角膜后表面散光對散光型人工晶狀體計算的重要性

董靜 綜述 張素華，王曉剛 審校

(1.山西醫科大學第一臨床醫學院眼科，太原 030001；2.山西省眼科醫院白內障1科，太原 030002)

多數人眼均存在不同程度的角膜散光，是角膜前后表面散光數據綜合的結果。而當角膜散光量大于0.75 D時，會對視覺質量產生不同程度的影響。隨著白內障手術理念由復明性向屈光性方向的逐漸轉變，角膜散光的矯正越來越重要。過往由于角膜曲率檢查技術的限制，對散光的關注多集中在角膜前表面，而隨著新檢查技術的出現，角膜后表面散光對散光矯正的手術設計也存在不同程度的影響，因此納入角膜后表面散光數據的分析結果可能更為準確，也是未來散光矯正的發展方向。

通過合理矯正角膜散光提高白內障術后患者視覺質量已經引起越來越多眼科手術醫生的關注與重視。早期臨床認為術前角膜前表面曲率檢查結果與全眼驗光結果的不一致主要是由晶體源性的散光所引起，但即使手術很順利，術后人工晶狀體(intraocular lens，IOL)未出現明顯的偏心和傾斜，患者術眼驗光數據[1]仍然提示存在與前表面曲率結果不一致的驗光數據，這一發現提示部分研究者開始考慮到角膜后表面散光的存在與重要性。如果進行散光屈光性白內障手術矯正，為了達到更好的術后效果，角膜后表面散光數據必須納入手術設計中[2]。

對于常規角膜曲率計和角膜地形圖設備，主要是通過測量角膜前表面一定范圍內的曲率數據來推算總角膜屈光力及總角膜散光，這種推算雖然考慮了角膜后表面曲率，但是將角膜后表面與角膜前表面的曲率設計為一個固定比值[此比值在正常眼約為0.82，在激光輔助原位角膜磨鑲術(laser-assisted in situ keratomileusis，LASIK)或準分子激光角膜切削術(photo refractive keratectomy，PRK)近視矯正術后約為0.76，在LASIK/PRK遠視矯正術后約為0.86][3]。角膜后表面的屈光指數差異僅為0.04(角膜1.376，房水1.336)，明顯小于角膜前表面的屈光指數差異0.376(角膜1.376，空氣1.0)，所以角膜后表面的屈光力及散光值明顯小于前表面，因此角膜后表面散光數據在臨床應用中曾被忽略[4]。

1 角膜后表面散光的特點

雖然角膜后表面散光值不大，但其對全角膜散光存在影響，從而會對散光IOL的計算結果產生影響。同時年齡會對其產生影響，這均是手術設計應該考慮的因素。

研究[5]發現：角膜后表面散光的平均值約為0.37 D，但實際后表面散光的數據波動性較大，這可能也是散光IOL 及角膜松解切口矯正散光后仍然會殘留部分散光的原因之一。Ho等[6]研究發現：角膜后表面散光會平均降低約13.4%的全角膜散光，約28.8%的被研究眼總角膜散光與前表面角膜散光相差大于0.5 D 或軸位大于10°，這也足以體現后表面角膜散光的重要性。Koch 等[7]研究發現：在約80%的白內障術眼中，角膜后表面的散光陡軸均位于垂直方向，同時后表面散光值為負數，在這種情況下后表面散光會產生逆規散光的效果(圖1)。因此單純依據角膜前表面散光進行散光IOL計算，對于順規(with-the-rule，WTR)散光可能存在不同程度的過矯現象，而對于逆規(against-the-rule，ATR)散光會存在不同程度的欠矯現象[8]。

基于以上后表面散光的特點及散光向量數據分析方法，若一患眼前表面為順規散光，那么全角膜散光值是減低的；若一患眼前表面為逆規散光，那么總角膜散光呈增加趨勢(圖2)。這也與美國Baylor研究小組[1]發表的研究結果相一致，其對41眼植入Toric散光IOL患者的術后隨訪發現順規散光過矯約為0.5～0.6 D，而逆規散光欠矯約為0.2～0.3 D。同時研究比較發現，與IOL Master、手動角膜曲率計相比，Galilei設備可以通過Scheimpflug成像技術實現對角膜后表面散光的真實測量，從而實現術后預測誤差較小的結果，但研究中也發現對于術前角膜順規散光的患眼，Galilei也會出現約0.57 D的預測誤差。

年齡會對后表面角膜散光產生影響。Ueno等[9]利用掃頻光學相干斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)研究發現：陡峭軸的角膜厚度高于平坦軸，且這種差異與年齡明顯相關，同時還發現陡峭軸上方角膜厚度高于下方，提示角膜后表面散光為不規則散光，會引起不同程度的高階像差。但是Koch等[7]研究發現角膜后表面散光數據與年齡之間無明顯的相關性。2018年李盼盼等[10]研究發現：隨著年齡的增長，角膜后表面散光呈現由逆規向順規漂移的趨勢，且對青年人后表面角膜散光可使總角膜散光減少，而對于老年人后表面角膜散光可使總角膜散光增加。以上研究之間的結果差異可能與研究采用不同的測量設備有關，但也提示這方面的研究有待深入，去找尋到兩者之間真正的數據關系。

圖1 利用Pentacam眼前節分析系統采集的角膜前后表面曲率數據圖Figure 1 Data map of anterior and posterior corneal curvature analyzed by Pentacam Scheimpflug imaging system

2 角膜后表面散光的測量方法

目前，臨床上可以使用基于多色發光二極管角膜反射成像技術的Cassini角膜地形圖分析儀、利用Scheimpflug成像原理的Pentacam三維眼前節成像系統、基于掃頻光源的光學相干斷層掃描原理的IOL Master700生物測量系統以及早期的Purkinje成像技術等實現對角膜后表面真實數據的測量與分析(表1)[11]?；谝陨显O備測量獲得的角膜前后表面曲率以及角膜厚度數據，利用光線追蹤原理以及Gaussian光學透鏡公式可以獲得全角膜屈光力[12]。2020年來自美國Baylor研究小組的一項比較研究[13]發現：在對530眼的角膜后表面散光數據測量中，掃頻OCT測得的平均后表面散光值約為?0.19 D，明顯低于雙旋轉Scheimpflug成像系統的?0.29 D，所以在臨床實際工作中，醫生應該考慮到不同設備因測量原理及測量范圍不同所產生的結果差異。

3 考慮到角膜后表面散光的Toric 散光IOL計算方法

以往研究[7]發現：近0.3 D的后表面散光會使約80%患眼總角膜散光值減少，進而影響散光IOL的散光度選擇。而且因為散光是一個向量數據，在綜合考慮角膜前后表面散光及術源性散光(surgical induced astigmatism，SIA)的大小及軸位情況下，會出現散光IOL大小及放置位置結果的變化[14]。而散光IOL發生1°的軸位旋轉會降低約3.3%的散光矯正效果[15]。因后表面散光數據測量設備的普及性尚有不足，故2013年Baylor研究小組提出的散光IOL選擇列線圖在臨床得到廣泛應用；同時Barrett教授及各個廠家提供的針對性散光IOL在線計算公式也為廣大臨床醫生提供參考，以下舉例對其進行簡單闡述。

圖2 前表面為順規散光和逆規散光狀態下的總角膜散光結果變化Figure 2 Changes in the result of total corneal astigmatism with anterior surface with-the-rule and against-the-rule

表1 可實現角膜后表面散光測量的儀器及其基本原理總結Table 1 A summary of the instrument and its basic principles for measuring posterior corneal astigmatism in cornea

3.1 術源性散光與角膜后表面散光

在進行Toric IOL計算的過程中，無論是單純選擇前表面進行計算還是考慮角膜后表面進行計算，均應認真考慮術源性散光大小及軸位的數據輸入，不同的軸位設計會對患者術后散光的軸位產生影響[16]。術源性散光的大小推薦選擇質心數據，術者需要根據自身技術水平進行自我計算獲得。早期很多術者因手術習慣的問題會將主切口設置于同一位置(例如120°方向)，此種不考慮患者角膜散光類型的情況，可能改變患者術后的散光軸位，產生斜軸散光的可能，從而影響患者術后視覺質量，所以目前越來越多的醫師會根據術前角膜散光的軸位，個性化選擇主切口的位置(水平軸或者陡峭軸)，從而盡量保證在合理矯正角膜散光的同時術后不改變患者角膜散光的軸位，保持患者術后視物的舒適度。2020年Li等[17]研究發現：使用1.8 mm寬度的陡軸透明角膜切口雖然會降低角膜前表面散光值，但同時會增加角膜后表面散光值，這也進一步提示術源性散光的計算分析，應該同時將后表面散光數據納入，這也是未來術源性散光計算需要改進和優化的方面。

3.2 Baylor 研究小組列線圖

基于以上現狀，美國Baylor研究小組[1]提出了針對Toric散光IOL選擇的列線圖幫助臨床醫生更好的預測散光IOL的選擇。整個計算過程基于人群平均后表面散光數據，同時需要將術者術源性散光及IOL所在平面等諸多因素考慮。

3.2.1 基本使用步驟

1)確定有效Toric T值度數：常規測量角膜前表面曲率、眼軸、前房深度等與IOL度數計算相關的生物測量參數。因Holladay II計算公式考慮到球鏡度數以及前房深度與角膜平面散光的關系而被眾多醫生推薦使用。若無法獲得Holladay II計算公式，也可通過經驗預估的方式進行調整：①當IOL度數較小且術眼前房深度較深時，選擇Toric的T值時可以比常規推薦度數高0.5 D；②當IOL度數較大且術眼前房深度較淺時，選擇Toric的T值時可以比常規推薦度數低0.5 D。

2)個性化術源性散光：列線圖要求輸入術者個性化的SIA，此數據對多數醫生而言為0.2～0.3 D。當然，術者也可以通過在線計算工具進行個性化SIA數據的分析統計。

3)使用Baylor列線圖：除W TR和ATR的調整外，列線圖的主要目的是為術眼保留輕度的WTR散光，以用于抵消隨著年齡增長可能產生不同程度的ATR。①若術眼存在WTR散光：針對WTR散光，列線圖考慮到約0.7 D的閾值漂移，所以其建議當角膜順規散光達1.7 D時才建議進行Toric矯正；②若術眼存在ATR散光：針對逆規散光，列線圖同時考慮到0.7 D的閾值漂移，所以當術眼術前存在ATR 0.8 D時，可考慮選擇矯正能力在1.5 D的Toric IOL；③若術眼存在斜軸散光：多數斜軸散光的術眼存在向逆規散光過渡的趨勢，此情況下考慮使用Toric進行矯正時可將校正量略微下調，同時盡量將軸位放置于逆規散光的方位上，以便起到矯正ATR散光的效果。

3.2.2 列線圖的局限性

使用時需考慮本列線圖的常規性和可能存在的偏移，即其研究數據基于廣大人群的平均后表面散光，而不是個性化數據。最佳的方式仍然是利用檢查設備準確測量真實后表面數據，這樣可以將本列線圖存在的偏移去除。

3.3 在線計算公式舉例

目前，臨床上不同廠家推薦使用的各種在線散光型IOL計算公式(例如Alcon Toric在線計算公式、Zeiss Toric在線計算公式、Tecnis Toric在線計算公式等)雖然均考慮了角膜后表面散光的潛在影響，但此類計算公式均為通過大數據產生的優化模型，而且公式中均將角膜后表面散光默認為逆規散光，并未考慮實際測得的后表面散光數據。而Barrett Toric在線計算公式可以將常規預測后表面散光數據及直接測得的后表面散光數據分別進行計算，為臨床醫生提供比較，獲得多數臨床醫師認可[18]。

3.3.1 Barrett Toric 在線計算器

此計算器操作簡單，而且研究[19]發現其可以提供較為滿意的術后效果而得到眾多眼科醫生的青睞(https://ascrs.org/tools/barrett-Toriccalculator/)。同時此計算器可將預測的后表面角膜散光和各種設備(IOL Master700 TK，Pentacam，Galilei，Optoview，SS-OCT，Scheimpflug)真實測量的后表面角膜散光數據分別進行選擇性輸入計算，以便術者了解后表面角膜散光可能對計算結果產生的影響(圖3)。

3.3.2 Alcon，Zeiss，TECNIS 廠家推薦的在線計算器3.3.2.1 Alcon 在線計算器

實際臨床工作中可根據具體IOL型號，對應選擇廠家推薦的在線計算公式進行計算。以下以Alcon公司提供的在線計算公式為例進行展示，可以在線分別選擇使用Barrett和Holladay1計算公式進行(http://www.myalcon-Toriccalc.com/#/calculator)計算。此在線計算公式中Barrett的計算方法與以上提及的Barrett Toric計算公式相同，但是使用Holladay1計算公式時廠家建議選擇全角膜屈光力的數據進行計算(圖4)。當然，2種計算公式的一致性及準確度尚待進一步研究。

圖3 一眼軸為23.2 mm、角膜前表面順規散光3.5 D，術源性散光設置為0.3 D，位于平坦軸Figure 3 An eye with 23.2 mm axial length,3.5 D WTR anterior astigmatism; surgical incision was set at the flat axis with 0.3 D surgical induced astigmatism

3.3.2.2 Zeiss 在線計算器

此計算器適用于Zeiss旗下的IOL產品，可利用角膜前表面曲率數據或IOL Master700測得的角膜總屈光力數據進行計算，提供計算的散光值范圍需在2.5 D以內，對于角膜前表面曲率數據，計算界面提供Z CALC Nomogram選項以用于為角膜后表面散光度進行算數補償，勾選后會將角膜后表面散光的預設值納入最終計算中，而對于直接輸入角膜總屈光力的數據，無需再進行數據補償計算(圖5)。

3.3.2.3 TECNIS 在線計算器

此計算器主要適用于TECNIS復曲面IOL計算，可用于單焦點及多焦點IOL計算，主要目的是在考慮術前角膜散光及術源性散光的前提下，確定術后角膜散光矯正的最佳復曲面IOL屈光度，其在柱鏡屈光力計算中使用的是Holladay1計算公式，計算器中設計了“納入角膜后表面散光”的選項，勾選后會將角膜后表面散光的預設值納入最終計算中，其預設值的設定是根據已發表的研究參考設定(圖6)[7]。

圖4 眼軸23.2 mm、前房深度為3.36 mm，術源性散光設置為0.3 D，主切口均設置于平坦軸Figure 4 An eye with 23.2 mm axial length,3.36 mm anterior chamber depth,with 0.3 D surgical induced astigmatism,and the main incision set on the flat axis

圖5 一眼軸為23.2 mm、前房深度為3.36 mm，角膜前表面順規散光2.5 D，術源性散光設置為0.3 D，位于平坦軸Figure 5 An eye with 23.2 mm axial length,3.36 mm anterior chamber depth,2.5 D WTR anterior astigmatism; the surgical incision was set at the flat axis with 0.3 D surgical induced astigmatism

圖6 一眼軸為23.2 mm、角膜前表面順規散光3.5 D，術源性散光設置為0.3 D，位于平坦軸Figure 6 An eye with 23.2 mm axial length,3.5 D WTR anterior astigmatism; the surgical incision was set at the flat axis with 0.3 D surgical induced astigmatism

4 角膜后表面散光的權重

較多術者會考慮角膜后表面散光，但很多情況下很難體現后表面散光對最終結果的影響權重[20]。主要局限性還是在于后表面散光測量的真實性，而且術后少量的殘余散光也不會對植入Toric IOL的患者術后視力造成很大影響。如果術者術前考慮到患者的術后角膜散光可控制在0.5 D以內，那么這種情況下，無論患者植入何種IOL，其術后視力均較為滿意。對于無法獲得真實角膜后表面散光的術者，可以借助Baylor研究小組的列線圖及針對性的在線計算公式進行綜合選擇，通過實際應用可以了解角膜后表面散光對最終術后效果的影響有一定的認識，也使得術后效果離真實狀況更近一步。

當然，術者也可以借助術中的導航及像差計算分析系統，在完成超聲乳化手術步驟后，植入IOL之前對術中眼部狀況(包括角膜前后表面曲率、眼軸長度、實際術源性散光等數據)進行分析，提供更為精準的Toric IOL度數，以實現散光的完美矯正[21-23]。

5 角膜后表面散光的未來與挑戰

隨著屈光性白內障手術理念的不斷發展，患者對術后視覺質量的要求日益增高，術者對散光IOL的選擇會逐漸增多。角膜后表面散光的精準測量及全角膜散光的綜合考慮是未來臨床發展的重要方向。而且即使對于角膜前表面散光小的患者，其后表面散光也可能對全角膜散光產生影響，所以術者應考慮到后表面散光的重要性。而且隨著角膜屈光術后的患者需進行白內障手術的人數不斷增多，同時其對術后視覺質量期望值及要求較高，而此類患者IOL球鏡度數計算及后表面散光數據對計算結果的影響更為明顯，這也是未來研究很重要的一方面[24]。