高度近視白內(nèi)障患者人工晶狀體計(jì)算公式的研究進(jìn)展

張弛 綜述 葉子 李朝輝 審校

解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心眼科，北京 100083

通過(guò)屈光性白內(nèi)障手術(shù)達(dá)到預(yù)期的屈光結(jié)果是患者和醫(yī)生的共同追求。光學(xué)生物測(cè)量?jī)x器的臨床應(yīng)用、人工晶狀體(intraocular lens，IOL)計(jì)算公式的優(yōu)化和新型IOL計(jì)算公式的不斷涌現(xiàn)，使得白內(nèi)障術(shù)后屈光預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性不斷提高。目前，第3代、第4代IOL計(jì)算公式在正常眼軸人群中顯示出較好的準(zhǔn)確性，但在長(zhǎng)眼軸高度近視患者中的準(zhǔn)確性欠佳，存在不同程度的遠(yuǎn)視漂移。本文就近年來(lái)不同IOL計(jì)算公式在高度近視白內(nèi)障患者術(shù)后屈光預(yù)測(cè)中的準(zhǔn)確性和進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 IOL計(jì)算公式分類

IOL計(jì)算公式通常分為第2代公式SRK Ⅱ，第3代公式Holladay1、HofferQ、SRK/T，第4代公式Holladay2、Haigis，以上均為基于高斯光學(xué)理論的會(huì)聚公式。Koch等依據(jù)IOL度數(shù)計(jì)算的方法和參數(shù)將公式分為歷史性或折射公式、回歸公式、會(huì)聚公式、人工智能公式和光線追蹤公式。前2種公式現(xiàn)已很少使用，基于人工智能、光線追蹤以及多種理論相結(jié)合的計(jì)算公式應(yīng)用不斷增多，但目前會(huì)聚公式仍為臨床選擇的主流。

2 會(huì)聚公式在高度近視白內(nèi)障中的應(yīng)用進(jìn)展

多數(shù)會(huì)聚公式是忽略IOL厚度的薄晶狀體公式，其主要區(qū)別在于計(jì)算有效晶狀體位置(effective lens position，ELP)所需的變量不同。第3代公式Holladay1、HofferQ、SRK/T僅采用眼軸長(zhǎng)度(axial length，AL)和角膜曲率2個(gè)變量來(lái)預(yù)測(cè)ELP，忽略了其他眼前節(jié)參數(shù)在預(yù)測(cè)ELP中的作用。第4代公式Haigis采用3個(gè)參數(shù)，Holladay2采用7個(gè)參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)ELP。Haigis公式的a2參數(shù)與AL有關(guān)，在長(zhǎng)眼軸患者中屈光預(yù)測(cè)表現(xiàn)較好。但傳統(tǒng)第3代、第4代公式在長(zhǎng)眼軸屈光預(yù)測(cè)中普遍存在不同程度的遠(yuǎn)視漂移。

2.1 新型薄晶狀體會(huì)聚公式在高度近視白內(nèi)障中的應(yīng)用

新型薄晶狀體會(huì)聚公式多為對(duì)傳統(tǒng)公式的改進(jìn)和優(yōu)化，如T2公式和VRF-IOL公式；也有對(duì)現(xiàn)有公式的直接整合，如Ladas Super公式。T2公式是SRK/T公式的優(yōu)化公式，其彌補(bǔ)了SRK/T公式在預(yù)測(cè)角膜高度中的系統(tǒng)誤差，以基于大量樣本數(shù)據(jù)的回歸公式取代SRK/T公式中對(duì)角膜高度的預(yù)測(cè)，整體屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性較SRK/T公式提升了近10%。VRF-IOL公式采用AL、角膜曲率、前房深度和水平角膜直徑4種參數(shù)進(jìn)行屈光預(yù)測(cè)。Ladas Super公式(www.iolcalc.com)是對(duì)當(dāng)時(shí)臨床中不同AL范圍內(nèi)最為準(zhǔn)確的計(jì)算公式加以整合的IOL計(jì)算公式，例如當(dāng)AL>25 mm時(shí)，使用舊版Holladay1公式；當(dāng)高度近視患者需植入負(fù)度數(shù)IOL時(shí)，使用Haigis公式。

由于薄晶狀體模型預(yù)測(cè)的ELP通常大于術(shù)后實(shí)際的ELP，且忽略了IOL厚度，并不能構(gòu)成一個(gè)真正的IOL眼光學(xué)模型，直接影響了對(duì)屈光預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。Voytsekhivskyy等研究顯示，在AL≥26 mm的51眼中，T2公式的平均絕對(duì)誤差(mean absolute error，MAE)為0.448 D，VRF-IOL公式的MAE為0.458 D，與SRK/T公式的0.454 D相近，略優(yōu)于Haigis公式的0.469 D。Cooke等納入AL>26 mm的54例患者，在分別采用基于部分相干干涉(partial coherence interferometry，PCI)和光學(xué)低相干反射(optical low coherence reflectometry，OLCR)原理測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，代入T2公式的MAE分別為0.319 D和0.293 D，代入Ladas Super公式的MAE分別為0.348 D和0.335 D，均優(yōu)于SKR/T公式的0.399 D和0.392 D以及其他3代公式，但均不及Haigis公式的0.280 D和0.259 D。從上述研究中可得出初步結(jié)論，縱然新型薄晶狀體會(huì)聚公式更新?lián)Q代，其單純的優(yōu)化和整合對(duì)高度近視患者屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的提升空間有限。

2.2 新型厚晶狀體會(huì)聚公式在高度近視白內(nèi)障中的應(yīng)用

與薄晶狀體會(huì)聚公式不同，厚晶狀體會(huì)聚公式將IOL厚度納入考慮，可建立1個(gè)在解剖上和光學(xué)上較為正確的眼部模型。Barrett Universal Ⅱ公式(http://calc.apacrs.org/barrett_universal2105/)是基于近軸光線追蹤、厚晶狀體模型的會(huì)聚公式，其將IOL主光學(xué)面保留為公式中的1個(gè)變量，將ELP和前房深度以及與主光學(xué)面位置相關(guān)的透鏡因子相結(jié)合，減少屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性隨AL的變化而改變，其已經(jīng)多項(xiàng)研究證實(shí)為目前較準(zhǔn)確的理論公式之一。Melles等研究顯示，在包括所有AL在內(nèi)植入SN60WF IOL的13 301眼和植入SA60AT IOL的5 200眼中，與傳統(tǒng)第3代、AL優(yōu)化調(diào)整的第3代、第4代及Olsen公式相比，Barrett Universal Ⅱ公式MAE(0.311 D和0.320 D)最低、屈光預(yù)測(cè)誤差在±0.50 D中的比例(80.8%和80.0%)最高，且隨AL變化屈光預(yù)測(cè)最為穩(wěn)定。Wang等對(duì)AL>24.5 mm的4 047眼進(jìn)行Meta分析，比較了Barrett Universal Ⅱ公式和傳統(tǒng)第3代、第4代公式，發(fā)現(xiàn)Barrett Universal Ⅱ公式的MAE(0.314 D)最小，屈光預(yù)測(cè)誤差在±0.50 D中的比例(82.1%)最高。Barrett Universal Ⅱ公式屈光預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性均較好，其仍可作為白內(nèi)障合并高度近視患者屈光預(yù)測(cè)的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

2.3 AL優(yōu)化在高度近視白內(nèi)障中的應(yīng)用

IOLMaster等儀器基于全眼平均屈光指數(shù)將測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為與浸潤(rùn)性超聲結(jié)果相匹配的AL，由于玻璃體占比較大以及玻璃體液化等病理改變，長(zhǎng)眼軸的屈光指數(shù)或與正常眼不同，導(dǎo)致其AL測(cè)量存在誤差。Wang等于2011年對(duì)Holladay1、HofferQ、SRK/T和Haigis公式中AL進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；但多項(xiàng)研究顯示該AL調(diào)整公式會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)眼軸患者近視過(guò)矯。Wang等于2018年對(duì)Holladay2公式進(jìn)行AL優(yōu)化調(diào)整，并分別對(duì)Holladay1和SRK/T提出了新版的AL優(yōu)化調(diào)整公式，將AL經(jīng)公式轉(zhuǎn)換后再代入IOL計(jì)算公式，以減少高度近視患者AL測(cè)量引起的誤差。Liu等研究顯示，AL≥26 mm的136眼根據(jù)Holladay1和SRK/T公式產(chǎn)生近視結(jié)果的比例分別為67%和72%，低于Holladay1的85%和SRK/T公式的82%。Savini等研究發(fā)現(xiàn)在AL>26.0 mm的患者中，Holladay2公式的MAE為0.296 D，明顯低于Holladay2公式的0.483 D。Liu等研究發(fā)現(xiàn)在AL≥26 mm的患者中，Holladay1公式的MAE為0.39 D，低于Holladay1公式的0.45 D，而SRK/T公式的MAE為0.47 D，與SRK/T公式的0.49 D相比，屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性并未明顯提高。Cheng等研究發(fā)現(xiàn)，在AL>25.0 mm的325眼中，當(dāng)AL位于25.0～27.0 mm時(shí)，Holladay1公式屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性優(yōu)于SRK/T和Barrett Universal Ⅱ公式；當(dāng)AL>27.0 mm時(shí)，Barrett Universal Ⅱ公式屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性優(yōu)于SRK/T和Holladay1公式。綜合以上研究可得出結(jié)論，新版AL調(diào)整公式對(duì)長(zhǎng)眼軸患者屈光預(yù)測(cè)仍產(chǎn)生近視結(jié)果，但與舊版眼軸調(diào)整公式相比有所緩和，白內(nèi)障合并高度近視患者如需選用傳統(tǒng)第3代、第4代公式，可綜合參考Holladay2公式和Holladay1公式的屈光預(yù)測(cè)結(jié)果。

3 人工智能公式在高度近視白內(nèi)障中的應(yīng)用進(jìn)展

基于人工智能的IOL計(jì)算公式近年來(lái)也在不斷發(fā)展。與固定的理論公式不同，人工智能IOL計(jì)算是一個(gè)不斷發(fā)展完善的“數(shù)據(jù)庫(kù)”，納入的符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)越多，數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)性就越高。Hill-RBF(https://rbfcalculator.com)公式是一種基于人工智能的IOL計(jì)算公式，其應(yīng)用模式識(shí)別和數(shù)據(jù)內(nèi)插技術(shù)，通過(guò)分析全球逾10 000例使用Lenstar LS900進(jìn)行生物測(cè)量并植入SN60WF和MA60MA IOL患者的數(shù)據(jù)而建立。Hill-RBF公式完全基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，而不依賴于已知信息，非常適于人眼多方面復(fù)雜的非線性關(guān)系，從而避免了計(jì)算誤差。多項(xiàng)研究表明對(duì)于高度近視白內(nèi)障患者，Hill-RBF公式屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性與Barrett Universal Ⅱ公式相近，且準(zhǔn)確性不隨AL增加而改變。Hill-RBF公式有推薦的應(yīng)用范圍：植入IOL的度數(shù)位于-5.0～+30.0 D，目標(biāo)屈光度位于-2.5～+1.0 D。但由于長(zhǎng)眼軸患者IOL度數(shù)較低，且目標(biāo)屈光度多小于-2.5 D，多超出Hill-RBF公式的應(yīng)用范圍。Liu等研究顯示，在AL≥26 mm的136眼中，有61眼的計(jì)算結(jié)果在Hill-RBF公式應(yīng)用范圍外，范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的屈光預(yù)測(cè)誤差為0.14～0.23 D，優(yōu)于范圍外數(shù)據(jù)的0.18～0.75 D。因此，人工智能公式數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷擴(kuò)充和完善，以及基于其他生物測(cè)量和IOL數(shù)據(jù)的人工智能公式數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和應(yīng)用仍值得探索。

4 光線追蹤公式在高度近視白內(nèi)障中的應(yīng)用進(jìn)展

與高斯光學(xué)理論不同，光線追蹤技術(shù)是基于斯涅爾定律的IOL計(jì)算公式，可以準(zhǔn)確地描述IOL眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)。光線追蹤對(duì)角膜曲率和前房深度的計(jì)算更為精確，前房深度定義為前角膜頂點(diǎn)到IOL前表面的真實(shí)距離，而非虛擬的ELP。最有名的光線追蹤IOL計(jì)算公式是Olsen公式，傳統(tǒng)的2參數(shù)版本Olsen(內(nèi)置于OLCR等儀器)僅用前房深度和晶狀體厚度來(lái)預(yù)測(cè)術(shù)后晶狀體位置，4參數(shù)版本Olsen(PhacoOptics公司)在2參數(shù)版本的基礎(chǔ)上增加了AL和角膜曲率。由于光線追蹤的精確度與AL無(wú)關(guān)，其在長(zhǎng)眼軸屈光預(yù)測(cè)中具有較好的表現(xiàn)。Melles等研究顯示，在AL>25.5 mm的2 060眼中，Olsen公式的屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性優(yōu)于Olsen公式，而兩者屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性均優(yōu)于Barrett Universal Ⅱ和Hill-RBF公式。Cooke等研究顯示，在AL>26 mm的54眼中，使用PCI數(shù)據(jù)的Olsen公式MAE為0.290 D，使用OLCR數(shù)據(jù)的Olsen公式和Olsen公式MAE分別為0.249 D和0.250 D，均優(yōu)于Barrett Universal Ⅱ公式。Rong等比較了Olsen、Barrett Universal Ⅱ和Haigis公式在超長(zhǎng)眼軸患者中的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)3種公式在AL位于28.0～30.0 mm時(shí)的準(zhǔn)確性均較高，其中Olsen公式MAE為0.34 D，屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性最佳，其次為Barrett Universal Ⅱ公式的0.36 D；當(dāng)AL≥30.0 mm時(shí)，Barrett Universal Ⅱ與Olsen公式MAE均為0.45 D，但Barrett Universal Ⅱ公式的中位絕對(duì)誤差和標(biāo)準(zhǔn)差較低，表現(xiàn)略優(yōu)于Olsen公式。OKULIX是由德國(guó)美因茲大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種數(shù)字光線追蹤軟件，可精準(zhǔn)追蹤單一光線在眼中的折射路線，采用AL、IOL曲率半徑、IOL中心厚度、非球面度和折射率、角膜前/后表面曲率和中央角膜厚度等參數(shù)計(jì)算IOL度數(shù)。Cooke等研究顯示，在AL>26 mm的67眼中，Haigis公式、Olsen公式和OKULIX軟件的屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性較高。Nabil等比較了OKULIX和SRK/T公式在AL≥30.0 mm患眼中的屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，雖然OKULIX軟件仍產(chǎn)生一定的遠(yuǎn)視漂移，但其準(zhǔn)確性明顯優(yōu)于SRK/T公式。由此可見(jiàn)，光線追蹤技術(shù)在高度近視白內(nèi)障患者中屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性高、預(yù)測(cè)穩(wěn)定，隨著光線追蹤軟件的不斷推廣應(yīng)用，其對(duì)臨床的指導(dǎo)性會(huì)越來(lái)越高。

5 多種新型概念I(lǐng)OL公式在高度近視白內(nèi)障中的應(yīng)用進(jìn)展

于2017年9月發(fā)布的Kane公式(www.iolformula.com)是一種結(jié)合理論光學(xué)、薄晶狀體公式和人工智能數(shù)據(jù)的新型IOL計(jì)算公式，其基于近3萬(wàn)例精準(zhǔn)病例，利用高效能虛擬云計(jì)算，采用AL、角膜曲率、前房深度和患者性別這4個(gè)固定變量，以及晶狀體厚度和中心角膜厚度這2個(gè)可選變量進(jìn)行屈光預(yù)測(cè)，目前已被多項(xiàng)研究證實(shí)為最準(zhǔn)確的計(jì)算公式。Darcy等研究顯示，在包括所有AL在內(nèi)的10 930眼中，與傳統(tǒng)第3代、第4代、Barrett、Olsen和Hill-RBF公式相比，Kane公式的MAE(0.377 D)最小，屈光預(yù)測(cè)誤差在±0.50 D中的比例(72%)最高。Melles等在包括所有AL在內(nèi)的植入SN60WF IOL 的13 301眼和植入SA60AT IOL的5 200眼的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，補(bǔ)充對(duì)新型IOL計(jì)算公式的評(píng)估，與傳統(tǒng)第3代、第4代、Barrett Universal Ⅱ、Hill-RBF、EVO和Olsen公式相比，Kane公式屈光預(yù)測(cè)誤差在±0.50 D內(nèi)的比例(83.1%)最高，MAE和中位絕對(duì)誤差均為最低。在Darcy等研究中AL≥26 mm的637眼和Melles等研究中AL>25.5 mm的2 060眼中，Kane公式的屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性顯著優(yōu)于Barrett Universal Ⅱ、Olsen和Hill-RBF等公式。雖然尚缺乏Kane公式在超長(zhǎng)眼軸患者中的研究，但目前為止其優(yōu)異的屈光預(yù)測(cè)能力已經(jīng)吸引了大量的關(guān)注，也提示著新型IOL計(jì)算公式的研發(fā)和探索不再局限于單一理論基礎(chǔ)。

EVO公式(www.evoiolcalculator.com)是一種基于正視化理論的厚晶狀體公式，可生成個(gè)體化的“正視因子”，并考慮到眼睛的光學(xué)結(jié)構(gòu)，從而改進(jìn)長(zhǎng)眼軸和短眼軸的屈光預(yù)測(cè)。該公式采用AL、角膜曲率、前房深度3個(gè)固定變量，以及晶狀體厚度和中心角膜厚度2個(gè)可選變量進(jìn)行預(yù)測(cè)。在Melles等納入的18 501例白內(nèi)障患者中，EVO公式準(zhǔn)確性優(yōu)于Hill-RBF公式，但不及Kane、Barrett Universal Ⅱ和Olsen公式，在植入SN60WF IOL且AL>25.5 mm的1 548眼中，EVO公式準(zhǔn)確性不及Kane、Barrett Universal Ⅱ、Olsen、Hill-RBF和Holladay2公式。以上結(jié)果表明正視化理念或在極端長(zhǎng)眼軸中失效，因此其在超長(zhǎng)眼軸患者中的準(zhǔn)確性需要更多的研究驗(yàn)證。

總之，隨著患者眼軸的增長(zhǎng)，術(shù)前生物測(cè)量和IOL計(jì)算公式的準(zhǔn)確性下降，高度近視合并白內(nèi)障患者手術(shù)后屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性欠佳。隨著會(huì)聚公式的不斷優(yōu)化、人工智能公式的不斷完善、光線追蹤技術(shù)和多種新概念公式的應(yīng)用，IOL計(jì)算公式存在更多選擇。為減少高度近視白內(nèi)障患者手術(shù)后屈光預(yù)測(cè)誤差，可首選Kane公式進(jìn)行屈光預(yù)測(cè)，并綜合考慮Olsen、Barrett Universal Ⅱ和Hill-RBF公式的預(yù)測(cè)結(jié)果，以提高白內(nèi)障術(shù)后屈光預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

利益沖突