Refractive surgery for iatrogenic and congenital anisometropia and mild visual impairment

Abstract

In anisometropia, the two eyes have unequal refractive power. Anisometropia is a risk factor for amblyopia. The visual deficiencies are thought to be irreversible after the first decade of life. There is, however, accumulating evidence that neural plasticity exists also in adult brains.

The aim of this study was to investigate functional outcome of excimer laser refractive surgery in adult anisometropic and visually impaired patients. Additional goal was to examine changes in the primary visual cortex (V1) using multifocal functional magnetic resonance imaging (mffMRI) after laser refractive surgery.

Study I comprised of 57 anisometropic patients (anisometropia of ≥3.25 diopters) and 174 isometropic myopic subjects formed the control group. A significant improvement in best-spectacle-corrected visual acuity (BSCVA) among myopic control subjects was evident 3 months postoperatively. The improvement in BSCVA was significantly slower for anisometropic patients and the improvement appeared to persist to the end of the follow-up (24 months).

In study II we found that refractive surgery may be also successfully used for iathrogenic anisometropia.

In Study III we evaluated mildly visually impaired adult patients after refractive surgery. There was a statistically significant improvement in BSCVA among visually impaired patients and the difference in the mean BSCVA between visually impaired patients and isometropic myopic control subjects diminished during follow-up.

Study IV was a prospective follow-up trial examining the changes in the primary visual cortex after refractive surgery. Two anisometropic patients and two isometropic myopic patients were examined with a 61-region mffMRI before refractive surgery and at three, six, nine and twelve months postoperatively. In this study, a dramatic decrease in the number of active voxels in the fovea was found among anisometropic patients.

The results presented in this thesis revealed that refractive surgery may be successfully used for the treatment of anisometropic adults with both congenital and iatrogenic anisometropia and for mildly visually impaired adults. The findings in conclusion strengthen our hypothesis of plastic changes in the visual cortex of adult anisometropic and mildly visually impaired patients after refractive surgery.

Anisometropia tarkoittaa silmien eritaitteisuutta. Huomattavan anisometropian on todettu altistavan amblyopian eli heikkonäköisyyden kehittymiselle. Nykykäsityksen mukaan ihmisen näköaivokuori on herkkä ärsykkeille vain noin 10-vuotiaaksi asti. Tämän herkän ajanjakson jälkeen aivokuori ei ole enää sopeutuvainen ja siksi kehittymättä jäänyttä näkökykyä ei saada aikuispotilaalle aikaiseksi vaikka sinänsä hermoradat olisivat kunnossa.

Tässä tutkimuksessa selvitimme kahdessa eri potilasryhmässä (aikuiset anisometropiset ja lievästi heikkonäköiset potilaat) taittovirheleikkauksen vaikutusta potilaan näkökykyyn. Hypoteesimme oli, että taittovirheet aiheuttavat osittaisen heikkonäköisyyden ja poistamalla tämä näkemisen este, potilaiden näkökyky paranee. Taittovirheen korjauksen jälkeen aivokuorella mahdollisesti tapahtuvaa visuaalista uudelleenprosessointia tutkimme funktionaalisen MRI:n avulla.

Väitöskirjan ensimmäisessä osatyössä selvitimme taittovirheleikkauksen tuloksia anisometrooppisilla ei-amblyooppisilla potilailla. Kontrolliaineiston muodostivat myooppisen taittovirheleikkauksen läpikäyneet potilaat. Tutkimuksessa seurasimme parhaan laseilla korjatun näkökyvyn kehittymistä. Myoopeilla paras lasikorjattu näkö saavutti lähes maksiminsa 3 kuukautta leikkauksen jälkeen. Anisometropiapotilailla parhaan lasikorjatun näön kehitys oli huomattavasti hitaampaa. Väitöskirjan toisessa osatyössä totesimme, että refraktiivista kirurgiaa voidaan käyttää myös verkkokalvoirtaumaleikkauksen indusoiman anisometropian hoidossa. Väitöskirjan kolmannessa osatyössä tutkimme refraktiivista kirurgiaa lievästi heikkonäköisten aikuisten potilaiden kohdalla. Totesimme tutkimuksessamme, että refraktiivinen kirurgia parantaa merkittävästi myös heikkonäköisten aikuisten potilaiden näkökykyä. Väitöskirjan neljännessä osatyössä totesimme funktionaalisen MRI:n avulla, että anisometrooppisilla potilailla fovea-alueen aktiivisten voxelien määrä romahtaa refraktiivisen kirurgian jälkeen. Yhdessä nämä tutkimustulokset tukivat hypoteesiamme siitä, että refraktiivinen kirurgia indusoi plastisista muutoksista näköaivokuorella aikuisilla anisometrooppisilla ja lievästi heikkönäköisillä potilalla. Yhteenvetona todetaan, että refraktiivinen kirurgia voi olla merkittävä osa anisometrooppisten ja lievästi heikkonäköisten potilaiden hoitoa ja näön kuntoutusta sekä ylläpitämistä.