基于新型扫频光源生物测量仪测量的全角膜屈光力和传统角膜屈光力计算IOL度数的准确性比较

余盈盈 元力 曹晓光 侯宪如 鲍永珍

白内障摘除手术现已进入屈光手术时代，随着手术技术不断完善，白内障术后屈光度数预测的准确性直接决定患者的视觉质量，而这与其眼球生物参数的不断精准测量、人工晶状体（IOL）计算公式的不断更新密不可分。以IOLMaster为代表的集眼球多种参数测量与IOL度数计算于一体的眼部生物学参数测量仪器取代了传统的超声生物测量的地位，成为眼部光学生物测量的金标准[1]。

在IOLMaster中，模拟角膜屈光力（K-value of simulated keratometry，Sim K）是根据前表面角膜屈光力和Gullstrand模型眼推测出来的全眼屈光力（Total keratometry，TK），只有当角膜厚度为Gullstrand模型眼所描述的500 μm及角膜后前表面曲率半径之比（Back/frontal corneal radius ratio，B/F值）为固定常数（正常角膜约为82%）时，Sim K才成立。而LASIK术后角膜前表面形态发生变化，B/F值也会随之改变，圆锥角膜的B/F值也会随着圆锥角膜的进展情况而发生改变，Tang等[2]对LASIK术后和圆锥角膜的患者测得的B/F值分别是72.0%和74.1%，对于正常白内障人群，也有2.02%和1.48%的患者B/F值≤78%和≥85%[3]，此时用Sim K去预测全角膜屈光力会降低测量精准度。正常人群中角膜前后表面散光轴向并不完全一致，在角膜前表面为顺规散光的患者中，只有91.8%的患者角膜后表面散光陡峭轴也位于垂直径线[4]。因此，由于患者实际B/F值和角膜后表面散光对TK的影响不能依靠SimK或其他由固定角膜屈光指数所得“全”角膜屈光力进行弥补，准确测量角膜后表面显得非常必要。

IOLMaster 700是首个基于扫频源相干光层析成像术（Swept-source optical coherence tomography，SS-OCT）技术的生物测量仪，利用远心光学技术和扫频OCT技术直接测量后表面角膜屈光力（Posterior keratometry，PK），由此得到TK[4-5]。自2016年IOLMaster 700对SS-OCT技术和独家远心光学专利技术的加持，国外一些研究[6-10]对K及TK在不同IOL度数计算公式对单焦点IOL、多焦点IOL及散光型IOL度数的准确性进行了比较，但IOLMaster 700 测量TK在国内开展时间短，关于其测量的K值及TK值对IOL屈光度数计算的精确性鲜见报道。本研究拟用IOLMaster 700扫频光学生物测量仪测得的K值和TK值在SRK/T、Haigis、Holladay2及Barrett Universal Ⅱ这4个IOL度数计算公式对三焦点IOL屈光度数计算的准确性进行比较。

1 对象与方法

1.1 对象

收集2021 年5—11 月在北京大学人民医院眼科中心因双眼年龄相关性白内障行白内障超声乳化联合衍射型三焦点IOL（AcrySof IQ PanOptix TFNT00，美国爱尔康公司）植入术的患者29例（58眼）。入选标准：①18 岁以上的中国成年人；②诊断为双眼白内障，术前规则性角膜散光小于1.0 D，单眼最佳矫正远视力≤0.3 LogMAR。排除标准：既往有眼内或角膜（屈光或外伤相关）手术史及合并其他眼部疾病患者。本研究遵循赫尔辛基宣言，获得北京大学人民医院伦理委员会批准（批号：2020PHA078），所有患者均知情并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 常规术前检查 所有患者均接受了常规的术前检查，包括裸眼视力（ETDRS标准对数视力表，LogMAR视力）、主觉验光、非接触气动眼压、裂隙灯显微镜、间接检眼镜下眼底、B超、角膜内皮细胞计数、光学相干断层扫描（OCT）等检查。使用IOLMaster 700扫频光学生物测量仪（德国Zeiss公司）进行术前生物学参数测量，IOLMaster 700通过与视轴对齐的单个SS-OCT图像1 次完成对眼轴长度（Axial length，AL）、前房深度（Anterior chamber depth，ACD）、中央角膜厚度（CCT）和晶状体厚度的测量，同时采用3 环18 点的测量模式进行前后表面角膜屈光力及TK、白到白角膜直径（White to white，WTW）的测量。所有的IOLMaster 700测量扫描均显示经过黄斑中心凹。

1.2.2 手术方式 完善术前检查并排除手术禁忌证后，所有患者均在表面麻醉（0.4%盐酸奥布卡因滴眼液）下行白内障超声乳化吸除联合IOL植入术。采用2.8 mm透明角膜切口，连续环形撕囊，直径为5.5～6 mm，水分离，晶状体囊袋内超声乳化晶状体核，吸除皮质，抛光处理晶状体前后囊膜，囊袋内植入折叠型IOL（AcrySof IQ PanOptix TFNT00），术闭水密角膜切口。双眼手术间隔2周。所有眼目标屈光度为正视。术中无并发症发生。

1.2.3 IOL 度数公式的选择及IOL 度数的确定 利用IOLMaster 700储存的软件（Barrett Suite,Software Version 1.88.1.64861），分别使用K和TK按照目前IOL度数计算标准公式（SRK/T、Haigis、Holladay2及Barrett Universal Ⅱ）及额外新增加的Barrett TK Universal Ⅱ公式计算目标屈光度为正视时IOL屈光度及预测的残余屈光度。

1.2.4 术后随访及测量 第2 眼术后1 个月及术后3 个月进行最佳矫正远视力（Corrected distance visual acuity,CDVA）、电脑验光及主觉验光。将术后主觉验光等效球镜度（SE）减去预测残余屈光度得到预测误差值，计算绝对预测误差（Absolute prediction error,APE)、绝对预测误差均值（Mean absolute prediction error,MAE）、绝对预测误差中位数(Median absolute prediction error,MedAE)。计算各个公式预测误差值在±0.25、±0.50、±0.75、±1.00 D内所占的百分比。

1.3 统计学方法

前瞻性自身对照研究。使用SPSS 20.0统计学软件进行数据分析。采用Kolmogorov-Smirnov检验进行数据的正态性检验，正态性分布数据以表示，非正态性分布数据采用M（Q1，Q3）表示。用Bland-Altman分析法分析K值及TK值的一致性，通过K值和TK值计算MedAE值的一致性，比较各个公式K值及TK值计算的MedAE的组内相关系数（Intraclass correlation coefficient,ICC）及95%置信区间（Confidence interval,CI）。使用Friedman检验比较各个公式之间的MedAE值，两两比较K值及TK值计算MedAE值采用Bonferroni校正的Wilcoxon符号秩和检验。采用McNemar's卡方检验比较各个公式K值及TK值计算预测误差在±0.25、±0.50、±0.75、±1.00 D范围内所占百分比的差异。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者基本资料

本研究共入选患者29例（58眼），1例患者术后1个月因黄斑水肿未纳入研究结果。28例（56眼）患者中男10 例，女18 例，年龄为53～81（67.0±7.9）岁，AL为23.50（22.75，25.17）mm，角膜屈光力为（44.25±1.37）D，TK为（44.26±1.33）D，ACD为（3.11±0.38）mm，晶状体厚度为（4.55±0.34）mm，术前及术后3 个月CDVA 为0.40（0.40，0.70）LogMAR及0（0，0.10）LogMAR，术后3个月SE是（+0.0 7±0.2 4）D，植入的I O L 屈光度为（+18.90±4.99）D。

2.2 K值及TK值的一致性分析

TK值和K值的差异平均值（TK-K）为0.007 D，二者之间的组内相关系数为0.996（P＜0.001），提示二者之间有良好的一致性。Bland-Altman一致性分析也显示K 和TK 有很好的一致性（见图1）。不同公式K值及TK值计算的APE一致性良好，Bland-Altman一致性分析见图2（ICCSRK/T=0.902，ICCHaigis=0.897，ICCHolladay2=0.871，ICCBarrettUniversalⅡ=0.741，P＜0.001）。不同公式K值及TK值计算的APE两两比较见图3。

2.3 术后1周、1个月、3个月屈光状态比较

术后1周绝对SE是0.250（0.125,0.375）D，术后1 个月为0.250（0.125,0.250）D，术后3 个月为（0.196±0.152）D，术后1个月和术后1周比较、术后3 个月和术后1 个月比较，SE差异没有统计学意义（Z=-1.75，P=0.080；Z=-1.03，P=0.303），而术后3 个月SE小于术后1 周，差异有统计意义（Z=-2.41，P=0.016）。28 例患者第1 眼术后3 个月绝对SE是（0.192±0.158）D，第2 眼术后3 个月为（0.201±0.150）D，二者差异无统计学意义（Z=-0.36，P=0.718）。

2.4 不同IOL度数计算公式的APE比较

Haigis和Barrett Universal Ⅱ公式中，使用TK值计算的MedAE略小于K值计算的MedAE，二者差异没有统计学意义（Haigis公式：Z=-0.90，P=0.370；Barrett UniversalⅡ公式：Z=-1.54，P=0.125）；而在SRK/T及Holladay2公式中，使用K值计算的MedAE略小于TK值计算的MedAE，二者差异也没有统计学意义（SRK/T公式：Z=-1.19，P=0.233；Holladay2 公式：Z=-0.09，P=0.928）。8个计算公式中，Barrett TK UniversalⅡ公式计算的MedAE值最小为0.193 D，Haigis K公式计算的MedAE值最大为0.390 D，8个公式的APE差异有统计学意义（χ2=49.55，P＜0.001）。见表1。

2.5 不同IOL度数计算公式的预测误差分布差异比较

图1.传统角膜屈光力（K）和全角膜屈光力（TK）的一致性分析n=56眼。传统角膜屈光力（K）和全角膜屈光力（TK）相比较的Bland-Altman图Figure 1.Agreement between conventional keratometry (K) and total keratometry (TK) for the normal range of keratometry valuesn=56 eyes.A Bland-Altman plot between standard keratometry (K) and total keratometry (TK).

图2.传统角膜屈光力（K）和全角膜屈光力（TK）计算的绝对预测误差（APE）的一致性分析n=56眼。A：SRK/T公式计算的Bland-Altman图；B：Haigis公式计算的Bland-Altman图；C：Holladay2公式计算的Bland-Altman图；D：Barrett UniversalⅡ公式计算的Bland-Altman图Figure 2. Agreement between absolute prediction error (APE) of spherical equivalent (SE) from standard keratometry (K) and total keratometry (TK)valuesn=56 eyes.A: Bland-Altman plot showed APE of SE calculated using the SRK/T formula;B: APE of SE calculated using the Haigis formula;C: APE of SE calculated using the Holladay2 formula;D: APE of SE calculated using the Barrett Universal Ⅱ formula.

图3.各公式两两比较传统角膜屈光力（K）和全角膜屈光力（TK）计算的绝对预测误差（APE）n=56眼。A：SRK/T公式计算的APE比较；B：Haigis公式计算的APE比较；C：Holladay2公式计算的APE比较；D：Barrett Universal Ⅱ公式计算的APE比较Figure 3.Pairwise comparison of absolute prediction error (APE) of spherical equivalent (SE) from standard keratometry (K) and total keratometry(TK) values among all formulasn=56 eyes.A: APE of SE calculated using the SRK/T formula;B: APE of SE calculated using the Haigis formula;C: APE of SE calculated using the Holladay2 formula;D: APE of SE calculated using the Barrett Universal Ⅱ formula.

Barrett TK UniversalⅡ比Barrett UniversalⅡ公式预测误差值在±0.25、±0.50 D内所占的百分比略高，而SRK/T、Haigis及Holladay2公式K值计算比TK值计算预测误差值在±0.25、±0.50 D内所占的百分比略高。两两比较K值和TK值在4 个公式中计算预测误差值在±0.25、±0.50 D内所占的百分比，差异均无统计学意义（均P＞0.05）。见图4。

3 讨论

TK是角膜前后表面屈光力之和，但是以往因为无法测量角膜后表面曲率半径，所以利用角膜前表面曲率半径数学推理方式来估算TK。近些年，随着直接测量角膜后表面曲率半径技术的问世，TK的概念应用于IOL度数计算公式中。由于不同的测量仪器有自己的计算方式去计算TK，TK应用于白内障IOL度数计算公式中的优势不尽相同。利用Scheimpflug照相系统测得的TK用于IOL度数计算公式中，一些文献报道准确性优于K[11-13]，而另一些文献则报道准确性不如K[14-15]。IOLMaster 700 通过角膜前表面屈光力及角膜厚度，直接测量PK而得到TK，被认为在IOL度数的计算中更加准确。Fabian等[7]对145 只人工晶状体眼进行析因分析，利用Barrett UniversalⅡ IOL度数计算公式，TK值计算的预测误差值在±0.50 D内的百分比是86%，准确性优于K值计算的预测误差值（在±0.50 D内的百分比是84%）。Srivannaboon等[6]也发现在SRK/T、Hoffer-Q、Haigis、Holladay 1和2以及Barrett和Barrett TK UniversalⅡ IOL度数计算公式中，TK值计算的MAE及MedAE比K值计算的MAE及MedAE要小，并且Barrett TK UniversalⅡ计算的MAE值最小。TK计算的预测误差值在±0.25、±0.50、±0.75、±1.00 D内所占的百分比也较K值略高点，TK值和K值的差异平均值为0.03 D[K：（44.56±1.18）D；TK：（44.59±1.22 D）]，二者具有良好的一致性（组内相关系数为0.99）。Ryu等[10]发现飞秒激光辅助的白内障在不同IOL度数计算公式中，TK值计算的MAE较K值计算的要小。TK值和K值的差异平均值为0.04 D[K：（44.20±1.46）D；TK：（44.24±1.48 D）]，二者具有良好的一致性（组内相关系数为0.99）。但无论是MAE、MedAE还是预测误差值在±0.25、±0.50、±0.75、±1.00 D内所占的百分比在TK和K间的差异均没有统计学意义。然而，Lee等[15]比较了TK和K在4种衍射型多焦点IOL之间的准确性，认为TK值和K值计算的APE的差异与IOL的类型有关，在Haigis、Holladay 2和Barrett UniversalⅡ IOL计算公式中，TK值计算的MedAE比K值计算的要大，只有在SRK/T公式中，TK值计算的MedAE比K值计算的小。

表1.以K值及TK值代入不同IOL计算公式所得的绝对预测误差平均值（MAE）及绝对预测误差中位数（MedAE）Table 1.Mean absolute errors (MAEs) and median absolute errors (MedAEs) for all formulas using K and TK values

图4.各个公式利用传统角膜曲率（K）和全角膜曲率（TK）计算的预测误差值在±0.25、±0.50、±0.75、±1.00 D内所占的百分比Figure 4. Stacked histogram comparing the percentages of eyes within ±0.25,±0.50,±0.75,and ±1.00 D of predicted postoperative spherical equivalent (SE) among all formulas using keratometry (K) and total keratometry (TK)n=56 eyes.

目前有关国人基于IOLMaster 700扫频光学生物测量仪测量的K值及TK值对IOL屈光度数计算准确性的比较研究鲜有报道。本研究拟用IOLMaster 700扫频光学生物测量仪测得的K值和TK值在IOL度数计算公式中的准确性进行比较。我们选择了同一位术者完成的双眼植入PanOptix TFNT00 IOL的28 例患者作为研究对象，结果显示使用TK值计算的MedAE在Haigis及Barrett UniversalⅡ公式比K值计算的MedAE值稍小一点，而在SRK/T及Holladay2公式，使用K值计算的MedAE比使用TK值计算的MedAE稍小一点。Barrett TK UniversalⅡ比Barrett UniversalⅡ公式预测误差值在±0.25、±0.50 D内所占的百分比略高，而SRK/T、Haigis及Holladay2公式K值计算比TK值计算预测误差值在±0.25、±0.50 D内所占的百分比略高。同时，本研究发现TK具有很好的重复性，TK值和K值的差异非常小（0.007 D），二者具有良好的一致性，与Srivannaboon等[6]关于K值和TK值相关性的研究结果一致。

本研究选择常见三代、四代、五代IOL计算公式SRK/T、Haigis、Holladay2和Barrett UniversalⅡ评估IOL屈光度数的准确性，Barrett UniversalⅡ被认为是计算IOL屈光度数准确性最高的公式[16-17]。本研究中，Barrett UniversalⅡ公式计算K值和TK值在±0.50 D范围内所占百分比最高，分别为92.9%和94.6%，准确性高于既往研究[18-19]。除了Haigis公式外，SRK/T、Holladay2 及Barrett UniversalⅡ公式在±0.50 D范围内的预测误差百分比均达到Behndig等[20]提出的71%的目标。临床IOL屈光度数的预测误差可能与眼球生物参数测量的设备和技术、IOL本身的材料和设计、患者的眼部情况等因素相关[21]，本研究IOL屈光度数屈光预测准确性较高，可能与本研究所选择的IOL种类为单一类型及患者排除其他眼病情况相关。

本研究中，Barrett TK UniversalⅡ公式计算的MedAE值最小（0.193 D），Haigis K公式计算的MedAE值最大（0.390 D）。Barrett TK UniversalⅡIOL计算公式是专门为TK而设计的，所以Barrett TK UniversalⅡ公式计算的MedAE值最小。但目前IOL的计算公式都是用K值直接替代TK值进行计算，还需要大量的数据积累去评估其屈光计算的准确性。Shammas等[15]的研究发现TK值和K值计算的APE的差别和IOL的类型有关，故需要更大样本的不同IOL的种类利用TK值去验证Barrett TK UniversalⅡIOL计算公式的准确性。

虽然在单焦点IOL及多焦点IOL的应用中，与K值相比，TK值没有绝对的优势，但在散光IOL及屈光手术后的患者中，TK值对于IOL屈光度数计算中有着明显的优势[7-8,22]。无论是等效球镜度还是柱镜度的APE，TK值较K值都相对更准确[7]。对于进行激光屈光手术后的患者，Barrett True K（TK）计算公式测得的平均预测误差和MAE最小[8]。Wang等[22]的研究也推荐对于角膜屈光手术后的白内障患者，将TK代入Haigis公式进行计算可以达到和Haigis-L及Barrett True K一样的精确性。

本研究也存在一定的局限性：首先，样本量有限；其次，双眼同时纳入研究会产生一定的偏倚；再者，没有按照眼轴的长短及不同的角膜屈光力去分组。接下来需要更多的样本量按照不同的眼轴长短及不同的角膜屈光力进行分组，比较TK值及K值在IOL度数计算公式中的准确性评价。

综上，本研究发现基于新型扫频光源生物测量仪测量的TK值在不同IOL度数计算公式中的IOL度数计算的精确性较K值一致，利用TK值在Barrett TK Universal Ⅱ公式的计算精确性更高。

利益冲突申明本研究无任何利益冲突

作者贡献声明余盈盈：收集数据，参与选题、设计及资料的分析和解释；撰写论文；根据编辑部的修改意见进行修改。元力、曹晓光、侯宪如：参与选题、设计和修改论文的结果、结论。鲍永珍：参与选题、设计、资料的分析和解释，修改论文中关键性结果、结论，根据编辑部的修改意见进行核修