功能性人工晶状体定位导航的研究进展△

罗怡 刘馨 卢奕

·白内障专题·

功能性人工晶状体定位导航的研究进展△

罗怡 刘馨 卢奕

在屈光白内障手术时代，手术导航系统提供了精准的多功能平台，可在白内障手术过程中实现持续、自动、实时的眼位追踪和导航。术中的无痕标记，提高了散光型人工晶状体(IOL)的定位准确性和多焦点IOL的居中性；术中的实时测量，可提高角膜屈光术后IOL计算准确性，使功能性IOL精确定位。CALLISTO eye导航系统具有术中投射、切口定位、撕囊辅助定位和IOL定位导航功能，可与Forum 大数据管理平台无缝衔接；VERION导航系统具有参考图像追踪、制订手术计划和手术引导等功能。两种导航系统各有特点及优势，可实现个性化屈光手术设计。(中国眼耳鼻喉科杂志，2017，17：105-109)

功能性人工晶状体；导航系统；白内障；手术

随着白内障手术技术的日臻完善，从复明手术向屈光手术时代迈进，各种功能性人工晶状体(intraocular lens, IOL)不断涌现，手术也日趋完美。最近，以生物测量仪为基础的手术导航系统为眼科医师提供了一套完整的视觉导航系统，可在白内障手术过程中实现持续、自动、实时的眼球定位导航，设计完成个性化手术，使功能性IOL精确定位，被称为白内障术中“GPS”。以下对目前已在临床使用的手术导航系统在白内障手术中的应用作简要介绍。

1 屈光白内障手术现况及问题

在屈光性白内障手术时代，患者对术后视觉质量的期望越来越高，白内障手术的技术精益求精。散光矫正IOL——Toric IOL可矫正角膜散光，达到正视状态，提高术后裸眼视力，在临床上得到广泛应用[1]。然而目前Toric IOL植入主要应用手动标记，主观因素影响大，小瞳孔下、坐位裂隙灯标记、笔的粗细等将影响标记的准确性，散瞳后标记可能颜色变淡或消失。患者仰卧位手术。Swami 等[2]研究表明，患者在坐位、卧位眼位改变时，眼球旋转角度平均为(4.1±3.7)°旋转，8%旋转超过10°。标记流程也较为繁琐，需术前手动标记、术中目测标记线等。因此，Toric IOL的标记方法仍存在很大的改进空间[1,3-4]。多焦点IOL的应用，可帮助患者实现全视程的良好视力，减少对眼镜的依赖[5]。尤其是三焦点、无极变焦IOL的出现，可实现远中近全程、非瞳孔依赖的全天候视力，且实现了白内障老视矫正一体化解决方案[6-8]。这些功能性IOL的应用，尤其是联合飞秒激光辅助实现精准切削后，对IOL的定位精确性提出了更高的要求[9-10]。因此，实现白内障术中持续、自动、实时的精确导航，将为个性化屈光手术提供可能。

2 CALLISTO eye手术导航系统

CALLISTO eye手术辅助定位导航系统(Zeiss，德国)通过识别血管定位，可以实时动眼追踪定位，实现术前规划数据共享、术中个性化设计切口和连续环形撕囊(continuous curvilinear capsulorhex，CCC)大小、功能性IOL定位导航等，减少了术源性因素造成的误差，给手术带来了便利[11]。CALLISTO eye包括3项基本配置：IOL Master 500精确生物测量、CALLISTO eye (3.5版)精准术中导航和LUMERA 700无痕镜下投射。

2.1 术中投射功能 CALLISTO eye系统将IOL Master的无赤光照片和Lumera 700前节影像进行对位，根据两者角巩膜缘毛细血管的相对位置进行精确自动对位，也可根据医师经验进行手动调整，血管对应范围为鼻侧、颞侧120°。动眼追踪实时、快速，跟随性好，对于欠配合的患者仍然适应良好，在目镜中即可观察到全程手术的辅助标记线(图1)。目镜术中投射，镜下所见即为所得：切口大小和位置，完美的CCC撕囊和精准的Toric IOL位置清晰呈现。具有下列优势：IOL轴向标记从手动到自动，消除了人为误差；IOL轴向从点定位到线定位全面升级；视轴与IOL光学中心精确重合；手术切口位置可精确到1°。

图1. CALLISTO eye系统的血管定位方法 A. 眼部无赤光前节照片；B.血管对位；C. CALLISTO eye 0～180°标记

2.2 切口定位功能 CALLISTO eye系统可个性化设置辅助线，设计并定位透明角膜和角巩膜缘切口，例如散光IOL植入的切口与轴位线设计(图2)。手术切口标记切口宽度，无轴位刻度标记，角膜缘松解切口(limbal relaxing incisions，LRI)设计需网上进行，再输入。

2.3 撕囊辅助定位 白内障CCC时，配有1～2个大小可调的撕囊辅助环，选择单环或者双环，可个性化选择撕囊大小，根据辅助环更精确地完成撕囊。CALLISTO eye可助力连续、环形、居中撕囊，个性化设置撕囊口大小，镜下投射环形参考撕囊口，实现以视轴为中心的居中(图2)。有研究[12]表明，经验丰富的医师在导航系统引导下的手动撕囊，其直径大小、居中性和形态等可以和飞秒激光辅助的撕囊相媲美。

图2. CALLISTO eye系统定位功能 A. 切口定位；B.撕囊定位

2.4 IOL定位导航功能 Z ALIGN-Toric IOL导航[13]：根据IOL Master测量的Toric IOL参数，确定Toric IOL标记度数、切口角度信息、撕囊口直径等，以定义参考线和目标轴，并在触摸屏上与目镜中显示，实现散光IOL的定位和导航。散光IOL轴位对位为3条对位线，不显示刻度(图3)。有研究[14]表明：Toric IOL植入术后第1天，使用CALLISTO eye标记组IOL旋转(2.88±2.76)°，使用传统标记组IOL旋转(5.94±10.67)°。Solomon等[15]的研究也表明，CALLISTO eye系统可在屈光白内障手术中有效减少散光。CALLISTO eye(3.1 版)为0～180°标记，而CALLISTO eye(3.5 版)升级为无痕自动标记，可消除手动标记带来的人为误差，更精确[14]；无需在患者眼睛上做任何标记，方便快捷，减少数据输入及患者术前标记的流程；减少了对患眼的创伤。

多焦点IOL导航：根据术中十字线定位居中多焦点IOL，保证IOL的位置居中性。撕囊、IOL植入均以视轴为中心(图3)。

图3. IOL定位导航功能 A. ZALIGN-Toric IOL定位导航；B. 多焦点IOL定位导航

2.5 Forum大数据 大数据时代，Forum眼科影像管理平台(Zeiss，德国)可以连接不同的眼科检查系统和手术系统，连接不同的信息系统，实现数据共享，组合分析。通过Forum可把IOL Master上患者的所有信息传入CALLISTO eye，无需USB，可实现无缝衔接、无痕导航，实现信息化白内障解决方案。除了将术前检查结果传入手术室外，还可以将术中录制的手术视频、图片资料快速、无缝传回到手术医师的办公室终端，便于临床交流和讨论，更可以汇总术后患者随访信息资料。Forum真正做到了无纸化将术前、术中、术后患者信息资料的快速、无缝传输和汇总，便于交流总结和管理(图4)。Forum白内障工作平台，可与IOL Master、手术显微镜和CALLISTO eye系统无缝连接，将术前的资料传到手术系统，实现上述散光标记、辅助切口和撕囊、Toric IOL定位和曲率检测等功能[16]。

图4. Forum 大数据管理平台

综上所述，CALLISTO eye手术导航系统通过IOL Master全面精准数据测量；CALLISTO eye自动匹配定位；个性化手术规划设计；显微镜目镜下术中投射，手术进程“镜”在掌握，实现了无痕精准导航。再通过Forum大数据管理平台无缝衔接，大大简化了手术流程，提升了屈光性白内障手术的质量。

3 VERION手术导航系统

VERION数字手术导航系统(Alcon，美国)通过图像、规划、引导三大模块，采用生物特征进行全程跟踪比对，与显微镜和LenSx模块相连，实现个性化屈光白内障手术。主要用于术前规划、术中导航定位和功能性IOL的定位导航，确保手术的一致性和优化视觉效果；利用图形导航系统联合术中识别验证系统，用于功能性IOL(散光、多焦)植入和屈光术后白内障手术[16]。

3.1 参考图像追踪 VERION Reference Unit型眼科生物测量及手术计划系统可以进行生物测量：动态角膜散光、角膜缘位置和直径、白到白(white-to-white, WTW)的水平距离、瞳孔大小和中心、角膜反射位置和视轴偏心等。

上述关键诊断检查后，该系统通过彩色照片比对，捕获巩膜血管、角膜缘和虹膜标记，可实现360°范围血管对应，在术中通过这些标记对眼部进行配准和追踪，采用生物特征进行全程跟踪比对。术中患者注视配合后自动生成轴位线，自动对位配合度高，可显示眼球旋转度(顺时针/逆时针)。

3.2 制订手术计划 VERION reference unit系统已预装IOL计算系统，还可进行多元公式计算、优化A常数，以预测最佳的IOL选择。VERION可以直接进行Toric IOL度数计算、设计，无需网上计算并输入数据，大大简化了流程；可以进行散光管理，通过计算最佳切口位置、Toric IOL度数、角膜松解切口位置、术源性散光等帮助减少术后残留的散光。

3.3 手术引导 VERION数字导航系统和LenSx飞秒激光辅助白内障手术系统同时使用，可简化数据输入，利用参照图像叠加预先定位手术切口，增加飞秒激光白内障手术的精确性。VERION数字导航系统和手术显微镜连接，可以进行精确的切口、撕囊和IOL定位。手术切口标记中心点，有轴位刻度标记；可以显示撕囊边界，进行直径精确到0.1 mm的撕囊；Toric IOL轴位对应一条对位线，显示轴向刻度；应用中心对位模块进行多焦IOL定位，中心定位可选择术前瞳孔中心及视轴等(图5)。

图5. VERION数字导航系统术中引导 A.切口引导；B.撕囊引导；C.中心定位引导以定位多焦点IOL；D.散光IOL定位引导

4 其他导航系统

新的手术导航辅助设备 ORATM 系统, 联合VerfEyeTM 技术，利用波前像差测量，白内障术中可实时测量术眼的屈光状态，在LASIK术后和需矫正散光的患者中发挥显著优势。Ianchulev 等[17]的研究表明，ORA系统较传统Toric IOL手动标记植入后，其目标屈光度偏离率降低了53.8%。但该系统尚未在国内临床使用。有研究[16]表明，Cirle surgical navigation system (SNS)导航系统可以改善Toric IOL位置的准确性、手术切口位置的选择以及撕囊大小的精确性，从而可以改善眼科手术的精确性，获得更好的屈光结果。

5 导航系统评价

5.1 应用优势 术中导航系统利用特征式定位导航，为精准的多功能平台，利用精确、实时眼位追踪和导航，白内障手术的无痕标记，提供精准的切口、CCC，提供预期的散光植入轴向，实现个性化屈光手术设计[18-19]。

术中导航系统较传统手动标记准确性更高。Elhofi等[11]进行了前瞻性研究， 60眼(60例)同轴角膜散光>1 D，行白内障手术和Tecnis toric IOL植入，随机分配为VERION导航系统或裂隙灯手动标记进行Toric IOL定位。术后未矫正远视力(UCDVA)导航组为0.12±0.12 logMAR，手动组为0.18±0.14 logMAR (P= 0.104)。实际散光与靶向散光(targeted induced astigmatism，TIA)的偏差，导航组为(0.10±0.08)D，手动组为(0.20±0.14)D，差异有统计学意义(P=0.001)。裂隙灯检查术后平均Toric IOL偏位，导航组为(2.4±1.96)°，手动组为(4.33±2.72)°(P=0.003)。Toric IOL的实际轴位对于获得目标的散光矫正非常重要，相比手动标记，使用VERION导航系统TIA偏差更少，术后Toric IOL偏位度数更小[11]。Davison等[20]分析了83眼(56例)行白内障切除联合AcrySof Toric IOL植入的临床结果，应用IOL Master计算IOL度数，Pentacam测量全角膜屈光度数(包括前后角膜的散光度数，total corneal refractive power，TCRP)进行Toric IOL计算，并应用VERION导航系统术中定位。结果显示，58%的患眼残余屈光度<0.25 D，80%患眼残余屈光度<0.5 D。因此测量角膜后表面的散光度数，而不是使用人群平均值，基于TCRP测量联合术中导航定位Toric IOL准确性高，为患者带来益处[20]。

一些研究分析了导航系统测量角膜曲率的可重复性、准确性及患者满意度。VERION导航系统测量K值、陡峭轴位和WTW距离可重复性高(0.919～0.997)[21]。研究[22-23]表明VERION导航系统与几种常用的生物测量仪器：Tonoref Ⅱ自动屈光测量仪、IOL Master 500、Lenstar LS900、AL-Scan光学生物测量仪、 Pentacam和OPD Scan Ⅲ 波前像差分析仪相比，检查时间、角膜曲率和散光的测量结果均无显著差异，患者满意度高。Asena等[24]则发现，VERION导航系统与Zeiss IOLMaster 500和Topcon KR-8900自动验光仪(AKR) 测量角膜曲率和散光的结果存在差异，在临床应用时需要关注。

5.2 存在的问题 手术导航系统亦存在一些问题需要进一步完善和发展。①手术操作步骤增多及时间延长，术前测量时间延长，最好在不散瞳情况下测量，术中需注视配合。②许多复杂性白内障手术，如存在小睑裂、固视障碍、角膜病变、结膜充血水肿等，测量困难或误差大，无法进行血管识别及导航定位。③若发生术中故障，因没有进行标记，只能暂停手术。④手术费用增加。因此，需选择合适的患者，合理规避问题，以取得良好的效果。

6 结语

在屈光白内障手术时代， CALLISTO eye、VERION等手术导航系统提供精、准的多功能平台，可在白内障手术过程中实现持续、自动、实时的眼位追踪和导航。术中的无痕标记，提供精准的切口、CCC，提供预期的散光植入轴向，可提高Toric IOL的定位准确性和多焦点IOL的居中性；术中实时测量，可提高角膜屈光术后IOL计算的准确性，实现功能性IOL精确定位导航和个性化屈光手术设计，值得在临床推广应用。

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(本文编辑 诸静英)

Advances in precise position and navigation of functional intraocular lens

LUOYi,LIUXin,LUYi.

DepartmentofOphthalmology,EyeEarNoseThroatHospitalofFudanUniversity,Shanghai200031,China

LUO Yi，Email: yeeluo1106@163.com

In the phacorefractive age, surgical image-guided system provides precise multifunctional platform for cataract surgery. Continuous, automated and real-time eyeball tracking and navigation, and intraoperative marking without a trace could be achieved. Alignment of toric intraocular lens (IOL) and centrality of multifocal IOL were improved. Intraoperative real-time measurement of the operated eye could improve the accuracy of IOL power calculation after keratorefractive surgery. Therefore, precise position of functional IOLs were achieved. CALLISTO eye image-guided system possesses the functons of view superimposed assistance, incision assistant, continuous curvilinear capsulorhex assistant, Z ALIGN-Toric IOL assistant and seamless connection with Forum big data management platform. VERION image-guided system possesses the functions of reference image tracking, surgery planning and navigation. Both image-guided systems have its characteristics and advantages and could help with individualized phacorefractive surgery design. (Chin J Ophthalmol and Otorhinolaryngol,2017,17:105-109)

Functional intraocular lens; Image-guided system；Cataract; Surgery

国家自然科学基金面上项目(81371002)

复旦大学附属眼耳鼻喉科医院眼科 上海 200031

罗怡(Email: yeeluo1106@163.com)

10.14166/j.issn.1671-2420.2017.02.008

2016-12-26)