Toric人工晶状体测量和计算研究进展

高艺 综述 李朝辉 审校

解放军总医院第一医学中心眼科，北京 100853

白内障是我国常见的致盲眼病。在白内障患者中，有23%～47%的患眼存在大于1.0 D的角膜散光，而散光大于1.5 D的患眼高达15%～29%[1-2]。散光不仅可致视力及视觉质量下降，还会影响生活质量[1]。Toric人工晶状体(intraocular lens，IOL)的应用给合并角膜散光的白内障患者提供了获得更佳术后效果的新手段[2-3]。Toric IOL植入专家共识中建议，当角膜散光大于0.75 D且规则可考虑植入Toric IOL[4]。要实现Toric IOL植入效果最优化，患者术前角膜散光及曲率的精确测量和IOL计算至关重要。本文旨在对Toric IOL测量和计算的研究进展进行综述。

1 角膜参数测量

角膜参数的精确测量在Toric IOL计算中十分重要。对于大多数IOL计算公式来说，角膜屈光度是估算有效晶状体位置的一个组成部分，因此角膜参数测量误差是产生术后屈光误差的一个重要因素[5]。测量仪器间差异、仪器自身误差、患者眼表情况异常(不规则散光、干眼、角膜上皮病变、角膜瘢痕或白斑)均是导致角膜参数测量不精确的因素[5-6]。目前临床上有多种可进行角膜参数测量的设备，基于设计原理、使用的折射率或测量面积不同，不同设备获得的角膜参数测量值会有差异，在测量上也各有优势(表1)。

表1 各种角膜测量设备的优势及不足Table 1 Advantages and disadvantages of various corneal measurement devices仪器优势不足手动/自动角膜曲率计正常角膜参数测量结果精确且可靠性好;自动角膜曲率计操作快且简易准确性易受异常角膜影响;手动角膜曲率计易受操作者技术影响;不提供周边角膜参数信息;不测量角膜后表面散光IOL Master人工晶状体生物测量仪光学测量同时获得角膜数据准确性易受异常角膜影响;不提供周边角膜参数信息;不测量角膜后表面散光角膜地形图测量范围大;提供角膜表面散光形态只能对角膜形态进行粗略定性描述、欠精细;不测量角膜后表面散光Pentacam眼前节分析仪提供角膜形态;角膜信息全面;测量角膜后表面散光;精确性、可靠性好;受眼球运动干扰小操作相对复杂;价格较贵iTrace视功能分析仪提供角膜形态;角膜信息全面;可计算Toric IOL度数;测量角膜后表面散光操作相对复杂;价格较贵OrbscanⅡ眼前节分析诊断系统提供角膜形态;角膜信息全面;测量角膜后表面散光;受眼球运动干扰小操作相对复杂;价格较贵;临床应用量较少 注:IOL:人工晶状体 Note:IOL:intraocular lens

1.1 角膜曲率计

角膜曲率计包括自动和手动角膜曲率计，其基于光反射原理，通过测量投射点，获得角膜陡峭轴和平坦轴上的角膜曲率值及轴位。角膜曲率计测量的是角膜中央直径3 mm相互垂直两轴上的4个点，无法反映这4个点以内及以外的角膜表面信息，此外其测量结果受泪膜状态影响。尽管自动角膜曲率计比手动角膜曲率计测量更快、更简易，数据可靠性也得到认可[7]，手动角膜曲率计仍是测量角膜曲率的金标准，在植入散光IOL术前测量时推荐使用[8]。但是，手动角膜曲率计易受操作者技术影响。

1.2 IOL Master人工晶状体生物测量仪

IOL Master人工晶状体生物测量仪是一种基于光相干技术的眼前节参数生物测量仪，同时也是光学测量的金标准[9]。目前临床上应用较广的为基于部分相干干涉技术的IOL Master 500，而新型的IOL Master 700则是基于扫频光相干断层扫描技术[10]。IOL Master人工晶状体生物测量仪通过记录投影在角膜前表面呈六角形对称分布的6个光点[IOL Master 500(2.3 mm)]或18个光点[IOL Master 700(1.5、2.5、3.5 mm)]的光反射，进行分析测量，计算出角膜曲率[11-12]。有研究认为在IOL Master、手动/自动角膜曲率计、角膜地形图和Pentacam眼前节分析仪中，由于IOL Master测量范围较小，它倾向于给出角膜散光的最高值[7]。此外，IOL Master测出的角膜屈光度也有比手动角膜曲率计、Pentacam眼前节分析仪以及某些自动角膜曲率计更大的倾向[7,13]。但IOL Master在角膜参数测量中良好的可靠性得到了认可[14]，特别是新一代设备，测量参数更加完善。IOL Master的测量结果同样受泪膜状态影响。还有研究表明，IOL Master 700虽然没有将角膜后表面散光纳入其输出或界面选项，但其有能力进行相关测量[15]。

1.3 角膜地形图

角膜地形图基于Placido盘，将一组发光的环投射到角膜前表面，通过分析角膜表面反射环的情况计算角膜曲率。此外，彩色角膜曲率图可帮助判断患者角膜散光是否规则，以筛选患者。角膜地形图测量范围较广，基本覆盖整个角膜，相对于IOL Master人工晶状体生物测量仪和角膜曲率计来说，可提供更多的角膜表面信息和更加直观的角膜散光形态。

1.4 Pentacam眼前节分析仪

Pentacam眼前节分析仪利用Scheimpflug原理实现对眼前节的旋转测量，从而获得眼前节的三维图像。在2 s内，其可以测量25 000～138 000个角膜数据点，并进行分析计算[16]。Scheimpflug设备能够成像角膜的前后表面，同时通过自动追踪和矫正可弱化眼球运动带来的误差。不同于上述测量仪器，Pentacam眼前节分析仪可获得角膜后表面数据，确定角膜的真实屈光力和曲率，其角膜散光数据可靠[7,16]，特别是可直接获得全角膜散光，且测量参数多，在临床上应用良好。

1.5 iTrace视功能分析仪

iTrace系统结合了角膜地形图和光线追踪像差仪[17]，通过快速投射256个点平行激光光束于视网膜上，分析这些视网膜上点的位置来获得信息。它不仅可以提供角膜曲率和屈光力大小图，还可以通过测量alpha角，提供不同瞳孔大小下角膜、眼内和全眼高阶像差及其他客观视觉质量，帮助患者进行术前评估及个性化选择更适合的IOL。此外，iTrace工作站包含1个内置的Toric IOL相关程序，可进行Toric IOL相关计算，且可选择带入使用波前分析测得的角膜曲率值或模拟角膜曲率值进行Toric IOL计算[18]。升级后的iTrace系统还有评估术前轴位标记点的准确性以及术后IOL旋转方向和大小的功能[3]。虽有研究表明，iTrace视功能分析仪与手动角膜曲率计测量的一致性良好[7]，但也有研究提出在Toric IOL植入前使用iTrace系统需谨慎[18]。

1.6 Orbscan眼前节分析诊断系统

Orbscan眼前节分析诊断系统是将裂隙扫描与Placido盘结合起来的多功能系统[19]。应用后散射光和裂隙光以裂隙扫描三角形直接穿过泪膜表面对角膜进行直接测量，可获取9 600个数据点。它与Pentacam眼前节分析仪相同，也提供角膜后表面数据、角膜曲率、角膜高度和角膜厚度等信息。此设备也能减少眼球运动误差。Orbscan角膜参数测量数据有可重复性，结果可靠[7]，但有研究发现它与Pentacam眼前节分析仪的测量结果缺乏一致性[20]。还有研究表明，Orbscan角膜屈光力的测量结果比iTrace大，不可相互替代[21]。

1.7 其他

Sirius眼前节全景系统基于Scheimpflug系统和Placido盘，Galilei眼前节分析系统基于光线追踪技术和旋转双通道Scheimpflug相机，Cassini彩色LED角膜分析仪基于多色发光二极管的角膜反射成像，均可直接测量角膜后表面数据。Lenstar LS900生物测量仪基于光学低相关反射原理，通过独特的双区自动角膜曲率计测量分析投射在角膜表面直径大约为1.65 mm和2.3 mm的2个圆环光学区内32个光点的反射，计算出角膜曲率值[12]。ORA系统是一种基于波前干涉原理，在白内障手术期间可实现实时测量，提供无晶状体眼状态下信息的仪器，可更好地预测Toric IOL的度数及其植入轴[22]。

目前，没有一种测量方法是完美的，虽然手动角膜曲率计是测量角膜曲率的金标准，但大多仪器所测角膜数据都可作为我们选择Toric IOL的参考数据。术前角膜地形图检查是必要的，用于评估角膜散光是否规则。可根据患者角膜情况以及设备的优缺点个性化选择测量设备。由于设备不同，测量数据的差异不可避免，可通过同一设备的多次测量和不同设备的多次测量来减少误差。推荐有条件至少使用3种不同测量方法来获得角膜参数[23]，以此提高角膜参数测量的准确性。还可取不同仪器测量结果的平均值进行计算[24]。了解不同仪器的测量原理和优缺点有助于在Toric IOL计算中选择更合适的数据，若测量值差异大，应谨慎或放弃植入散光IOL。

2 角膜后表面散光

角膜后表面散光对Toric IOL测量和计算均有影响。后角膜起负透镜的作用，散光一般为逆规散光，随着时间的推移是稳定的。相反，前角膜散光多从年轻时的顺规向老年时的逆规转变。有研究发现，在25%的人群中，前表面角膜散光和全角膜散光的差异可以达到0.5 D和10°[25]。Tonn等[26]对3 818眼进行研究发现，角膜后表面散光的平均值为(-0.33±0.18)D，超过15%的眼有大于0.50 D的角膜后表面散光。在计算全角膜散光时，需对角膜后表面散光进行评估，以避免在计算时出现误差。如果不考虑角膜后表面散光，有可能高估顺规散光，低估逆规散光，会导致顺规散光过矫，逆规散光欠矫[27]。因此，在植入Toric IOL时考虑后表面散光的影响因素愈发受到了眼科医生的重视。

既往常用的散光测量仪器，如手动或自动角膜仪、角膜地形图和IOL Master，都仅测量角膜前表面散光。它们只是假定前表面曲率半径和后表面曲率半径之间有一个固定的比例，从而通过前表面曲率半径和角膜屈光指数计算得到角膜屈光力，但使用这种方法在散光晶状体计算中更倾向于出错[27-28]。有研究认为测量获得的全角膜曲率和模拟角膜曲率值之间的差异在Toric IOL植入的候选人群中比在一般人群中更大，且这种差异在很大程度上影响了患者和Toric IOL度数的选择[29]。以个体为基础考虑角膜后表面散光，而不是使用估计值，或使用纳入角膜后表面散光影响因素的Toric计算器来减小计算误差，似乎可以为每个患者提供更好的结果[30]。

3 Toric计算器

将眼部数据输入Toric计算器可获得预计植入的散光IOL型号、大小和放置轴位。一个理想的散光晶状体计算器及相关公式主要应考虑到有效晶状体位置、术源性散光和角膜后表面散光的影响[31]。就术源性散光而言，我国专家共识中推荐切口为1.8、2.2、2.6和3.0 mm时采用的术源性散光分别为0.30、0.40、0.50和0.60 D[4]。其次可使用标准的散光矢量分析或一些在线工具(如http://www.doctor-hill.com)来确定术源性散光[3]。就IOL有效位置来说，以前的Toric计算器转换角膜平面和IOL平面的柱镜屈光力的比例是固定的，但是眼轴的长短可能导致不同程度的深前房或者浅前房，用固定比例会导致误差[31]，对角膜后表面散光的关注使计算向精准化进一步迈进。现临床上已提出各种修正改良方法，以期减少上述因素造成的影响。

Barrett Toric计算器考虑了晶状体的有效位置，并根据理论模型预测角膜后表面散光，在计算中更加合理和准确[32]。最近一款升级后的Barrett Toric计算器可直接输入测量的角膜后表面曲率，以期达到更精细的目的，但结果与预测得出的结果相比并无明显差异，此结果还需进一步加大样本量验证[33]。修正后的Acrysof Barrett Toric计算器也考虑了角膜后表面散光的影响。有研究显示，与Barrett Toric计算器相比，新的Acrysof Barrett Toric计算器在眼轴长度和前房深度正常的患者中同样可以提供稳定、准确的结果，但是考虑变量较多的Barrett Toric计算器对于前房深度异常、眼轴极短或极长者更准确[34]。对于一些接受过屈光手术的患者，可以通过Barrett True K Toric计算器来计算散光晶状体度数[5]。

此外，各种诺模图、计算方式衍生而来以求更加精准地矫正散光。研究表明，使用Baylor诺模图预测角膜后表面散光，比单纯使用Alcon和Holladay Toric计算器的结果更精确[35]。若Alcon和Holladay Toric计算器结合补偿角膜后表面散光因素的Abulafia-Koch公式，输入测得的角膜前表面散光值用于Toric IOL计算，也可使术后残余散光在0.5 D内的占比更大，但也与Barrett Toric计算器所得结果相似[36-37]。Panacea IOL & Toric计算器使用前、后表面角膜曲率的真实测量值进行计算，虽然应用角膜直接测量数据有助于减少Toric IOL植入术后的散光，但有研究表明直接测量角膜后表面散光对环曲面IOL计算的准确性并不优于Barrett Toric计算器和Abulafia-Koch公式所得估计值[38]。近期有文献回顾分析823眼白内障患眼分别使用Abulafia-Koch、Barrett、EVO 2.0、新Holladay 2、Kane和Næser-Savini共6种Toric IOL计算公式来进行散光晶状体度数计算，所得结果显示使用Kane公式术后预测误差最小，紧接其后的Barrett、Abulafia-Koch、EVO 2.0所得结果差异无统计学意义[39]。

对于眼轴正常的患者，各种新式及修正后的计算器计算Toric人工晶状体准确比较好，但对于一些眼轴异常、前房深度异常的患者，使用Barrett Toric计算器似乎更有优势，且易于获得(https://www.apacrs.org)。此外，还需警惕若将全角膜散光测量数据直接代入已将后表面散光考虑在内的计算器中可能重复计算，造成误差。因此了解各种角膜测量设备及Toric计算器的详细信息十分重要。此外，Acrysof Barrett Toric等计算器需要直接输入所选球镜度数，建议采用第3代及以上的公式，并结合患者生活习惯、眼轴长度、所用仪器类型和既往经验等来确定Toric IOL球镜度数[4]。在球镜度数计算中，对于异常眼轴、前房深度和角膜曲率的患者需选择变量较多的新一代公式，在众多公式中Barrett Universal Ⅱ适用性较强[40]。

Toric IOL为合并角膜散光的白内障患者提供了一种获得更佳术后视力及视觉质量的选择。植入Toric IOL前需谨慎选择患者，严格把握手术适应证。术前角膜参数测量和计算的精准性与术后效果密切相关。目前已有多种角膜参数测量设备应用于临床，建议植入IOL前采用多种设备获得角膜数据，了解所用设备优缺点，个体化择优或联合选择测量数据。若测量一致性不佳，植入需谨慎。随着设备的更新和对角膜的认识加深，重视角膜后表面散光可使Toric IOL计算更精确。同时各种修正的Toric计算器及公式从不同角度优化计算精准度，大部分计算器及公式的可靠性都得到了认可。眼科医师应对Toric IOL相关测量设备及Toric计算器深入了解，从各个方面优化晶状体度数测量和计算，提高测量和计算的精确性，为患者提供个性化选择，实现术后效果最优化和屈光性白内障手术的目标。

利益冲突所有作者均声明不存在任何利益冲突