白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)研究進(jìn)展△

周星延 王靜 趙江月 張勁松

·白內(nèi)障專(zhuān)題·

白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)研究進(jìn)展△

周星延 王靜 趙江月 張勁松

現(xiàn)如今，白內(nèi)障手術(shù)已進(jìn)入屈光手術(shù)時(shí)代。為達(dá)到術(shù)后完美視覺(jué)質(zhì)量，步步精準(zhǔn)，白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)功能完備。本文從白內(nèi)障的術(shù)前測(cè)量、手術(shù)設(shè)計(jì)、術(shù)中導(dǎo)航，以及其與飛秒激光的結(jié)合等方面進(jìn)行綜述，著重探討其新功能的創(chuàng)新性、實(shí)用性及準(zhǔn)確性。(中國(guó)眼耳鼻喉科雜志，2017，17：101-104)

白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)；生物標(biāo)記；數(shù)字化圖像；VERION；ORA

白內(nèi)障手術(shù)從防盲手術(shù)進(jìn)入到屈光性白內(nèi)障手術(shù)以來(lái)，一次又一次的技術(shù)革新在為患者帶來(lái)福音的同時(shí)，也為屈光性白內(nèi)障手術(shù)醫(yī)師提出挑戰(zhàn)。屈光性人工晶狀體的飛速發(fā)展，飛秒激光輔助白內(nèi)障手術(shù)的廣泛應(yīng)用，個(gè)性化患者的需求以及對(duì)術(shù)后完美視覺(jué)質(zhì)量的追求，無(wú)一不在強(qiáng)調(diào)，精準(zhǔn)是一切更高技術(shù)的前提。白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，也正是在如此時(shí)代背景下應(yīng)運(yùn)而生。

白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，又名生物標(biāo)記導(dǎo)引、數(shù)字化圖像導(dǎo)引、生物標(biāo)記數(shù)字化導(dǎo)航，是指在屈光性白內(nèi)障手術(shù)中，通過(guò)識(shí)別眼前節(jié)高清數(shù)字化圖像中的生物學(xué)特征(如虹膜紋理、結(jié)膜鞏膜血管走形)，從而實(shí)現(xiàn)一系列手術(shù)導(dǎo)航功能。

1 白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展史

白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的核心技術(shù)——眼球追蹤技術(shù)(eye tracking, ET)是由該技術(shù)的先驅(qū)德國(guó)Senso Motoric Instruments GmbH (SMI)公司研發(fā)而成的[1]。最早該公司創(chuàng)辦的手術(shù)導(dǎo)航平臺(tái)(surgery guidance platform)包括2部分[2]：SMI測(cè)量設(shè)備(SMI reference unit)和SMI手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備(SMI surgery pilot)。此后該項(xiàng)技術(shù)被美國(guó)愛(ài)爾康公司(Alcon)購(gòu)買(mǎi)，并開(kāi)發(fā)出目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的VERION數(shù)字導(dǎo)航系統(tǒng)(VERIONTMImage Guided System, VERION)，以及最新的ORA系統(tǒng)(ORA System with VerifEye○RTechnology, ORA)[3]。

另外，德國(guó)蔡司公司(ZEISS)的 CALLISTO eye○R與國(guó)際測(cè)量金標(biāo)準(zhǔn)IOLMaster○R500測(cè)量設(shè)備、OPMI LUMERA○R700手術(shù)顯微鏡結(jié)合[4-5]，以及瑞士HAAG-STREIT公司的LENSTAR LS900手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)均具有類(lèi)似功能[6]。再者，隨著散光型人工晶狀體(Toric intraocular lens, Toric IOL)臨床接受度的提高，單獨(dú)針對(duì)Toric IOL目標(biāo)散光軸位的數(shù)字化圖像導(dǎo)引功能也被漸漸整合進(jìn)入越來(lái)越多的檢查設(shè)備中，例如美國(guó)TRACEY公司的i-Trace、日本尼德克公司(NIDEK)的OPD-scan Ⅲ、美國(guó)Santa Barbara公司的TrueGuide軟件等[7-9]。

2 白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)功能概述

白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)前對(duì)患者進(jìn)行術(shù)眼信息的采集，術(shù)中與術(shù)眼信息比對(duì)，再實(shí)現(xiàn)持續(xù)、自動(dòng)、實(shí)時(shí)的ET，非接觸式投射手術(shù)信息至術(shù)野，輔助屈光性白內(nèi)障手術(shù)醫(yī)師精準(zhǔn)完成白內(nèi)障手術(shù)的各個(gè)關(guān)鍵步驟，包括顯示切口位置、撕囊邊界、Toric IOL植入目標(biāo)散光軸位等。

本文重點(diǎn)介紹VERION如何對(duì)各個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能及目前國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，亦會(huì)提及與既往測(cè)量設(shè)備結(jié)合的導(dǎo)航軟件相關(guān)功能。

3 VERION數(shù)字導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)介

VERION包括3大組成部分，分別是VERIONTMReference Unit (VRU)、VERIONTMDigital Marker L (VDML)、VERIONTMDigital Marker M (VDMM)。VRU包括VERIONTMMeasurement Module (VMM)和VERIONTMVision Planner (VVP)，VMM測(cè)量術(shù)眼眼前節(jié)信息并進(jìn)行眼前節(jié)高清照相，VVP計(jì)算IOL度數(shù)及進(jìn)行個(gè)性化手術(shù)設(shè)計(jì)；VDML可以與LenSx飛秒激光整合，進(jìn)行飛秒激光的精準(zhǔn)導(dǎo)航；VDMM接收VVP的手術(shù)設(shè)計(jì)信息，且與手術(shù)顯微鏡整合，為屈光性白內(nèi)障手術(shù)醫(yī)師提供相關(guān)手術(shù)信息。

4 白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)具體功能及研究進(jìn)展

4.1 術(shù)前測(cè)量 白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)前測(cè)量的基本信息包括術(shù)眼角膜散光數(shù)值(keratometry, K)以計(jì)算IOL度數(shù)，以及眼前節(jié)高清照相以實(shí)現(xiàn)術(shù)中眼位比對(duì)。

K值于IOL度數(shù)計(jì)算的重要意義已成為共識(shí)，所以白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的生物測(cè)量準(zhǔn)確性非常重要。Visser等[2]的研究表明，SMI測(cè)量設(shè)備與IOL Master、Lenstar、Javal、KR-1W及Pentacam相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且重復(fù)性良好，同時(shí)測(cè)量者操作SMI經(jīng)驗(yàn)是否豐富對(duì)結(jié)果無(wú)影響。

VMM作為VERION中的生物測(cè)量?jī)x器，目前針對(duì)其測(cè)量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性，國(guó)外已有大量相關(guān)報(bào)道。眾多報(bào)道[2, 10-14]一致認(rèn)為VMM測(cè)量結(jié)果重復(fù)性良好，但針對(duì)其與上述其他設(shè)備測(cè)量結(jié)果一致性的評(píng)判，結(jié)果不盡相同。以下著重分析與金標(biāo)準(zhǔn)IOL Master的比較。

Lauschke等[10]和Nemeth等[11]的研究表明，VMM與IOL Master的K 值一致性良好，且差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；Asena等[12]認(rèn)為二者雖然在K值上無(wú)法完全等同，但一致性良好，而在散光軸位的測(cè)量上，二者有一定的差異；Schultz等[13]的研究結(jié)果顯示，二者之間陡峭軸的K值VMM大于IOL Master，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，其余一致性良好。也有研究[14]顯示，VMM與IOL Master只有陡峭軸位一致性良好，其余K值相關(guān)信息VMM普遍大于IOL Master的結(jié)果。

分析上述評(píng)價(jià)結(jié)果不盡相同的原因，可能是每項(xiàng)研究入組例數(shù)不同，30～150例；受試者不同，有志愿者和患者之分；受試對(duì)象年齡分布亦不相同。期待將來(lái)有白內(nèi)障患者大樣本的相關(guān)研究進(jìn)一步說(shuō)明K值的準(zhǔn)確性。

另外，白到白(white-to-white, WTW)距離在新一代IOL計(jì)算公式中的重要性也得到證明[15]。Nemeth等[11]的研究顯示，VMM與IOL Master在WTW的測(cè)量上差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但是，Schultz等[13]認(rèn)為，VMM測(cè)量所得WTW值明顯大于IOL Master及其他測(cè)量設(shè)備。

在拍攝眼前節(jié)高清照相方面，各個(gè)白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)也不盡相同。例如VMM為彩色眼前節(jié)高清照相，而與Callisto eye配套的IOL Master 500拍攝的則為黑白無(wú)赤光眼前節(jié)高清照相。雖有所差別，但其作用一致，均以圖像的虹膜紋理及結(jié)膜血管特征作為術(shù)中比對(duì)術(shù)眼信息的基礎(chǔ)。

此外，Thomas等[16]對(duì)VMM測(cè)量過(guò)程的舒適度與IOL Master、Lenstar、Pentacam進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果顯示測(cè)量時(shí)間、光標(biāo)亮度、頭位及主觀感受評(píng)判舒適度，VMM與其他各項(xiàng)測(cè)量設(shè)備差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；但由于VMM無(wú)法測(cè)量術(shù)眼眼軸長(zhǎng)度(axial length, AL)以及前房深度(anterior chamber depth, ACD)等信息，致使患者需要進(jìn)行額外測(cè)量獲取相關(guān)數(shù)值，同時(shí)花費(fèi)更多的時(shí)間。

4.2 手術(shù)設(shè)計(jì) 完成眼前節(jié)信息的采集后，可以對(duì)患者的術(shù)眼進(jìn)行IOL度數(shù)計(jì)算以及具體手術(shù)方案的個(gè)性化設(shè)計(jì)。其中包括IOL類(lèi)別、球鏡度數(shù)的確定，手術(shù)切口的確定以及相應(yīng)Toric IOL柱鏡度數(shù)的選擇，相應(yīng)的預(yù)測(cè)術(shù)后殘留散光情況。

4.3 術(shù)中眼球信息的比對(duì) 既往眾多研究[17-18]表明，人從坐位到臥位眼球會(huì)發(fā)生自旋，或向內(nèi)或向外，度數(shù)大小不一。我們的研究[19]顯示，VERION比對(duì)術(shù)眼信息成功后，所得眼球旋轉(zhuǎn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)得出：眼球旋轉(zhuǎn)無(wú)規(guī)律，平均旋轉(zhuǎn)度數(shù)為(5.43±3.93)°。如今對(duì)屈光性白內(nèi)障的手術(shù)要求，屈光性白內(nèi)障手術(shù)醫(yī)師需了解自己的術(shù)源性散光(surgically induced astigmatism, SIA)，然而，SIA亦需出現(xiàn)在準(zhǔn)確的切口位置上才能保證效果。所以，識(shí)別并矯正眼球自旋非常必要。

同時(shí)，第一步比對(duì)眼球信息，更是后續(xù)提供白內(nèi)障準(zhǔn)確手術(shù)信息的基礎(chǔ)和前提。我們對(duì)VERION和Callisto eye 2個(gè)白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的眼球自動(dòng)對(duì)位準(zhǔn)確性進(jìn)行了研究[20]，結(jié)果顯示二者自動(dòng)對(duì)位的誤差分別為(1.15±0.91)°和(0.73±0.56)°，均具有較高的準(zhǔn)確性，而且二者間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.127)。

4.4 術(shù)中提供手術(shù)相關(guān)信息

4.4.1 切口位置及撕囊邊界 眼球信息比對(duì)成功后，既可顯示手術(shù)主切口、輔助切口的準(zhǔn)確位置，使得屈光性白內(nèi)障手術(shù)醫(yī)師從切口制作即做到精準(zhǔn)無(wú)誤。

隨即，白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可以顯示撕囊邊界，輔助屈光性白內(nèi)障手術(shù)醫(yī)師能根據(jù)自身習(xí)慣且結(jié)合患者所選的IOL種類(lèi)，進(jìn)行直徑精確到0.1 mm的撕囊。與以往各式各樣輔助撕囊的卡尺相比[21-22]，白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢(shì)，如可以實(shí)時(shí)調(diào)整撕囊大小、無(wú)接觸、無(wú)需額外眼內(nèi)操作等。

4.4.2 Toric IOL植入目標(biāo)散光軸位 白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可于術(shù)中直接顯示Toric IOL植入目標(biāo)散光軸位，不僅省略了術(shù)前繁瑣的標(biāo)記步驟，也能提高散光矯正效果，降低誤差發(fā)生率。

可能造成Toric IOL植入過(guò)程產(chǎn)生誤差的步驟有術(shù)前標(biāo)記水平/垂直參考軸位、術(shù)中標(biāo)定目標(biāo)散光軸位、術(shù)中植入Toric IOL的過(guò)程、術(shù)后Toric IOL在眼內(nèi)的旋轉(zhuǎn)等。我們[19]對(duì)術(shù)前裂隙燈標(biāo)定法標(biāo)記水平/垂直軸位的準(zhǔn)確性進(jìn)行了研究，以VERION眼球?qū)ξ怀晒箫@示的0°、90°、180°為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)裂隙燈標(biāo)記的偏差，結(jié)果顯示水平軸誤差為(2.46±1.58)°，垂直軸為2.00°。而這也僅僅是Toric IOL植入過(guò)程中的第一步的誤差。

Elhofi等[9]比較了VERION數(shù)字化標(biāo)記法與裂隙燈手動(dòng)標(biāo)記法植入Toric IOL的效果，結(jié)果顯示術(shù)后Toric IOL軸位與目標(biāo)散光的偏差分別為(2.4±1.96)°和(4.33±2.72)°，且二者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.003)。Krader[23]的 術(shù)后3個(gè)月隨訪研究顯示，使用VERION輔助植入Toric IOL能減少柱鏡殘留并獲得更加完美的視覺(jué)質(zhì)量。

另外，i-Trace和OPD-scan Ⅲ的升級(jí)版軟件中均增添了輔助Toric IOL植入的數(shù)字化圖像導(dǎo)引以及術(shù)后評(píng)價(jià)Toric IOL散光軸位準(zhǔn)確性的功能[7-8]，為無(wú)法擁有全套白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的醫(yī)師也提供了類(lèi)似的輔助功能。

5 白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)與飛秒激光整合

飛秒激光在白內(nèi)障領(lǐng)域的應(yīng)用為屈光性白內(nèi)障手術(shù)醫(yī)師提供了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。目前國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用的飛秒激光有LenSX、LensAR、OptiMedica及Technolas[24-25]，主要功能為完成精確的環(huán)形撕囊、多種模式預(yù)劈核、制作各種形態(tài)的角膜切口(包括角膜松解切口和透明角膜切口)。

白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可以與飛秒激光系統(tǒng)進(jìn)行整合，如VERION的VDML和LenSX，從而使得飛秒激光輔助白內(nèi)障手術(shù)，步步精準(zhǔn)。

6 ORA系統(tǒng)

繼VERION廣泛應(yīng)用以來(lái)，美國(guó)愛(ài)爾康公司推出了不僅涵蓋VERION的全部功能，還擁有世界上第一個(gè)圖像引導(dǎo)下的波前像差測(cè)量?jī)x(image-guided aberrometery)——ORA系統(tǒng)。

ORA系統(tǒng)可以在術(shù)中超聲乳化吸出處理完晶狀體核后，患者術(shù)眼處于無(wú)晶狀體眼的狀態(tài)下，進(jìn)行測(cè)量，從而幫助確定理想的IOL度數(shù)；IOL植入術(shù)后，有晶狀體眼的狀態(tài)下， ORA系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量術(shù)眼屈光狀態(tài)，例如IOL中心、Toric IOL散光軸位位置、角膜松解切口的切開(kāi)范圍是否精準(zhǔn)，了解此時(shí)術(shù)眼的柱鏡、球鏡殘留情況及Toric IOL散光軸位有無(wú)偏轉(zhuǎn)及偏轉(zhuǎn)角度大小。如需調(diào)整可隨即進(jìn)行，無(wú)需二次進(jìn)入手術(shù)室，尤其是需要矯正散光及LASIK術(shù)后的患者。

ORA系統(tǒng)使得屈光性白內(nèi)障手術(shù)醫(yī)師更有自信，不但步步精準(zhǔn)導(dǎo)航，更能在患者離開(kāi)手術(shù)室前即確定IOL植入后的屈光效果，從而把控術(shù)后完美視覺(jué)質(zhì)量。

綜上所述，白內(nèi)障手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)作為一個(gè)功能幾乎完備的新興白內(nèi)障輔助系統(tǒng)，使屈光性白內(nèi)障手術(shù)近乎成為精準(zhǔn)治療的典范。在應(yīng)用其輔助功能的同時(shí)，更多針對(duì)新設(shè)備的思考將幫助完善其不足；也同樣期待更多的多中心、大樣本的臨床研究能為屈光性白內(nèi)障手術(shù)醫(yī)師的使用提供參考。

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[25] 劉冬梅, 劉正峰, 畢宏生,等. 飛秒激光輔助的白內(nèi)障手術(shù)研究進(jìn)展[J]. 眼科新進(jìn)展. 2015,35(3):290-292.

(本文編輯 諸靜英)

Progress on cataract surgery navigation system

ZHOUXing-yan,WANGJing,ZHAOJiang-yue,ZHANGJin-song.

DepartmentofOphthalmology,theForthAffiliatedHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110005,China

ZHANG Jin-song，Email: cmu4h-zjs@126.com

Currently, cataract surgery combined with refractive function becomes a new operating method at the right moment. In order to obtain perfect visual quality after cataract refractive surgeries, cataract surgery navigation system emerges. This system is fully functional, including preoperative measurement, surgery design, intraoperative navigation and combination with femtosecond laser. The purpose of this review is to provide thoroughly discussion about its innovation, practicability and accuracy of all new functions.(Chin J Ophthalmol and Otorhinolaryngol,2017,17:101-104)

Cataract surgery navigation system; Biological marking; Digital picture; VERION; ORA

遼寧省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目(2012225012)；國(guó)家自然科學(xué)基金(81270988；81470617)

中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院眼科 沈陽(yáng) 110005

張勁松(Email: cmu4h-zjs@126.com)

10.14166/j.issn.1671-2420.2017.02.007

2016-12-13)