非恒定像差非球面人工晶状体的研究现状与进展

刘彧琦，王 静，张劲松

0引言

白内障手术中吸除晶状体会导致人眼调节能力的丧失[1]，因此人们需要植入人工晶状体来解决屈光问题，而随着超声乳化白内障吸除术和人工晶状体的不断发展，白内障手术已经从单纯的复明手术转变为高质量的屈光手术。白内障手术患者对术后视觉质量的要求日益提高，不仅要“看得见”，更要“看得清楚”。为了满足患者的需求，科学技术人员设计出一代又一代IOL，而近些年新兴的非恒定像差非球面IOL使白内障患者术后的视觉质量及生活质量得到了进一步的提升。本文拟对像差的概念、不同种类非球面IOL的设计原理及优缺点、非恒定像差非球面IOL的临床应用效果观察等方面进行分析，以期为临床医生及白内障患者在IOL的选择上提供一定指导作用。

1人眼的像差

非球面IOL的光学成像原理首先要从像差说起。光线偏离理想光路，导致物体上的点对应于视网膜上不是一个理想的像点，而是一个发散的光斑，其结果使整个视网膜像对比度下降、视觉模糊，这种成像的偏差称为像差。人眼的角膜球面像差为正性，我国年龄相关性白内障患者的角膜球差平均值为0.266±0.010μm[2]，且年龄与角膜球差大小呈正相关[3]。青年时期，角膜的正性球差可以被晶状体的负性球差所补偿，使得人眼的总球差很低，成像质量较佳。随着年龄的增长，晶状体的光学特性发生改变，逐渐转变为正性球差，增大了全眼球差[4]，这会产生夜间视力差、光晕、眩光等症状[5]。白内障或屈光性晶状体手术中，忽视角膜球差可显著降低患者术后视力，尤其是当他们处于暗视条件时[6]。

2不同种类非球面IOL的设计原理及优缺点

传统的IOL为球面设计，存在明显的正性球差，可使全眼像差增加，导致视网膜上的成像位置不一，从而降低视网膜成像质量[7]，因此患者存在视物模糊、眩光、暗视力差等多种成像问题[8]。而非球面IOL可以将通过晶状体不同部位的光线聚集于中轴线的同一点上，从而使视网膜成像质量提高。

2.1非球面零球差IOL非球面零球差IOL自身无球差，不能矫正角膜的正性球差，患者植入后，保留部分的正性球差，可以从某种程度上增加焦深，从而提高了眼球屈光的假性调节力[9]。并且其对IOL的偏中心、偏位有很好的耐受性。

2.2非球面负球差IOL如今被人们广泛应用的非球面负球差IOL(又称像差矫正IOL)，其自身的球差值为负，可矫正角膜正性球差，从而减小人眼总的球面像差、提高对比敏感度[10]，其保留部分的垂直彗差，有助于改善近视的视觉质量[11]。但其光学特性依赖于患者的角膜形状和视觉中心，如果IOL的光学位置与人眼不匹配，将产生对视觉效果影响更大的其他高阶像差。朱海丰等[12]认为，当IOL在眼内的倾斜、偏心程度一定时，负球差IOL的球差值越大，其倾斜和偏心对患者视觉质量的降低越明显。

2.3新型IOL近年来，随着医学研究水平的发展，非球面IOL的新设计也层出不穷：(1)非恒定像差非球面IOL：以德国蔡司公司XL--Stabi Z0和CT LUCIA 601P(Y)为代表的非恒定像差非球面IOL是指从晶状体的中心到周边部球差值不恒定，晶状体中心部为负球差，周边部接近零球差。同时结合了负球差IOL和零球差的优点，使其既可以提高暗光下的对比敏感度，改善视觉质量，又减少了高阶像差(如彗差)，增强了晶状体对偏中心和偏位的抵抗性。(2) 非球面平衡曲线设计(ABC设计)IOL：有着非球面平衡曲线设计(ABC设计)的HOYA(iSert© 251，HOYA)IOL，在中央大约2.5mm的光学区细分为2个区域，1区的屈光力额外增加了大约0.2D，2区做了相应的凹表面处理，凹凸表面结合的设计产生干涉效应，可增强视网膜中心成像、减少彗差，从而提高了视觉质量。(3) 高次非球面IOL：以普诺明一片式高次非球面IOL为代表的高次非球面IOL，是利用非球面方程高次项来补偿IOL在倾斜和偏心条件下产生的高阶像差(主要为彗差、三叶像差)，这使得IOL无论处于何种偏心和倾斜的情况下，均能为人们提供优秀的视觉质量。

3非恒定像差非球面IOL的临床应用效果观察

3.1非恒定像差非球面IOL与视力Stepanov等[13]研究年龄相关性白内障患者38例43眼，年龄56～91 (平均70±8) 岁，对其进行超声乳化白内障吸除术后植入非恒定像差(CT Lucia 601P) IOL，其术前未矫正视力(UCVA)和最佳矫正视力(BCVA)平均值分别为0.3±0.18、0.58±0.21。术后4mo UCVA 和BCVA平均值分别为0.7±0.15、0.94±0.08，由此可见非恒定像差非球面IOL可使患者术后视力显著提高。Borkenstein等[14]对非恒定像差(CT LUCIA 611P)IOL植入1a后的患者进行临床效果观察，也得到了类似的结论，BCVA由术前平均0.48(LogMAR)提高到术后1a平均0.02(LogMAR)。Borkenstein等[15]对植入CT LUCIA 601P IOL的患者进行临床调查，患者术后满意度非常高，所有患者表示在任何情况下都没有晕眩或眩光。

李红惠等[16]对XL-Stabi ZO型非球面IOL(ZO组)与球面IOL(ADAPT组)进行对比，两组间患者术后的裸眼视力、BCVA及球镜度数差异均无统计学意义(P>0.05)。黄静[17]比较了四组植入不同非球面IOL[分别为球差值-0.18μm(HOYA60AD)、球差值-0.15～-0.18μm(STAAR KS-3AI)、零球差(Rayner920H 或 Rayner970C)、非恒定像差(Zeiss ZO)]的白内障患者术后BCVA，组间差异无统计学意义。由此表明非恒定像差非球面IOL与其他非球面IOL及球面IOL均可提高术后视力，但效果无显著差异。

3.2非恒定像差非球面IOL与对比敏感度对比敏感度可以全面、准确地评估患者在每一个空间频率下的视觉质量[18]，尤其是低空间频率下的对比敏感度在反映视觉功能方面更加敏锐[19]。大量研究证实非球面IOL在提高对比敏感度、改善视觉质量上有一定优势。Tzelikis等[20]研究发现，与球面IOL ClariFlex相比，植入非球面IOL Tecnis Z9001的患者在明视觉和中间视觉条件下，有更高的对比敏感度。黄静[17]比较了四组植入不同非球面IOL和四种传统球面人工晶状体(Rayner570C, XLSTABI-SKY, Hexavision, HQ-201)患者的对比敏感度，也得到了相似的结论，认为明视无眩光及明视有眩光中、低空间频率和暗视无眩光高空间频率下，四种非球面IOL组对比敏感度值总体高于球面IOL组；四种非球面IOL在明视及暗视有眩光或无眩光的各空间频率下，非恒定像差和球差值为-0.15～-0.18μm的非球面IOL组对比敏感度值高，其中非恒定球差非球面IOL组在明暗视中、低空间频率高，球差值-0.15～-0.18μm非球面IOL组在明视中、高空间频率及暗视低空间频率高。这表明非恒定像差非球面IOL在提高对比敏感度方面有重要意义。

3.3非恒定像差非球面IOL的像差保留优势非恒定像差非球面IOL的中心部球差为-0.18μm，可以使得患者术后于晶状体中心部保留约0.1μm的球差值。但术后球差值的保留大小至今存在争议：Beiko[21]研究发现，术后保留+0.1μm球差可明显提高明视及暗视下的对比敏感度。Morales等[22]得到了相似的结论，并认为保留较小的正球差可以提供较好的景深。但也有报道称用非球面IOL补偿角膜球差会使景深降低[23]。Peirs等[24]和Terwee等[25]认为，全眼球差为零时对比敏感度最佳。还有少数学者认为术后保留少量负球差,可获得更好的近视力[26-27]。

3.4倾斜和偏心对IOL成像质量的影响诸多原因可以导致IOL发生倾斜和偏心，如IOL没有被完全植入到人眼囊袋内、囊袋直径与整个IOL直径不一致、囊袋撕裂等都会致使IOL发生偏中心、偏位[28]。Madrid等[29]认为非球面像差校正IOL在倾斜或偏心时对视觉质量的影响大于球面，但一定范围内的倾斜或偏心，不会导致成像质量下降，非球面IOL只有在倾斜小于7°且偏心小于0.4mm时才能表现出它的优势，当偏心超过0.5mm时，非球面IOL与球面IOL的成像效果无显著差别。

当IOL发生偏中心、偏位时，球面IOL和非球面负球差IOL很可能会诱导高阶像差(尤其是彗差)，此时非球面零球差IOL的视觉效果更加稳定。非恒定像差非球面IOL的中心部为负球差，周边部接近零球差，从而能够增强其对偏中心和偏位的抵抗性。

3.5瞳孔直径对IOL成像质量的影响非球面IOL的优势能否充分发挥主要取决于瞳孔直径的大小：瞳孔直径小于2.5mm时，波前像差对视觉质量的影响很小，但随着瞳孔直径的增加(如昏暗的环境或夜间，瞳孔直径达到5mm以上时)高阶像差也随之增大[30]，与明视高对比度相比，暗视低对比度条件下的视力受高阶像差的影响更大[31]。总高阶像差、球差及二级散光，是影响视觉质量的主要因素[32]，因此大瞳孔下非球面IOL有明显优势。

3.6IOL的个性化选择多位学者认为，人群中角膜球差的个体差异性较大[33-34]，依据角膜球差值个性化选择IOL成为白内障手术的趋势：曾国燕等[35]对角膜球差<0.15μm、角膜球差介于0.15～0.35μm和角膜球差>0.35μm的白内障患者分别植入(XL-StabiZO IOL)、(AcrySof IQ IOL)和(Tecnis ZA9003 IOL)，对照组随机植入以上三种非球面IOL，术后测量全眼角膜球差、总高阶像差、调制传递函数值及斯泰尔比值发现：小瞳孔直径下(3mm)，植入不同球差设计的非球面IOL患者术后视觉质量无明显差异；大瞳孔直径下(5mm)，与随机植入非球面IOL相比，根据术前角膜球差大小个性化地选择IOL可使术后总球差相对波动于预期值，从而获得较好的视觉质量。Jia 等[36]也做过类似试验，试验组根据患者角膜球差大小植入非球面人工晶状体，对照组随机植入非球面人工晶状体，术后3mo试验组在6、12、18c/d空间频率暗光下对比敏感度均高于对照组，尤其是18c/d空间频率。认为根据角膜球差个性化植入非球面人工晶状体可以显著改善暗视高空间频率的对比敏感度。Schrecker等[37]也得到了相似的结论，认为个性化设计的像差校正型非球面人工晶状体可有效地改善术后视功能，尤其是对比敏感度。王静等[38]也认为根据患者角膜球差值为患者个性化地保留小度数的正球差对视觉质量有明显影响，但如何为术后保留球差值进行合理量化至今存在争议。

4小结及展望

非恒定像差非球面IOL是目前临床上备受关注的一种新型IOL，目前国内外的临床研究较少，作为一项新技术，其临床应用尚处于初期，IOL术后视觉质量尚待进一步研究和观察。我们期待非恒定像差非球面IOL具有广阔的发展前景，将会为白内障手术带来新的技术革新并为患者带来更好的视觉质量。