử ArF ở trạng thái này có xu hướng chuyển về trạng thái nền và

sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng, ta thu được năng lượng laser

Laser Excimer lần đầu tiên được ứng dụng trong phẫu thuật giác mạc vào cuối những năm 1980 Khi đó, các nghiên cứu cho thấy, với bước sóng 193nm và độ rộng xung chỉ vài nano giây, laser Excimer ArF thích hợp nhất trong phẫu thuật giác mạc do khả năng cắt gọt chính xác, mỗi xung laser làm bay hơi khoảng 0,25µm mô giác mạc, với bề mặt cắt phẳng nhẵn Với mức năng lượng quang tử là 6,4 eV, cao hơn năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết carbon (3,5 eV) và liên kết peptid (3 eV) trong cấu trúc phân tử của mô giác mạc, nên laser ArF dễ dàng phá vỡ các liên kết phân tử trong cấu trúc giác mạc, làm bay hơi tổ chức Với bước sóng trong phổ tử ngoại, laser Excimer ArF cho khả năng xuyên thấu rất kém, ước lượng chỉ vài micromet, nên không gây ảnh hưởng đến các mô sâu hơn Bên cạnh đó, môi trường nước

có vai trò hấp thu năng lượng laser dư thừa nên hạn chế tối đa tác động sinh nhiệt tại vết cắt và mô xung quanh Ngoài ra, bước sóng 193 nm của laser ArF

nằm ngoài phổ hấp thu của cấu trúc DNA nên không gây ra bất kỳ tổn hại nào cho cấu trúc di truyền quan trọng này [27]

Hình 1.2: Sơ đồ tạo Excimer ArF

“Nguồn: Diaz-Santana, (2010)” [27]

Hình 1.3: Sơ đồ tác động của laser Excimer lên mô giác mạc

Ảnh hưởng đến mô quanh nốt chạm là không đáng kể

“Nguồn: Diaz-Santana, (2010)” [27]

Như vậy, với những đặc điểm như năng lượng quang tử cao, hấp thu bởi môi trường nước, khả năng xuyên thấu kém, khả năng cắt gọt chính xác,

không ảnh hưởng đến cấu trúc di truyền DNA…, laser excimer ArF rất thích hợp trong phẫu thuật trên giác mạc để điều chỉnh khúc xạ

Các hệ thống máy laser Excimer dùng trong phẫu thuật khúc xạ cũng

có nhiều thay đổi Trước đây, các hệ thống máy laser dùng công nghệ chùm tia rộng, sau đó là chùm tia dạng khe quét Ngày nay, các thế hệ máy laser mới sử dụng công nghệ laser điểm bay, với độ rộng chùm tia nhỏ hơn 2mm, cho phép hạn chế việc tập trung năng lượng laser vào cùng một vị trí trong cùng một thời điểm, giúp giảm rất nhiều những biến chứng do chùm tia rộng gây Bên cạnh đó, hình dạng nốt chạm laser cũng được chú ý cải thiện Nốt chạm laser dạng chuông úp (Gaussian) được dùng trong hầu hết các hệ thống laser điều trị hiện đại vì dạng này cho phép tạo ra bề mặt chiếu laser mịn, đều đặn, tránh được hiện tượng gồ ghề trên bề mặt chiếu laser như của nốt chạm laser dạng đỉnh mũ (top hat) Hơn nữa, nốt chạm laser dạng chuông úp giúp rìa mỗi nốt laser đều đặn, không thay đổi đột ngột so với những vùng lân cận như rìa nốt laser dạng đỉnh mũ Mặc dù những khác biệt này khá nhỏ, nhưng

sẽ trở nên quan trọng trong điều trị quang sai bậc cao [27],[51],[64]

Hình 1.4: So sánh hai dạng nốt laser

Nốt laser dạng chuông úp (trên) cho bề mặt cắt mịn hơn so với

dạng đỉnh mũ (dưới), đơn vị tính là micromet

“Nguồn: Krueger R., (2004)” [64]

1.1.2 Nguyên lý chung của phẫu thuật LASIK

LASIK là viết tắt của cụm từ Laser Assisted in Situ Keratomileusis, được xem là bước tiến kế tiếp của phẫu thuật Keratomileusis Nguyên lý chung của phẫu thuật LASIK là dùng dao vi phẫu giác mạc tự động tạo vạt giác mạc mỏng có bản lề, bao gồm biểu mô, màng Bowman và một phần nhu

mô Lật vạt, chiếu laser lên nhu mô nền để điều chỉnh khúc xạ Đậy vạt trở lại đúng vị trí giải phẫu

Hình 1.5: Sơ đồ các bước phẫu thuật LASIK Phẫu thuật này được tác giả Pallikaris thực hiện lần đầu tiên vào năm

1989 Sau khi tạo vạt, Ông dùng laser Excimer để làm bốc hơi tổ chức nhu

mô giác mạc nhằm điều chỉnh khúc xạ thay vì tiếp tục cắt thêm nhu mô như trong phẫu thuật Keratomileusis trước đây do tác giả Barraquer thực hiện vào năm 1949 Do laser Excimer có tính chính xác cao, mỗi xung laser làm bay hơi khoảng 0,25µm chiều dày nhu mô giác mạc, và do tạo vạt bằng dao vi phẫu giác mạc tự động, nên đường cắt vạt trên giác mạc rất sắc, gọn, giảm thiểu tối đa chấn thương tế bào biểu mô Điều này giúp hạn chế các phản ứng phóng thích các chất gây viêm như cytokine trong quá trình hậu phẫu, làm cho kết quả của phẫu thuật này được nâng cao hơn hẳn so với các phẫu thuật khúc xạ khác Với thời gian phẫu thuật và chăm sóc sau phẫu thuật rút ngắn đáng kể, người bệnh hầu như không đau nhức, không kích thích, thị lực phục

hồi nhanh chóng… nên cả phẫu thuật viên và người bệnh đều hài lòng Nhờ những ưu điểm vượt trội nêu trên mà hiện nay LASIK đã trở thành phẫu thuật rất phổ biến trong nhãn khoa, chỉ đứng sau phẫu thuật đục thể thủy tinh đặt kính nội nhãn [64]

Hiện nay, hệ thống laser Excimer hiện đại được bổ sung nhiều công nghệ tiên tiến nhằm hỗ trợ quá trình điều trị ngày càng chính xác, hoàn thiện hơn Những công nghệ hỗ trợ nổi bật có thể kể đến như [14],[27],[65],[136]:

- Laser điểm bay: các xung laser liên tiếp nhau không tạo các nốt chạm

kế nhau nên không có nguy cơ tạo hiệu ứng nhiệt, giúp hạn chế biến chứng đảo trung tâm sau phẫu thuật

Hình 1.6: Tác động của chùm laser rộng (trái) và laser điểm bay (phải)

Chùm tia rộng có nguy cơ tổn hại mô xung quanh do hiệu ứng nhiệt

“Nguồn: Krueger R., (2003)” [65]

- Tần số xung laser cao: Tần số cao giúp giảm thời gian chiếu laser, giảm nguy cơ điều chỉnh quá mức, tăng mức độ chính xác do giảm nguy cơ tác động của các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm … Các hệ thống laser Excimer hiện đại sử dụng tần số xung laser cao, có thể đến 500 Hz

- Hệ thống kiểm soát chuyển động mắt: Giúp định vị chính xác vị trí chạm của các chùm laser trong trường hợp người bệnh có đảo mắt trong lúc chiếu laser, hạn chế nguy cơ lệch tâm, nâng cao tính chính xác của phẫu thuật

- Hệ thống nhận dạng mống mắt: Giúp cân chỉnh hướng đi của chùm laser nhằm bù trừ chuyển động xoay của mắt khi người bệnh chuyển từ tư thế

đứng sang tư thế nằm Hệ thống này giúp nâng cao tính chính xác trong điều chỉnh loạn thị và quang sai bậc cao

1.1.3 Các đặc điểm của phẫu thuật LASIK quy ước và LASIK có liên quan đến quang sai

Các giá trị quang sai, bao gồm quang sai bậc thấp là độ cầu, độ trụ , và quang sai bậc cao như cầu sai, coma…, được đo đạc chi tiết trên từng mắt của từng cá thể, được tổng hợp và thể hiện dưới dạng bản đồ, gọi là bản đồ quang sai Bản đồ quang sai hoàn toàn khác biệt giữa các cá thể, thậm chí giữa hai mắt của cùng một cá thể cũng khác nhau, tương tự như dấu vân tay vậy Do vậy, quang sai là thông số mang tính đặc trưng cao của từng cá thể [43],[145]

Phẫu thuật LASIK quy ước sử dụng các thông số về khúc xạ chủ quan, khúc xạ khách quan và độ cong giác mạc để thiết lập thuật toán điều trị dựa trên cơ sở thuật toán Munnerlyn, và nhắm đến mục tiêu là điều chỉnh độ cầu,

độ trụ Các chương trình phẫu thuật quy ước đã mang lại kết quả thị lực rất tốt, nhưng lại gây ra những rối loạn thị giác như chói lóa và hào quang, ảnh hưởng đến chất lượng thị giác trong điều kiện thiếu sáng của người bệnh Giác mạc người có dạng phi cầu với phần trung tâm lồi hơn chu biên Khi điều trị cận thị, các nốt laser thực tế ở vùng chu biên giác mạc, còn gọi là các nốt laser chéo góc, có độ sâu không đạt và đường kính nốt chạm lớn hơn so với tính toán lý thuyết do một phần laser bị phản xạ và giảm năng lượng Kết quả là phần chuyển tiếp giữa vùng chiếu laser trung tâm và vùng chu biên không đều đặn, làm thay đổi độ cong giác mạc từ cận thị có dạng cầu lồi sang dạng cầu dẹt, có vùng trung tâm dẹt hơn vùng chu biên, làm gia tăng cầu sai

LASIK phi cầu ra đời đã giúp khắc phục nhược điểm của phẫu thuật LASIK quy ước Thuật toán dùng trong phẫu thuật LASIK phi cầu sử dụng các thông số khúc xạ, độ cong giác mạc và điều chỉnh các nốt laser ở chu biên

để bù trừ cho quá trình phản xạ và giảm năng lượng, giúp vùng chuyển tiếp

đều đặn hơn, nhằm hướng đến việc bảo tồn dạng phi cầu của giác mạc Điều này giúp giảm phát sinh thêm cầu sai sau mổ Các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam đã cho thấy LASIK phi cầu giúp giảm thiểu cầu sai phát sinh sau

mổ so với LASIK quy ước

LASIK tối ưu hóa quang sai hiện đang được áp dụng trên một số hệ thống laser điều trị Về cơ bản, thuật toán trong LASIK tối ưu hóa quang sai cũng sử dụng các thông số khúc xạ, độ cong giác mạc và điều chỉnh nốt laser chéo góc, hướng đến việc bảo tồn tính phi cầu của giác mạc sau mổ Như vậy,

về cơ bản, cả 2 thuật toán trên đều giúp hạn chế gia tăng cầu sai sau phẫu thuật, và không tác động gì đến quang sai bậc cao tồn tại trước phẫu thuật

Trong khi đó, phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng dùng các thông số quang sai làm cơ sở tính toán ra thuật toán điều trị nên điều trị được

cả quang sai bậc thấp (độ cầu, độ trụ) và quang sai bậc cao có sẵn trước phẫu thuật Hơn nữa, kỹ thuật này còn tác động lên các nốt laser chéo góc qua phép quy nạp toán học, nhằm tối ưu hóa tác động của các nốt laser này, giúp bảo tồn tính phi cầu của giác mạc, hạn chế tăng quang sai bậc cao sau phẫu thuật Như vậy, ưu điểm chính của phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng là điều chỉnh quang sai bậc cao có sẵn trong quang hệ mắt đồng thời hạn chế gia tăng quang sai bậc cao sau phẫu thuật, qua đó giúp nâng cao chất lượng thị giác cho người bệnh Cũng do tính đặc trưng cao của quang sai nên phẫu thuật LASIK sử dụng kỹ thuật mặt sóng còn được gọi là phẫu thuật LASIK theo từng cá thể [43],[53],[103],[106],[145]

Một trong những ưu thế nổi bật mà điều trị quang sai bậc cao đem đến cho người bệnh là khả năng cải thiện tương phản, giúp tăng chất lượng tạo ảnh trên võng mạc, người bệnh nhìn sự vật rõ nét hơn, tăng chất lượng thị giác trong điều kiện ánh sáng yếu Điều này được các nhà lâm sàng và các nhà nghiên cứu rất quan tâm nhằm cải thiện chất lượng thị giác cho người

bệnh, cũng như có thể giúp người bệnh đạt được ngưỡng thị giác tối ưu, thậm chí là siêu thị lực [95],[101],[113],[114]

Sơ đồ 1.1: Nguyên lý các phương pháp phẫu thuật LASIK

có liên quan đến quang sai 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA QUANG SAI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA QUANG

SAI LÊN THỊ GIÁC

1.2.1 Tính chất của quang sai và mặt sóng quang sai

Các tia sáng truyền trong môi trường dưới dạng sóng, gọi là sóng ánh sáng, tương tự như sóng tạo ra khi có một vật rơi xuống nước Các đỉnh sóng tỏa ra theo hình vòng cung quanh nguồn sáng, phần nền sóng luôn di chuyển

đồng pha với đỉnh sóng, kết hợp thành mặt sóng Trong quá trình truyền sóng, hướng của tia sáng luôn đi vuông góc với mặt sóng [43]

Hình 1.7: Sơ đồ minh họa mặt sóng

- Chiết suất của các môi trường trong quang hệ là hằng số

Trên thực tế các điều kiện trên thường không thể đạt được cùng lúc, nên ảnh của một vật qua quang hệ không đồng nhất hoàn toàn với vật, ta nói quang hệ có quang sai Khi một mặt sóng đi qua quang hệ có quang sai, mặt sóng sẽ bị thay đổi so với khi đi qua quang hệ không có quang sai, tạo ra mặt sóng quang sai [9],[43]

Hình 1.8: Sơ đồ thấu kính không có quang sai (trái) và có quang sai (phải)

“Nguồn: Roorda A., (2004)” [103]

Quang sai là nguyên nhân làm cho ảnh thu được qua quang hệ bị sai lệch so với vật Về mặt quang học, các tia sáng bắt nguồn từ một điểm bất kỳ của vật thể khi qua quang hệ sẽ tạo thành một điểm ảnh tương ứng, vì thế

không gian vật thể sẽ được tái tạo thành không gian ảnh tương ứng Trong hệ

thống quang học lý tưởng (không có quang sai), chùm tia sáng đến quang hệ,

dù đi qua vùng rìa hay vùng trung tâm của quang hệ, đều cho hội tụ tại một điểm và ta thu được ảnh hoàn toàn chính xác với vật Với hệ thống quang học bình thường (có quang sai), chỉ những tia sáng nằm trên quang trục hoặc cạnh quang trục (trong khoảng 10O), là những tia sáng đi qua vùng trung tâm của quang hệ, mới cho hội tụ đúng vị trí, tức là cho ảnh đúng với vật, còn những tia xa quang trục, là những tia đi qua vùng chu biên của quang hệ, sẽ cho ảnh sai lệch so với vật Hiện tượng này gây ra do bản chất của quang hệ gồm các môi trường có chiết suất khác nhau, cũng như bản chất của chùm tia tới quang

hệ là chùm tia rộng, với góc tới rộng

Hình 1.9: Sơ đồ mô tả nguyên lý của quang sai

Chỉ chùm tia cạnh trục trong khoảng 10 o mới cho hội tụ đúng tiêu điểm,

chùm tia ngoài trục sẽ gây ra quang sai

“Nguồn: Yoon G., (2004)” [139]

1.2.2 Đặc điểm – Phân loại quang sai

Quang sai được chia làm hai dạng chính là quang sai đơn sắc và quang sai sai sắc

Quang sai đơn sắc: Do các tia đơn sắc nằm xa trục khi đi qua quang hệ

sẽ bị lệch do tác động của môi trường truyền quang trong quang hệ

Quang sai sai sắc: Khi chùm sáng trắng đi vào quang hệ, sẽ được tách

ra thành các tia đơn sắc với các bước sóng khác nhau Các tia đơn sắc có bước sóng khác nhau sẽ chịu tác động khác nhau từ môi trường truyền quang

Thực tế lâm sàng không thể can thiệp vào các tác động của quang sai sai sắc, mà chỉ có thể can thiệp vào quang sai đơn sắc Sau đây sẽ gọi tắt quang sai đơn sắc là quang sai

1.2.2.1 Quang sai đơn sắc

Quang sai đơn sắc được chia ra hai loại là quang sai bậc thấp và quang sai bậc cao, được biểu diễn bằng đa thức toán học Có nhiều đa thức để biểu diễn quang sai bậc cao như đa thức Seidel, đa thức Taylor Phổ biến nhất và được xem như tiêu chuẩn trong nhãn khoa là đa thức Zernike Đa thức này được nhà khoa học người Hà Lan First Zernike (1888 – 1966) giới thiệu vào năm 1934 Đa thức này cho phép phân chia quang sai ra hai nhóm là quang sai bậc thấp và quang sai bậc cao [44],[83],[128],[140]

- Quang sai bậc thấp: Là những dạng quang sai từ bậc 2 hoặc thấp hơn trong đa thức Zernike Đó là nghiêng lệch quanh trục (bậc 1) và khúc xạ cầu, khúc xạ trụ (bậc 2) Những dạng quang sai này dễ dàng phát hiện và điều chỉnh với các phương pháp thông thường trên lâm sàng như đo khúc xạ, đeo kính gọng, kính tiếp xúc hoặc phẫu thuật LASIK (dạng quy ước)

- Quang sai bậc cao: Là các dạng quang sai từ bậc 3 hoặc cao hơn trong

đa thức Zernike Quang sai bậc cao chỉ chiếm khoảng 15% tổng quang sai của quang hệ mắt, trong đó hai dạng chiếm tỷ lệ cao nhất là cầu sai và coma Những dạng này không thể phát hiện với đo khúc xạ thông thường mà chỉ phát hiện được với những dụng cụ đo đạc chuyên biệt là quang sai kế Trong môi trường đủ ánh sáng và đồng tử không dãn, những dạng quang sai này ảnh hưởng đến thị giác không nhiều Tuy nhiên, trong điều kiện thiếu sáng, đồng

tử dãn, dạng quang sai này gây suy giảm chất lượng thị giác của người bệnh khá nhiều, làm cho người bệnh nhìn không rõ nét, bị chói lóa… Dạng quang sai này không thể điều chỉnh với các phương pháp thông thường, kể cả phẫu thuật LASIK quy ước

Hình 1.10: Các bậc của quang sai trong đa thức Zernike

Z(r n ,fθ) = Z n f : với f là tần số góc, n là bậc của quang sai

Pha sin là – và pha cosin là +

“Nguồn: Mello G.R., (2012)” [84]

1.2.2.2 Các tính chất của quang sai bậc cao

Trong đa thức Zernike, quang sai bậc cao nào có vị trí càng gần trung tâm thì ảnh hưởng càng nhiều đến thị giác Trong cùng một bậc, những dạng khác nhau sẽ có tác động khác nhau [20],[50],[71],[75],[143]

Một số quang sai bậc cao có ảnh hưởng nhiều đến thị giác bao gồm:

- Cầu sai

Là quang sai bậc 4, nằm ở vị trí trung tâm của đa thức Zernike Đây là dạng quang sai bậc cao quan trọng nhất, chiếm tỷ lệ cao nhất trong các quang sai bậc cao, và có ảnh hưởng nhiều nhất đến thị giác

Hình 1.11: Cầu sai

Trái: Quang hệ lý tưởng Phải: Quang hệ có cầu sai

“Nguồn: Roorda A., (2004)” [103]

Hình 1.12: Tác động của cầu sai

Mô phỏng toán học (trên) và ảnh hưởng lên thị giác (dưới)

“Nguồn: Mello G.R., (2012)” [84]

Cầu sai xảy ra khi có chùm tia tới song song với trục quang hệ, cho các tia ló hội tụ không phải tại cùng một điểm mà là nhiều điểm khác nhau trên trục quang hệ Trong đó, các tia tới nằm trên trục hoặc cạnh trục của quang hệ

sẽ cho hội tụ xa hơn, còn các tia xa trục, đi qua vùng chu biên của quang hệ,

sẽ cho hội tụ gần hơn Như vậy, cầu sai đã gây ảnh hưởng đến quá trình tạo ảnh Ta có ảnh của một vật điểm không còn là một ảnh điểm, mà là một ảnh điểm và được bao quanh bởi những vòng tròn sáng – tối đồng tâm

Hiện tượng này gây ảnh hưởng đến độ phân giải cũng như độ nét của ảnh, làm cho ảnh không còn rõ nét, nhất là vùng rìa của ảnh, hoặc gây ra quầng sáng quanh nguồn sáng

Để khắc phục hiện tượng này, về mặt quang học ta có thể dùng phức hợp thấu kính hội tụ – phân kỳ hoặc thấu kính phi cầu nhằm làm giảm công suất vùng rìa của quang hệ, làm cho các tia tới xa trục khi đi qua vùng rìa sẽ hội tụ xa hơn, trùng với hội tụ của những tia tới trên trục hoặc cạnh trục Đây cũng chính là nguyên lý của kính nội nhãn phi cầu

Hình 1.13: Kính nội nhãn bình thường (trái) và phi cầu (phải)

“Nguồn: Mello G.R., (2012)” [84]

Ngoài ra, để giảm tác động của cầu sai, ta có thể chủ động giảm khẩu

độ của chùm tia tới Khi đó, gần như chỉ còn các tia trên trục và cạnh trục đi qua quang hệ, các tia xa trục đã bị loại bỏ, nên hội tụ của các tia ló gần như trùng nhau, tùy thuộc độ hẹp của chùm tia tới Về mặt quang học, chùm tia tới càng hẹp, tác động của cầu sai càng giảm, và ảnh càng rõ nét hơn Tuy nhiên, trên thực tế, khi chùm tia tới quá hẹp, thông lượng ánh sáng đi qua quang hệ giảm nhiều, cũng không tạo được ảnh rõ nét

do tác động của coma Dạng quang sai này tạo ra do các chùm tia tới rộng, nằm xa trục của quang hệ Chùm tia này không song song với trục quang hệ

mà bị nghiêng một góc so với trục khi đến quang hệ Góc nghiêng càng lớn, ảnh hưởng lên quá trình tạo ảnh càng nhiều:

+ Tia tới khi đi qua tâm quang hệ sẽ không thay đổi

+ Các chùm tia tới cạnh tâm sẽ tạo ra bên cạnh ảnh những vòng sáng lệch tâm và không đối xứng, chồng lấp lên nhau một phần

+ Càng ra chu biên, các vòng này càng rộng Góc nghiêng càng lớn, hiệu ứng càng cao

+ Tập hợp tất cả các vòng sáng này lại, ta thấy ảnh có một “đuôi” sáng, tương tự như đuôi sao chổi

Hình 1.15: Sơ đồ mô tả coma

Các tia tới chéo góc so với trục quang hệ tạo ảnh có đuôi như sao chổi

“Nguồn: Yoon G., (2004)” [139]

Hình 1.16: Tác động của coma

Mô phỏng toán học (trên) và ảnh hưởng lên thị giác (dưới)

“Nguồn: Mello G.R., (2012)” [84]

Về mặt quang học, có thể điều chỉnh quang sai coma bằng cách kết hợp các thấu kính nhằm điều chỉnh tính chất bất đối xứng và lệch tâm trong quá trình tạo ảnh

- Các dạng quang sai bậc cao khác

Gồm có loạn thị 3 đỉnh, loạn thị 4 đỉnh, loạn thị thứ phát, các quang sai bậc 5, bậc 6…, chiếm tỷ lệ khá nhỏ trong toàn bộ quang sai bậc cao, và trên thực tế các dạng này chỉ gây ảnh hưởng đến thị giác khi đồng tử dãn lớn [91],[107],[140]

Hình 1.17: Ảnh hưởng của từng dạng quang sai lên thị giác

Các quang sai bậc cao càng ở trung tâm của đa thức (như Z 4 0 ) càng ảnh

hưởng nhiều đến chất lượng thị giác

“Nguồn: Young L.K., (2013)” [140]

- Một số tổ hợp của một số dạng quang sai bậc cao

Trên lâm sàng, để tính toán ảnh hưởng của từng dạng quang sai bậc cao lên chức năng thị giác là việc làm rất phức tạp do có rất nhiều dạng quang sai bậc cao Hơn nữa, ngoại trừ cầu sai và coma là hai dạng chiếm tỷ trọng cao nhất, các dạng còn lại đôi khi có giá trị rất nhỏ, nên khi tính toán riêng lẻ sẽ

vô cùng phức tạp và không giúp nhà lâm sàng có cái nhìn tổng thể về quang sai bậc cao Do vậy, các nhà nghiên cứu đã sắp xếp một số tổ hợp quang sai

bậc cao, nhằm giúp các nhà lâm sàng có cái nhìn cụ thể hơn trong việc đánh giá ảnh hưởng của quang sai bậc cao lên thị giác

Hình 1.18: Mô tả cách tính tổng quang sai

“Nguồn: Mello G.R (2012)” [84]

Một số tổ hợp quang sai bậc cao thường dùng trên lâm sàng là:

Tổng coma (Z3-1, Z3 )

Dạng coma (Z3-1, Z3 , Z5 , Z5-1) Tổng quang sai bậc cao toàn bộ (RMS tổng) và tổng quang sai bậc cao theo từng bậc (RMS bậc 3, RMS bậc 4 và RMS bậc 5) Loạn thị 3 đỉnh (Z3-3, Z3 )

Loạn thị thứ phát (Z4-2, Z4 ) Loạn thị 4 đỉnh (Z4-4, Z4 ) Khi kết hợp, giá trị của tổ hợp hay còn gọi là tổng quang sai, được tính bằng căn bậc hai của tổng bình phương các giá trị quang sai thành phần Khi

đó, nhà lâm sàng sẽ dễ dàng nhận ra độ lớn, tầm ảnh hưởng của một số dạng hoặc tổ hợp quang sai bậc cao quan trọng trên lâm sàng như dạng cầu sai, dạng coma, tổng quang sai bậc 3, bậc 4…, giúp đánh giá mức độ ảnh hưởng của quang sai bậc cao lên chất lượng thị giác và giúp thiết lập thuật toán điều trị thích hợp [84],[103]

Ví dụ: Tổng coma = 1 2

3 2 1

(Z  Z

1.2.2.3 Quang sai sai sắc

Chùm ánh sáng trắng bao gồm nhiều tia đơn sắc với bước sóng khác nhau, khi đi qua các môi trường của quang hệ sẽ được tách ra thành các tia đơn sắc Các tia đơn sắc khác nhau có bước sóng khác nhau sẽ cho hội tụ ở những điểm khác nhau trên quang trục Trong đó, tia đơn sắc đỏ cho hội tụ xa nhất và tia đơn sắc xanh cho hội tụ gần nhất Các tia đơn sắc còn lại cho hội tụ

ở khoảng giữa tia đơn sắc đỏ và tia đơn sắc xanh [49]

Hình 1.19: Sơ đồ mô tả quang sai sai sắc

tụ trước hoặc sau võng mạc, làm cho ảnh tổng thể tạo ra trên võng mạc vẫn có được độ nét cao

1.2.3 Các đặc điểm và vai trò của tương phản trong thị giác

1.2.3.1 Một số khái niệm về tương phản

- Tương phản giữa hai bề mặt, hai vật cạnh nhau hoặc chồng lấp lên nhau… là yếu tố giúp phân biệt hai bề mặt hoặc hai vật đó Mức độ tương