体外模拟532 nm激光通过多焦点人工晶状体进行激光光凝的效果

池原颖 郑广瑛 陈涛

随着眼科显微手术的日臻完善和各种功能性人工晶状体(IOL)的问世，临床上越来越多的白内障患者选用多焦点人工晶状体(MIOL)以满足他们在不同活动(如运动、驾车、阅读等)中对全程视力的需求。但是MIOL的适应证相较于单焦点IOL更为严格，目前专家不推荐对合并眼底病变的白内障患者植入MIOL[1]。然而部分已合并早期眼底病变的白内障患者也有对全程视力的需求。实际上，也存在少数患者在植入MIOL后发生了眼底疾病，我们仍需要对他们进行相应的眼底检查和治疗。这就要求我们关注MIOL是否会影响眼底的检查、治疗和手术，以及其影响的机制。

本研究通过体外实验模拟532 nm激光通过MIOL进行光凝的过程，应用化学涂层热敏纸模拟视网膜，比较激光通过单焦点IOL、区域折射型MIOL和衍射型MIOL进行光凝形成的激光斑的差异，为临床MIOL植入术后患者的眼底激光治疗提供理论依据，并为患有早期眼底病变(如I期糖尿病视网膜病变)的患者选择IOL提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与实验装置

1.1.1 IOL本实验按IOL的不同分为A、B、C三组，每组在不同激光功率下分别记录50个激光斑。其中A组(对照组)选用Akreos Adapt AO单焦点IOL(Bausch&Lomb，美国)，B组选用Lentis LS-313 MF30区域折射型MIOL(Oculentis，荷兰)，C组选用LISA 809M衍射型双焦点IOL(Carl Zeiss，德国)。三种IOL的光学区直径均为6 mm。

1.1.2 实验装置应用VISULAS 532S眼底激光治疗仪(ZEISS)进行激光光凝，参数设定为：波长532 nm，激光斑大小200 μm，持续时间200 ms，间隔时间400 ms。应用化学涂层热敏纸(规格57 mm×50 mm，层数1层)记录激光斑。应用全视网膜激光镜(Ocular 165，美国)在光凝过程中观察激光斑。

将“L”形支架与热敏纸均固定在激光治疗仪上。“L”形支架上有直径6 mm的孔，可露出IOL的6 mm光学区。热敏纸与IOL的距离为20 mm(约为正常眼轴IOL到视网膜的距离)。手持全视网膜镜，移动激光治疗仪操作杆使热敏纸上的激光斑最明亮、最小且最清晰时(激光束的焦点落在热敏纸上)，启动激光，可在热敏纸上留下激光斑(图1)。

1.2 实验方法

1.2.1 热敏纸激光斑分级基于激光后视网膜脉络膜可见的组织反应，人眼视网膜激光斑已有分级标准[2]，但以热敏纸模拟视网膜时无法直接应用该分级标准。本实验在无IOL的条件下，结合实验过程中实际观察到的激光斑的颜色、大小和形态，设定激光功率为60 mW、80 mW和100 mW进行光凝，每个功率下均记录50个激光斑(激光功率小于60 mW时因能量过小无激光斑形成，大于100 mW时热敏纸被激光束穿透)。参考视网膜激光斑的分级标准[2]，观察和分析热敏纸上呈现的激光斑颜色、大小和形状，我们将激光斑按激光能量由小到大出现的顺序分为Ⅰ～Ⅳ级：Ⅰ级呈淡灰色环形反应，外围可见棕色雾状圆环；Ⅱ级为深灰色圆环，外围同样有棕色雾状圆环，面积较Ⅰ级大，中央可见棕色团状圆斑；Ⅲ级呈深灰色圆环，中央可见棕色灼烧痕迹，面积较Ⅱ级大；Ⅳ级呈近黑色圆环，圆环宽大弥散，中央处纸张材质被破坏。偶尔出现变形及缺失严重的激光斑，将其归为异常光斑(图2)。

统计不同激光功率下热敏纸上各级激光斑的数量，比较不同激光功率下各级激光斑的分布差异，并将Ⅳ级激光斑排序。结果发现除异常激光斑外，激光斑Ⅰ～Ⅳ级为有序分类，Kruskal-Wallis 非参数检验结果显示，不同激光功率下各级激光斑数量差异有统计学意义(P<0.05)(表1)。两两比较结果显示，无IOL时不同激光功率下的激光斑各级数量：60 mW与80 mW、60 mW与100 mW、80 mW与100 mW差异均有统计学意义(χ2=-30.691、-76.975、-42.283，均为P=0.000)。因此，本实验将热敏纸的光斑反应从小到大分为Ⅰ～Ⅳ级。

图1 实验装置图 A：实验装置的实际拍摄图；B：装置的模拟图。①为热敏纸及其固定架，②为IOL及“L”形支架，③为激光治疗仪。

图2 热敏纸激光斑分类 A～D分别为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级激光斑，E、F示异常光斑。

表1 无IOL时不同激光功率下热敏纸上各级激光斑的数量比较

1.2.2 A、B、C三组激光斑分布的比较将单焦点IOL、区域折射型MIOL和衍射型MIOL分别固定于实验装置的“L”形支架上。参考临床上人眼视网膜激光光凝常用的激光功率范围，结合与空气相比激光通过IOL可能发生折射、反射等光学现象，观察实验的实际情况，设定激光功率为200 mW、260 mW和320 mW(小于设定功率时热敏纸上无激光斑形成，大于设定功率时激光束将热敏纸击穿)。应用不同的激光功率，A组、B组、C组分别在热敏纸上记录50个激光斑，依据上述热敏纸激光斑的分级方法将各组激光斑分级并计数，比较同等激光功率下三组激光斑的分布是否存在差异。以A组为对照组，进一步比较B组、C组与A组之间是否存在差异。如存在差异，且B组和(或)C组的激光斑分布水平较A组低，则逐步提高B组和(或)C组的激光功率，重复实验，再次比较此时的激光斑分布与原激光功率下A组的激光斑分布，并记录B组和(或)C组达到A组激光斑反应时的激光功率。

1.3 统计学方法应用统计学软件SPSS 21.0进行统计分析。本实验为多组多分类设计，激光斑的数量为计数资料，激光斑的分级为有序分类，对激光斑各级数量的比较应用Kruskal-Wallis非参数检验。若整体比较差异有统计学意义，则进一步两两比较。检验水准：α=0.05。

2 结果

2.1 不同激光功率下三组各级激光斑数量的比较三组的激光斑分布比较结果显示，在激光功率200 mW、260 mW和320 mW下，A、B、C三组各级激光斑的数量差异均有统计学意义(均为P<0.05)(表2)。为比较激光通过MIOL与单焦点IOL进行光凝产生激光斑的差异，将B组、C组分别与A组比较，结果显示，不同激光功率下，C组与A组激光斑数量差异均有统计学意义(均为P<0.05)，表明C组的激光斑分布与A组有差异；B组与A组激光斑数量差异均无统计学意义(均为P>0.05)，表明B组的激光斑分布与A组没有差异(表3)。C组在不同激光功率下激光斑的级别均较A组与B组级别低。

2.2 提高激光功率后各级激光斑数量比较为观察C组对激光斑的影响，进一步提高C组的激光功率，观察提高激光功率后C组能否达到A组同样的激光级别。将C组激光功率提高20 mW(VISULAS 532S眼底激光治疗仪在功率设定大于200 mW时最小调整单位为20 mW)，分别记录50个激光斑，统计C组各级激光斑数量，将其与原激光功率下A组各级激光斑数量进行比较，结果显示差异均无统计学意义(均为P>0.05)(表4)。表明在少量提高激光功率后，C组各级激光斑数量可达到原功率下A组的水平。

表2 不同激光功率下三组激光斑分布及比较

表3 不同激光功率下B组、C组激光斑数量分别与A组比较

表4 C组少量提高激光功率后各级激光斑分布与原功率下A组比较

3 讨论

目前，MIOL主要是应用折射、衍射或两者结合的原理，使光线通过后形成两个或三个焦点，达到视远和视近的目的[3]。MIOL的适应证相对于单焦点IOL更为严格，目前专家不推荐对合并眼底病变的白内障患者植入MIOL[1]。而Alio等[4]和Grzybowski等[5]研究表明，应用MIOL可以对一些合并有视网膜疾病的白内障患者带来益处，对此类患者严格禁忌使用MIOL还没有明确的临床证据，应根据视网膜疾病的类型和严重程度评估MIOL能否使用。

此外，MIOL是否对眼底检查、治疗和手术带来影响还没有统一结论。有研究表明，在视网膜修复手术中，术者通过MIOL观察视网膜时出现困难[6-7]，气-液交换后视网膜更加看不清[6]。有研究表明，在兔实验中，MIOL术后进行视网膜激光光凝存在功率过高的倾向[8]。

眼底激光是治疗多种视网膜脉络膜疾病的重要方法[9-10]。用于眼底治疗的激光主要是热效应激光。为达到治疗目的，眼底激光需要选用合适波长的激光，使其既能很好地穿透眼部屈光介质，又能被靶组织很好地吸收。眼内最常使用的激光为蓝绿激光。本实验中应用波长为532 nm的绿光。为反映激光的热效应，本实验应用热敏纸模拟人眼视网膜，其表面覆盖热敏化学涂层，当温度升高大于70 ℃时，化学涂层中无色染料将与显色剂发生化学反应产生颜色。因此，激光治疗仪使用的热效应激光会使热敏纸因局部温度升高而改变颜色，产生激光斑。

本实验中应用的三种IOL均为亲水性丙烯酸材质的后房型IOL，双凸非球面设计。单焦点IOL、区域折射型MIOL和衍射型MIOL的光谱透过率分别为>95%、≥90%和≥85%。区域折射型MIOL的视远区域和视近区域之间存在扇形过渡区域，光线通过过渡区域会产生光能损失。单焦点IOL的光谱透过率比区域折射型MIOL的光谱透过率高，也与其过渡区域存在光能损失的问题相符。但本研究结果表明，在不同激光功率下，532 nm激光通过区域折射型MIOL进行光凝在热敏纸上形成的激光斑与单焦点IOL并无差异。这可能是因为区域折射型MIOL的两个区域均为折射设计，且在进行激光光凝的过程中，操作者始终通过全视网膜镜观察激光斑并调整激光治疗仪的操作杆使激光束的焦点落在热敏纸上。另外，本实验中应用的区域折射型MIOL过渡区域面积很小，在两侧呈扇形分布，扇形小于5°，这可能使激光束恰好通过过渡区域的可能性降低。

本研究结果表明，532 nm激光通过衍射型MIOL在热敏纸上形成的激光斑与单焦点IOL相比仍有差异。在不同激光功率下，激光通过衍射型 MIOL 后形成的激光斑等级均偏低，这种差异可能与衍射型MIOL的设计有关。虽然激光作为直径极小的单束光线，其通过MIOL后的路线可能并不与平行光或发散光相同，也可能是激光束从相邻衍射光栅的间隔通过，但较为密集的衍射环仍造成了激光束一定的光能损失。这也符合 Akreos Adapt AO单焦点IOL的光谱透过率比LISA 809M衍射型MIOL的光谱透过率高的结果。

分析激光通过衍射型MIOL后形成的各级激光斑分布，我们设计了后续实验，少量提高通过C组的激光功率，进一步探究在提高功率的条件下，激光通过衍射型MIOL进行光凝能否得到稳定有效的激光斑。结果表明，在激光功率提高20 mW后，532 nm激光通过衍射型MIOL进行光凝形成的激光斑与单焦点IOL无差异。这表明虽然在同等功率下衍射型MIOL对激光斑的形成有一定影响，但少量提高激光功率后，衍射型MIOL也可以达到单焦点IOL在原有功率下光斑效果。

由于该研究在体外进行，在激光发射器与热敏纸之间只有IOL，而实际对患者进行眼底激光治疗的过程更为复杂，因此仍需改进后继续进行研究。在特殊情况下，如屈光介质混浊或视网膜水肿较重时，临床上应用红光或黄光进行光凝治疗，而在红光或黄光的条件下，折射型MIOL和衍射型MIOL是否影响激光光凝仍需要进一步研究。本实验中，以热敏纸代替视网膜有其局限性，后续进一步的实验考虑应用能更好替代视网膜的材料。