Toric人工晶狀體測量和計算研究進展

高藝 綜述 李朝輝 審校

解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心眼科，北京 100853

白內(nèi)障是我國常見的致盲眼病。在白內(nèi)障患者中，有23%～47%的患眼存在大于1.0 D的角膜散光，而散光大于1.5 D的患眼高達15%～29%[1-2]。散光不僅可致視力及視覺質(zhì)量下降，還會影響生活質(zhì)量[1]。Toric人工晶狀體(intraocular lens，IOL)的應用給合并角膜散光的白內(nèi)障患者提供了獲得更佳術(shù)后效果的新手段[2-3]。Toric IOL植入專家共識中建議，當角膜散光大于0.75 D且規(guī)則可考慮植入Toric IOL[4]。要實現(xiàn)Toric IOL植入效果最優(yōu)化，患者術(shù)前角膜散光及曲率的精確測量和IOL計算至關重要。本文旨在對Toric IOL測量和計算的研究進展進行綜述。

1 角膜參數(shù)測量

角膜參數(shù)的精確測量在Toric IOL計算中十分重要。對于大多數(shù)IOL計算公式來說，角膜屈光度是估算有效晶狀體位置的一個組成部分，因此角膜參數(shù)測量誤差是產(chǎn)生術(shù)后屈光誤差的一個重要因素[5]。測量儀器間差異、儀器自身誤差、患者眼表情況異常(不規(guī)則散光、干眼、角膜上皮病變、角膜瘢痕或白斑)均是導致角膜參數(shù)測量不精確的因素[5-6]。目前臨床上有多種可進行角膜參數(shù)測量的設備，基于設計原理、使用的折射率或測量面積不同，不同設備獲得的角膜參數(shù)測量值會有差異，在測量上也各有優(yōu)勢(表1)。

表1 各種角膜測量設備的優(yōu)勢及不足Table 1 Advantages and disadvantages of various corneal measurement devices儀器優(yōu)勢不足手動/自動角膜曲率計正常角膜參數(shù)測量結(jié)果精確且可靠性好;自動角膜曲率計操作快且簡易準確性易受異常角膜影響;手動角膜曲率計易受操作者技術(shù)影響;不提供周邊角膜參數(shù)信息;不測量角膜后表面散光IOL Master人工晶狀體生物測量儀光學測量同時獲得角膜數(shù)據(jù)準確性易受異常角膜影響;不提供周邊角膜參數(shù)信息;不測量角膜后表面散光角膜地形圖測量范圍大;提供角膜表面散光形態(tài)只能對角膜形態(tài)進行粗略定性描述、欠精細;不測量角膜后表面散光Pentacam眼前節(jié)分析儀提供角膜形態(tài);角膜信息全面;測量角膜后表面散光;精確性、可靠性好;受眼球運動干擾小操作相對復雜;價格較貴iTrace視功能分析儀提供角膜形態(tài);角膜信息全面;可計算Toric IOL度數(shù);測量角膜后表面散光操作相對復雜;價格較貴OrbscanⅡ眼前節(jié)分析診斷系統(tǒng)提供角膜形態(tài);角膜信息全面;測量角膜后表面散光;受眼球運動干擾小操作相對復雜;價格較貴;臨床應用量較少 注:IOL:人工晶狀體 Note:IOL:intraocular lens

1.1 角膜曲率計

角膜曲率計包括自動和手動角膜曲率計，其基于光反射原理，通過測量投射點，獲得角膜陡峭軸和平坦軸上的角膜曲率值及軸位。角膜曲率計測量的是角膜中央直徑3 mm相互垂直兩軸上的4個點，無法反映這4個點以內(nèi)及以外的角膜表面信息，此外其測量結(jié)果受淚膜狀態(tài)影響。盡管自動角膜曲率計比手動角膜曲率計測量更快、更簡易，數(shù)據(jù)可靠性也得到認可[7]，手動角膜曲率計仍是測量角膜曲率的金標準，在植入散光IOL術(shù)前測量時推薦使用[8]。但是，手動角膜曲率計易受操作者技術(shù)影響。

1.2 IOL Master人工晶狀體生物測量儀

IOL Master人工晶狀體生物測量儀是一種基于光相干技術(shù)的眼前節(jié)參數(shù)生物測量儀，同時也是光學測量的金標準[9]。目前臨床上應用較廣的為基于部分相干干涉技術(shù)的IOL Master 500，而新型的IOL Master 700則是基于掃頻光相干斷層掃描技術(shù)[10]。IOL Master人工晶狀體生物測量儀通過記錄投影在角膜前表面呈六角形對稱分布的6個光點[IOL Master 500(2.3 mm)]或18個光點[IOL Master 700(1.5、2.5、3.5 mm)]的光反射，進行分析測量，計算出角膜曲率[11-12]。有研究認為在IOL Master、手動/自動角膜曲率計、角膜地形圖和Pentacam眼前節(jié)分析儀中，由于IOL Master測量范圍較小，它傾向于給出角膜散光的最高值[7]。此外，IOL Master測出的角膜屈光度也有比手動角膜曲率計、Pentacam眼前節(jié)分析儀以及某些自動角膜曲率計更大的傾向[7,13]。但IOL Master在角膜參數(shù)測量中良好的可靠性得到了認可[14]，特別是新一代設備，測量參數(shù)更加完善。IOL Master的測量結(jié)果同樣受淚膜狀態(tài)影響。還有研究表明，IOL Master 700雖然沒有將角膜后表面散光納入其輸出或界面選項，但其有能力進行相關測量[15]。

1.3 角膜地形圖

角膜地形圖基于Placido盤，將一組發(fā)光的環(huán)投射到角膜前表面，通過分析角膜表面反射環(huán)的情況計算角膜曲率。此外，彩色角膜曲率圖可幫助判斷患者角膜散光是否規(guī)則，以篩選患者。角膜地形圖測量范圍較廣，基本覆蓋整個角膜，相對于IOL Master人工晶狀體生物測量儀和角膜曲率計來說，可提供更多的角膜表面信息和更加直觀的角膜散光形態(tài)。

1.4 Pentacam眼前節(jié)分析儀

Pentacam眼前節(jié)分析儀利用Scheimpflug原理實現(xiàn)對眼前節(jié)的旋轉(zhuǎn)測量，從而獲得眼前節(jié)的三維圖像。在2 s內(nèi)，其可以測量25 000～138 000個角膜數(shù)據(jù)點，并進行分析計算[16]。Scheimpflug設備能夠成像角膜的前后表面，同時通過自動追蹤和矯正可弱化眼球運動帶來的誤差。不同于上述測量儀器，Pentacam眼前節(jié)分析儀可獲得角膜后表面數(shù)據(jù)，確定角膜的真實屈光力和曲率，其角膜散光數(shù)據(jù)可靠[7,16]，特別是可直接獲得全角膜散光，且測量參數(shù)多，在臨床上應用良好。

1.5 iTrace視功能分析儀

iTrace系統(tǒng)結(jié)合了角膜地形圖和光線追蹤像差儀[17]，通過快速投射256個點平行激光光束于視網(wǎng)膜上，分析這些視網(wǎng)膜上點的位置來獲得信息。它不僅可以提供角膜曲率和屈光力大小圖，還可以通過測量alpha角，提供不同瞳孔大小下角膜、眼內(nèi)和全眼高階像差及其他客觀視覺質(zhì)量，幫助患者進行術(shù)前評估及個性化選擇更適合的IOL。此外，iTrace工作站包含1個內(nèi)置的Toric IOL相關程序，可進行Toric IOL相關計算，且可選擇帶入使用波前分析測得的角膜曲率值或模擬角膜曲率值進行Toric IOL計算[18]。升級后的iTrace系統(tǒng)還有評估術(shù)前軸位標記點的準確性以及術(shù)后IOL旋轉(zhuǎn)方向和大小的功能[3]。雖有研究表明，iTrace視功能分析儀與手動角膜曲率計測量的一致性良好[7]，但也有研究提出在Toric IOL植入前使用iTrace系統(tǒng)需謹慎[18]。

1.6 Orbscan眼前節(jié)分析診斷系統(tǒng)

Orbscan眼前節(jié)分析診斷系統(tǒng)是將裂隙掃描與Placido盤結(jié)合起來的多功能系統(tǒng)[19]。應用后散射光和裂隙光以裂隙掃描三角形直接穿過淚膜表面對角膜進行直接測量，可獲取9 600個數(shù)據(jù)點。它與Pentacam眼前節(jié)分析儀相同，也提供角膜后表面數(shù)據(jù)、角膜曲率、角膜高度和角膜厚度等信息。此設備也能減少眼球運動誤差。Orbscan角膜參數(shù)測量數(shù)據(jù)有可重復性，結(jié)果可靠[7]，但有研究發(fā)現(xiàn)它與Pentacam眼前節(jié)分析儀的測量結(jié)果缺乏一致性[20]。還有研究表明，Orbscan角膜屈光力的測量結(jié)果比iTrace大，不可相互替代[21]。

1.7 其他

Sirius眼前節(jié)全景系統(tǒng)基于Scheimpflug系統(tǒng)和Placido盤，Galilei眼前節(jié)分析系統(tǒng)基于光線追蹤技術(shù)和旋轉(zhuǎn)雙通道Scheimpflug相機，Cassini彩色LED角膜分析儀基于多色發(fā)光二極管的角膜反射成像，均可直接測量角膜后表面數(shù)據(jù)。Lenstar LS900生物測量儀基于光學低相關反射原理，通過獨特的雙區(qū)自動角膜曲率計測量分析投射在角膜表面直徑大約為1.65 mm和2.3 mm的2個圓環(huán)光學區(qū)內(nèi)32個光點的反射，計算出角膜曲率值[12]。ORA系統(tǒng)是一種基于波前干涉原理，在白內(nèi)障手術(shù)期間可實現(xiàn)實時測量，提供無晶狀體眼狀態(tài)下信息的儀器，可更好地預測Toric IOL的度數(shù)及其植入軸[22]。

目前，沒有一種測量方法是完美的，雖然手動角膜曲率計是測量角膜曲率的金標準，但大多儀器所測角膜數(shù)據(jù)都可作為我們選擇Toric IOL的參考數(shù)據(jù)。術(shù)前角膜地形圖檢查是必要的，用于評估角膜散光是否規(guī)則?？筛鶕?jù)患者角膜情況以及設備的優(yōu)缺點個性化選擇測量設備。由于設備不同，測量數(shù)據(jù)的差異不可避免，可通過同一設備的多次測量和不同設備的多次測量來減少誤差。推薦有條件至少使用3種不同測量方法來獲得角膜參數(shù)[23]，以此提高角膜參數(shù)測量的準確性。還可取不同儀器測量結(jié)果的平均值進行計算[24]。了解不同儀器的測量原理和優(yōu)缺點有助于在Toric IOL計算中選擇更合適的數(shù)據(jù)，若測量值差異大，應謹慎或放棄植入散光IOL。

2 角膜后表面散光

角膜后表面散光對Toric IOL測量和計算均有影響。后角膜起負透鏡的作用，散光一般為逆規(guī)散光，隨著時間的推移是穩(wěn)定的。相反，前角膜散光多從年輕時的順規(guī)向老年時的逆規(guī)轉(zhuǎn)變。有研究發(fā)現(xiàn)，在25%的人群中，前表面角膜散光和全角膜散光的差異可以達到0.5 D和10°[25]。Tonn等[26]對3 818眼進行研究發(fā)現(xiàn)，角膜后表面散光的平均值為(-0.33±0.18)D，超過15%的眼有大于0.50 D的角膜后表面散光。在計算全角膜散光時，需對角膜后表面散光進行評估，以避免在計算時出現(xiàn)誤差。如果不考慮角膜后表面散光，有可能高估順規(guī)散光，低估逆規(guī)散光，會導致順規(guī)散光過矯，逆規(guī)散光欠矯[27]。因此，在植入Toric IOL時考慮后表面散光的影響因素愈發(fā)受到了眼科醫(yī)生的重視。

既往常用的散光測量儀器，如手動或自動角膜儀、角膜地形圖和IOL Master，都僅測量角膜前表面散光。它們只是假定前表面曲率半徑和后表面曲率半徑之間有一個固定的比例，從而通過前表面曲率半徑和角膜屈光指數(shù)計算得到角膜屈光力，但使用這種方法在散光晶狀體計算中更傾向于出錯[27-28]。有研究認為測量獲得的全角膜曲率和模擬角膜曲率值之間的差異在Toric IOL植入的候選人群中比在一般人群中更大，且這種差異在很大程度上影響了患者和Toric IOL度數(shù)的選擇[29]。以個體為基礎考慮角膜后表面散光，而不是使用估計值，或使用納入角膜后表面散光影響因素的Toric計算器來減小計算誤差，似乎可以為每個患者提供更好的結(jié)果[30]。

3 Toric計算器

將眼部數(shù)據(jù)輸入Toric計算器可獲得預計植入的散光IOL型號、大小和放置軸位。一個理想的散光晶狀體計算器及相關公式主要應考慮到有效晶狀體位置、術(shù)源性散光和角膜后表面散光的影響[31]。就術(shù)源性散光而言，我國專家共識中推薦切口為1.8、2.2、2.6和3.0 mm時采用的術(shù)源性散光分別為0.30、0.40、0.50和0.60 D[4]。其次可使用標準的散光矢量分析或一些在線工具(如http://www.doctor-hill.com)來確定術(shù)源性散光[3]。就IOL有效位置來說，以前的Toric計算器轉(zhuǎn)換角膜平面和IOL平面的柱鏡屈光力的比例是固定的，但是眼軸的長短可能導致不同程度的深前房或者淺前房，用固定比例會導致誤差[31]，對角膜后表面散光的關注使計算向精準化進一步邁進?，F(xiàn)臨床上已提出各種修正改良方法，以期減少上述因素造成的影響。

Barrett Toric計算器考慮了晶狀體的有效位置，并根據(jù)理論模型預測角膜后表面散光，在計算中更加合理和準確[32]。最近一款升級后的Barrett Toric計算器可直接輸入測量的角膜后表面曲率，以期達到更精細的目的，但結(jié)果與預測得出的結(jié)果相比并無明顯差異，此結(jié)果還需進一步加大樣本量驗證[33]。修正后的Acrysof Barrett Toric計算器也考慮了角膜后表面散光的影響。有研究顯示，與Barrett Toric計算器相比，新的Acrysof Barrett Toric計算器在眼軸長度和前房深度正常的患者中同樣可以提供穩(wěn)定、準確的結(jié)果，但是考慮變量較多的Barrett Toric計算器對于前房深度異常、眼軸極短或極長者更準確[34]。對于一些接受過屈光手術(shù)的患者，可以通過Barrett True K Toric計算器來計算散光晶狀體度數(shù)[5]。

此外，各種諾模圖、計算方式衍生而來以求更加精準地矯正散光。研究表明，使用Baylor諾模圖預測角膜后表面散光，比單純使用Alcon和Holladay Toric計算器的結(jié)果更精確[35]。若Alcon和Holladay Toric計算器結(jié)合補償角膜后表面散光因素的Abulafia-Koch公式，輸入測得的角膜前表面散光值用于Toric IOL計算，也可使術(shù)后殘余散光在0.5 D內(nèi)的占比更大，但也與Barrett Toric計算器所得結(jié)果相似[36-37]。Panacea IOL & Toric計算器使用前、后表面角膜曲率的真實測量值進行計算，雖然應用角膜直接測量數(shù)據(jù)有助于減少Toric IOL植入術(shù)后的散光，但有研究表明直接測量角膜后表面散光對環(huán)曲面IOL計算的準確性并不優(yōu)于Barrett Toric計算器和Abulafia-Koch公式所得估計值[38]。近期有文獻回顧分析823眼白內(nèi)障患眼分別使用Abulafia-Koch、Barrett、EVO 2.0、新Holladay 2、Kane和N?ser-Savini共6種Toric IOL計算公式來進行散光晶狀體度數(shù)計算，所得結(jié)果顯示使用Kane公式術(shù)后預測誤差最小，緊接其后的Barrett、Abulafia-Koch、EVO 2.0所得結(jié)果差異無統(tǒng)計學意義[39]。

對于眼軸正常的患者，各種新式及修正后的計算器計算Toric人工晶狀體準確比較好，但對于一些眼軸異常、前房深度異常的患者，使用Barrett Toric計算器似乎更有優(yōu)勢，且易于獲得(https://www.apacrs.org)。此外，還需警惕若將全角膜散光測量數(shù)據(jù)直接代入已將后表面散光考慮在內(nèi)的計算器中可能重復計算，造成誤差。因此了解各種角膜測量設備及Toric計算器的詳細信息十分重要。此外，Acrysof Barrett Toric等計算器需要直接輸入所選球鏡度數(shù)，建議采用第3代及以上的公式，并結(jié)合患者生活習慣、眼軸長度、所用儀器類型和既往經(jīng)驗等來確定Toric IOL球鏡度數(shù)[4]。在球鏡度數(shù)計算中，對于異常眼軸、前房深度和角膜曲率的患者需選擇變量較多的新一代公式，在眾多公式中Barrett Universal Ⅱ適用性較強[40]。

Toric IOL為合并角膜散光的白內(nèi)障患者提供了一種獲得更佳術(shù)后視力及視覺質(zhì)量的選擇。植入Toric IOL前需謹慎選擇患者，嚴格把握手術(shù)適應證。術(shù)前角膜參數(shù)測量和計算的精準性與術(shù)后效果密切相關。目前已有多種角膜參數(shù)測量設備應用于臨床，建議植入IOL前采用多種設備獲得角膜數(shù)據(jù)，了解所用設備優(yōu)缺點，個體化擇優(yōu)或聯(lián)合選擇測量數(shù)據(jù)。若測量一致性不佳，植入需謹慎。隨著設備的更新和對角膜的認識加深，重視角膜后表面散光可使Toric IOL計算更精確。同時各種修正的Toric計算器及公式從不同角度優(yōu)化計算精準度，大部分計算器及公式的可靠性都得到了認可。眼科醫(yī)師應對Toric IOL相關測量設備及Toric計算器深入了解，從各個方面優(yōu)化晶狀體度數(shù)測量和計算，提高測量和計算的精確性，為患者提供個性化選擇，實現(xiàn)術(shù)后效果最優(yōu)化和屈光性白內(nèi)障手術(shù)的目標。

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