光线追踪技术测算人工晶状体度数的临床观察

孙明 周龚莉 彭婷婷 雷荣 鲍先议

·临床研究·

光线追踪技术测算人工晶状体度数的临床观察

孙明 周龚莉 彭婷婷 雷荣 鲍先议

目的 比较光线追踪技术与光学生物测量方法计算人工晶状体度数的准确性。方法 选择可以用IOL-Master测量出角膜曲率和眼轴的白内障患者60例(81只眼)，分为正常眼轴组(22mm≤AL≤24mm)和长眼轴组(AL>24mm)，行普通的同轴微切口白内障超声乳化加IOL植入术，植入人工晶状体度数按照IOL-Master测算结果，术前同时行角膜地形图检查及A超测量晶状体厚度，并应用Phaco-optics软件计算人工晶状体度数。术后1个月进行电脑验光。根据术后验光结果计算IOL理论度数，两种测算方法的屈光预测误差和绝对预测误差。用SPSS19.0软件进行比较分析。结果 (1)所有纳入患者应用角膜地形图所测量的K1、K2值均小于IOLMaster的测量结果，有统计学差异(P<0.05)，而两者测量的中央前房深度比较无明显差异(P>0.05)。(2)正常眼轴组应用IOL-Master测算方法和Phacooptics软件得到的预测屈光误差分别为(-0.182± 0.762)D、(-0.244± 0.967)D，比较无统计学差异(P>0.05)，而长眼轴组分别为(-0.89± 0.652)D、(0.47± 1.575)D，比较有明显统计学差异(P<0.05)。(3)长眼轴组中应用Phacooptics软件测算的绝对误差与散光大小有明显正相关性(P<0.05)，与眼轴无相关性(P>0.05)，而以IOLMaster计算公式为基础的LSW1公式的绝对误差与散光大小无明显相关(P>0.05)，与眼轴有明显正相关性(P<0.05)。结论 基于光线追踪技术的Phacooptics软件适用于散光较小的正常眼轴患者，对于长眼轴患者的计算结果有轻度远视倾向，但随眼轴长短的变异性较小。

光线追踪技术；Phacooptics；眼轴；散光；人工晶状体度数；白内障

[J Clin Ophthalmol,2017,25:22]

伴随着屈光白内障时代的到来，人工晶状体度数测量的准确性问题显得尤为突出。目前较为常用的人工晶状体计算公式中，既使公认较为准确的Haigis、SRK-T等第三代人工晶状体计算公式都会因眼轴的变化而产生较大的误差[1]，因此，我们迫切地需要找到一种可以适合于所有眼轴长度，乃至所有白内障患者的人工晶状体计算方法。近年来，市场上出现一种新的基于光线追踪技术的人工晶状体计算软件-由Olsen等设计的Phaco optics软件。本研究观察了该方法测量人工晶状体度数的准确性，为提高可信度，我们仅选取了术前可用IOL Master测量出眼轴的患者进行比较，排除了A型超声测量误差这一影响因素，根据患者术后的屈光误差推算出屈光预测误差，与我们目前常用的人工晶状体测算方案比较，分析这一新的人工晶状体测算方法的准确性、特点及适用范围。

资料与方法

一、对象

本研究为回顾性比较分析。研究对象包括2015年9月至2015年12月于武汉爱尔眼科医院接受普通同轴微切口白内障超声乳化联合后房型IOL植入术的白内障患者60例(81只眼)，根据其眼轴长短分为：正常眼轴组30例(36只眼)(22 mm≤AL≤24 mm)和长眼轴组30例(45只眼)(AL>24 mm)，年龄32～84(平均63.6)岁。排除标准：(1)白内障较重，应用IOL-Master无法测出眼轴长者；(2)合并明显晶状体脱位或浅前房者；(3)合并青光眼、视网膜脱离；(4)有屈光手术或外伤史者；(5)术中发生后囊膜破裂，植入IOL于睫状沟者；(6)术后可能无法继续随访者。

二、方法

所有患者术前行IOL Master检查，根据IOLMaster(Zeiss IOLMaster 500)结果制定植入IOL度数方案：眼轴(AL)22 mm≤AL≤24 mm者应用优化的Haigis公式，AL>24 mm者应用LSW1经验公式[2]计算，计算方法如下：将IOL-Master得出SRK-T公式和SRK-Ⅱ公式中目标屈光度最接近于零的度数分别记为PSRK-T和PSRK-Ⅱ，P=(2×PSRK-T和PSRK-Ⅱ)÷3+修正值，修正值≈(眼轴长度-23.65)×修正系数，眼轴≤27 mm，修正系数=0.2；>27 mm，系数=0.3。所有患者人工晶状体度数均按照此方案选取植入。同时所有患者术前行角膜地形图(德国oculus公司Pentacam HR版)检查及A型超声(直接接触法)测量晶状体厚度，将晶状体厚度和眼轴代入Pentacam HR版中安装的Phaco optics软件，选择植入的人工晶状体，即可得到建议植入的人工晶状体度数并记录。患者术后1个月行电脑验光，记录等效球镜度数并推算出拟达到完全正视状态所需的IOL度数[3]，即IOL理论度数(IOL theory)=实际植入IOL度数+DSpost×0.67(DSpost为术后屈光不正度数)。计算两组患者分别应用两种测算方法导致的预测屈光误差(predictive error,PE)=(IOL理论度数-实际植入IOL度数)/0.67，其绝对值为绝对预测误差(absolute predictive error,AE)。

所有手术均由经验丰富的白内障超声乳化手术医师应用爱尔康infinity超乳仪完成，均采用表面麻醉，颞上方巩膜隧道切口，宽度2.2 mm，5.5 mm直径的连续环形撕囊，IOL植入囊袋内，手术完成顺利，无不良并发症。植入的人工晶状体均为非球面材料。

三、统计学分析

结 果

所有纳入患者应用IOLMaster和角膜地形图所测得的生物学数据见表1，角膜地形图测得的K1、K2和散光值均小于IOLMaster的测量值，比较有统计学差异(P<0.05)，而两者测得的前房深度(ACD)值比较无明显差异(P>0.05)。正常眼轴组和长眼轴组的IOLtheory分别为(22.60±2.58)、(11.75±5.43) 。正常眼轴组应用IOLMaster测算方法和Phacooptics软件得到的PE值分别为(-0.182± 0.762)D、(-0.244± 0.967)D，比较无统计学差异(t=0.373,P=0.711)，AE值分别为(0.62±0.47)D、(0.74±0.66)D，比较无统计学差异(t=1.003,P=0.323)，而长眼轴组PE值分别为(-0.89± 0.65)D、(0.47± 1.58)D，比较有明显统计学差异(t=5.783,P<0.001)，AE值分别为(0.97± 0.53)D、(1.22±1.09)D，比较无统计学差异(t=1.506,P=0.139)。长眼轴组中应用Phacooptics软件测算结果的AE值与散光大小有明显正相关性(见图1)(r=0.383,P=0.009)，与眼轴无相关性(见图2)(r=0.089,P=0.563)，而LSW1公式测算结果与散光大小无明显相关(见图3)(r=-0.222,P=0.143)，与眼轴有明显正相关性(见图4)(r=0.296 ,P=0.048)。Phacooptics软件在长眼轴患者的应用中结果有轻度远视倾向(见图5)。

表1 IOL Master和Pentacam测量的生物学参数

图1 长眼轴患者Phaco optics测算结果与散光的相关性

图2 长眼轴患者Phaco optics测算结果与眼轴的相关性

图3 长眼轴患者LSW1公式测算结果与散光的相关性

图4 长眼轴患者LSW1公式测算结果与眼轴的相关性

图5 两种测算方法在长眼轴患者中的PE值比较

讨 论

目前的眼轴测量主要依赖于A型超声和IOLMaster，但较为主流的观点认为IOLMaster的测量结果优于A型超声[4]，因此我们的研究仅选用了可用IOLMaster测量出眼轴的白内障患者。为了进一步提高研究的可靠性，我们排除了短眼轴患者，因其特殊的解剖结构，通常伴有高眼压，浅前房，窄房角，小眼球等病理性因素[5]，术前术后前房深度变化难以预测，且病例较少，目前在这一新型人工晶状体测算方法的研究初期，我们仅选取最常见、生物学参数测量最准确的病例作为研究对象。

所有纳入患者的IOLMaster和角膜地形图检查均由经验丰富的技师反复测量3次以上，可信度较高，我们的结果显示角膜地形图测得的K1、K2和散光值均小于IOLMaster的测量值，这与DehnaviZ等[6]最近的研究结果相符，也与我们平时的临床观察是一致的，排除了测量误差的影响因素。

LSW1公式是根据大量高度近视患者的术后验光结果总结出来的回归公式，近几年来已在爱尔眼科集团内部多家医院广泛应用，对于高度近视白内障患者的人工晶状体度数计算有较高的准确度，已有部分临床观察结果的报告[2]，因此选择该公式作为长眼轴组患者的对照公式，可以更好地评估Phacooptics软件在高度近视患者中的应用价值。

光线追踪技术应用斯内尔定律，追踪入射光线到达的每一个折射面及所有入射光线来得到全眼球的波前像差误差，再通过特定方法估算出人工晶状体度数。其中角膜屈光力的计算均应用角膜地形图测量的真实值，不依赖于任何虚拟的参数，可以在任何角膜直径下进行计算，因此，从理论上来说，Phacooptics软件应该可以得到最准确的结果。

但是，在本研究中，通过术后屈光误差推算出预测误差，正常眼轴组中发现应用IOLMaster测算方法和Phacooptics软件得到的预测结果(PE和AE值)均无明显差异，而在长眼轴组中，基于IOLMaster中的SRK-T和SKR-Ⅱ公式推导的LSW1公式得到的PE值明显小于Phacooptics软件的预测结果，而AE值无明显差异。我们认为Phacooptics软件可以用来测算正常眼轴患者的人工晶状体度数，对于长眼轴患者的屈光预测结果有轻度远视倾向，不适合高度近视人群。而LSW1公式应用于长眼轴患者的测算结果恰好为轻度偏近视，基本符合高度近视患者术后的日常视觉习惯[7]。

另外，本研究还分析了绝对预测误差与眼轴和散光的关系，发现Phacooptics软件测算的绝对预测误差不依赖于眼轴的变化，这是目前所有IOLMaster计算公式所不具备的优势。综合各因素来看，术后人工晶状体有效位置(ELP)的预估是人工晶状体度数计算的难点，而Phacooptics软件中预测ELP的基础是Olsen等提出的C常数理论[8]，无需眼轴和角膜曲率的参与，我们的结果也验证了这一点，但其仍仅适用于少数人群，我们考虑以下几种原因：(1)软件内置的每种人工晶状体的C常数是国外学者根据白色人种的临床结果推算出来的，是否对中国人或黄色人种不太适合。(2)Phacooptics的测算结果包含了术后残留散光这一影响因素，正常眼轴患者通常散光较小，对结果影响不大，而高度近视患者往往伴随较高度数的散光，且这种散光无法通过白内障手术矫正，是否需要考虑术后残留的散光或是否需要将残留散光全部考虑在内。(3)我们在以往计算的过程中将目标屈光度均设为0，是否应该根据患者的眼轴或术后残留散光设定个性化的目标屈光度？这些问题需要我们今后展开进一步的观察研究。

从目前临床观察结果看，正常眼轴伴较小散光患者可应用Phacooptics软件测算，结果可靠，但长眼轴患者建议应用LSW1公式，根据我们两年多以来的临床观察，此公式的结果安全且简便、实用，远视比例极低。但Phacooptics软件的应用仍然有待于我们进一步的开发及改进，尤其是一些目前应用IOLMaster难以测算的病例，如准分子术后患者。

[1] 郑虔，赵镇南，赵云娥，等.轴性高度近视眼超声乳化白内障吸除联合人工晶状体植入术后屈光度数误差分析.中华眼科杂志，2015，51：276-281.

[2] 李绍伟，任杰，萨其热，等.高度近视白内障患者人工晶状体度数计算LSW1经验公式临床结果报告.国际眼科杂志，2015，15：499-502.

[3]FamHB,LimKL.Acomparativeanalysisofintracularlenspowercalculationmethodsaftermyopicexcimerlasersurgery.JRefractSur, 2008，24:355-360.

[4]KoleqaMS,KovacevicS,CanovicS,etal.ComparisonofIOL-masterandultrasoundbiometryinpreoperativeintraocularlens(IOL)powercalculation.CollAntropol, 2015，39:233-235.

[5] 赵星星，崔巍. 微小切口超声乳化术治疗短眼轴白内障的临床观察.国际眼科杂志，2015，15：1161-1164.

[6]DehnaviZ,KhabazkhoobM,MirzaianiA,etal.ComparisonofthecornealpowermeasurementswiththeTMS4-Topographer,PentacamHR,IOLMaster,andJavalKeratometer.MiddleEastAfrJOphthalmol, 2015，22:233-237.

[7] 张婉琪，张少斌，邱坤良.高度近视合并白内障术后不同屈光状态与日常视觉活动质量的关系。中华眼外伤职业眼病杂志，2015，37:514-518.

[8]OlsenT,HoffmannP.Cconstant:Newconceptforraytracing-assistedintraocularlenspowercalculation.JCataractRefractSurg, 2014，40:764-773.

(收稿：2016-07-19)

Intraocular lens power calculation using ray-tracing technique

SunMing,ZhouYanli,PengTingting,LeiRong,BaoXianyi.WuhanAierEyeHospital,Wuhan,Hubei430064,China

Objective To compare the accuracy of ray-tracing technique and IOL Master for intraocular lens (IOL) power calculation. Methods 81 eyes of 60 patients whose axial length and corneal curvature measured by IOL Master were collected and divided into two groups, normal axial length group (22mm≤AL≤24 mm) and long axial length group (AL>24 mm). All patients accepted coaxial phacoemulsification cataract extraction through micro incision combined with IOL implantation. IOL Master decided the power of actual implanted IOL. Meanwhile, all patients were examined with corneal topography and type A ultrasound before operation, and IOL power was calculated with Phaco Optics software. The refractive errors at 1 month after surgery were measured by automatic refractor. Theoretical IOL degree, predictive error (PE) and absolute predictive error (AE) of the two calculation approaches were calculated based on the results of postoperative refraction. The results were analyzed by SPSS 19.0 software. Results 1) Among all the patients selected in this study, K1 and K2 measured by corneal topography were smaller than that measured by IOL Master (P<0.05).Anteriorchamberdepthmeasuredbytwoinstrumentshadnosignificantdifference(P>0.05). 2)PEofIOLMasterandPhacoOpticssoftwareinthenormalaxiallengthgroupwere-0.182± 0.762Dand-0.244±0.967D,andtherewasnosignificantdifference(P>0.05).PEinthelongaxiallengthgroupwere-0.89±0.652Dand0.47±1.575Drespectively,PEofIOLMasterwassignificantlysmallerthanthatofPhacoOpticssoftware(P<0.05). 3)AEofPhacoOpticssoftwareinthelongaxiallengthgroupwaspositivelycorrelatedwithastigmatism(P<0.05),butnotcorrelatedwithaxiallength.However,AEofLSW1formulawhichbasedonIOLMastercalculationformulawasnotcorrelatedwithastigmatismbutpositivelycorrelatedwithaxiallength(P<0.05). Conclusions Phaco Optics software based on ray-tracing technique is good for normal axial length patients with slight astigmatism. Our results showed a hyperopia tendency for patients with long axial length, but its correlation with axial length is weak.

Ray tracing; Phaco Optics; Axial length; Astigmatism; Intraocular lens power; Cataract

10.3969/j.issn.1006-8422.2017.01.007

430064 武汉爱尔眼科医院

鲍先议(Email:baoxy08@sina.com)

[临床眼科杂志，2017，25：22]