角膜后表面散光對散光型人工晶狀體計算的重要性

董靜 綜述 張素華，王曉剛 審校

(1.山西醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院眼科，太原 030001；2.山西省眼科醫(yī)院白內(nèi)障1科，太原 030002)

多數(shù)人眼均存在不同程度的角膜散光，是角膜前后表面散光數(shù)據(jù)綜合的結(jié)果。而當角膜散光量大于0.75 D時，會對視覺質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響。隨著白內(nèi)障手術(shù)理念由復明性向屈光性方向的逐漸轉(zhuǎn)變，角膜散光的矯正越來越重要。過往由于角膜曲率檢查技術(shù)的限制，對散光的關(guān)注多集中在角膜前表面，而隨著新檢查技術(shù)的出現(xiàn)，角膜后表面散光對散光矯正的手術(shù)設(shè)計也存在不同程度的影響，因此納入角膜后表面散光數(shù)據(jù)的分析結(jié)果可能更為準確，也是未來散光矯正的發(fā)展方向。

通過合理矯正角膜散光提高白內(nèi)障術(shù)后患者視覺質(zhì)量已經(jīng)引起越來越多眼科手術(shù)醫(yī)生的關(guān)注與重視。早期臨床認為術(shù)前角膜前表面曲率檢查結(jié)果與全眼驗光結(jié)果的不一致主要是由晶體源性的散光所引起，但即使手術(shù)很順利，術(shù)后人工晶狀體(intraocular lens，IOL)未出現(xiàn)明顯的偏心和傾斜，患者術(shù)眼驗光數(shù)據(jù)[1]仍然提示存在與前表面曲率結(jié)果不一致的驗光數(shù)據(jù)，這一發(fā)現(xiàn)提示部分研究者開始考慮到角膜后表面散光的存在與重要性。如果進行散光屈光性白內(nèi)障手術(shù)矯正，為了達到更好的術(shù)后效果，角膜后表面散光數(shù)據(jù)必須納入手術(shù)設(shè)計中[2]。

對于常規(guī)角膜曲率計和角膜地形圖設(shè)備，主要是通過測量角膜前表面一定范圍內(nèi)的曲率數(shù)據(jù)來推算總角膜屈光力及總角膜散光，這種推算雖然考慮了角膜后表面曲率，但是將角膜后表面與角膜前表面的曲率設(shè)計為一個固定比值[此比值在正常眼約為0.82，在激光輔助原位角膜磨鑲術(shù)(laser-assisted in situ keratomileusis，LASIK)或準分子激光角膜切削術(shù)(photo refractive keratectomy，PRK)近視矯正術(shù)后約為0.76，在LASIK/PRK遠視矯正術(shù)后約為0.86][3]。角膜后表面的屈光指數(shù)差異僅為0.04(角膜1.376，房水1.336)，明顯小于角膜前表面的屈光指數(shù)差異0.376(角膜1.376，空氣1.0)，所以角膜后表面的屈光力及散光值明顯小于前表面，因此角膜后表面散光數(shù)據(jù)在臨床應(yīng)用中曾被忽略[4]。

1 角膜后表面散光的特點

雖然角膜后表面散光值不大，但其對全角膜散光存在影響，從而會對散光IOL的計算結(jié)果產(chǎn)生影響。同時年齡會對其產(chǎn)生影響，這均是手術(shù)設(shè)計應(yīng)該考慮的因素。

研究[5]發(fā)現(xiàn)：角膜后表面散光的平均值約為0.37 D，但實際后表面散光的數(shù)據(jù)波動性較大，這可能也是散光IOL 及角膜松解切口矯正散光后仍然會殘留部分散光的原因之一。Ho等[6]研究發(fā)現(xiàn)：角膜后表面散光會平均降低約13.4%的全角膜散光，約28.8%的被研究眼總角膜散光與前表面角膜散光相差大于0.5 D 或軸位大于10°，這也足以體現(xiàn)后表面角膜散光的重要性。Koch 等[7]研究發(fā)現(xiàn)：在約80%的白內(nèi)障術(shù)眼中，角膜后表面的散光陡軸均位于垂直方向，同時后表面散光值為負數(shù)，在這種情況下后表面散光會產(chǎn)生逆規(guī)散光的效果(圖1)。因此單純依據(jù)角膜前表面散光進行散光IOL計算，對于順規(guī)(with-the-rule，WTR)散光可能存在不同程度的過矯現(xiàn)象，而對于逆規(guī)(against-the-rule，ATR)散光會存在不同程度的欠矯現(xiàn)象[8]。

基于以上后表面散光的特點及散光向量數(shù)據(jù)分析方法，若一患眼前表面為順規(guī)散光，那么全角膜散光值是減低的；若一患眼前表面為逆規(guī)散光，那么總角膜散光呈增加趨勢(圖2)。這也與美國Baylor研究小組[1]發(fā)表的研究結(jié)果相一致，其對41眼植入Toric散光IOL患者的術(shù)后隨訪發(fā)現(xiàn)順規(guī)散光過矯約為0.5～0.6 D，而逆規(guī)散光欠矯約為0.2～0.3 D。同時研究比較發(fā)現(xiàn)，與IOL Master、手動角膜曲率計相比，Galilei設(shè)備可以通過Scheimpflug成像技術(shù)實現(xiàn)對角膜后表面散光的真實測量，從而實現(xiàn)術(shù)后預測誤差較小的結(jié)果，但研究中也發(fā)現(xiàn)對于術(shù)前角膜順規(guī)散光的患眼，Galilei也會出現(xiàn)約0.57 D的預測誤差。

年齡會對后表面角膜散光產(chǎn)生影響。Ueno等[9]利用掃頻光學相干斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)研究發(fā)現(xiàn)：陡峭軸的角膜厚度高于平坦軸，且這種差異與年齡明顯相關(guān)，同時還發(fā)現(xiàn)陡峭軸上方角膜厚度高于下方，提示角膜后表面散光為不規(guī)則散光，會引起不同程度的高階像差。但是Koch等[7]研究發(fā)現(xiàn)角膜后表面散光數(shù)據(jù)與年齡之間無明顯的相關(guān)性。2018年李盼盼等[10]研究發(fā)現(xiàn)：隨著年齡的增長，角膜后表面散光呈現(xiàn)由逆規(guī)向順規(guī)漂移的趨勢，且對青年人后表面角膜散光可使總角膜散光減少，而對于老年人后表面角膜散光可使總角膜散光增加。以上研究之間的結(jié)果差異可能與研究采用不同的測量設(shè)備有關(guān)，但也提示這方面的研究有待深入，去找尋到兩者之間真正的數(shù)據(jù)關(guān)系。

圖1 利用Pentacam眼前節(jié)分析系統(tǒng)采集的角膜前后表面曲率數(shù)據(jù)圖Figure 1 Data map of anterior and posterior corneal curvature analyzed by Pentacam Scheimpflug imaging system

2 角膜后表面散光的測量方法

目前，臨床上可以使用基于多色發(fā)光二極管角膜反射成像技術(shù)的Cassini角膜地形圖分析儀、利用Scheimpflug成像原理的Pentacam三維眼前節(jié)成像系統(tǒng)、基于掃頻光源的光學相干斷層掃描原理的IOL Master700生物測量系統(tǒng)以及早期的Purkinje成像技術(shù)等實現(xiàn)對角膜后表面真實數(shù)據(jù)的測量與分析(表1)[11]?；谝陨显O(shè)備測量獲得的角膜前后表面曲率以及角膜厚度數(shù)據(jù)，利用光線追蹤原理以及Gaussian光學透鏡公式可以獲得全角膜屈光力[12]。2020年來自美國Baylor研究小組的一項比較研究[13]發(fā)現(xiàn)：在對530眼的角膜后表面散光數(shù)據(jù)測量中，掃頻OCT測得的平均后表面散光值約為?0.19 D，明顯低于雙旋轉(zhuǎn)Scheimpflug成像系統(tǒng)的?0.29 D，所以在臨床實際工作中，醫(yī)生應(yīng)該考慮到不同設(shè)備因測量原理及測量范圍不同所產(chǎn)生的結(jié)果差異。

3 考慮到角膜后表面散光的Toric 散光IOL計算方法

以往研究[7]發(fā)現(xiàn)：近0.3 D的后表面散光會使約80%患眼總角膜散光值減少，進而影響散光IOL的散光度選擇。而且因為散光是一個向量數(shù)據(jù)，在綜合考慮角膜前后表面散光及術(shù)源性散光(surgical induced astigmatism，SIA)的大小及軸位情況下，會出現(xiàn)散光IOL大小及放置位置結(jié)果的變化[14]。而散光IOL發(fā)生1°的軸位旋轉(zhuǎn)會降低約3.3%的散光矯正效果[15]。因后表面散光數(shù)據(jù)測量設(shè)備的普及性尚有不足，故2013年Baylor研究小組提出的散光IOL選擇列線圖在臨床得到廣泛應(yīng)用；同時Barrett教授及各個廠家提供的針對性散光IOL在線計算公式也為廣大臨床醫(yī)生提供參考，以下舉例對其進行簡單闡述。

圖2 前表面為順規(guī)散光和逆規(guī)散光狀態(tài)下的總角膜散光結(jié)果變化Figure 2 Changes in the result of total corneal astigmatism with anterior surface with-the-rule and against-the-rule

表1 可實現(xiàn)角膜后表面散光測量的儀器及其基本原理總結(jié)Table 1 A summary of the instrument and its basic principles for measuring posterior corneal astigmatism in cornea

3.1 術(shù)源性散光與角膜后表面散光

在進行Toric IOL計算的過程中，無論是單純選擇前表面進行計算還是考慮角膜后表面進行計算，均應(yīng)認真考慮術(shù)源性散光大小及軸位的數(shù)據(jù)輸入，不同的軸位設(shè)計會對患者術(shù)后散光的軸位產(chǎn)生影響[16]。術(shù)源性散光的大小推薦選擇質(zhì)心數(shù)據(jù)，術(shù)者需要根據(jù)自身技術(shù)水平進行自我計算獲得。早期很多術(shù)者因手術(shù)習慣的問題會將主切口設(shè)置于同一位置(例如120°方向)，此種不考慮患者角膜散光類型的情況，可能改變患者術(shù)后的散光軸位，產(chǎn)生斜軸散光的可能，從而影響患者術(shù)后視覺質(zhì)量，所以目前越來越多的醫(yī)師會根據(jù)術(shù)前角膜散光的軸位，個性化選擇主切口的位置(水平軸或者陡峭軸)，從而盡量保證在合理矯正角膜散光的同時術(shù)后不改變患者角膜散光的軸位，保持患者術(shù)后視物的舒適度。2020年Li等[17]研究發(fā)現(xiàn)：使用1.8 mm寬度的陡軸透明角膜切口雖然會降低角膜前表面散光值，但同時會增加角膜后表面散光值，這也進一步提示術(shù)源性散光的計算分析，應(yīng)該同時將后表面散光數(shù)據(jù)納入，這也是未來術(shù)源性散光計算需要改進和優(yōu)化的方面。

3.2 Baylor 研究小組列線圖

基于以上現(xiàn)狀，美國Baylor研究小組[1]提出了針對Toric散光IOL選擇的列線圖幫助臨床醫(yī)生更好的預測散光IOL的選擇。整個計算過程基于人群平均后表面散光數(shù)據(jù)，同時需要將術(shù)者術(shù)源性散光及IOL所在平面等諸多因素考慮。

3.2.1 基本使用步驟

1)確定有效Toric T值度數(shù)：常規(guī)測量角膜前表面曲率、眼軸、前房深度等與IOL度數(shù)計算相關(guān)的生物測量參數(shù)。因Holladay II計算公式考慮到球鏡度數(shù)以及前房深度與角膜平面散光的關(guān)系而被眾多醫(yī)生推薦使用。若無法獲得Holladay II計算公式，也可通過經(jīng)驗預估的方式進行調(diào)整：①當IOL度數(shù)較小且術(shù)眼前房深度較深時，選擇Toric的T值時可以比常規(guī)推薦度數(shù)高0.5 D；②當IOL度數(shù)較大且術(shù)眼前房深度較淺時，選擇Toric的T值時可以比常規(guī)推薦度數(shù)低0.5 D。

2)個性化術(shù)源性散光：列線圖要求輸入術(shù)者個性化的SIA，此數(shù)據(jù)對多數(shù)醫(yī)生而言為0.2～0.3 D。當然，術(shù)者也可以通過在線計算工具進行個性化SIA數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計。

3)使用Baylor列線圖：除W TR和ATR的調(diào)整外，列線圖的主要目的是為術(shù)眼保留輕度的WTR散光，以用于抵消隨著年齡增長可能產(chǎn)生不同程度的ATR。①若術(shù)眼存在WTR散光：針對WTR散光，列線圖考慮到約0.7 D的閾值漂移，所以其建議當角膜順規(guī)散光達1.7 D時才建議進行Toric矯正；②若術(shù)眼存在ATR散光：針對逆規(guī)散光，列線圖同時考慮到0.7 D的閾值漂移，所以當術(shù)眼術(shù)前存在ATR 0.8 D時，可考慮選擇矯正能力在1.5 D的Toric IOL；③若術(shù)眼存在斜軸散光：多數(shù)斜軸散光的術(shù)眼存在向逆規(guī)散光過渡的趨勢，此情況下考慮使用Toric進行矯正時可將校正量略微下調(diào)，同時盡量將軸位放置于逆規(guī)散光的方位上，以便起到矯正ATR散光的效果。

3.2.2 列線圖的局限性

使用時需考慮本列線圖的常規(guī)性和可能存在的偏移，即其研究數(shù)據(jù)基于廣大人群的平均后表面散光，而不是個性化數(shù)據(jù)。最佳的方式仍然是利用檢查設(shè)備準確測量真實后表面數(shù)據(jù)，這樣可以將本列線圖存在的偏移去除。

3.3 在線計算公式舉例

目前，臨床上不同廠家推薦使用的各種在線散光型IOL計算公式(例如Alcon Toric在線計算公式、Zeiss Toric在線計算公式、Tecnis Toric在線計算公式等)雖然均考慮了角膜后表面散光的潛在影響，但此類計算公式均為通過大數(shù)據(jù)產(chǎn)生的優(yōu)化模型，而且公式中均將角膜后表面散光默認為逆規(guī)散光，并未考慮實際測得的后表面散光數(shù)據(jù)。而Barrett Toric在線計算公式可以將常規(guī)預測后表面散光數(shù)據(jù)及直接測得的后表面散光數(shù)據(jù)分別進行計算，為臨床醫(yī)生提供比較，獲得多數(shù)臨床醫(yī)師認可[18]。

3.3.1 Barrett Toric 在線計算器

此計算器操作簡單，而且研究[19]發(fā)現(xiàn)其可以提供較為滿意的術(shù)后效果而得到眾多眼科醫(yī)生的青睞(https://ascrs.org/tools/barrett-Toriccalculator/)。同時此計算器可將預測的后表面角膜散光和各種設(shè)備(IOL Master700 TK，Pentacam，Galilei，Optoview，SS-OCT，Scheimpflug)真實測量的后表面角膜散光數(shù)據(jù)分別進行選擇性輸入計算，以便術(shù)者了解后表面角膜散光可能對計算結(jié)果產(chǎn)生的影響(圖3)。

3.3.2 Alcon，Zeiss，TECNIS 廠家推薦的在線計算器3.3.2.1 Alcon 在線計算器

實際臨床工作中可根據(jù)具體IOL型號，對應(yīng)選擇廠家推薦的在線計算公式進行計算。以下以Alcon公司提供的在線計算公式為例進行展示，可以在線分別選擇使用Barrett和Holladay1計算公式進行(http://www.myalcon-Toriccalc.com/#/calculator)計算。此在線計算公式中Barrett的計算方法與以上提及的Barrett Toric計算公式相同，但是使用Holladay1計算公式時廠家建議選擇全角膜屈光力的數(shù)據(jù)進行計算(圖4)。當然，2種計算公式的一致性及準確度尚待進一步研究。

圖3 一眼軸為23.2 mm、角膜前表面順規(guī)散光3.5 D，術(shù)源性散光設(shè)置為0.3 D，位于平坦軸Figure 3 An eye with 23.2 mm axial length,3.5 D WTR anterior astigmatism; surgical incision was set at the flat axis with 0.3 D surgical induced astigmatism

3.3.2.2 Zeiss 在線計算器

此計算器適用于Zeiss旗下的IOL產(chǎn)品，可利用角膜前表面曲率數(shù)據(jù)或IOL Master700測得的角膜總屈光力數(shù)據(jù)進行計算，提供計算的散光值范圍需在2.5 D以內(nèi)，對于角膜前表面曲率數(shù)據(jù)，計算界面提供Z CALC Nomogram選項以用于為角膜后表面散光度進行算數(shù)補償，勾選后會將角膜后表面散光的預設(shè)值納入最終計算中，而對于直接輸入角膜總屈光力的數(shù)據(jù)，無需再進行數(shù)據(jù)補償計算(圖5)。

3.3.2.3 TECNIS 在線計算器

此計算器主要適用于TECNIS復曲面IOL計算，可用于單焦點及多焦點IOL計算，主要目的是在考慮術(shù)前角膜散光及術(shù)源性散光的前提下，確定術(shù)后角膜散光矯正的最佳復曲面IOL屈光度，其在柱鏡屈光力計算中使用的是Holladay1計算公式，計算器中設(shè)計了“納入角膜后表面散光”的選項，勾選后會將角膜后表面散光的預設(shè)值納入最終計算中，其預設(shè)值的設(shè)定是根據(jù)已發(fā)表的研究參考設(shè)定(圖6)[7]。

圖4 眼軸23.2 mm、前房深度為3.36 mm，術(shù)源性散光設(shè)置為0.3 D，主切口均設(shè)置于平坦軸Figure 4 An eye with 23.2 mm axial length,3.36 mm anterior chamber depth,with 0.3 D surgical induced astigmatism,and the main incision set on the flat axis

圖5 一眼軸為23.2 mm、前房深度為3.36 mm，角膜前表面順規(guī)散光2.5 D，術(shù)源性散光設(shè)置為0.3 D，位于平坦軸Figure 5 An eye with 23.2 mm axial length,3.36 mm anterior chamber depth,2.5 D WTR anterior astigmatism; the surgical incision was set at the flat axis with 0.3 D surgical induced astigmatism

圖6 一眼軸為23.2 mm、角膜前表面順規(guī)散光3.5 D，術(shù)源性散光設(shè)置為0.3 D，位于平坦軸Figure 6 An eye with 23.2 mm axial length,3.5 D WTR anterior astigmatism; the surgical incision was set at the flat axis with 0.3 D surgical induced astigmatism

4 角膜后表面散光的權(quán)重

較多術(shù)者會考慮角膜后表面散光，但很多情況下很難體現(xiàn)后表面散光對最終結(jié)果的影響權(quán)重[20]。主要局限性還是在于后表面散光測量的真實性，而且術(shù)后少量的殘余散光也不會對植入Toric IOL的患者術(shù)后視力造成很大影響。如果術(shù)者術(shù)前考慮到患者的術(shù)后角膜散光可控制在0.5 D以內(nèi)，那么這種情況下，無論患者植入何種IOL，其術(shù)后視力均較為滿意。對于無法獲得真實角膜后表面散光的術(shù)者，可以借助Baylor研究小組的列線圖及針對性的在線計算公式進行綜合選擇，通過實際應(yīng)用可以了解角膜后表面散光對最終術(shù)后效果的影響有一定的認識，也使得術(shù)后效果離真實狀況更近一步。

當然，術(shù)者也可以借助術(shù)中的導航及像差計算分析系統(tǒng)，在完成超聲乳化手術(shù)步驟后，植入IOL之前對術(shù)中眼部狀況(包括角膜前后表面曲率、眼軸長度、實際術(shù)源性散光等數(shù)據(jù))進行分析，提供更為精準的Toric IOL度數(shù)，以實現(xiàn)散光的完美矯正[21-23]。

5 角膜后表面散光的未來與挑戰(zhàn)

隨著屈光性白內(nèi)障手術(shù)理念的不斷發(fā)展，患者對術(shù)后視覺質(zhì)量的要求日益增高，術(shù)者對散光IOL的選擇會逐漸增多。角膜后表面散光的精準測量及全角膜散光的綜合考慮是未來臨床發(fā)展的重要方向。而且即使對于角膜前表面散光小的患者，其后表面散光也可能對全角膜散光產(chǎn)生影響，所以術(shù)者應(yīng)考慮到后表面散光的重要性。而且隨著角膜屈光術(shù)后的患者需進行白內(nèi)障手術(shù)的人數(shù)不斷增多，同時其對術(shù)后視覺質(zhì)量期望值及要求較高，而此類患者IOL球鏡度數(shù)計算及后表面散光數(shù)據(jù)對計算結(jié)果的影響更為明顯，這也是未來研究很重要的一方面[24]。