ICL植入術(shù)后拱高的預(yù)測及研究進(jìn)展

劉海歌,徐 科,趙滿麗,穆雅林

0 引言

近視是全球常見眼科疾病之一,近視患者約占全球成年人口的10%～30%,在東亞、東南亞地區(qū)約有80%～90%青年人口患有近視,患有高度近視的人群約為2.77億人(占全球人口的4.0%)[1]?，F(xiàn)有的治療方法只能減緩近視進(jìn)展,尚不能徹底根治近視,屈光手術(shù)是目前改善高度近視患者視功能的最佳方法。現(xiàn)階段的屈光手術(shù)包括角膜屈光手術(shù)和眼內(nèi)晶狀體植入手術(shù),角膜屈光手術(shù)主要針對低中度近視,該手術(shù)會影響角膜的功能和結(jié)構(gòu),對高度近視的完全矯正會增加術(shù)后近視回退及角膜擴(kuò)張等并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險[2]。ICL(implantable collamer lens)植入術(shù)則是向患者眼內(nèi)植入人工晶狀體,對角膜影響小,且可行二次手術(shù)調(diào)整手術(shù)效果,同時可矯正的屈光度范圍較角膜屈光手術(shù)更廣,高度近視患者多選擇該手術(shù)方式矯正視力。但I(xiàn)CL植入術(shù)因其特有的手術(shù)方式也存在一些并發(fā)癥,如繼發(fā)性青光眼、并發(fā)白內(nèi)障等。

植入ICL的后表面中心最高點與晶狀體前囊膜表面的垂直距離被稱為拱高,如拱高過高,ICL推動虹膜向前房方向移動,引起前房深度及體積減小,前房角形態(tài)改變,容易產(chǎn)生繼發(fā)性青光眼;如拱高過低,ICL后表面與晶狀體之間距離減小,易引起白內(nèi)障,因此,拱高的預(yù)測非常重要。目前僅能通過術(shù)前檢查參數(shù)進(jìn)行預(yù)測,但預(yù)期拱高與實際拱高存在差異,由于預(yù)測效果的局限性,仍有患者術(shù)后拱高異常,并需要行手術(shù)解決,為這些患者帶來了較大痛苦,這也是目前ICL植入術(shù)面臨的主要問題,現(xiàn)有多種參數(shù)被用于術(shù)前拱高的預(yù)測,包括角膜水平直徑(white to white,WTW)、睫狀溝直徑(sulcus to sulcus,STS)、前房角直徑(angle to angle,ATA)、睫狀溝平面到晶狀體表面垂直距離(distance between STS plane and crystalline lens,STSL)、晶狀體厚度(lens thickness,LT)、晶狀體矢高(crystalline lens rise,CLR)等,了解這些參數(shù)與拱高的聯(lián)系,并通過相關(guān)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確地預(yù)測拱高,是眼科臨床醫(yī)生關(guān)注的一個重點,本文針對上述問題的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 ICL的特點及發(fā)展過程

ICL植入術(shù)需向眼內(nèi)植入一枚人工晶狀體,在顯著減少損傷角膜的同時,保留晶狀體的調(diào)節(jié)能力,屬于有晶狀體眼植入人工晶狀體(phakic intraocular lens,PIOL)植入術(shù)的一種。該類手術(shù)最早于1953年被意大利外科醫(yī)生Strampelli與Dannheim應(yīng)用于臨床[3],1970年荷蘭外科醫(yī)生Jan Worst改進(jìn)了人工晶狀體的固定結(jié)構(gòu)[4],使其獲得了更好的固定能力,1980年眼科手術(shù)醫(yī)師開始將人工晶狀體放置于睫狀溝內(nèi),但是由于設(shè)計和材質(zhì)問題,植入的人工晶狀體后表面距離自身晶狀體過近,容易誘發(fā)白內(nèi)障形成,直到1986年Fyodorov對后房型人工晶狀體重新進(jìn)行了設(shè)計,將原先扁平狀的人工晶狀體結(jié)構(gòu)改進(jìn)為“蘑菇狀”,從而獲得了更適宜的人工晶狀體與晶狀體距離,白內(nèi)障的發(fā)生率才顯著降低,2005年瑞士STAAR公司向美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)提交了ICL V4型人工晶狀體的臨床使用申請,并獲批上市,在后續(xù)的臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),該型人工晶狀體容易引起眼壓升高和白內(nèi)障,2011年一種具有中央孔的改良的后房型人工晶狀體,即ICL V4c被應(yīng)用于臨床。該型號人工晶狀體形狀為矩形四足襻,光學(xué)區(qū)直徑為4.9～5.8mm,呈拱形突出于足襻平面,材料是由60%的聚羥甲基丙烯酸乙脂、36%的水及3.8%的二苯酮組成的膠原共聚物,對氣體及代謝產(chǎn)物具有良好的通透性,可吸收紫外線并可折疊,除了位于對側(cè)足襻的2個附加孔外,還擁有1個0.36mm的中央孔,這種設(shè)計促進(jìn)了房水的自由流動,避免了術(shù)前周邊虹膜切開,同時更利于術(shù)中黏彈劑置換。鏡片直徑為對側(cè)足襻頂部之間的距離,有4種尺寸,分別是12.1、12.6、13.2、13.7mm,可矯正近視的屈光度范圍為-0.5～-20.0D,還有同設(shè)計材料及形狀的環(huán)曲面ICL(toric implantable collamer lens,TICL),解決了散光患者的需求,其矯正散光范圍為1.00～6.00D,軸位則需根據(jù)患者散光情況設(shè)計。

2 ICL植入術(shù)的有效性及安全性與拱高的理想范圍

ICL植入術(shù)后的主要不良反應(yīng)為晶狀體前囊下混濁和眼壓升高,二者的發(fā)生率與拱高大小密切相關(guān),術(shù)后拱高過低者易發(fā)生晶狀體前囊下混濁,Gonzalez-Lopez等[5]研究納入ICL植入術(shù)患者16例24眼,ICL植入時間均在4a以上(平均5.82±0.9a),該研究動態(tài)監(jiān)測拱高的變化,光照環(huán)境下觀察拱高均低于100μm,平均52±19μm,最小值為9μm,最大值為94μm;暗室環(huán)境下觀察拱高平均113±37μm,最小值為45μm,最大值為183μm;患者術(shù)前平均等效球鏡(spherical equivalent,SE)為8.67±0.71D,術(shù)后3mo平均SE為0.10±0.23 (+0.50～0.75)D;術(shù)后平均裸眼視力(uncorrected distance visual acuity,UDVA)為0.03±0.05LogMAR,平均最佳矯正視力(corrected distance visual acuity,CDVA)為0.01±0.01LogMAR;術(shù)后僅出現(xiàn)1例1眼前囊膜下晶狀體混濁(4.17%)。分析認(rèn)為,ICL植入術(shù)后,不低于100μm的拱高在較長時間的觀察中是安全的,可能的原因為ICL V4c具有中央孔,較低的拱高對于房水有促進(jìn)循環(huán)的作用,對于晶狀體組織代謝具有積極作用。Gimbel等[6]對1 653例植入ICL V4的患者進(jìn)行長達(dá)10a的隨訪,第1a平均拱高559.0±180.8μm,第10a平均拱高352.9±171.8μm,其中46例患者出現(xiàn)前囊膜下混濁,1例患者出現(xiàn)繼發(fā)性青光眼(色素播散性青光眼,ICL未移除)。該研究將晶狀體混濁作為觀察要素,將納入患者分為兩組,無混濁組第1、7、10a平均拱高分別為557.1±173.5、402.1±158.0、388.2±174.0μm,混濁組第1、7、10a平均拱高分別為512.1±82.9、317.5±104.8、228.5±86.6μm,晶狀體混濁發(fā)生時間平均為7.3±2.2a,兩組間術(shù)后早期的拱高差異比兩組間術(shù)后晚期的拱高差異更小,提示晶狀體混濁的風(fēng)險與ICL植入術(shù)后拱高的變化有關(guān)。Schmidinger等[7]研究納入ICL V4植入術(shù)患者84例,隨訪10a發(fā)現(xiàn)拱高每年下降28μm,這與晶狀體每年厚度增長20μm相仿,提示每年拱高的減少與晶狀體厚度增加有關(guān),故認(rèn)為ICL手術(shù)需將拱高隨時間的變化納入考慮,并預(yù)測10a內(nèi)為預(yù)防發(fā)生晶狀體前囊膜下混濁,術(shù)后早期拱高需>400μm,25a內(nèi)為預(yù)防發(fā)生晶狀體前囊膜下混濁,術(shù)后早期拱高需>700μm。由于上述研究中使用的人工晶狀體均為ICL V4,與目前主要使用的人工晶狀體型號ICL V4c結(jié)構(gòu)不同,ICL V4c植入后的拱高變化及其對晶狀體的影響仍需進(jìn)一步觀察。Zhu等[8]研究對植入ICL V4及ICL V4c的患者隨訪6mo,結(jié)果顯示,隨訪期間,兩者拱高的變化無顯著差異,說明ICL V4c在術(shù)后短期內(nèi)的變化可以參考ICL V4的研究結(jié)果。

ICL植入術(shù)后繼發(fā)眼壓升高,也可能與術(shù)后拱高異常有關(guān)。ICL的植入位置位于睫狀溝,過高的拱高會擠壓虹膜前移,改變前房角形態(tài),引起眼壓升高,若不及時處理最終會導(dǎo)致繼發(fā)視神經(jīng)纖維功能受損。既往關(guān)于ICL植入術(shù)后拱高的研究重點關(guān)注拱高的下限,對于ICL拱高的上限沿用了ICL V4的標(biāo)準(zhǔn),即最大拱高不超過1000μm,Nam等[9]研究納入ICL V4c植入術(shù)患者43例,術(shù)后隨訪6mo,2例患者拱高超過1000μm,分析與前房角度數(shù)過小有關(guān)(36.2°、32°),該研究納入患者均未出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)。為了減少ICL植入術(shù)后發(fā)生不良反應(yīng),拱高的下限為100μm,上限為1000μm。但拱高會隨時間發(fā)生變化,所以在手術(shù)設(shè)計時應(yīng)為術(shù)后預(yù)留足夠的緩沖區(qū)間,該范圍還需對ICL V4c植入眼內(nèi)后的拱高變化進(jìn)行動態(tài)研究,現(xiàn)有研究中采用250～750μm的患者,手術(shù)的有效性及安全性已得到證實,對于拱高100～250、750～1000μm區(qū)間的患者應(yīng)加以觀察ICL植入眼內(nèi)后的拱高變化。

3 拱高的影響因素

拱高在術(shù)前無法檢測,如術(shù)后出現(xiàn)拱高明顯異常,需移除ICL,這無疑增加了患者的負(fù)擔(dān)和發(fā)生不良事件的幾率,所以術(shù)前對拱高做出準(zhǔn)確預(yù)測可以增加手術(shù)成功率,提高患者的滿意度。根據(jù)目前的研究可以將影響拱高的因素分為兩類:(1)ICL植入睫狀溝后,因ICL與周邊組織接觸,水平方向的力引起ICL形變;(2)垂直于視軸的解剖結(jié)構(gòu)位置與ICL的關(guān)系。第一類影響因素包括ICL的尺寸、WTW、STS、睫狀突直徑(anterior chamber width,ACW)、ATA;第二類影響因素包括前房深度(anterior chamber depth,ACD)、CLR、STSL等[10-16]。

3.1拱高與WTW、STS、ACW和ATA的關(guān)系影響ICL形變的因素主要為ICL所受的水平壓力,尺寸越大的ICL受到擠壓的力越大,產(chǎn)生的拱高越高,目前臨床上根據(jù)STAAR公司的推薦,使用含有WTW與ACD的參考表選擇ICL尺寸,由于ICL的尺寸為非連續(xù)變量,無法使用多元逐步線性回歸方程直接分析ICL尺寸與拱高的關(guān)系,所以需要將ICL尺寸轉(zhuǎn)化為連續(xù)變量。Lee等[17]研究中計算了WTW、STS與ICL尺寸的差值,并以此作為變量進(jìn)行分析,結(jié)果顯示W(wǎng)TW、STS與ICL尺寸的差值和拱高呈正相關(guān)。Zhao等[18]研究同樣對WTW、STS與ICL尺寸的差值進(jìn)行了分析,結(jié)果卻與Lee等[17]研究相反,分析其原因可能與二者測量WTW所用的儀器不同有關(guān),提示后續(xù)研究需完善測量WTW值的儀器間的一致性。

另有研究指出WTW與ICL所放置的睫狀溝的直徑相關(guān)性欠佳[19-20],STS值作為ICL植入平面的直徑較WTW更具優(yōu)勢,因此Zhang等[21]使用高頻UBM測量STS,并以此建立了ZZ-公式,該研究納入ICL植入術(shù)患者168例,植入的ICL尺寸均按照STAAR參考表選擇,術(shù)后發(fā)現(xiàn)在ZZ-公式預(yù)測的ICL尺寸大于或等于實際植入ICL尺寸的情況下,預(yù)測拱高與實際拱高無明顯差異,而在ZZ-公式預(yù)測的ICL尺寸小于實際植入ICL尺寸的情況下,預(yù)測拱高則明顯大于實際拱高,產(chǎn)生了預(yù)測值過高的傾向,但在最后的結(jié)果中,所有術(shù)眼兩者間差值均小于500μm,故認(rèn)為采用高頻UBM測量STS,可用于預(yù)測拱高且效果優(yōu)于WTW。然而,上述公式仍未被眼科醫(yī)生廣泛采用,不僅是因為曾有Meta分析指出基于WTW與STS的預(yù)測方式無明顯差異[19-20],而且UBM測量需要探針-傳感器與眼睛接觸,費時且需要檢查者具有一定的經(jīng)驗,檢查者的主觀性可能干擾測量值。由于設(shè)備及軟件的差異性,應(yīng)在臨床應(yīng)用前對該方式進(jìn)行充分的科學(xué)驗證。

Malyugin等[13]和Igarashi等[11]研究分別探討了ATA、虹膜根部直徑與STS的相關(guān)性,并以其作為參數(shù)選擇ICL尺寸,發(fā)現(xiàn)二者均與STS具有相關(guān)性。Nakamura等[14]研究采用AS-OCT測量眼前節(jié)參數(shù)ACD、CLR、晶狀體拱高(lens vault,LV)、ACW和ATA,進(jìn)行多元逐步線性回歸分析得出公式ICL size(mm)=4.20+0.719×ACW(mm)+0.655×CLR(mm),被稱為NK-公式,但在驗證時發(fā)現(xiàn)根據(jù)公式所選擇的ICL植入眼內(nèi)后,實際測量拱高均大于預(yù)測拱高,為了解決術(shù)后拱高過高的問題,Nakamura等[15]將選擇ICL的尺寸轉(zhuǎn)化為選擇ICL尺寸間隔的中位數(shù)(12.35、12.9、13.45mm),以獲得更小的區(qū)間減少術(shù)后拱高過高的問題,經(jīng)過校正的NK2-公式為ICL size(mm)=4.575+0.688×ACW(mm)+0.388×CLR(mm),在后續(xù)臨床研究納入患者42例68眼,91.2%術(shù)眼獲得了適宜的術(shù)后拱高(250～1000μm),7.3%術(shù)眼術(shù)后拱高過高,提示減少ICL尺寸間隔,增加ICL的尺寸選項,有助于控制術(shù)后拱高,并且對于ICL的膨脹系數(shù)需要在ICL植入眼內(nèi)后進(jìn)一步觀察。

目前對于第一類因素的研究發(fā)現(xiàn),基于STS和ACW的公式均具有較好的預(yù)測能力,在條件充分的情況下,選擇STS作為預(yù)測因素,無疑是合理的方式,但因為測量STS對于患者及檢查者的要求較高,所以在缺乏相應(yīng)條件的情況下,選擇基于ACW研發(fā)的公式更為合適。

3.2拱高與CLR、STSL的關(guān)系Kojima等[12]研究納入ICL植入術(shù)患者43例81眼,術(shù)前均根據(jù)STAAR參考表選擇ICL尺寸,將術(shù)前參數(shù)納入多元逐步線性回歸方程后,推導(dǎo)公式為ICL size(mm)=3.75+0.46×STS+0.95×ACD+1.25×STSL,也稱為K-公式,其中88.9%的患者獲得了適宜的拱高(150～1000μm),結(jié)果表明STSL的應(yīng)用顯著提高了預(yù)測公式的準(zhǔn)確性,但仍有11.1%的患者術(shù)后拱高超過1000μm。Reinstein等[22]在K-公式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步研究,納入的42例患者ICL植入術(shù)前均使用K-公式選擇ICL尺寸,并對術(shù)前參數(shù)進(jìn)行多元逐步線性回歸分析,得出Reinstein-公式v1.0,重復(fù)以上步驟得出Reinstein-公式v2.0,該研究將500μm設(shè)為理想拱高,使用Reinstein-公式v1.0的患者100%拱高在500±300μm區(qū)間;使用Reinstein-公式v1.0的患者94%拱高在500±300μm區(qū)間,說明STSL對于ICL尺寸的選擇有重要意義。

CLR是虹膜角膜夾角連線與晶狀體前表面的距離,受虹膜形態(tài)與晶狀體厚度的影響,被認(rèn)為是影響拱高的重要因素。王靜等[23]研究發(fā)現(xiàn),CLR與術(shù)后拱高呈負(fù)相關(guān),CLR越大則術(shù)后拱高越小。Gonzalez-Lopez等[24]對ACD、CLR和拱高進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),CLR和ACD呈負(fù)相關(guān),CLR與拱高呈負(fù)相關(guān),并發(fā)現(xiàn)在不同光照環(huán)境下ACD和晶狀體位置會發(fā)生變化,使CLR值增加或縮小。所以在選擇ICL尺寸時不僅需要考慮CLR的大小,還需控制測量CLR時的光照條件。

3.3拱高與房角形態(tài)、瞳孔直徑、年齡的關(guān)系除了用以選擇ICL尺寸的參數(shù)外,房角形態(tài)、瞳孔直徑和年齡同樣與拱高具有相關(guān)性。崔同峰等[25]研究發(fā)現(xiàn)后房角度數(shù)越小,拱高越高,尤其是后房角<30°會導(dǎo)致更高的拱高。Lee等[26]研究發(fā)現(xiàn),在不同亮度下拱高會隨著瞳孔直徑的變化而發(fā)生改變,光照環(huán)境下拱高為399.5±151.9μm,瞳孔直徑為3.01±0.55mm;暗視環(huán)境下拱高為399.5±151.9μm,瞳孔直徑為5.33±0.94mm;在不同光線環(huán)境下,測得的拱高的平均差值為147.5±59.4μm,差異顯著(P<0.05),分析其原因為瞳孔直徑隨亮度改變,虹膜對ICL的壓力也發(fā)生相應(yīng)改變,最終引起拱高變化。Cerpa Manito等[16]研究觀察年齡與拱高的相關(guān)性,結(jié)果發(fā)現(xiàn),年齡越大的患者術(shù)后發(fā)生低拱高的幾率越大,同時年齡也是高拱高的保護(hù)因素(OR=0.92,95%CI0.88～0.98),并且發(fā)現(xiàn)TICL與ICL間的拱高差異不顯著。臨床發(fā)現(xiàn),年齡、瞳孔直徑、房角形態(tài)均會影響拱高的變化,但由于各自的特點無法進(jìn)行多元逐步線性回歸分析,無法被納入拱高的預(yù)測公式中,未來需要建立不同年齡、不同瞳孔直徑、不同房角形態(tài)的預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)。

3.4人工智能在拱高預(yù)測中的作用傳統(tǒng)的通過多元逐步線性回歸分析的過程中有大量影響因素為不連續(xù)變量,并無法轉(zhuǎn)化為連續(xù)變量,這對最后的預(yù)測結(jié)果造成了影響,因此大數(shù)據(jù)分析及人工智能學(xué)習(xí)的方式也被應(yīng)用到術(shù)后拱高的預(yù)測。 Shen等[27]研究納入ICL植入術(shù)患者3536例6297眼,收集ICL尺寸、ACD、瞳孔直徑、ACA、角膜厚度、眼軸、術(shù)后隨訪時間、K值、WTW、ICL球鏡度數(shù)、ICL種類、ICL柱鏡度數(shù)進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)ICL尺寸、ACD、瞳孔直徑為術(shù)后拱高的主要影響因素,隨機(jī)樹狀圖結(jié)果最優(yōu),可得出82.2%的預(yù)測效果,但隨機(jī)樹狀圖的R2=0.316,分析原因可能是因為ICL的尺寸是拱高預(yù)測中最大的影響因素,但與其他變量不同,ICL的尺寸只有4種,由于ICL尺寸在預(yù)測中所占的權(quán)重導(dǎo)致無法得出理想的R2值。此外,拱高隨時都在變化,無法通過測量一瞬間的參數(shù)預(yù)測真實的拱高,該研究將拱高分為V<250μm、V=250～750μm、V>750μm三組,并將模型目標(biāo)改為預(yù)測拱高的分組情況,預(yù)測效果得到提升。Xu等[28]研究采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析提高拱高的預(yù)測水平,納入患者74例137眼,并采集ICL尺寸、ACD、瞳孔直徑、ATA、STS、WTW、ICL球鏡度數(shù)、LT、ICL柱鏡度數(shù)作為輸入層神經(jīng)元,拱高作為輸出層,在經(jīng)過1～2層隱藏層后,得出包含ICL尺寸、ACD、ATA、LT等4項因素的模型,預(yù)測效果更理想(R2=0.90),認(rèn)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可用來預(yù)測拱高,但目前的模型中所納入的樣本量仍然太小,需在后續(xù)研究中增加樣本量。

4 總結(jié)

目前我國以及東亞地區(qū)的近視人群不斷增多,且有低齡化的趨勢,可以預(yù)見將有大量需要進(jìn)行視力矯正手術(shù)的患者,ICL植入術(shù)對于中高度近視的矯正有著較好的臨床效果。隨著ICL臨床應(yīng)用的不斷增多和研究的不斷深入,發(fā)現(xiàn)拱高是影響視覺質(zhì)量的一個重要因素,如何準(zhǔn)確估計術(shù)后拱高顯得十分重要。目前主要通過多種測量方式和公式預(yù)測拱高,其中基于STS值開發(fā)的公式效果最佳,但在實際應(yīng)用中仍面臨可重復(fù)性差、侵入性檢查易引起患者不適等缺點。為了減少患者的不適和降低檢查者的操作難度,在未來需增加對于ACW、WTW等參數(shù)的開發(fā)。目前仍存在許多與拱高相關(guān)的參數(shù),但無法體現(xiàn)在傳統(tǒng)的計算方式中,這可能需要研發(fā)新的計算公式,或通過人工智能技術(shù)完成推導(dǎo),這就需要增加現(xiàn)有模型的學(xué)習(xí)量,增加ICL尺寸和型號,這也是未來ICL植入術(shù)的發(fā)展方向。