功能性人工晶狀體定位導(dǎo)航的研究進(jìn)展△

羅怡 劉馨 盧奕

·白內(nèi)障專題·

功能性人工晶狀體定位導(dǎo)航的研究進(jìn)展△

羅怡 劉馨 盧奕

在屈光白內(nèi)障手術(shù)時(shí)代，手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)提供了精準(zhǔn)的多功能平臺，可在白內(nèi)障手術(shù)過程中實(shí)現(xiàn)持續(xù)、自動(dòng)、實(shí)時(shí)的眼位追蹤和導(dǎo)航。術(shù)中的無痕標(biāo)記，提高了散光型人工晶狀體(IOL)的定位準(zhǔn)確性和多焦點(diǎn)IOL的居中性；術(shù)中的實(shí)時(shí)測量，可提高角膜屈光術(shù)后IOL計(jì)算準(zhǔn)確性，使功能性IOL精確定位。CALLISTO eye導(dǎo)航系統(tǒng)具有術(shù)中投射、切口定位、撕囊輔助定位和IOL定位導(dǎo)航功能，可與Forum 大數(shù)據(jù)管理平臺無縫銜接；VERION導(dǎo)航系統(tǒng)具有參考圖像追蹤、制訂手術(shù)計(jì)劃和手術(shù)引導(dǎo)等功能。兩種導(dǎo)航系統(tǒng)各有特點(diǎn)及優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化屈光手術(shù)設(shè)計(jì)。(中國眼耳鼻喉科雜志，2017，17：105-109)

功能性人工晶狀體；導(dǎo)航系統(tǒng)；白內(nèi)障；手術(shù)

隨著白內(nèi)障手術(shù)技術(shù)的日臻完善，從復(fù)明手術(shù)向屈光手術(shù)時(shí)代邁進(jìn)，各種功能性人工晶狀體(intraocular lens, IOL)不斷涌現(xiàn)，手術(shù)也日趨完美。最近，以生物測量儀為基礎(chǔ)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)為眼科醫(yī)師提供了一套完整的視覺導(dǎo)航系統(tǒng)，可在白內(nèi)障手術(shù)過程中實(shí)現(xiàn)持續(xù)、自動(dòng)、實(shí)時(shí)的眼球定位導(dǎo)航，設(shè)計(jì)完成個(gè)性化手術(shù)，使功能性IOL精確定位，被稱為白內(nèi)障術(shù)中“GPS”。以下對目前已在臨床使用的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)在白內(nèi)障手術(shù)中的應(yīng)用作簡要介紹。

1 屈光白內(nèi)障手術(shù)現(xiàn)況及問題

在屈光性白內(nèi)障手術(shù)時(shí)代，患者對術(shù)后視覺質(zhì)量的期望越來越高，白內(nèi)障手術(shù)的技術(shù)精益求精。散光矯正IOL——Toric IOL可矯正角膜散光，達(dá)到正視狀態(tài)，提高術(shù)后裸眼視力，在臨床上得到廣泛應(yīng)用[1]。然而目前Toric IOL植入主要應(yīng)用手動(dòng)標(biāo)記，主觀因素影響大，小瞳孔下、坐位裂隙燈標(biāo)記、筆的粗細(xì)等將影響標(biāo)記的準(zhǔn)確性，散瞳后標(biāo)記可能顏色變淡或消失?；颊哐雠P位手術(shù)。Swami 等[2]研究表明，患者在坐位、臥位眼位改變時(shí)，眼球旋轉(zhuǎn)角度平均為(4.1±3.7)°旋轉(zhuǎn)，8%旋轉(zhuǎn)超過10°。標(biāo)記流程也較為繁瑣，需術(shù)前手動(dòng)標(biāo)記、術(shù)中目測標(biāo)記線等。因此，Toric IOL的標(biāo)記方法仍存在很大的改進(jìn)空間[1,3-4]。多焦點(diǎn)IOL的應(yīng)用，可幫助患者實(shí)現(xiàn)全視程的良好視力，減少對眼鏡的依賴[5]。尤其是三焦點(diǎn)、無極變焦IOL的出現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)中近全程、非瞳孔依賴的全天候視力，且實(shí)現(xiàn)了白內(nèi)障老視矯正一體化解決方案[6-8]。這些功能性IOL的應(yīng)用，尤其是聯(lián)合飛秒激光輔助實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)切削后，對IOL的定位精確性提出了更高的要求[9-10]。因此，實(shí)現(xiàn)白內(nèi)障術(shù)中持續(xù)、自動(dòng)、實(shí)時(shí)的精確導(dǎo)航，將為個(gè)性化屈光手術(shù)提供可能。

2 CALLISTO eye手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)

CALLISTO eye手術(shù)輔助定位導(dǎo)航系統(tǒng)(Zeiss，德國)通過識別血管定位，可以實(shí)時(shí)動(dòng)眼追蹤定位，實(shí)現(xiàn)術(shù)前規(guī)劃數(shù)據(jù)共享、術(shù)中個(gè)性化設(shè)計(jì)切口和連續(xù)環(huán)形撕囊(continuous curvilinear capsulorhex，CCC)大小、功能性IOL定位導(dǎo)航等，減少了術(shù)源性因素造成的誤差，給手術(shù)帶來了便利[11]。CALLISTO eye包括3項(xiàng)基本配置：IOL Master 500精確生物測量、CALLISTO eye (3.5版)精準(zhǔn)術(shù)中導(dǎo)航和LUMERA 700無痕鏡下投射。

2.1 術(shù)中投射功能 CALLISTO eye系統(tǒng)將IOL Master的無赤光照片和Lumera 700前節(jié)影像進(jìn)行對位，根據(jù)兩者角鞏膜緣毛細(xì)血管的相對位置進(jìn)行精確自動(dòng)對位，也可根據(jù)醫(yī)師經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，血管對應(yīng)范圍為鼻側(cè)、顳側(cè)120°。動(dòng)眼追蹤實(shí)時(shí)、快速，跟隨性好，對于欠配合的患者仍然適應(yīng)良好，在目鏡中即可觀察到全程手術(shù)的輔助標(biāo)記線(圖1)。目鏡術(shù)中投射，鏡下所見即為所得：切口大小和位置，完美的CCC撕囊和精準(zhǔn)的Toric IOL位置清晰呈現(xiàn)。具有下列優(yōu)勢：IOL軸向標(biāo)記從手動(dòng)到自動(dòng)，消除了人為誤差；IOL軸向從點(diǎn)定位到線定位全面升級；視軸與IOL光學(xué)中心精確重合；手術(shù)切口位置可精確到1°。

圖1. CALLISTO eye系統(tǒng)的血管定位方法 A. 眼部無赤光前節(jié)照片；B.血管對位；C. CALLISTO eye 0～180°標(biāo)記

2.2 切口定位功能 CALLISTO eye系統(tǒng)可個(gè)性化設(shè)置輔助線，設(shè)計(jì)并定位透明角膜和角鞏膜緣切口，例如散光IOL植入的切口與軸位線設(shè)計(jì)(圖2)。手術(shù)切口標(biāo)記切口寬度，無軸位刻度標(biāo)記，角膜緣松解切口(limbal relaxing incisions，LRI)設(shè)計(jì)需網(wǎng)上進(jìn)行，再輸入。

2.3 撕囊輔助定位 白內(nèi)障CCC時(shí)，配有1～2個(gè)大小可調(diào)的撕囊輔助環(huán)，選擇單環(huán)或者雙環(huán)，可個(gè)性化選擇撕囊大小，根據(jù)輔助環(huán)更精確地完成撕囊。CALLISTO eye可助力連續(xù)、環(huán)形、居中撕囊，個(gè)性化設(shè)置撕囊口大小，鏡下投射環(huán)形參考撕囊口，實(shí)現(xiàn)以視軸為中心的居中(圖2)。有研究[12]表明，經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師在導(dǎo)航系統(tǒng)引導(dǎo)下的手動(dòng)撕囊，其直徑大小、居中性和形態(tài)等可以和飛秒激光輔助的撕囊相媲美。

圖2. CALLISTO eye系統(tǒng)定位功能 A. 切口定位；B.撕囊定位

2.4 IOL定位導(dǎo)航功能 Z ALIGN-Toric IOL導(dǎo)航[13]：根據(jù)IOL Master測量的Toric IOL參數(shù)，確定Toric IOL標(biāo)記度數(shù)、切口角度信息、撕囊口直徑等，以定義參考線和目標(biāo)軸，并在觸摸屏上與目鏡中顯示，實(shí)現(xiàn)散光IOL的定位和導(dǎo)航。散光IOL軸位對位為3條對位線，不顯示刻度(圖3)。有研究[14]表明：Toric IOL植入術(shù)后第1天，使用CALLISTO eye標(biāo)記組IOL旋轉(zhuǎn)(2.88±2.76)°，使用傳統(tǒng)標(biāo)記組IOL旋轉(zhuǎn)(5.94±10.67)°。Solomon等[15]的研究也表明，CALLISTO eye系統(tǒng)可在屈光白內(nèi)障手術(shù)中有效減少散光。CALLISTO eye(3.1 版)為0～180°標(biāo)記，而CALLISTO eye(3.5 版)升級為無痕自動(dòng)標(biāo)記，可消除手動(dòng)標(biāo)記帶來的人為誤差，更精確[14]；無需在患者眼睛上做任何標(biāo)記，方便快捷，減少數(shù)據(jù)輸入及患者術(shù)前標(biāo)記的流程；減少了對患眼的創(chuàng)傷。

多焦點(diǎn)IOL導(dǎo)航：根據(jù)術(shù)中十字線定位居中多焦點(diǎn)IOL，保證IOL的位置居中性。撕囊、IOL植入均以視軸為中心(圖3)。

圖3. IOL定位導(dǎo)航功能 A. ZALIGN-Toric IOL定位導(dǎo)航；B. 多焦點(diǎn)IOL定位導(dǎo)航

2.5 Forum大數(shù)據(jù) 大數(shù)據(jù)時(shí)代，F(xiàn)orum眼科影像管理平臺(Zeiss，德國)可以連接不同的眼科檢查系統(tǒng)和手術(shù)系統(tǒng)，連接不同的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，組合分析。通過Forum可把IOL Master上患者的所有信息傳入CALLISTO eye，無需USB，可實(shí)現(xiàn)無縫銜接、無痕導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)信息化白內(nèi)障解決方案。除了將術(shù)前檢查結(jié)果傳入手術(shù)室外，還可以將術(shù)中錄制的手術(shù)視頻、圖片資料快速、無縫傳回到手術(shù)醫(yī)師的辦公室終端，便于臨床交流和討論，更可以匯總術(shù)后患者隨訪信息資料。Forum真正做到了無紙化將術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后患者信息資料的快速、無縫傳輸和匯總，便于交流總結(jié)和管理(圖4)。Forum白內(nèi)障工作平臺，可與IOL Master、手術(shù)顯微鏡和CALLISTO eye系統(tǒng)無縫連接，將術(shù)前的資料傳到手術(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)上述散光標(biāo)記、輔助切口和撕囊、Toric IOL定位和曲率檢測等功能[16]。

圖4. Forum 大數(shù)據(jù)管理平臺

綜上所述，CALLISTO eye手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)通過IOL Master全面精準(zhǔn)數(shù)據(jù)測量；CALLISTO eye自動(dòng)匹配定位；個(gè)性化手術(shù)規(guī)劃設(shè)計(jì)；顯微鏡目鏡下術(shù)中投射，手術(shù)進(jìn)程“鏡”在掌握，實(shí)現(xiàn)了無痕精準(zhǔn)導(dǎo)航。再通過Forum大數(shù)據(jù)管理平臺無縫銜接，大大簡化了手術(shù)流程，提升了屈光性白內(nèi)障手術(shù)的質(zhì)量。

3 VERION手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)

VERION數(shù)字手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)(Alcon，美國)通過圖像、規(guī)劃、引導(dǎo)三大模塊，采用生物特征進(jìn)行全程跟蹤比對，與顯微鏡和LenSx模塊相連，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化屈光白內(nèi)障手術(shù)。主要用于術(shù)前規(guī)劃、術(shù)中導(dǎo)航定位和功能性IOL的定位導(dǎo)航，確保手術(shù)的一致性和優(yōu)化視覺效果；利用圖形導(dǎo)航系統(tǒng)聯(lián)合術(shù)中識別驗(yàn)證系統(tǒng)，用于功能性IOL(散光、多焦)植入和屈光術(shù)后白內(nèi)障手術(shù)[16]。

3.1 參考圖像追蹤 VERION Reference Unit型眼科生物測量及手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)可以進(jìn)行生物測量：動(dòng)態(tài)角膜散光、角膜緣位置和直徑、白到白(white-to-white, WTW)的水平距離、瞳孔大小和中心、角膜反射位置和視軸偏心等。

上述關(guān)鍵診斷檢查后，該系統(tǒng)通過彩色照片比對，捕獲鞏膜血管、角膜緣和虹膜標(biāo)記，可實(shí)現(xiàn)360°范圍血管對應(yīng)，在術(shù)中通過這些標(biāo)記對眼部進(jìn)行配準(zhǔn)和追蹤，采用生物特征進(jìn)行全程跟蹤比對。術(shù)中患者注視配合后自動(dòng)生成軸位線，自動(dòng)對位配合度高，可顯示眼球旋轉(zhuǎn)度(順時(shí)針/逆時(shí)針)。

3.2 制訂手術(shù)計(jì)劃 VERION reference unit系統(tǒng)已預(yù)裝IOL計(jì)算系統(tǒng)，還可進(jìn)行多元公式計(jì)算、優(yōu)化A常數(shù)，以預(yù)測最佳的IOL選擇。VERION可以直接進(jìn)行Toric IOL度數(shù)計(jì)算、設(shè)計(jì)，無需網(wǎng)上計(jì)算并輸入數(shù)據(jù)，大大簡化了流程；可以進(jìn)行散光管理，通過計(jì)算最佳切口位置、Toric IOL度數(shù)、角膜松解切口位置、術(shù)源性散光等幫助減少術(shù)后殘留的散光。

3.3 手術(shù)引導(dǎo) VERION數(shù)字導(dǎo)航系統(tǒng)和LenSx飛秒激光輔助白內(nèi)障手術(shù)系統(tǒng)同時(shí)使用，可簡化數(shù)據(jù)輸入，利用參照圖像疊加預(yù)先定位手術(shù)切口，增加飛秒激光白內(nèi)障手術(shù)的精確性。VERION數(shù)字導(dǎo)航系統(tǒng)和手術(shù)顯微鏡連接，可以進(jìn)行精確的切口、撕囊和IOL定位。手術(shù)切口標(biāo)記中心點(diǎn)，有軸位刻度標(biāo)記；可以顯示撕囊邊界，進(jìn)行直徑精確到0.1 mm的撕囊；Toric IOL軸位對應(yīng)一條對位線，顯示軸向刻度；應(yīng)用中心對位模塊進(jìn)行多焦IOL定位，中心定位可選擇術(shù)前瞳孔中心及視軸等(圖5)。

圖5. VERION數(shù)字導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)中引導(dǎo) A.切口引導(dǎo)；B.撕囊引導(dǎo)；C.中心定位引導(dǎo)以定位多焦點(diǎn)IOL；D.散光IOL定位引導(dǎo)

4 其他導(dǎo)航系統(tǒng)

新的手術(shù)導(dǎo)航輔助設(shè)備 ORATM 系統(tǒng), 聯(lián)合VerfEyeTM 技術(shù)，利用波前像差測量，白內(nèi)障術(shù)中可實(shí)時(shí)測量術(shù)眼的屈光狀態(tài)，在LASIK術(shù)后和需矯正散光的患者中發(fā)揮顯著優(yōu)勢。Ianchulev 等[17]的研究表明，ORA系統(tǒng)較傳統(tǒng)Toric IOL手動(dòng)標(biāo)記植入后，其目標(biāo)屈光度偏離率降低了53.8%。但該系統(tǒng)尚未在國內(nèi)臨床使用。有研究[16]表明，Cirle surgical navigation system (SNS)導(dǎo)航系統(tǒng)可以改善Toric IOL位置的準(zhǔn)確性、手術(shù)切口位置的選擇以及撕囊大小的精確性，從而可以改善眼科手術(shù)的精確性，獲得更好的屈光結(jié)果。

5 導(dǎo)航系統(tǒng)評價(jià)

5.1 應(yīng)用優(yōu)勢 術(shù)中導(dǎo)航系統(tǒng)利用特征式定位導(dǎo)航，為精準(zhǔn)的多功能平臺，利用精確、實(shí)時(shí)眼位追蹤和導(dǎo)航，白內(nèi)障手術(shù)的無痕標(biāo)記，提供精準(zhǔn)的切口、CCC，提供預(yù)期的散光植入軸向，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化屈光手術(shù)設(shè)計(jì)[18-19]。

術(shù)中導(dǎo)航系統(tǒng)較傳統(tǒng)手動(dòng)標(biāo)記準(zhǔn)確性更高。Elhofi等[11]進(jìn)行了前瞻性研究， 60眼(60例)同軸角膜散光>1 D，行白內(nèi)障手術(shù)和Tecnis toric IOL植入，隨機(jī)分配為VERION導(dǎo)航系統(tǒng)或裂隙燈手動(dòng)標(biāo)記進(jìn)行Toric IOL定位。術(shù)后未矯正遠(yuǎn)視力(UCDVA)導(dǎo)航組為0.12±0.12 logMAR，手動(dòng)組為0.18±0.14 logMAR (P= 0.104)。實(shí)際散光與靶向散光(targeted induced astigmatism，TIA)的偏差，導(dǎo)航組為(0.10±0.08)D，手動(dòng)組為(0.20±0.14)D，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.001)。裂隙燈檢查術(shù)后平均Toric IOL偏位，導(dǎo)航組為(2.4±1.96)°，手動(dòng)組為(4.33±2.72)°(P=0.003)。Toric IOL的實(shí)際軸位對于獲得目標(biāo)的散光矯正非常重要，相比手動(dòng)標(biāo)記，使用VERION導(dǎo)航系統(tǒng)TIA偏差更少，術(shù)后Toric IOL偏位度數(shù)更小[11]。Davison等[20]分析了83眼(56例)行白內(nèi)障切除聯(lián)合AcrySof Toric IOL植入的臨床結(jié)果，應(yīng)用IOL Master計(jì)算IOL度數(shù)，Pentacam測量全角膜屈光度數(shù)(包括前后角膜的散光度數(shù)，total corneal refractive power，TCRP)進(jìn)行Toric IOL計(jì)算，并應(yīng)用VERION導(dǎo)航系統(tǒng)術(shù)中定位。結(jié)果顯示，58%的患眼殘余屈光度<0.25 D，80%患眼殘余屈光度<0.5 D。因此測量角膜后表面的散光度數(shù)，而不是使用人群平均值，基于TCRP測量聯(lián)合術(shù)中導(dǎo)航定位Toric IOL準(zhǔn)確性高，為患者帶來益處[20]。

一些研究分析了導(dǎo)航系統(tǒng)測量角膜曲率的可重復(fù)性、準(zhǔn)確性及患者滿意度。VERION導(dǎo)航系統(tǒng)測量K值、陡峭軸位和WTW距離可重復(fù)性高(0.919～0.997)[21]。研究[22-23]表明VERION導(dǎo)航系統(tǒng)與幾種常用的生物測量儀器：Tonoref Ⅱ自動(dòng)屈光測量儀、IOL Master 500、Lenstar LS900、AL-Scan光學(xué)生物測量儀、 Pentacam和OPD Scan Ⅲ 波前像差分析儀相比，檢查時(shí)間、角膜曲率和散光的測量結(jié)果均無顯著差異，患者滿意度高。Asena等[24]則發(fā)現(xiàn)，VERION導(dǎo)航系統(tǒng)與Zeiss IOLMaster 500和Topcon KR-8900自動(dòng)驗(yàn)光儀(AKR) 測量角膜曲率和散光的結(jié)果存在差異，在臨床應(yīng)用時(shí)需要關(guān)注。

5.2 存在的問題 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)亦存在一些問題需要進(jìn)一步完善和發(fā)展。①手術(shù)操作步驟增多及時(shí)間延長，術(shù)前測量時(shí)間延長，最好在不散瞳情況下測量，術(shù)中需注視配合。②許多復(fù)雜性白內(nèi)障手術(shù)，如存在小瞼裂、固視障礙、角膜病變、結(jié)膜充血水腫等，測量困難或誤差大，無法進(jìn)行血管識別及導(dǎo)航定位。③若發(fā)生術(shù)中故障，因沒有進(jìn)行標(biāo)記，只能暫停手術(shù)。④手術(shù)費(fèi)用增加。因此，需選擇合適的患者，合理規(guī)避問題，以取得良好的效果。

6 結(jié)語

在屈光白內(nèi)障手術(shù)時(shí)代， CALLISTO eye、VERION等手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)提供精、準(zhǔn)的多功能平臺，可在白內(nèi)障手術(shù)過程中實(shí)現(xiàn)持續(xù)、自動(dòng)、實(shí)時(shí)的眼位追蹤和導(dǎo)航。術(shù)中的無痕標(biāo)記，提供精準(zhǔn)的切口、CCC，提供預(yù)期的散光植入軸向，可提高Toric IOL的定位準(zhǔn)確性和多焦點(diǎn)IOL的居中性；術(shù)中實(shí)時(shí)測量，可提高角膜屈光術(shù)后IOL計(jì)算的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)功能性IOL精確定位導(dǎo)航和個(gè)性化屈光手術(shù)設(shè)計(jì)，值得在臨床推廣應(yīng)用。

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(本文編輯 諸靜英)

Advances in precise position and navigation of functional intraocular lens

LUOYi,LIUXin,LUYi.

DepartmentofOphthalmology,EyeEarNoseThroatHospitalofFudanUniversity,Shanghai200031,China

LUO Yi，Email: yeeluo1106@163.com

In the phacorefractive age, surgical image-guided system provides precise multifunctional platform for cataract surgery. Continuous, automated and real-time eyeball tracking and navigation, and intraoperative marking without a trace could be achieved. Alignment of toric intraocular lens (IOL) and centrality of multifocal IOL were improved. Intraoperative real-time measurement of the operated eye could improve the accuracy of IOL power calculation after keratorefractive surgery. Therefore, precise position of functional IOLs were achieved. CALLISTO eye image-guided system possesses the functons of view superimposed assistance, incision assistant, continuous curvilinear capsulorhex assistant, Z ALIGN-Toric IOL assistant and seamless connection with Forum big data management platform. VERION image-guided system possesses the functions of reference image tracking, surgery planning and navigation. Both image-guided systems have its characteristics and advantages and could help with individualized phacorefractive surgery design. (Chin J Ophthalmol and Otorhinolaryngol,2017,17:105-109)

Functional intraocular lens; Image-guided system；Cataract; Surgery

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(81371002)

復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼科 上海 200031

羅怡(Email: yeeluo1106@163.com)

10.14166/j.issn.1671-2420.2017.02.008

2016-12-26)