非球面人工晶体的研究进展

侯晓依(综述)，李平华(审校)

(重庆医科大学附属第一医院眼科，重庆 400016)

随着白内障超声乳化手术及人工晶体技术的不断发展，以单纯提高视力为目的白内障手术，已经不能满足人们对高质量视觉质量的要求。很多白内障患者术后虽然视力有所提高，但却出现夜间眩光及暗视力较差等问题。这种现象不能用传统的视光学理论来解释。随着波前像差技术的进步，人们发现传统的球面人工晶体存在较大的球面像差，这是术后影响视功能的主要因素之一。基于以上原理，非球面人工晶体应运而生。该文就非球面人工晶体的设计、分类、问题与展望予以汇总及分析，以期为白内障患者及临床工作者在晶体的选择上提供一定的指导作用。

1 非球面人工晶体与人眼像差

人眼屈光系统不是一个理想光学系统，存在着或多或少的像差。研究显示，年轻时，晶状体为负性球差，随着年龄的增加，晶状体内部各种成分的折射率梯度发生改变，使得其负性球差减少，相反正性球差增加[1]。人眼的角膜球面为正性球差，并且很少随着年龄的增加而改变。这打破了晶状体的负性球差与角膜的正性球差的中和关系，导致眼球总体的球差值增大。而球面相差是影响人眼对比敏感度的重要指标，随着年龄的增加，人眼对比敏感度下降，最终造成视网膜成像质量的下降[2],因此在植入传统的球面人工晶体后，不仅没有使白内障患者自身眼球的球面相差得到矫正，反而增加了术后人工晶体眼的正性球差，降低了成像质量。非球面人工晶体对其光学表面曲率进行修改，让光学表面上各个部位的屈光度相同，将通过晶体不同部位的光线聚集在中轴线同一点上，这样就使视网膜上生成高质量的成像。这就是非球面人工晶体产生的原理。

2 非球面人工晶体的设计及分类

负球面像差的非球面人工晶体自身的球差值为负，可以平衡或部分抵消角膜的正性球差，降低总的眼球的球面像差。临床上主要有眼力健公司的Tecnis系列、爱尔康公司的Acrysof IQ系列及德国Acri.Tec公司的Acri.Smart 36A。Tecnis Z9000人工晶体前表面为非球面修饰，球差值为-0.27 μm，理论上植入此晶体后，人眼内像差会降低到零。Alcon公司所生产的AcrySof SN60WF人工晶体为后表面非球面修饰，其本身球差值为-0.20 μm，理论上植入眼内后，眼内总球差为+0.1 μm。德国Acri.Tec公司的Acri.Smart36A为一片式晶体，可适用于1.4 mm微切口的超乳手术，光学部直径为6.0 mm，其负性球差来自于前后表面的双凸型非球面设计[3]。

零球差非球面人工晶体自身无球差，并不改变角膜及眼球固有的球差，患者植入此种人工晶体后，虽然保留了部分正性球差，但从某种程度上增加了焦深，从而提高了眼球屈光的假性调节力。主要包括博士伦公司AO系列人工晶体和Thinoptx Ultmchoice1.0，当瞳孔直径为6 mm时，不附加任何球面像差[4]。Baush&Lomb公司的SofPort AO是一款三片式人工晶体，光学部直径为6.0 mm，其前后表面均被设计为非球面，从中心到周边的屈光力均相同，这使该人工晶体球面像差为零，由于SofPort AO本身无球差，植入眼内后总球差为+0.28 μm[5]。ThinoptxUltmchoice1.0为超薄可卷式人工晶体[6]，材料为亲水性丙烯酸酯，该晶体一侧切成一个具有连续曲率的表面，另一侧被切成极细的曲率不同的锯齿形环结构，每个环带通过的光将被集中在一个点上，从而达到消除人工晶状体的球面像差的目的。它的主要特点在于其超薄结构，可通过很小(2.0 mm)的手术切口植入眼内，从而更适用于微型切口白内障手术。

3 非球面人工晶体的临床应用效果观察

虽然非球面人工晶体客观地减少了人眼球面像差，但目前对于非球面人工晶体的临床效果仍存在一些争论热点。

3.1非球面人工晶体与视功能 目前临床上评价白内障患者术后人工晶体眼视功能的主要指标包括裸眼远、近视力和最佳矫正远、近视力[7]。李海武等[8]比较了四组植入了不同人工晶体(AcrySofSN60WF组23例，Z9001 TECNIS Z9001组23例，KS-3 AI组20例、SN60AT组22例)眼白内障术后裸眼视力、最佳矫正视力及等效球镜度数，组间差异无统计学意义。非球面人工晶体与球面人工晶体都可以有效地提高术后视力，有研究表明，在恒定的高亮度对比度下，非球面人工晶体与球面人工晶体眼视力有没有显著的提高，与Denoyer等[9]的研究一致。

非球面人工晶体的一个重要功能是其可以为白内障患者术后带来较好的功能性视力，尤其是在昏暗环境、有雾或者驾车等情况下的视力。Dick等[4]通过研究发现，非球面人工晶体TECNIS人工晶体Z9000可以明显提高患者在夜晚的功能性视觉和驾驶能力，使司机在每小时55公里的速度下，缩短其对紧急情况时的反应时间大概0.5 s，而这0.5 s可以显著提高驾驶员紧急逃生措施的时间。

3.2非球面人工晶体与对比敏感度研究 大量的实验及临床研究都认为非球面人工晶体可以减少人眼球差、增加对比敏感度[10]。Pandita等[11]研究发现,植入AcrySof IQ人工晶体的患者在有或无眩光的间视条件(瞳孔直径4～6 mm)下有显著的高对比敏感度，但视敏度无显著提高。Tzelikis等[12]报道了相似的结果，但在测试高空间频率有眩光的间视状态下，AcrySof IQ组的对比敏感度并没有显著差异，但相比于球面晶体，AcrySof IQ组的对比敏感度整体上更好。但近年来一些对比研究表明,尽管减少了球面像差，但非球面与球面人工晶体间对比敏感度并无显著差异[13]。Gong等[14]通过对三组高阶像差及球差均不同的人眼进行比较，对比敏感度在明视、间视和眩光间视的条件下均无显著差异。但也对其结果无差别作出可能解释:①组间像差的差异不足以引起对比敏感度的差异；②当下的测试工具敏感度有限，不能探查到对比敏感度更为精细的变化。

3.3非球面人工晶体与人眼瞳孔直径 以往的研究证实了非球面人工晶体的优点，即可提高对比敏感度及减少球差等[15-16]。但非球面人工晶体也并不是在所有情况下均能体现其减少像差后所带来的良好视觉质量。Taketani等[17]对两种Alcon Acrysof设计的人工晶体进行比较，当瞳孔直径为4 mm时，两种球面晶体球差无显著差异，在瞳孔直径为6 mm时，前表面弯曲度更大的人工晶体具有较小的球差,视觉质量更高。因而非球面人工晶体在大瞳孔状态下，相对于传统的球面人工晶体可以提供更好的视觉质量，对于长期暗光下工作及夜间驾驶的患者，非球面人工晶体更值得推荐。

3.4非球面人工晶体的偏心和倾斜 非球面人工晶体对手术操作过程的精确度也有很高要求，晶体的偏心或者倾斜都可能增加像差[18]。晶体的倾斜与偏中心可以造成眼内不对称的高阶像差，如彗差和继发散光等的产生。还有一些研究推测，与球面晶体的球差相比，非球面晶体的倾斜与偏心可能对人眼视觉功能造成更大的不利影响[19]。Altmann等[20]评估了3种硅凝胶材质的人工晶体(LI61U/Bausch、SofPort AO/Bausch & Lomb、Tecnis Z9000/Advanced Medical Optics)在偏心状态下的视觉质量,结果表明，负球差晶体LI61U和Tecnis Z9000组晶体偏心后，模型眼的视觉质量明显下降，主要是由于不对称的高阶像差的产生；SofPort AO本身为零，偏心时则不会产生其他像差，对视觉成像也没有负面影响，其与LI61U人工晶体相比，不管是否存在偏心以及瞳孔直径发生改变的情况下，SofPort AO人工晶体成像质量均较高；而与Tecnis Z9000相比，偏心分别为0.15、0.30、0.38 mm时SofPort AO视觉质量更高。

3.5非球面人工晶体与焦深 有资料显示,一些正性球差可以提供更好的焦深，而球面人工晶体眼与负球差非球面人工晶体眼相比，焦深显著变大[21-22]。Johansson等[23]在对比Tecniz Z9000人工晶体和Akreos AO人工晶体中发现后者可以提供更大的焦深。而在Gong等[14]的研究中发现，虽然人工晶体球差差异显著，但人眼的焦深并没有显著差别。研究表明，适当增加人眼的球差，获得临床接受的最佳视力的同时，能够获得较大的焦深，有助于白内障患者术后看清不同物距的物体[24]。因而对于人眼球差的完全矫正并不意味着更好的视觉质量，保留适当的正性球差，也可为患者带来更好的视觉感受。

4 展 望

非球面人工晶体发展到今天，其临床应用已相当广泛，非球面人工晶体技术可减少术后眼球总体球差，改善因球差带来的视物模糊、眩光以及夜间视力下降等问题。但目前仍存在一定的局限性，若可以把波前像差技术和白内障超声乳化技术及人工晶体植入术完美结合，根据不同角膜Q值的像差、年龄及眼球整体像差，设计出针对不同个体的非球面人工晶体，将是非球面人工晶体未来的发展方向。

[1] 杨文艳，袁援生.非球面人工晶体的理论及临床应用研究进展[J].医学综述,2009,15(24):3761-3764.

[2] Can I,Bayhan HA,Çelik H,etal.Comparison of corneal aberrations after biaxial microincision and microcoaxial cataract surgeries:a prospective study[J].Curr Eye Res,2012,37(1):18-24.

[3] Dubbelman M,Sicam VA,Van der Heijde GL.The shape of the anterior and posterior surface of the aging human cornea[J].Vision Res,2006,46(6/7):993-1001.

[4] Dick HB.Recent developments in aspheric intraocular lenses[J].Curr Opin Ophthalmol,2009,20(1):25-32.

[5] Tang XJ,Yao K,Xu W,etal.Study of clinical application of aberration-free aspheric intraocular lens[J].Zhonghua Yan Ke Za Zhi,2010,46(4):328-331.

[6] Bordeianu CD.Thinoptix implant--the last border in modern cataract surgery.After 7 months,results of first implants in Romania[J].Oftalmologia,2005,49(1):58-66.

[7] Kohnen T,Klaproth OK,Bühren J.Effect of intraocular lens asphericity on quality of vision after cataract removal:an intraindividual comparison[J].Ophthalmology,2009,116(9):1697-1706.

[8] 李海武.非球面人工晶体植入术后视觉质量对比分析[D].南方医科大学，2009.

[9] Denoyer A,Le Lez ML,Majzoub S,etal.Quality of vision after cataract surgery after Tecnis Z9000 intraocular lens implantation:effect of contrast sensitivity and wavefront aberration improvements on the quality of daily vision[J].J Cataract Refract Surg,2007,33(2):210-216.

[10] Morales EL,Rocha KM,Chalita MR,etal.Comparison of optical aberrations and contrast sensitivity between aspheric and spherical intraocular lenses[J].J Refract Surg,2011,27(10):723-728.

[11] Pandita D,Raj SM,Vasavada VA,etal.Contrast sensitivity and glare disability after implantation of AcrySof IQ natural aspherical intraocular lens:prospective randomized masked clinical trial[J].J Cataract Refract Surg,2007,33(4):603-610.

[12] Tzelikis PF,Akaishi L,Trindade FC,etal.Ocular aberrations and contrast sensitivity after cataract surgery with AcrySof IQ intraocular lens implantation clinical comparative study[J].J Cataract Refract Surg,2007,33(11):1918-1924.

[13] Wang L,Pitcher JD,Weikert MP,etal.Custom selection of aspheric intraocular lenses after wavefront-guided myopic photorefractive keratectomy[J].J Cataract Refract Surg,2010,36(1):73-81.

[14] Gong XH,Zheng QX,Wang N,etal.Visual and optical performance of eyes with different corneal spherical aberration implanted with aspheric intraocular lens[J].Int J Ophthalmol,2012,5(3):323-328.

[15] Sandoval HP,Fernández de Castro LE,Vroman DT,etal.Comparison of visual outcomes,photopic contrast sensitivity,wavefront analysis,and patient satisfaction following cataract extraction and IOL implantation:aspheric vs spherical acrylic lenses[J].Eye(Lond),2008,22(12):1469-1475.

[16] Tzelikis PF,Akaishi L,Trindade FC,etal.Spherical aberration and contrast sensitivity in eyes implanted with aspheric and spherical intraocular lenses:a comparative study[J].Am J Ophthalmol,2008,145(5):827-833.

[17] Taketani F,Yukawa E,Yoshii T,etal.Influence of intraocular lens optical design on high-order aberrations[J].J Cataract Refract Surg,2005,31(5):969-972.

[18] Nochez Y,Favard A,Majzoub S,etal.Measurement of corneal aberrations for customisation of intraocular lens asphericity:impact on quality of vision after micro-incision cataract surgery[J].Br J Ophthalmol,2010,94(4):440-444.

[19] Nanavaty MA,Spalton DJ,Marshall J.Effect of intraocular lens asphericity on vertical coma aberration[J].J Cataract Refract Surg,2010,36(2):215-221.

[20] Altmann GE,Nichamin LD,Lane SS,etal.Optical performance of 3 intraocular lens designs in the presence of decentration[J].J Cataract Refract Surg,2005,31(3):574-585.

[21] Rocha KM,Soriano ES,Chamon W,etal.Spherical aberration and depth of focus in eyes implanted with aspheric and spherical intraocular lenses:a prospective randomized study[J].Ophthalmology,2007,114(11):2050-2054.

[22] Fiala W.Remarks on Wave front designed aberration correcting intraocular lenses[J].Optom Vis Sci,2009,86(5):529-536.

[23] Johansson B,Sundelin S,Wikberg-Matsson A,etal.Visual and optical performance of the Akreos Adapt Advanced Optics and Tecnis Z9000 intraocular lenses:Swedish multicenter study[J].J Cataract Refract Surg,2007,33(9):1565-1572.

[24] 饶丰.大焦深人工晶体的设计[J].中国光学,2012,5(5):485-492.