角膜曲率及其变化在人工晶体度数测量的研究进展

Progress of Corneal Curvature and Its Variation in IOL Power Calculation

摘要: 白内障是一种发病机制不完全明确的疾病，也是当今眼科的常见病和多发病。现较流行的术式为白内障超声乳化吸除 + 人工晶体植入术。术后患者视力的提高及视觉质量的改善与术前人工晶体度数的准确测量十分相关。而准确的人工晶体度数测量受到多种因素的影响，其中角膜曲率的变化更是人工晶体度数测量的重要影响因素之一。本文就角膜曲率及人工晶体屈光度测量的定义、方法与影响测量结果的相关因素等方面予以综述，对以后的临床工作提供参考价值。

Abstract: Cataract is common and frequently-occurring disease in ophthalmology nowadays, but its pathogenesis is not completely clear. With the development of medical science, the current surgical method is cataract phacoemulsification combined with IOL implantation. For patients with cataract, the visual quality is closely related to the accuracy of intraocular lens. Considering that the degree of intraocular lens is essentially affected by the changes of keratometry. Therefore, the effect of keratometry on the IOL Power Calculation is a direction worth exploring, which will be valuable for clinical medicine. In this paper, the definitions, methods and effects of IOL Power and Keratometry’s Calculation and the related factors are reviewed.

1. 引言

现今大部分白内障患者的主要术式为超声乳化联合人工晶体植入术，伴随科技的进步，患者对术后视力的恢复也提出了更高的要求 [1]。Retzlaff等提出准确的术前测量是通过公式获得满意屈光度的前提 [2]。Holiday等人推测术前测量误差是导致术后屈光误差≥2D的主要原因 [3]。Prager等验证了准确的眼球生物测量及适当的测量公式选择是人工晶体度数计算的关键因素 [4]。

2. 生物参数

人工晶体测量公式从40余年前发展至今为第四代公式，生物参数从角膜曲率、眼轴长，后续增加了角膜横径、前房深度，四代公式再新增术前屈光度、患者年龄、晶状体厚度等。更多的参数加入其中，综合推断术后人工晶体位置，从而提高公式准确性 [5]。

3. 人工晶体测量的常用公式

人工晶体计算公式按时间发展顺序共五代。第一代公式包括SRK公式及Fyodorov、Thijsen、Colenbrander、Binkhorst和Heijde公式 [6]，第二代公式包括SRK-II公式及Binkhors-II公式等 [7]，第三代公式包括SRK/T公式 [2]、Holladay 1公式 [8] 及Hoffer Q公式 [9] 等，第四代公式指Haigis公式 [10] 和Holladay II公式 [11]，第五代公式包括Barrett Universal II公式 [12] 和Olsen公式 [13]。为使公式更加准确，临床中应结合患者的眼部条件来选择恰当的公式，为此Thall等人和McEwan等人也曾提出个性化定制方案 [14] [15]。

作为第一代公式，SRK等公式运用几何光学原理，通过术前前房深度推导、估计术后的数值，因此误差较大，且仅适用眼轴长为22.0~24.5 mm的患者 [16]。

随后诞生的第二代公式在此基础上进一步考虑了眼轴长度及前房深度的变化，但其长眼轴的定义(AL ≥ 24.5 mm)与我国实际情况(近视眼及长眼轴比例高)不符，误差仍较大 [17] [18] [19]。

因此，人工晶体测量公式逐步完善，加入了术后前房深度预测 [20]，便有了第三代公式：SRK-T、Holladay、Hoffer-Q等公式，它们的平均绝对屈光误差值较小 [21]，目前广泛应用于临床。关于这些公式之间的对比，刘玉莲等人发现存在超长眼轴的远视漂移与短眼轴的近视漂移，测算得出的绝对屈光误差与患者的眼轴长度呈正相关[21]；Narvaez等研究发现SRK-II公式预测术后屈光度的误差值相对较大 [22]；Hoffer等人及Gavin等人认为Hoffer-Q公式相比其他公式更为精准 [23]。

关于第四代公式，Haigis公式可用于任意ACD数值的患者 [24] [25]，包括短眼轴患者。但在短眼轴患者中，国内外研究意见不尽相同，其中Evdoxia等认为以上公式预测结果均较好 [26]；Gianluca等则认为Hoffer Q公式对比其他公式更加准确，同时SRK-T和SRK-II公式相对误差较大 [27]。Youngsub等发现在ACD ≤ 2.4 mm的情况下，Haigis公式更加精确 [28]；而方薇等人通过研究证明以上公式均可准确预测屈光度，但其中Haigis公式误差绝对值相对较大 [5]。

第五代公式涉及的参数更加丰富，Hoffer等人在2017年通过研究发现，Barrett Universal II及Olsen公式在短眼轴患者的人工晶体度数计算与其他公式没有明显差异，但在长眼轴患者当中，它们更加精确 [24]。

4. 常用人工晶体度数测量的仪器

目前主要应用测量人工晶体度数的仪器为A超与IOL Master。关于A超，马红蕾等人证实其测量角膜厚度的精度高达0.1 mm [29]。但A超存在直接压迫眼球、接触角膜的问题，其感染风险与对患者的配合度要求均较高，且对部分特殊眼患(如硅油眼或后巩膜葡萄肿等)操作难度与测量结果误差均较大。

IOL Master为非接触式光学相干生物测量仪，利用光学原理测量眼轴长度，同时亦能测得角膜曲率、前房深度，并运用合适公式计算人工晶体屈光度 [30]。非接触式的特点显著降低了感染风险，也提升了操作安全性，患者更易接受。王适宜及李莉等的研究证明IOL Master比A超更加准确 [31] [32]。此外，对于硅油填充眼、超长眼轴、后巩膜葡萄肿等特殊眼患均适用 [33]。

现今临床较为常用的有IOL Master500及IOL Master700。IOL Master虽具备以上特点，但Hill W等人、McAlinden等人及陈斯等人通过研究发现，由于屈光介质混浊程度对光线穿透力的影响，IOLMaster500对于严重核性混浊和后囊混浊的白内障眼轴长度检出率较低 [34] [35]。而作为新一代的IOLMaster700，其检出率更高、测量更准确 [36] [37]，眼轴长度检出率也有明显提升，崔蕊等人研究结果为93.4% [37]，Kurian等人分析具体原因有两点：一为光源：IOLMaster700光源为1055 nm，相比IOLMaster500的780 nm激光光源，增加了组织穿透能力；二为扫描方式：相比IOLMaster500的成束激光、相干光干涉原理及A-scan方式，IOL-Master700利用SS-OCT原理，从眼球0度至150度六个方向以B-scan方式进行断层成像，扫描范围更广，眼轴长度检出能力更佳 [38]。

5. 常用角膜曲率测量的仪器

在众多的角膜曲率测量仪器当中，最简捷的是手动角膜曲率计，波前像差仪可以较全面反映患者眼部像差，除此之外还有角膜地形图、IOL-Master、Pentacam、电脑自动验光仪等 [39]。

手动角膜曲率计原理为测量角膜前表面中央3 mm直径的范围内两条互相垂直径线对称的4个点曲率的半径值，从而计算得到角膜的平K值与陡K值 [40]。但手动角膜曲率计测量面积仅占角膜面积的7%，如此小的面积导致其读数较为主观。电脑验光仪的原理主要是通过图像分析，从而计算得到角膜曲率值，其操作简便且检查结果较准确，因此广泛应用于临床。角膜地形图的设计原理基于Placido盘，对角膜曲率的测量更为精细，该仪器检查的不足是一定程度上受泪膜及睑裂的影响。肖伟等人研究表明：手动角膜曲率计、电脑验光仪、角膜地形图所测得的角膜曲率数据无统计学差异 [41]。

波前像差仪运用了Shack-Hartmann原理 [42]，且与虹膜定位系统合并后可使LASIK手术更加精确地切削角膜 [43]。但其亦有不足之处，波前像差仪只能测量单色像差，无法评价患者主观感受，且角膜瓣的制作、愈合过程都会对测量结果带来不可控影响。

Pentacam的原理基于Scheimpflug成像 [44]，测量角膜多点厚度值进行三维建模，直观反映角膜曲率数据，对角膜屈光手术的术前检查、术后疗效评价及角膜病、晶体病、青光眼等的诊断治疗均有指导作用。

IOL-Master前面已经介绍，其基于角膜曲率计，利用偏振光学相干干涉原理(partical coherence interferometry, PCI)，沿视轴方向测量眼节前参数 [45]，通过仪器相机记录从而计算出环形的表面曲率半径 [35]。IOL-Master的不足是仅测量两点间的角膜曲率求平均值，而不能反映全角膜的情况，因此对屈光间质明显混浊的患者测量数据有时不够精确。有文献报道IOL-Master测得的角膜曲率精确程度不及MK、Pentacam [46] [47]。但郑丹莹等通过对比证实IOL-Master与传统角膜测量仪测出的角膜曲率差异无统计学意义 [48]。

6. 角膜曲率对人工晶体度数测量的影响

影响角膜曲率测量的因素有很多，以下列举几种常见的因素：

1) LASIK手术影响

LASIK手术引起角膜生物力学变化，改变了角膜曲率 [49]。当患者角膜厚度恒定，若LASIK手术制作的角膜瓣越厚，则术后角膜基质就越薄，导致患者有更大几率发生角膜膨隆和继发性圆锥角膜 [50]。对此，国内外均有研究发现若LASIK手术的患者术前眼压越高、角膜越薄、需矫正屈光度数越高，术后患者角膜后表面越往前凸 [51] [52] [53] [54]。刘洪婷等 [49] 以及Lee等 [55] 通过研究总结出残余角膜基质床厚度及消融比亦影响LASIK术后患者角膜后表面曲率的前凸程度。此外，王铮等还通过研究表明，高度近视会增加LASIK术后发生圆锥角膜的几率 [56]。同时，Kheirkhah等推论高度近视患者LASIK术后角膜曲率的变化可能与屈光回退有关 [57]。因此，LASIK手术前后将对人工晶体度数的测量产生明显的影响。

2) 翼状胬肉及其术后的影响

翼状胬肉患者常伴有视力下降、角膜曲率下降、角膜屈光力下降、角膜散光增加等，其原因主要是胬肉对角膜长期的牵拉、压迫以及对角膜实质层的浸润，进而引起患者角膜屈光状态的改变 [58] [59] [60] [61]。胬肉面积越大，将导致角膜表面径轴线越扁平，从而引起角膜曲率进一步改变 [62]。此外，胬肉患者角膜状态的改变还有一个重要原因就是泪膜的改变。MaheshwariS等认为这是由于角膜与胬肉头部之间的新月形泪膜具有透镜作用，使角膜水平方向曲率变得较为平坦 [62]。黄旺斌等亦推论患者的胬肉宽度、隆起程度以及头部与角膜中心的距离都会影响这种透镜作用 [63]。

国内外研究表明，当胬肉过大(长入角膜 ≥ 2.5 mm)，术后患者的角膜曲率均明显变化，推论是由于胬肉对角膜的压迫使角膜(尤其中部垂直方向)隆起、垂直曲率升高，因此术后角膜所受压力减少，变为平坦，因此曲率产生本质性改变 [60] [61]。此外，有研究发现，胬肉手术方式也会明显影响术后角膜曲率：单纯翼状胬肉切除术的患者术后角膜水平方向和平均曲率均有明显升高，但垂直曲率变化不明显；而翼状胬肉切除 + 角膜缘干细胞移植术的患者角膜水平、垂直、平均曲率都有明显变化 [64]。

因此，从以上论述我们可以得知，翼状胬肉本身以及手术前后都必然会对角膜曲率以及人工晶体的测量产生较大影响，而至于其影响的深度，这是一个值得我们探究的方向。

3) 角膜塑形镜(OK镜)佩戴后的影响

作为提高裸眼视力、降低近视度数的一种可逆性非手术的物理矫形治疗方法，角膜塑形镜的佩戴会逐渐改变角膜弧度 [65]。研究显示，在配戴OK镜1天即出现角膜曲率减小，1周~3个月内角膜曲率的减小最明显 [66]。故当角膜曲率发生变化，人工晶体度数也将随之改变，这对于临床工作中遇到的先天性白内障患者，其手术前人工晶体的测量将起到关键影响。

4) 外伤的影响

角膜外伤后存在瘢痕变形，因此欢颜常有不同程度的屈光误差，其原因主要是：1) 角膜曲率的测量存在误差：外伤患者同一子午线上两边角膜中心的屈光力常不相等 [67]。2) 外伤眼与健眼的角膜曲率差异大：角膜受伤后的曲率将发生显著改变，该种情况下不能以健眼的角膜曲率值来代替 [68]。

5) 高度近视及干眼症的影响

目前，随着科技的发展，高度近视及干眼的发病年龄正逐渐趋向年轻化。有研究显示，角膜曲率半径与眼轴长呈正相关关系(r = 0.513) [69]，国内外研究亦证明高度近视眼的角膜曲率会发生不同程度的增大 [70]。

作为最常见的眼表疾病，干眼症的常见病因是泪液质量异常引起的泪膜稳定性下降 [71]。由于泪膜不稳定，干眼症患者的角膜曲率常会改变，与正常患者相比存在显著差异 [72]。

6) 圆锥角膜及其术后的影响

圆锥角膜的特点是前表面扭曲、顶部变薄、角膜高度不规则散光、视力下降 [73]。轻中程度圆锥角膜的患者可予OK镜治疗 [74]，晚期则需通过手术治疗 [75]。关于圆锥角膜的手术治疗，主要的手术方法是角膜交联术(collagen cross-linking CXL) [76]。调查显示角膜交联术后角膜曲率较术前有明显下降 [77]。

7) 年龄的影响

有研究表明角膜曲率随年龄增加而增大 [78]，且有试验证实人眼在中老年(40岁)有一个从循规性散光向逆规性散光状态的转变过程，大多数转变为双眼同时进行 [79]。

8) 性别的影响

调查统计显示女性角膜曲率普遍大于男性 [80]。同时因为女性眼球解剖尺寸较小，角膜较陡，使得角膜屈光力更强，光线聚焦更准确，因此女性角膜的变化可对屈光力产生更大的变化 [81]。

7. 影响人工晶体屈光度测量准确性的因素及应对方法 [82]

除角膜曲率外，以下因素也会对IOL测量产生影响，临床中如何尽量避免其带来的误差尤为重要。

1) 眼轴长度：有研究统计发现54%的术后屈光度误差根本原因在于眼轴测量的准确性 [70]。而眼轴测量不准确的原因可以总结为：① 部分患者注视不良、检查欠合作或高度近视眼，黄斑回声实际位置发生改变；② 部分患者角膜干燥，A超探头与角膜接触欠佳，常常过度压迫眼球，使得被检者眼轴缩短，进而导致人工晶体预设度数过大，最终造成患者术后近视；③ 部分患者(尤其老年人)角膜上泪液过多，A超探头常与角膜中的微小间隙发生虹吸现象，使得测得眼轴增长，导致人工晶体预设度数减小，最终造成术后远视。

2) 无晶体眼：无晶体眼测量时IOL-Master声束会发生改变，临床上测量时应选“无晶体眼”模式进行测量。

3) 被检者配合度：检查前最好应了解被检者的身心特点、是否有所顾虑，向被检者解释该检查的必要性以及注意事项，使被检者积极配合，从而使准确性得到提高。

4) 清除所有眼表面粘附物：如眼膏、过多泪液等。

综上，我们知道有很多因素会影响IOL度数的准确测量，临床测量中，我们应当尽量避免各项因素带来的误差，且选择最适合患者条件的IOL计算公式 [83] [84] [85] [86]。

8. 总结与展望

综上，在临床工作中，人工晶体度数的测量受到角膜曲率、眼轴长度、检查配合度等方面的影响，其中角膜曲率对人工晶体度数的测量尤为重要。关于人工晶体度数的测量，目前可用的仪器众多，临床工作中最常见且最实用的为IOL-Master。而关于影响角膜曲率的因素，包括了LASIK手术、翼状胬肉、OK镜、外伤、高度近视、干眼、圆锥角膜以及年龄性别等。因此，针对角膜曲率本身准确的测量优化及其在人工晶体测量中发挥的重要作用，是一个值得我们探究的方向，为白内障术后获得满意的视觉状态和较理想的视觉质量提供较可靠的保障，也将对以后的临床工作提供较好的参考价值。

基金项目

深圳市第二人民医院临床研究项目(No. 20193357009)。