人工晶狀體有效位置的計算及影響因素

何思瑾 綜述 吳強 審校

上海交通大學醫(yī)學院附屬第六人民醫(yī)院眼科,上海 200233

白內(nèi)障是全球致盲和視力損害的主要眼病,隨著眼科手術精細化操作技術的開展以及術前生物測量準確性的提高,白內(nèi)障摘除手術已由單純的復明手術轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃珳驶謴凸δ苄砸暳槟繕说那馐中g。如何減少術后屈光誤差一直是白內(nèi)障摘除聯(lián)合人工晶狀體(intraocular lens,IOL)植入術備受關注的重點及難點問題。與眼軸長度(axial length,AL)、角膜曲率等生物參數(shù)的測量誤差相比,術后IOL位置的預測誤差是導致白內(nèi)障摘除術后屈光誤差的重要影響因素[1]。早期IOL的屈光度計算主要是根據(jù)歷史經(jīng)驗或基于線性回歸分析研究,但是仍有20%的患者術后屈光誤差超過1.0 D,甚至有患者的術后屈光誤差超過3.0 D[2]。為了提高對術后屈光情況的預測準確性,1993年Holladay首次提出了“IOL有效位置”(effective lens position,ELP)這一概念,即角膜頂點到IOL主平面的距離[3],用于優(yōu)化IOL屈光度計算公式的準確性。ELP是指將IOL視為厚度形態(tài)忽略不計的薄透鏡時其所處的屈光平面[4],是術前對于術后IOL位置的預測。多種影響因素可以導致ELP的變化,包括患者的眼部解剖因素、IOL材料及設計以及眼部手術操作等。本文就ELP的預測計算公式發(fā)展情況及其影響因素做一綜述。

1 ELP預測計算公式

1.1 二變量公式

為了減小白內(nèi)障患者術后屈光誤差,基于理論公式以及線性回歸將ELP這一參數(shù)引入了IOL屈光度的計算公式之中。以Hoffer Q、Holladay Ⅰ和SRK/T公式為代表的二變量公式主要是根據(jù)AL和角膜屈光力這2個生物參數(shù)對ELP進行預測。有研究表明當使用二變量公式計算IOL屈光度時,約73%的患者術后屈光誤差在±0.5 D以內(nèi),96%的患者術后屈光誤差在±1.0 D以內(nèi)[5];理論上,薄透鏡光學計算公式與長AL患者的遠視漂移有關,因此可以通過增加校正系數(shù)調(diào)整AL以減少誤差。然而即使對AL超過25.0 mm的患者進行Wang-Koch修正,并未顯著提高SRK/T公式的預測準確性,另外SRK/T公式受角膜曲率變化的影響較大,Hoffer Q公式隨著前房深度(anterior chamber depth,ACD)的變化也表現(xiàn)出計算偏差。對于AL較短、ACD較淺以及角膜屈光度較大的患者,Hoffer Q、Holladay Ⅰ和SRK/T公式會高估這類患者的ELP而導致術后屈光誤差,表現(xiàn)為遠視漂移[6]。

1.2 三變量公式

三變量計算公式是將角膜曲率、AL和術前ACD這3個生物參數(shù)納入ELP的預測計算,通過線性回歸能更準確地預測ELP,其代表公式是Haigis公式[6]。與Hoffer Q、Holladay Ⅰ和SRK/T公式等二變量公式相比,當植入SN60WF型號的IOL時,Haigis公式計算得到的術后屈光誤差在±0.5 D以及±1.0 D以內(nèi)的占比分別提高至77.1%和97.3%[5]。但Haigis公式也具有計算局限性,其計算準確性受晶狀體厚度變化影響較大,晶狀體越厚,計算結果表現(xiàn)為遠視漂移[5]。

1.3 七變量公式

作為七變量公式的代表,Holladay Ⅱ公式在計算ELP時納入AL、角膜屈光力、晶狀體厚度、水平徑向角膜直徑、ACD、術前屈光度以及患者年齡這7個參數(shù)[7]。雖然納入了更多的參數(shù)計算ELP,但是與Haigis公式相比,并未顯著提高術后屈光情況預測的準確性[5]。二變量、三變量及七變量計算公式對于生物參數(shù)處于正常范圍內(nèi)的患者術后屈光情況的預測準確性均較高,但是對于眼部情況特殊,如高度近視長AL、既往行角膜屈光手術、小眼球的患者,其計算所得的術后屈光誤差較大。

1.4 五變量公式

五變量公式計算ELP時涉及AL、角膜屈光力、ACD、A常數(shù)和晶狀體因子5個生物參數(shù),其代表公式是Barrett Universal Ⅱ公式[8]。Barrett Universal Ⅱ公式認為ELP與IOL實際位置及其屈光主平面位置相關,因此當IOL的度數(shù)差異較大,甚至出現(xiàn)負屈光度時,應考慮到IOL屈光主平面的變化[9]。運用這一公式,白內(nèi)障摘除術后屈光誤差在±0.5 D以及±1.0 D以內(nèi)的患者占比均顯著提高[10],且對于不同AL,甚至是硅油眼患者,應用這一公式計算得到的術后屈光誤差均較小[5,11-12]。

1.5 基于光線追蹤技術的計算公式

此前,IOL度數(shù)計算公式均將IOL視為厚度形態(tài)忽略不計的薄透鏡,未考慮到實際植入的IOL厚度及光學結構。Olsen公式提出使用光線追蹤技術校正角膜和IOL的球差,同時提出由于術前晶狀體厚度與術前ACD相關,當僅考慮ACD時,計算公式存在偏倚風險,因此Olsen公式同時根據(jù)ACD和晶狀體厚度這2個生物參數(shù)推導C常數(shù),用于預測計算術后ELP[13]。當使用Olsen公式進行計算時,約有78%的患者術后屈光誤差在±0.5 D以內(nèi),97%的患者術后屈光誤差在±1.0 D以內(nèi),其所計算的絕對屈光誤差的平均值也小于Hoffer Q、Holladay Ⅰ、SRK/T、Haigis、Holladay Ⅱ等公式的計算結果[5]。

1.6 基于人工智能的計算公式

基于人工智能的IOL屈光度計算公式包括Hill-RBF、Hill-RBF2.0、Karmona、Kane等公式。Hill-RBF公式是通過對龐大的數(shù)據(jù)集進行自適應學習來預測患者術后屈光狀態(tài),對于待計算的術眼,該公式根據(jù)數(shù)據(jù)集里包含的大量具有相似生物參數(shù)的眼來進行相關預測計算,如果數(shù)據(jù)集未包含足夠數(shù)量的類似數(shù)值的眼,則提示數(shù)值異常,不進行計算。Hill-RBF2.0公式在Hill-RBF公式的基礎上引入了更多的數(shù)據(jù)集,增加了極短和極長AL的計算[14]。Karmona公式是基于不同模型的綜合模型進行預測計算,該公式將白到白距離、角膜前后表面曲率的比值考慮在內(nèi),并且使用ACD與晶狀體厚度的加和替代其單獨變量作為自變量,這一公式對于術后屈光情況的預測準確性高于Barrett Universal Ⅱ及Hill-RBF公式[15]。Kane公式將人工智能、理論光學以及薄透鏡公式結合,使用患者的AL、角膜曲率、ACD、晶狀體厚度、中央角膜厚度和性別來計算IOL屈光度數(shù),該公式計算的白內(nèi)障摘除患者術后的平均絕對誤差小于Olsen、Hill-RBF2.0、Barrett Universal Ⅱ等公式的計算值[14]。

隨著將ELP引入IOL屈光度計算公式以及對ELP的預測計算不斷完善,白內(nèi)障摘除術后患者的屈光預測準確性得到了顯著提高,但是對于眼部生物參數(shù)值未在正常范圍內(nèi)或是眼部有其他手術史的患者而言,還需要進一步研究選擇或是開發(fā)更加合適的計算公式。

2 ELP的影響因素

2.1 眼部生理病理

晶狀體囊膜和懸韌帶的性質(zhì)是決定眼內(nèi)IOL最終軸向位置的重要因素?；加屑傩詣兠摼C合征的患者由于異常的細胞外纖維組織聚積于眼內(nèi),不穩(wěn)定的晶狀體懸韌帶以及較嚴重的炎癥可導致IOL偏心、晚期IOL半脫位、前囊收縮纖維化等術后并發(fā)癥[21],影響術后ELP穩(wěn)定性。Fallah Tafti等[22]發(fā)現(xiàn)患有假性剝脫綜合征的患者白內(nèi)障摘除術后6個月內(nèi)ELP未達到穩(wěn)定,ELP由術后1個月的(3.97±0.39)mm加深至術后6個月的(4.06±0.36)mm,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001),同時出現(xiàn)0.3 D的遠視漂移,但該研究采用的是超聲生物測量,且并未設置常規(guī)白內(nèi)障摘除患者作為對照組。Müller等[23]采用光學生物測量法發(fā)現(xiàn)假性剝脫綜合征合并白內(nèi)障患者術后3個月的ELP為(4.29±0.71)mm,常規(guī)白內(nèi)障摘除患者術后3個月的ELP為(4.33±0.72)mm,差異無統(tǒng)計學意義(P=0.533),且2個組患者手術前后ACD的變化差異亦無統(tǒng)計學意義(P=0.806)。不僅假性剝脫綜合征患者的術后ELP存在爭議,原發(fā)性閉角型青光眼患者由于眼部解剖結構的異常也常導致其術后ELP及屈光情況難以準確預測。白內(nèi)障摘除術后由于ACD加深、IOL后移,可導致原發(fā)性閉角型青光眼患者術后出現(xiàn)遠視屈光改變[24]。有研究表明,由于這些患者手術前后ACD的改變較大,術前ACD對于術后ELP的預測較差,而AL以及與鞏膜相關的生物參數(shù)則是術后ELP預測的重要參數(shù)[25]。當患者眼部出現(xiàn)解剖結構病理改變時,增加了準確預測術后ELP的難度,關于這些患者術后ELP及屈光情況還需進行更加深入的研究。

2.2 IOL設計

IOL材料差異導致IOL對囊袋的黏附存在差異,疏水性丙烯酸材料的IOL通過抑制晶狀體上皮細胞遷移,減少術后囊膜纖維化對ELP的影響[26]。此外,置入眼內(nèi)的IOL不僅要有一定的韌性,便于折疊置入晶狀體囊袋內(nèi),并防止術中及術后遠期對于眼內(nèi)結構的損傷,同時也應有適當?shù)挠捕纫缘挚鼓夷だw維化收縮時產(chǎn)生的外力[27],從而增加其在眼內(nèi)位置的穩(wěn)定性。

除了IOL材料,IOL的總長度也影響著術后ELP的穩(wěn)定性。晶狀體的平均直徑為9.5 mm,當吸除了晶狀體核和皮質(zhì)后囊袋塌陷,囊袋的總直徑可增加至10.5 mm,而植入IOL后,囊袋的最大直徑可以延伸至11.0～11.9 mm,但不超過12.0 mm[28]。因此當IOL的總直徑<12.0 mm時,由于無法完全支撐囊袋,可能導致術后ELP穩(wěn)定性較差。已有研究表明白內(nèi)障摘除術后6個月的隨訪期間,眼內(nèi)植入全長為10.5～11.0 mm的IOL與總直徑為13.0 mm的IOL相比,總長度較短的IOL術后ELP變化的均方根較大,ELP存在動態(tài)變化[29]。

不僅IOL的整體長度會對術后IOL眼內(nèi)位置產(chǎn)生影響,IOL光學區(qū)銳利的邊緣設計也可以通過機械屏障以及允許房水流通作用抑制晶狀體上皮細胞的遷移和增生[30],減少術后囊袋纖維化,增加IOL在眼內(nèi)的軸向位置穩(wěn)定性。但值得注意的是,即便是銳利的光學區(qū)邊緣,當其與囊膜接觸不完全緊密時,也會導致術后早期IOL位置不穩(wěn)定[31]。此外,囊袋纖維化時,如果IOL的光學區(qū)與腳襻之間存在夾角或兩者不處于同一平面時,IOL受到機械向后的外力影響較大,IOL軸向位置移動也較大[29,32]。因此,IOL的選擇也會對患者術后ELP的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

2.3 手術相關因素

2.3.1撕囊情況 居中、規(guī)則、對稱地進行前囊撕囊,保留前囊膜邊緣,使其完全均勻地覆蓋于IOL光學區(qū)邊緣,可以減少術后囊袋皺縮對IOL軸向位置的影響,提高術后ELP的穩(wěn)定性[27,33]。而不規(guī)則的前囊膜開口則可導致囊袋赤道方向?qū)OL的應力分布不均勻,影響晶狀體上皮細胞遷移、增生,導致囊袋不均勻的纖維化收縮,影響IOL在囊袋內(nèi)的穩(wěn)定性[34]。因此在手術操作中應注意撕囊技巧,確保連續(xù)、居中、均勻、規(guī)則地撕囊,以減少因囊膜不規(guī)則纖維化導致ELP的穩(wěn)定性下降。

除了撕囊技巧,前囊拋光技術也會對術后ELP變化產(chǎn)生影響。Bang等[35]選取同一患者的雙眼,隨機分配,一眼行常規(guī)的超聲乳化白內(nèi)障吸除聯(lián)合IOL植入手術作為對照組,另一眼在常規(guī)的白內(nèi)障皮質(zhì)抽吸后對前囊膜進行拋光,去除囊膜中所有可見的晶狀體上皮細胞,結果顯示對照組術后2個月隨訪期間ELP變化的均方根為(0.246±0.038)mm,大于行前囊膜拋光患者的(0.124±0.034)mm,提示對于前囊膜的拋光處理可以增加患者術后ELP的穩(wěn)定性。

后發(fā)性白內(nèi)障是白內(nèi)障摘除術后常見的并發(fā)癥之一,這部分患者往往需要行Nd:YAG激光后囊膜切開術,但這一手術操作對于患者IOL位置的影響還存在爭議。有研究表明對于既往行常規(guī)白內(nèi)障摘除聯(lián)合IOL植入術的患者,Nd:YAG激光后囊膜切開術會造成術后IOL前移[36]。然而近期相關研究發(fā)現(xiàn),當使用高分辨率的眼前節(jié)光學相干斷層掃描設備觀察Nd:YAG激光后囊膜切開術對常規(guī)白內(nèi)障摘除術患者的IOL位置影響時,患者術后IOL位置出現(xiàn)了不同的變化趨勢,有56%的患者IOL后移,其余44%的患者IOL前移或保持不變[37]。

2.3.2玻璃體切割手術 近年來有研究者發(fā)現(xiàn)玻璃體切割術后患者植入IOL的屈光誤差較大[38]。這與玻璃體切割術后玻璃體和晶狀體后囊膜之間的相互作用消失,玻璃體支撐作用下降有關,相比于行常規(guī)白內(nèi)障摘除手術患者,聯(lián)合了玻璃體切割術的患者,無論是術后ELP還是手術前后ACD的變化均較大[39]。除了玻璃體的支撐作用改變,在切割周邊玻璃體時,手術操作過程中對于眼球周邊的頂壓作用還會造成懸韌帶松弛增長[40]。尤其對于晶狀體較厚、前房較淺的患者,由于囊袋體積大以及懸韌帶受力后長度改變更顯著等原因,玻璃體切割術后IOL在囊袋內(nèi)的穩(wěn)定性更差,進一步增加了準確預測術后ELP的難度[38]。

除外玻璃體切割術本身對患者ELP穩(wěn)定性的影響,不同性質(zhì)的眼內(nèi)填充物也會影響術后ELP變化。Shiraki等[41]發(fā)現(xiàn)使用膨脹氣體進行眼內(nèi)填充,氣體浮力和表面張力作用于IOL,會造成術后ELP前移,即使術后1個月氣體已吸收,IOL仍固定在眼內(nèi)較為靠前的位置上。但Katz等[42]的研究表明,當眼內(nèi)填充物為平衡液、過濾空氣、膨脹氣體時,手術前后ACD的改變分別為(1.85±0.50)、(1.55±0.49)和(1.77±0.93)mm,三者之間的差異并無統(tǒng)計學意義(P>0.05),即IOL在眼內(nèi)的位置并不受眼內(nèi)過濾空氣或膨脹氣體填充影響。除了氣體,硅油也是常見的眼內(nèi)填充物之一,無論是眼內(nèi)硅油的置入或取出,眼內(nèi)容積的改變均會引起這部分患者的眼球形態(tài)改變[43-44],從而產(chǎn)生相應的術后屈光誤差。此外,硅油與視網(wǎng)膜之間存在的硅油后間隙也會影響術前生物參數(shù)測量的準確性[45],增加術后ELP預測誤差及術后屈光誤差。除生物測量導致的誤差外,玻璃體切割術后,無論原本的玻璃體被平衡液或是硅油替代,手術前后玻璃體腔內(nèi)物質(zhì)的折射率差異也是這部分患者術后屈光誤差的來源之一[46-47]。

因此,ELP在眼內(nèi)的穩(wěn)定性受到多種因素的影響,患者的眼部解剖結構差異、IOL材料及設計差異、術中撕囊情況,甚至是術后的后囊膜切開以及玻璃體切割手術均會影響ELP的準確性,從而導致最終術眼屈光結果的誤差。

3 小結

ELP對于白內(nèi)障摘除術后屈光誤差的影響越來越受到重視,目前尚無適合所有患者的計算公式,因此術前需結合患者的眼部情況選用恰當?shù)墓?。無論是患者的眼部解剖差異,還是植入眼內(nèi)的IOL材料及設計差異,或是手術操作差異均會影響患者術后ELP穩(wěn)定性,其中玻璃體切割手術由于手術的復雜性導致準確預測術后ELP更為困難。由于ELP受到多種因素的影響,且其術后穩(wěn)定性尚存在爭議,因此對于患者術后ELP變化情況及屈光誤差等問題還需進行深入研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突