引用本文
吴宇博, 刘颂玉, 廖荣丰. 不同生物测量方法下人工晶状体计算公式的预测准确性[J]. 中华眼视光学与视觉科学杂志, 2017,19(6): 376-382.
Yubo Wu, Songyu Liu, Rongfeng Liao. Prediction Accuracy of Intraocular Lens Formulas Using Different Biometers[J]. CHINESE jOURNAL OF OPTOMETRY OPHTHALMOLOGY AND VISUAL SCIENCE, 2017,19(6): 376-382.  
Doi:10.3760/cma.j.issn.1674-845X.2017.06.011
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不同生物测量方法下人工晶状体计算公式的预测准确性
吴宇博, 刘颂玉, 廖荣丰
通信作者：廖荣丰,Email：liaorfayfy@126.com
收稿日期: 2016-12-31
摘要

目的 比较采用光学相干生物测量仪（IOLMaster）和接触式A超（AL-3000）联合角膜地形图（TMS-4）测量时,不同人工晶状体（IOL）计算公式预测的准确性。方法 前瞻性研究。选取2016年1月15日至2016年5月1日来我院行白内障超声乳化吸除联合后房型IOL植入术的白内障患者133例（133眼）。术前使用IOLMaster以及AL-3000联合TMS-4进行眼轴长度（AL）、角膜曲率（K）以及前房深度（ACD）的测量,应用优化常数后的Haigis、Hoffer Q、Holladay I、SRK/T公式计算IOL度数。术后3个月行检影和主觉验光确定实际屈光结果。不同的公式和生物测量方法预测的准确性通过以下数据评估：平均误差、屈光误差的标准差、误差范围、平均绝对误差、中位绝对误差、平均绝对误差的95% 置信区间和误差范围在±0.5 D、±1.0 D和±2.0 D的百分比。不同公式和测量方法间的比较采用方差同质检验（F检验）。结果 使用IOLMaster测量的Haigis、Hoffer Q、Holladay I和SRK/T公式的标准差分别为0.468、0.591、0.613和0.624,Haigis公式与后3种公式比较差异有统计学意义（F=9.632,P=0.002;F=11.984,P=0.001;F=9.215,P=0.003）。使用AL-3000联合TMS-4测量的标准差分别为0.580、0.624、0.642和0.700,Haigis公式与SRK/T公式比较差异有统计学意义（F=5.365,P=0.021）。在AL≤22.0 mm组中,使用IOLMaster测量时,Haigis公式的标准差小于SRK/T公式,差异有统计学意义（F=7.071,P=0.012）。在AL>26.0 mm组中,使用IOLMaster测量时,Haigis公式的标准差小于SRK/T公式,差异有统计学意义（F=6.681,P=0.012）;而Hoffer Q和Holladay I公式分别产生0.44 D和0.43 D远视漂移。结论 使用IOLMaster测量的Haigis公式对于不同AL的患者均有较好的预测准确性。

关键词: 白内障; 晶体; 人工; 眼屈光; 算法
Prediction Accuracy of Intraocular Lens Formulas Using Different Biometers
Yubo Wu1, Songyu Liu2, Rongfeng Liao1
1Department of Ophthalmology, the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230032, China
2Department of Ultrasound, the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230032, China
Corresponding author: Rongfeng Liao, Department of Ophthalmology, the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230032, China (Email: liaorfayfy@126.com) .
Abstract

Objective: To compare the prediction accuracy of intraocular lens (IOL) formulas using partial coherence interferometry (IOLMaster) and applanation ultrasound (AL-3000) assisted corneal topography (TMS-4).Methods: Eyes ( n=133) undergoing phacoemulsification cataract surgery with posterior chamber IOL implantation in our hospital between January 15, 2016 and May 1, 2016 were studied proactively. Axial length (AL), K-value, and anterior chamber depth (ACD) were preoperatively measured using the IOLMaster, AL-3000, and TMS-4. Haigis, Hoffer Q, Holladay I, and SRK/T biometric formulas with optimized constants were used to calculate IOL power. Refractive outcomes were determined by streak retinoscopy and subjective manifest refraction 3 months after the surgeries. Formulas and biometers were evaluated by mean error, standard deviation (SD), range of error, mean absolute error, median absolute error, 95% confidence interval of mean absolute error, and percentage of eyes within ±0.5 diopter (D), ±1.0 D, and ±2.0 D of prediction. F-tests were used to compare the results between formulas and biometers.Results: The SDs of the Haigis, Hoffer Q, Holladay I, and SRK/T formulas using IOLMaster were 0.468, 0.591, 0.613, and 0.624. The SDs of Hoffer Q, Holladay I, and SRK/T were significantly larger than that of Haigis ( F=9.632, 11.984, 9.215, all P<0.05). SDs of the AL-3000 assisted with TMS-4 were 0.580, 0.624, 0.642, and 0.700, respectively. The SD of SRK/T was significantly larger than that of Haigis ( F=5.365, P=0.021). In short eyes, the SD of SRK/T was significantly larger than that of Haigis ( F=7.071, P=0.012) using IOLMaster. In long axis eyes, the SD of SRK/T was significantly larger than that of Haigis ( F=6.681, P=0.012) using IOLMaster, with hyperopic shifts of 0.44 D and 0.43 D in Hoffer Q and Holladay I.Conclusions: The Haigis formula with measurements using the IOLMaster was promising in eyes with all ranges of AL.

Keyword: cataract; intraocular lenses; ocular refraction; algorithms

自1949年第1例人工晶状体（IOL）植入术成功开展以来[1], 白内障摘除联合IOL植入术后的屈光误差问题一直是热点话题, 特别是近年来随着患者期望值的提高而愈发明显。尽管光学生物测量仪有着更高的分辨率、再现性和可重复性[2], 但目前在大部分医院中, 对于有严重影响视轴方向透明性的病变（如角膜瘢痕, 成熟白内障和后囊下白内障、玻璃体积血）和无法固视的患者, 超声设备在白内障术前检查中的作用仍是无法取代的[3]。尽管浸润式A超比接触式A超更加准确[4], 但后者应用得更为广泛。这也导致了对接触式A超测量值用于计算IOL度数时预测准确性的广泛关注。

IOL计算公式在白内障手术中显得尤为重要。尽管目前已有较多的计算公式被设计出来并在临床实践中常规使用, 但能在所有眼轴（Axial length, AL）范围的患者中表现出一致准确性的公式并不多[5]。Haigis[6]、Hoffer Q[7]、Holladay I[8]、SRK II[9]和SRK/T[10]是目前最为常用的5种公式, 但鉴于SRK II已被大多学者认为是一种过时的经验公式[11], 故该公式并没有纳入本次研究。

本研究比较了3种生物测量仪[光学相干生物测量仪IOLMaster、接触式A超Bio & Pachy Meter AL-3000（AL-3000）和角膜地形图Topographic Modeling System-4（TMS-4）]和4种常数优化后的IOL计算公式（Haigis、Hoffer Q、Holladay I和SRK/T）预测的准确性, 并比较了根据优化后的常数计算的不同AL范围患者的结果。

1 对象与方法
1.1 对象

收集2016年1月15日至2016年5月1日在安徽医科大学第一附属医院眼科住院, 且由一位经验丰富的医师进行的白内障超声乳化联合IOL植入术的连续病例的数据。纳入标准：①主切口采用颞侧3.0 mm的透明角膜切口; ②囊袋内植入单焦点IOL（920 H, 英国Rayner公司; Adapt-AO, 美国博士伦公司; SN60 WF, 瑞士爱尔康公司; 或ZCB00, 美国眼力健公司）。排除标准：①任何一项与IOL计算有关的参数[AL, K值和前房深度（Anterior chamber depth, ACD）]不能被IOLMaster、AL-3000或TMS-4可靠地测量; ②角膜散光大于1.5 D; ③术后最佳矫正视力（BCVA）小于20/40; ④有过眼部手术史或者联合手术; ⑤有术中或术后并发症; ⑥有活动性眼球感染或其他可能影响到眼球的全身性疾病; ⑦随访时间少于3个月。双眼均行手术者, 只取符合条件的第一只术眼纳入研究。根据IOLMaster的测量结果, 将病例分为AL≤ 22.0 mm、22.0 mm< AL≤ 24.5 mm、24.5 mm< AL≤ 26.0 mm以及AL> 26.0 mm共4组。本研究已通过安徽医科大学第一附属医院伦理委员会批准, 符合赫尔辛基宣言, 所有患者均签署知情同意书。

1.2 术前检查和术后复查

术前检查包括IOLMaster检查（德国Zeiss公司, 角膜屈光指数：1.3375）, TMS-4检查（日本Tomey公司, 角膜屈光指数：1.3375）和AL-3000检查（日本Tomey公司）。为避免角膜压陷的影响以及维持角膜上皮的完整性, 最后行AL-3000检查。故IOLMaster-TMS-4-AL-3000和TMS-4-IOLMaster-AL-3000 2种检查顺序是随机的。在自然瞳孔下完成检查[12]。所有术前检查都是由经过培训的同一检查者完成。术后复查时间为术后1周、1个月和3个月。术后复查包括裂隙灯显微镜、自动验光仪、检影和主觉验光检查。取术后3个月的结果用于分析。

1.3 常数优化和预测误差

分别对每种IOL型号, 公式和生物测量方法进行常数优化, 使平均误差为零。Haigis、Hoffer Q、Holladay I和SRK/T 4种公式由同一作者在Excel（版本：12.0, 2007, 美国Microsoft公司）中制作并且已经与IOLMaster仔细核对。Hoffer Q、Holladay I和SRK/T的优化由Excel软件中的假设分析功能完成, Haigis公式的优化由二元线性回归分析完成。预测误差被定义为在BCVA时的等效球镜度数（SE）减去预测的SE, 即为屈光误差。这就是说, 正的屈光误差表示远视漂移, 而负的屈光误差表示近视漂移。同时, 绝对屈光误差为屈光误差的绝对值。

1.4 统计学方法

前瞻性研究。采用SPSS 22.0进行统计学处理。计算出各公式的屈光误差的标准差, 并采用方差同质性检验（F检验）来确定不同公式和生物测量方法之间的差异。以P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 基本资料

收集了176例患者的176眼的术前数据。由于失访（28眼）、并发症（4眼）或术后BCVA小于20/40（11眼）, 最终共纳入133例（133眼）, 其中男62例（46.6%）, 女71例（53.4%）; 63只右眼（47.4%）, 70只左眼（52.6%）; 36眼（27.1%）植入920H IOL, 33眼（24.8%）植入Adapt-AO IOL, 33眼（24.8%）植入SN60WF IOL, 31眼（23.3%）植入ZCB00 IOL; 年龄41~89岁, 平均为（68.2± 10.3）岁; AL为21.1~33.6 mm, 平均 （24.42± 2.40）mm; 平均角膜曲率 （K值）为39.88~47.68 D, 平均（43.93± 1.72）D; ACD为1.97~4.05 mm, 平均（3.16± 0.44）mm; 术后3个月SE为-4.13~3.38 D, 平均（-0.48± 1.17）D。以上AL、K值及ACD的测量结果均出自IOLMaster。

2.2 不同公式及不同生物测量方法之间的比较

当采用相同公式时, 不同生物测量方法之间的标准差并没有显示出统计学意义上的差异。同一生物测量方法不同公式的平均误差、屈光误差的标准差、误差范围、平均绝对误差、中位绝对误差、平均绝对误差的95%置信区间以及屈光误差在0.5、1.0、2.0 D范围内眼的百分比的比较见表1-5。

2.2.1 全部病例的比较 在全部病例中, 当使用IOLMaster测量时, Haigis公式优于其他3个公式（F=9.632, P=0.002; F=11.984, P=0.001; F=9.215, P=0.003）。而在用AL-3000联合TMS-4测量的结果时, 由于Haigis公式得到相对较高的标准差, 它仅在与SRK/T公式比较时显示出统计学上的差异（F=5.365, P=0.021）。见表1。

表 1 133 只眼IOL 度数计算的预测准确性 Table 1 Prediction accuracy of IOL power calculation in 133 eyes

2.2.2 AL≤ 22.0 mm病例的比较 在短眼轴组中, 当使用IOLMaster测量时, Haigis公式的标准差比SRK/T公式更小, 且差异有统计学意义（F=7.071; P=0.012）。另外, 在该组中, 无论使用IOLMaster测量或是使用AL-3000联合TMS-4测量, Hoffer Q公式都有着最小的中位绝对误差, 并且屈光误差在0.5 D范围内的眼的比例最高。尽管在使用IOLMaster测量时, 与Haigis公式相比, Hoffer Q公式的标准差和平均绝对误差更大, 但当使用接触式A超和角膜地形图测量时, Hoffer Q的结果与Haigis的结果是相似的, 甚至可能优于Haigis（F=0.398, P=0.533）。见表2。

表 2 AL ≤ 22.0 mm 的17 只眼IOL 度数计算的预测准确性 Table 2 Prediction accuracy of IOL power calculation in 17 eyes with AL ≤ 22.0 mm

2.2.3 22.0 mm< AL≤ 26.0 mm病例的比较 在22.0 mm< AL≤ 26.0 mm的2个分组中, 不同公式之间的差异相对较小。见表3-4。

2.2.4 AL> 26.0 mm病例的比较 在分析AL> 26.0 mm的长眼轴组中用IOLMaster测量结果时, SRK/T的准确性是值得争议的。一方面, SRK/T有着最大的标准差, 并且与Haigis公式相比差异具有统计学意义（F=6.681, P=0.012）。另一方面, 当通过连续病例优化IOL常数之后, Hoffer Q公式和Holladay I公式在该组中产生了近0.5 D的远视漂移, 导致了较大的平均绝对屈光误差以及屈光误差在0.5 D范围内的较小百分比。而对于SRK/T来说, 远视漂移很小, 在使用接触式A超联合角膜地形图测量时, SRK/T有近视漂移的倾向。见表5。

表3 22.0 mm< AL≤ 24.5 mm的65只眼IOL度数计算的预测准确性 Table 3 Prediction accuracy of IOL power calculation in 65 eyes with 22.0 mm < AL≤ 24.5 mm
表4 24.5 mm< AL≤ 26.0 mm的22只眼IOL度数计算的预测准确性 Table 4 Prediction accuracy of IOL power calculation in 22 eyes with 24.5 mm < AL≤ 26.0 mm
表5 AL> 26.0 mm的29只眼IOL度数计算的预测准确性 Table 5 Prediction accuracy of IOL power calculation in 29 eyes with AL > 26.0 mm
3 讨论

随着白内障手术技术和手术仪器的不断进步, 白内障手术已经步入屈光时代, 并且随着患者对术后视力期望值的不断提高, 准确计算IOL度数对于每位手术医师都是极其重要的。而在对IOL计算公式的准确性进行比较之前, 对IOL常数进行优化, 使平均误差为0, 是十分必要的。因为如果一个平均误差较另一个小, 除了能说明IOL常数使用较为得当之外, 没有其他任何意义[11]。在将平均误差优化为0之后, 标准差的大小即可以看作IOL计算公式误差的大小。

众所周知, 使用接触式A超测量的AL要比使用部分相干光学测量（Partial coherence interferometry, PCI）仪器测量的短[13]。但在分别优化常数后, 相应公式标准差的差异并没有显示出统计学意义, 尽管Haigis公式的区别要稍大些。这可能是由于接触式A超在测量AL时相对较差的再现性和可重复性, 使优化Haigis公式的常数时产生了较弱相关性导致的。当IOLMaster无法测量时, 使用接触式A超仍然是可以接受的。

在该研究中, Haigis公式显示出了较为一致的预测准确性, 表明这是一个可以用于所有AL长度患者的较优公式。对于AL≤ 22.0 mm的患者, 使用接触式A超测量时, Hoffer Q公式与Haigis公式相似或可能更为准确。而对于AL> 26.0 mm的患者, 使用IOLMaster进行测量时, 仅有Haigis公式可以同时避免远视漂移和不稳定的屈光结果。可能的原因是：Haigis公式的优化是利用术后屈光结果来建立光学有效IOL位置与术前AL和ACD的关系来完成的。在长眼轴的患者中, 这种相关性更加紧密, 从而可以得到更准确的预测结果。因此, 对该AL范围内的患者建议使用Haigis公式。

本研究与之前许多研究的结果有相似之处。从数据中可以看到, 在AL≤ 22.0 mm组中, 标准差相对较大, 而在AL> 26.0 mm组中, 标准差相对较小, 与Olsen[14]的描述一致。Roh等[15]发现在AL≤ 22.0 mm的患者中, Haigis公式显示出最优的结果。但他们没有优化IOL常数, 而Hoffer Q公式的平均绝对误差最大。Hoffer等[7]发现在AL为22.0~24.5 mm的患者中, 各公式差异无统计学意义。而在AL为24.5~26.0 mm的患者中, Holladay公式较优。本研究未在该AL范围的患者中发现相同的结果, 可能是与该组患者较少有关。Chen等[16]发现在AL> 26.0 mm的患者中, Haigis公式的中位绝对误差最小, 之后是SRK/T公式, 虽然该研究没有对IOL常数进行优化, 但结果与本研究相似。Aristodemou等[5]认为Hoffer Q公式在AL< 21 mm的患者中表现最佳, 而SRK/T最适合AL> 27.0 mm的患者。由于他们的研究对象均为欧美人种, 与中国人可能有一定区别。

本研究存在几点局限性。第一, 使用4种型号的IOL而不是一种。但很多学者认为[11], 在针对不同IOL型号分别进行常数优化的前提下, 使用多种型号的IOL是可行的。同时, 为本研究而影响临床决策并非本研究的初衷, 多种IOL也更加符合临床实践。另外, 没有为每个AL分组使用针对该AL范围特别优化的IOL常数（由于该方法并不符合临床实践, 故存在争议）。本研究的目的之一是能对临床医师有实际帮助。如果一种公式在某个AL范围内不能很好地进行预测, 大部分手术者将会选择另一种公式而不是改变IOL常数。如果一种公式只在某一特定的AL范围内准确并只能应用于该AL范围, 那么它的优化应该只依据该AL范围内的患者[17]。但对于这个问题, 至今还没有一个统一的结论。临床上需要在所有AL范围内都能很好地预测的公式。另外, 有研究表明就预测性来说矫正AL长度优于改变IOL常数[18], 而这不在本次的讨论范围内。最后, 本研究的研究对象相对较少, 分式不同眼轴组后就更少了, 可能影响结果准确性。

综上, 采用IOLMaster测量时, 对于所有AL长度的患者而言, Haigis公式较为准确。其他公式在IOLMaster和接触式A超联合角膜地形图中的表现相似。在光学仪器无法测量而必须使用接触式A超时, 对于AL≤ 22.0 mm的短眼轴患者, 可以使用Hoffer Q公式, 对于其他AL范围的患者仍建议使用Haigis公式。

利益冲突申明 本研究无任何利益冲突

作者贡献声明 吴宇博：课题设计, 收集数据, 资料分析及解释, 撰写论文。刘颂玉：参与收集数据, 资料分析及解释, 修改论文。廖荣丰：参与撰写论文, 修改论文中关键性结果、讨论

The authors have declared that no competing interests exist.

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