非正常眼軸眼前節(jié)參數(shù)測量和IOL度數(shù)計(jì)算公式研究進(jìn)展

梁嬌嬌，張 堅(jiān)，嚴(yán) 宏

0引言

非正常眼軸眼是指眼軸小于22mm或大于26mm，其在臨床白內(nèi)障手術(shù)眼前節(jié)參數(shù)測量及人工晶狀體(intraocular lens，IOL)度數(shù)計(jì)算公式的選擇中具有挑戰(zhàn)性。與正常眼軸相比，常用的IOL度數(shù)計(jì)算公式對非正常眼軸眼屈光預(yù)測準(zhǔn)確性較低，最近一項(xiàng)大型多中心研究指出，全眼軸范圍內(nèi)，常用的IOL度數(shù)計(jì)算公式屈光預(yù)測誤差在±0.50D內(nèi)的手術(shù)眼僅占72%～80%，超過95%的手術(shù)眼屈光預(yù)測誤差在±1.00D內(nèi)[1]。目前，新型光學(xué)生物測量儀和個體化IOL度數(shù)計(jì)算公式的研發(fā)和應(yīng)用，使非正常眼軸患者術(shù)后屈光更加精確[1-2]。非正常眼軸患者白內(nèi)障術(shù)后能否獲得最佳屈光狀態(tài)是臨床醫(yī)生關(guān)注的重點(diǎn)。本文針對非正常眼軸白內(nèi)障患者術(shù)前眼部參數(shù)測量及IOL度數(shù)計(jì)算公式的選擇近3a最新相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1眼部生物測量儀

白內(nèi)障術(shù)前使用光學(xué)生物測量代替A超作為眼軸長度(axial length，AL)的測量方法正成為主流。IOL Master 500和Lenstar LS 900分別基于部分相干干涉(partial coherent interference，PCI)和光學(xué)低相干反射(optical low-coherence reflectometry，OLCR)原理，目前為臨床常規(guī)使用?；趻呙柙垂鈱W(xué)相干斷層掃描(swept-source optical coherence tomography，SS-OCT)原理的測量儀包括IOL Master 700、OA-2000和Argos，在不影響軸向分辨率的情況下提供了更大的成像范圍，具有高度組織穿透能力，對超過90%的嚴(yán)重晶狀體混濁及后囊下性白內(nèi)障有較高的測量精度[2]。IOL Master 700以1055nm可調(diào)激光波長(波長范圍1035～1095nm)的SS-OCT和多點(diǎn)式曲率計(jì)結(jié)合；OA-2000結(jié)合了SS-OCT和Placido盤，具有高靈敏度和高信噪比；Argos使用1060nm波長和20nm帶寬的掃描源技術(shù)，在校準(zhǔn)時生成從角膜到視網(wǎng)膜的實(shí)時2D圖像以增加測量的可信度，在測量時使用各組織折射率將光學(xué)距離轉(zhuǎn)換為幾何距離[3]。

1.1術(shù)前AL的測量AL測量的準(zhǔn)確性是影響患者術(shù)后屈光不正的最重要因素。研究認(rèn)為0.1mm AL測量誤差將導(dǎo)致術(shù)后0.25～0.27D的屈光誤差[4]。Dong等[5]對PCI設(shè)備與接觸式超聲測量不同AL亞組進(jìn)行比較，PCI設(shè)備測量長眼軸組(AL>25mm)的AL比超聲測量結(jié)果長0.04±0.12mm，而在正常眼軸組和短眼軸組(AL<22mm)中，AL值分別比超聲測量結(jié)果短0.05±0.08、0.10±0.08mm。首先可能因兩者分辨率不同，超聲測量AL精確度為0.12mm，而PCI設(shè)備僅為0.012mm。其次，超聲與PCI設(shè)備測量軸不同，超聲測量人眼的解剖軸，PCI設(shè)備測量人眼的光學(xué)軸(相對于解剖軸水平傾斜約5°，垂直傾斜約1°)，更加接近光線傳播路徑。與超聲測量相比，PCI設(shè)備測量AL更精確，更加符合人們對屈光性白內(nèi)障手術(shù)的追求，然而，對于后囊下性白內(nèi)障患者的AL獲得，PCI設(shè)備遜于超聲。

對于PCI及SS-OCT等不同類型的光學(xué)測量儀，測量成功率也有差異。AL測量失敗率增高與后囊下性白內(nèi)障混濁程度增加有關(guān)，后囊下性混濁與核性及皮質(zhì)性混濁相比，會導(dǎo)致更多的視力損害，甚至在早期便影響對比敏感度，也因更靠近節(jié)點(diǎn)，對光線傳播影響最大[6]。瑞利散射即散射量與波長四次方呈反比，波長越長，發(fā)生瑞利散射的可能性越小，SS-OCT波長范圍為1055～1060nm，相比于PCI和OLCR(波長分別為840、780nm)，最大限度地減少了光的散射，穿透白內(nèi)障組織較深，使得SS-OCT設(shè)備測量成功率占有顯著優(yōu)勢，更高的波長會增加成功率，但同時也可能降低掃描的分辨率[7]?；赟S-OCT原理的三種測量儀(IOL Master 700、OA-2000和Argos)在正常眼中參數(shù)獲取率無差異，但對伴有白內(nèi)障的患者差異有臨床意義。Tamaoki等[8]研究所有AL范圍內(nèi)，伴后囊下性白內(nèi)障的Ⅳ級核及以上的眼睛中，Argos和OA-2000的AL測量成功率大于80%，而IOL Master 700僅為63.6%。

眼部各光學(xué)組織的折射率不同，光線傳播并非直線。若使用眼部各組織折射率計(jì)算各組織長度，取各組織長度之和作為AL，則更加接近光線的傳播路徑，而多數(shù)測量儀使用等效(同一)折射率測量AL。值得注意的是，非正常眼軸眼與正常眼軸眼相比，眼部各光學(xué)組織比例異常，長眼軸眼玻璃體比例相對較長，而短眼軸眼晶狀體比例相對較長，AL與晶狀體占用比(LT/AL)呈負(fù)相關(guān)，如果折射率最高的晶狀體占用比發(fā)生變化，則使用等效折射率測量的AL也會受到影響。Higashiyama等[4]比較Argos與基于PCI原理的IOL Master對亞組AL的測量結(jié)果，其中Argos使用各光學(xué)組織折射率，IOL Master使用等效折射率，結(jié)果表明短眼軸組中，使用Argos測量的AL明顯長于IOL Master測得的AL(22.77±0.43mmvs22.74±0.44mm)；相反，在長眼軸組中，Argos測量的AL明顯短于IOL Master(26.00±1.61mmvs26.05±1.64mm)。Tamaoki等[8]將使用各光學(xué)組織折射率的Argos與使用等效折射率的IOL Master 700和OA-2000測量結(jié)果進(jìn)行比較，指出Argos測量AL明顯短于IOL Master 700和OA-2000，也主要集中在長眼軸患者，中、短眼軸患者中差異無臨床意義。Wang等[9]根據(jù)眼部各光學(xué)組織折射率不同，比較OLCR設(shè)備中使用各光學(xué)組織折射率測量AL與使用等效折射率測量AL的差異，結(jié)果表明，AL≥26mm的長眼軸組，使用各光學(xué)組織折射率測量的AL短于使用等效折射率測量的AL約0.29mm，相反，AL≤22mm的短眼軸組，前者長于后者約0.50mm。Wang等[9]同時比較了兩種方式測量AL對不同IOL計(jì)算公式預(yù)測精確性的影響，使用各光學(xué)組織折射率測量的AL相比等效折射率測量的AL可明顯提高多數(shù)公式[短眼軸使用Hoffer Q和Holladay 1公式，長眼軸使用Barrett Universal Ⅱ (Barrett)、Haigis、Hoffer Q、Holladay 1和SRK/T公式]的屈光預(yù)測精確性，但會降低Olsen公式的精確性。與Cooke等[10]研究結(jié)果相似，使用各光學(xué)組織折射率測量的AL與使用等效折射率測量的AL相比，前者可提高IOL度數(shù)計(jì)算公式(SRK/T、Holladay 1、Holladay 2、Hoffer Q和Haigis)的屈光預(yù)測精確性，但會降低Barrett公式和Olsen公式的準(zhǔn)確性。

既往研究報(bào)道基于SS-OCT原理的三種測量儀(IOL Master 700、OA-2000和Argos)之間及與基于PCI原理的測量儀器之間的AL測量結(jié)果一致性良好[11-12]。Reitblat等[11]認(rèn)為分別基于SS-OCT、PCI、OLCR原理的測量儀的測量結(jié)果及其結(jié)果應(yīng)用到不同IOL度數(shù)計(jì)算公式中均有很好的一致性。在測量失敗率方面，Huang等[12]發(fā)現(xiàn)基于PCI原理的IOL Master測量AL的失敗率為19.30%，而基于SS-OCT原理的IOL Master 700、OA-2000和Argos測量AL的失敗率分別為2.92%、2.92%和0.58%，但在參數(shù)測量方面上述儀器一致性良好。但是，上述研究尚未根據(jù)AL亞組分析數(shù)據(jù)。使用各組織折射率測得的AL可以改善多數(shù)IOL計(jì)算公式的預(yù)測精確性，且基于SS-OCT原理的儀器測量AL失敗率更小，因此，Argos在測量AL方面值得推廣使用。

1.2術(shù)前前房深度的測量IOL度數(shù)選擇依賴于有效晶狀體位置(effective lens position，ELP)或術(shù)后前房深度(anterior chamber depth，ACD)的準(zhǔn)確預(yù)測，即角膜后表面與晶狀體前表面之間的距離。白內(nèi)障術(shù)后ACD加深，2～6wk趨于穩(wěn)定，長、短眼軸眼術(shù)后ACD的變化趨勢不同。研究認(rèn)為，AL越短，術(shù)前ACD越淺，其術(shù)后ACD改變越大；反之AL越長，術(shù)前ACD越深，術(shù)后ACD改變越小[13]。術(shù)后ACD改變越大，越表現(xiàn)為近視漂移；術(shù)后ACD改變越小，越表現(xiàn)為遠(yuǎn)視漂移，即短眼軸眼術(shù)后易發(fā)生近視漂移，長眼軸眼術(shù)后易發(fā)生遠(yuǎn)視漂移，因此在白內(nèi)障術(shù)前，醫(yī)生應(yīng)考慮為短眼軸、ACD較淺的患者預(yù)留較多遠(yuǎn)視度數(shù)，長眼軸、ACD較深的患者預(yù)留較多近視度數(shù)，具體預(yù)留度數(shù)應(yīng)根據(jù)不同患者平時用眼習(xí)慣決定，而不僅僅只關(guān)注術(shù)后患者視力是否達(dá)到1.00D。Yang等[14]發(fā)現(xiàn)IOL Master 700 和Argos兩種SS-OCT設(shè)備的ACD測量結(jié)果一致，但與PCI設(shè)備相比，PCI設(shè)備測得ACD明顯長于SS-OCT設(shè)備所測結(jié)果?？赡苡捎跍y量技術(shù)不同，SS-OCT設(shè)備在視軸上測量ACD，而PCI設(shè)備使用橫向狹縫光束無法在視軸上測量。新一代IOL公式使用ACD作為參數(shù)，在ACD測量時選擇SS-OCT設(shè)備似乎比PCI設(shè)備更可靠，更能準(zhǔn)確預(yù)測適合患者的屈光度數(shù)。

2 IOL度數(shù)計(jì)算公式的選擇

IOL計(jì)算公式不斷發(fā)展進(jìn)步，第四代公式(Haigis、Holladay 2)增加了更多參數(shù)，提高了術(shù)后ELP預(yù)測的準(zhǔn)確性。Haigis公式可根據(jù)術(shù)前ACD及AL，并通過引入a0、a1和a2三個常數(shù)預(yù)測術(shù)后ELP；Holladay 2公式則需要測量包括AL、ACD、角膜曲率(K)、水平位角膜直徑、患者年齡和術(shù)前屈光預(yù)測術(shù)后ELP[1]。較新的公式有Barrett、Olsen、Kane、Hill-RBF公式及在Hill-RBF公式基礎(chǔ)上改進(jìn)的Hill-RBF 2.0公式等。Barrett公式利用近軸光線追蹤原理，其術(shù)后ELP與IOL本身和ACD有關(guān)，它的特別之處在于考慮到了不同度數(shù)IOL之間主光學(xué)面的不同，其適應(yīng)性更強(qiáng)，可應(yīng)用于短、中、長眼軸眼。Kane公式結(jié)合理論光學(xué)、薄透鏡公式和大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行預(yù)測。Hill-RBF公式基于人工智能，不存在計(jì)算偏差，Hill-RBF 2.0公式進(jìn)一步改進(jìn)，增加了計(jì)算極短和極長眼軸范圍[15]。

2.1長眼軸IOL度數(shù)計(jì)算公式的選擇多數(shù)長眼軸IOL度數(shù)的計(jì)算直接應(yīng)用第三、四代IOL公式缺乏準(zhǔn)確性，會導(dǎo)致屈光不正，尤其是遠(yuǎn)視。Wang等[16]建議可以通過使用新一代公式、調(diào)整AL、優(yōu)化晶狀體常數(shù)等方法以減少預(yù)測誤差。Wang等[17]分析不同IOL公式間平均絕對誤差(mean absolute error，MAE)和預(yù)測誤差(prediction error，PE)在±0.50D內(nèi)手術(shù)眼所占比例，對長眼軸白內(nèi)障患者所用公式準(zhǔn)確性進(jìn)行了Meta分析。MAE為絕對PE的平均值，是確定IOL公式準(zhǔn)確性的有效指標(biāo)，MAE越小，術(shù)后未矯正視力越好。Meta分析結(jié)果表明，當(dāng)AL>24.5mm，Barrett公式的MAE顯著小于Holladay 2、SRK/T、Hoffer Q和Holladay 1公式，但與Haigis公式無顯著差異；比較PE在±0.50D內(nèi)手術(shù)眼所占比例時，Barrett高于Haigis及其他公式；但亞組分析發(fā)現(xiàn)，AL為24.5～26mm時，Barrett公式的MAE明顯低于Haigis；AL>26mm時，Barrett與Haigis公式的MAE無顯著差異。Rong等[18]通過優(yōu)化晶狀體常數(shù)，將術(shù)后1mo的平均誤差(mean error，ME)調(diào)整為零，發(fā)現(xiàn)AL為28～30mm時，Barrett、Haigis和Olsen公式同樣準(zhǔn)確，但AL>30mm時，Barrett公式優(yōu)于Haigis公式。Haigis公式在長眼軸中的準(zhǔn)確性受AL和角膜測量值的影響，而Barrett和Olsen公式的準(zhǔn)確性僅受AL的影響。相比之下，Barrett公式是長眼軸IOL度數(shù)計(jì)算可選擇的最佳公式之一。

為了降低術(shù)后遠(yuǎn)視屈光誤差，Wang等開發(fā)了基于Holladay 1、SRK/T優(yōu)化后的原始版Wang-Koch AL優(yōu)化公式及2018年發(fā)布的在原始版基礎(chǔ)上改進(jìn)的改良版Wang-Koch AL優(yōu)化公式。既往研究認(rèn)為基于Holladay 1的原始版Wang-Koch AL優(yōu)化公式適用于AL>27mm的眼睛，AL為25～27mm的眼睛不建議使用[19]。Liu等[20]研究認(rèn)為，當(dāng)AL≥26mm時，原始版Wang-Koch AL優(yōu)化公式產(chǎn)生屈光預(yù)測誤差為遠(yuǎn)視結(jié)果的眼睛百分比(15%～18%)明顯低于所有其他公式(Barrett、Hill-RBF 2.0、Haigis、Holladay 1、SRK/T和改良版Wang-Koch AL優(yōu)化公式)(28%～91%)，但Barrett、Hill-RBF 2.0公式的平均數(shù)值誤差(mean numerical error，MNE)均接近于零，PE在±0.50D內(nèi)手術(shù)眼所占比例最高，且Barrett公式不受異常眼軸的影響。

晶狀體常數(shù)優(yōu)化是通過調(diào)整晶狀體常數(shù)將算術(shù)平均誤差降至零，從而消除系統(tǒng)近視或遠(yuǎn)視誤差的數(shù)學(xué)方法。最近研究認(rèn)為晶狀體常數(shù)優(yōu)化方法對長眼軸IOL的預(yù)測精確度改善有限，在一定的預(yù)測誤差范圍內(nèi)，長眼軸的MAE和PE在±0.5D內(nèi)手術(shù)眼所占比例在系統(tǒng)默認(rèn)常數(shù)(ULIB常數(shù))和優(yōu)化后的IOL常數(shù)之間無顯著差異[21]。長眼軸中改良版Wang-Koch AL優(yōu)化公式和原始版預(yù)測精確度相近，但改良版有遠(yuǎn)視傾向。將Wang-Koch AL優(yōu)化公式與晶狀體常數(shù)優(yōu)化結(jié)合使用，明顯使長眼軸屈光預(yù)測向近視發(fā)展，因此不建議兩者結(jié)合使用。Barrett與Wang-Koch AL優(yōu)化公式有同樣的預(yù)測精度。與既往研究相似，Barrett不需要對AL或常數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，且與原始Wang-Koch AL優(yōu)化公式具有相似的預(yù)測精度[2]。

2.2短眼軸IOL度數(shù)計(jì)算公式的選擇短眼軸IOL公式的準(zhǔn)確使用存在爭議，尤其對于眼軸極短的眼睛，IOL度數(shù)計(jì)算的預(yù)測誤差相對較高，僅31%～46%的手術(shù)眼PE在±0.50D內(nèi)[22]。因短眼軸所需的IOL度數(shù)較高及IOL與視網(wǎng)膜之間的距離較短，使預(yù)測IOL的任何誤差都會對患者屈光造成很大的影響，且誤差來源與角膜曲率較大及前房較淺相關(guān)[23]。Wang等[24]對短眼軸白內(nèi)障患者所用IOL公式的準(zhǔn)確性進(jìn)行Meta分析發(fā)現(xiàn)，Haigis公式的預(yù)測最準(zhǔn)確。G?kce等[25]比較AL<22mm時7個公式預(yù)測的準(zhǔn)確性，Hoffer Q和Holladay 2公式可產(chǎn)生輕度近視屈光預(yù)測誤差，分別為-0.22、-0.23D，Olsen公式產(chǎn)生+0.27D遠(yuǎn)視屈光誤差。Carifi等[26]報(bào)道Holladay 2公式的MAE值最小。理論上，Holladay 2公式加入了更多的生物參數(shù)，ELP的預(yù)測及IOL度數(shù)估計(jì)可能比其他公式更準(zhǔn)確，但由于短眼軸中使用Holladay 2公式的樣本量較小，Haigis和Holladay 2公式的使用還需要進(jìn)一步研究。Roberts等[27]比較Hill-RBF、Barrett和現(xiàn)有的第三、四代IOL公式預(yù)測的屈光結(jié)果發(fā)現(xiàn)，AL<22mm 時，Hill-RBF公式的平均數(shù)值誤差略小于Barrett公式，但Barrett的術(shù)后預(yù)測屈光不正更少。目前關(guān)于短眼軸的研究樣本量相對較少，對新一代公式在短眼軸范圍內(nèi)還需要深入探討。

由于沒有一種高度精確的公式適用于長眼軸或短眼軸、扁平或陡峭角膜、深或淺ACD等一系列不同特征的眼睛，醫(yī)生應(yīng)考慮并使用多種不同眼部特征的公式。最近一項(xiàng)研究比較了5種常用的IOL公式，結(jié)果表明，與其他公式相比，Barrett公式的MAE最低，且Barrett公式的PE在±0.50D內(nèi)手術(shù)眼所占比例最多，除Barrett公式外，所有公式預(yù)測的屈光不正均與AL顯著相關(guān)，且SRK/T公式預(yù)測的屈光不正與K值呈負(fù)相關(guān)，Hoffer Q和Haigis公式預(yù)測的屈光不正分別與K值及ACD呈正相關(guān)，Haigis和Holladay 2公式預(yù)測的屈光不正與IOL厚度呈正相關(guān)[28]。Darcy等[29]將10930例白內(nèi)障患者根據(jù)AL分組，研究認(rèn)為在所有AL范圍內(nèi)，Kane公式比其他公式更準(zhǔn)確，更新后的Hill-RBF 2.0和Holladay 2優(yōu)化公式比更新前的預(yù)測結(jié)果更好，且Hill-RBF 2.0公式優(yōu)于之前一致認(rèn)為最精確的Barrett公式。Connell等[30]將Barrett與Kane、Hill-RBF 2.0、Holladay 2- AL優(yōu)化公式進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，所有AL范圍內(nèi)，Kane公式的MAE最小，比其他公式更能準(zhǔn)確預(yù)測術(shù)后屈光狀態(tài)，但沒有大樣本量的長眼軸和短眼軸亞組以進(jìn)行充分地統(tǒng)計(jì)比較。

3小結(jié)

光學(xué)生物測量技術(shù)及IOL度數(shù)計(jì)算公式仍在不斷發(fā)展，基于SS-OCT原理的IOL Master 700、OA-2000和Argos對白內(nèi)障患者術(shù)前眼部參數(shù)測量有很好的一致性，但在AL測量方面，Argos成功率更高，且基于眼部各組織不同折射率測得的AL明顯改善了多數(shù)IOL計(jì)算公式的預(yù)測精度。普遍認(rèn)為，Barrett公式是長眼軸IOL度數(shù)計(jì)算最佳使用公式，但目前最新的Kane、Hill-RBF 2.0公式在更大的眼軸范圍內(nèi)似乎比Barrett公式更準(zhǔn)確。對于短眼軸人群的研究樣本量較少，Haigis、Holladay 2、Barrett及最新的IOL公式還需要進(jìn)一步比較研究。所有這些都將進(jìn)一步推動屈光性白內(nèi)障手術(shù)向更好的可預(yù)見性和患者滿意的屈光狀態(tài)及結(jié)果發(fā)展。