三种IOL计算公式预测超高度近视白内障患者术后屈光度的准确性比较
谭燕, 万文娟, 李灿
重庆医科大学附属第一医院眼科 重庆市眼科学重点实验室 重庆市眼科研究所 400016
通讯作者:李灿(ORCID:0000-0003-0481-5218),Email:892496605@qq.com

第一作者:谭燕(ORCID:0000-0001-9350-2090),Email:1083111835@qq.com

摘要

目的: 评估应用Pentacam AXL全景生物测量仪3种人工晶状体(IOL)计算公式(SRK/T、Haigis和Barrett Universal Ⅱ)预测超高度近视白内障患者术后屈光度的准确性。方法: 前瞻性临床研究。选取2017年10月至2018年3月于重庆医科大学附属第一医院眼科行白内障手术的超高度近视[眼轴长度(AL)≥28 mm]白内障患者,应用Pentacam AXL全景生物测量仪进行角膜前后表面曲率、眼轴长度、前房深度等数据测量,个性化选择适宜的预留屈光度IOL,获取3个公式理论预留屈光度,术后3个月随访时测量患者实际屈光状态,计算各个公式理论预留屈光度与术后实际屈光度的差值即平均屈光误差、差值的绝对值即平均绝对屈光误差(MAE)。非正态分布定量资料数据分析采用 Mann-Whitney U或卡方检验;用线性回归分析评价眼轴与平均绝对屈光误差的相关性。结果: 共32例 (56眼)患者纳入研究,SRK/T、Haigis和Barrett Universal Ⅱ公式平均屈光误差分别为-0.18(-0.53,0.23)、-0.18(-0.54,0.09)、-0.11(-0.49,0.15),MAE分别为0.40(0.20,0.61)、0.32(0.14,0.64)、 0.27(0.12,0.55)。对于平均屈光误差,Barrett Universal Ⅱ与SRK/T公式对比,差异有统计学意义( Z=-2.517, P=0.012);Barrett Universal Ⅱ与Haigis公式、Haigis与SRK/T公式相比,差异无统计学意义( P>0.05);而对于MAE,Barrett Universal Ⅱ、Haigis与SRK/T公式间差异均无统计学意义( P>0.05)。针对3种IOL计算公式,MAE与AL均相关,对于SRK/T公式,AL增加1 mm,MAE增加0.23 D;在Haigis公式中,AL增加1 mm,MAE增加0.04 D;但是在Barrett Universal Ⅱ公式中,AL增加1 mm,MAE反而会减少0.01 D。结论: 3种IOL计算公式对超高度近视白内障患者IOL度数的预测都是相对准确的,其中Barrett Universal Ⅱ公式更具优势。

关键词: 人工晶状体; 超高度近视; 人工晶状体计算公式; Pentacam AXL全景生物测量仪
Comparison of Prediction Accuracy of Three Intraocular Lens Calculation Formulas for Postoperative Refractive Power in Cataract Patients with Ultra-High Myopia
Yan Tan, Wenjuan Wan, Can Li
Department of Ophthalmology, the First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing Key Lab of Ophthalmology, Chongqing Eye Institute, Chongqing 400016, China
Corresponding author:Can Li, Department of Ophthalmology, the First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing Key Lab of Ophthalmology, Chongqing Eye Institute, Chongqing 400016, China (Email: 892496605@qq.com)
Abstract

Objective: To evaluate the prediction accuracy of three intraocular lens power calculation formulas (SRK/T, Haigis and Barrett Universal Ⅱ) for postoperative refractive power using a Pentacam AXL panoramic biometer in cataract patients with ultra-high myopia.Methods: This was a prospective clinical study. Thirty-two cataract patients (56 eyes) with ultra-high myopia [axial length (AL) ≥28 mm] who underwent cataract surgery in the Ophthalmology Department of the First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University from October 2017 to March 2018 were selected. The Pentacam AXL panoramic biometer was used to measure the anterior and posterior corneal surface curvature, anterior chamber depth and AL. An intraocular lens (IOL) with appropriate residual refractive power was individually selected for each eye, and the postoperative residual refractive powers of the three formulas were obtained. The refractive powers of the patients at three months after surgery were measured. Then the difference between the preoperative residual refractive power and postoperative refractive power, which was called the mean refractive error, the absolute value of the difference, which was called the mean absolute refractive error (MAE), were calculated. The quantitative data of non-normal distributions were expressed by the median and percentile ( P25, P75), and the measurement data were tested by a Mann-Whitney U test or chi-square test. Linear regression analysis was used to evaluate the correlation between AL and MAE.Results: The median and percentile ( P25, P75) of the mean refractive errors of the SRK/T, Haigis and Barrett Universal Ⅱ formula were -0.18(-0.53, 0.23), -0.18(-0.54, 0.09), -0.11(-0.49, 0.15), respectively. The mean refractive error of the Barrett Universal Ⅱ formula was significantly lower than that of SRK/T formula ( Z=-2.517, P=0.012). However, the Barrett Universal Ⅱ formula agreed with the Haigis formula, the Haigis formula agreed with the SRK/T formula, and the differences in mean refractive error were not statistically significance ( P>0.05). The median and percentile ( P25, P75) of MAE of the SRK/T, Haigis and Barrett Universal Ⅱ formulas were 0.40(0.20, 0.61), 0.32(0.14, 0.64), 0.27(0.12, 0.55), respectively. And there were no significant differences among the Barrett Universal Ⅱ, Haigis and SRK/T formulas ( P>0.05). Moreover, the MAE is related to AL. In the SRK/T formula, an increase of 1 mm in axial length led to an increase of 0.23 D in MAE; in the Haigis formula, an axial length increase by 1 mm led to a MAE increase of 0.04 D; but in the Barrett Universal Ⅱ formula, an axial length increase of 1 mm led to an absolute error reduction of 0.01 D.Conclusions: The three IOL power calculation formulas are relatively accurate for postoperative refractive error in cataract patients with ultra-high myopia. The Barrett Universal Ⅱ formula has more advantages than the SRK/T formula and Haigis formula.

Keyword: intraocular lens; ultra-high myopia; intraocular lens power calculation formula; Pentacam AXL panoramic biometer

超高度近视是指近视度数在-10.00 D及以上(或眼轴为28 mm及以上), 数个研究得出超高度近视在西方国家的发病率约为3.4%, 而在亚洲人中患病率高达9%[1, 2, 3]。并发性白内障是超高度近视的常见并发症, 其发生较正视眼更早且更容易, 这可能与超高度近视患者眼内具有促炎性内部微环境, 或与晶状体蛋白中的氧化变化有关[4, 5]

Pentacam AXL全景生物测量仪(德国Oculus 70100)自从2004年投入使用以来, 已经成为了评估眼前段的常用设备, 它可以自动测量眼前段相关情况, 在角膜的诊断、术后角膜的监测、角膜测量指数的计算、IOL的屈光度数及IOL植入的评估等方面都有很好的应用, 且具有良好的重复性[6, 7]。同时, 该设备优化了临床检查流程, 能个性化规划高端人工晶状体(IOL)植入方案, 特别是能进行高精度的IOL度数计算。

目前, 针对超高度近视并发白内障的患者, 选择行白内障超声乳化吸除联合IOL植入术是提高视力并矫正屈光不正的有效方法。但是在临床中经常出现术后的实际屈光状态与术前的预测值之间存在误差, 使患者术后出现远视或较预测值更高的近视, 影响手术效果。随着屈光性白内障超声乳化手术的发展, 白内障合并高度近视患者IOL度数的计算越来越受到重视[8, 9, 10]

考虑到高度近视, 特别是超高度近视并发白内障患者对术前IOL度数的测算及IOL度数计算公式的选择具有更高精确性的需要, 本研究应用Pentacam AXL全景生物测量仪对比超高度近视白内障患者术前、术后的屈光状态, 来比较SRK/T、Haigis和Barrett Universal Ⅱ 这3种IOL度数计算公式预测超高度近视白内障患者术后屈光度的准确性, 以及眼轴长度(Axial length, AL)和术后绝对屈光误差之间的相关性。

1 对象与方法
1.1 对象

选择2017年10月至2018年3月于重庆医科大学附属第一医院眼科行白内障超声乳化吸除联合IOL植入术的超高度近视(眼轴≥ 28 mm)白内障患者。所有手术均由同一名手术经验丰富的医师完成。病例纳入标准:①Pentacam AXL全景生物测量仪(德国OCULUS 70100)测量AL≥ 28 mm; ②术前裂隙灯显微镜检查晶状体核硬度≤ 三级(Lens Opacities Classification System Ⅲ )。病例排除标准:①排除角膜病、青光眼和影响AL测量或术后视力测量的严重黄斑或视网膜病变; ②裂隙灯显微镜检查显示晶状体核硬度在四级或以上或晶状体皮质混浊程度较重, 估计无法行术前相关数据测量。上述所有患者均签署知情同意书。本研究遵循赫尔辛基宣言, 通过重庆医科大学附属第一医院伦理委员会审批(批号:2015-7)。

1.2 手术方式

所有患者全部由同一位经验丰富的白内障手术医师进行手术, 在表面麻醉下做11:00位角巩膜缘切口, 切口大小为2.8 mm, 2:00位做辅助穿刺口, 连续环形撕囊, 行超声乳化白内障吸除, 并于囊袋内植入后房型IOL, 无后囊膜破裂等并发症。

1.3 相关参数的测量及计算、分组方法

1.3.1 分组 将所有病例根据AL分为A、B、C 3个组:A组28.00≤ AL< 30.00 mm, B组30.00≤ AL< 33.00 mm, C组33.00≤ AL< 36.00 mm。

1.3.2 观察指标 所有患眼术前均由同一熟练操作者应用Pentacam AXL全景生物测量仪进行角膜前后表面曲率、前房深度、眼轴数据测量, 测量多次取平均值。个性化选择适宜的预留屈光度IOL, 获取3个IOL计算公式(SRK/T、Haigis和Barrett Universal Ⅱ )理论术后预留屈光度。

术后3个月检查患者屈光状态, 由专业验光师对所有患者进行检影验光, 获得其实际屈光状态, 并以等效球镜度表示。计算平均屈光误差及平均绝对屈光误差值(Mean absolute refractive error, MAE)。平均目标屈光度与术后3个月实际屈光度的差值为平均屈光误差, 差值的绝对值即为MAE; 计算MAE分别在0.5、1.0、2.0 D屈光阈内的眼数百分比[11]

1.4 统计学方法

前瞻性临床研究。使用SPSS 21.0软件进行统计学分析, 数据由同一人员核对无误后存入数据库。非正态分布定量资料结果用中位数(M)及百分位数(P25, P75)表示, 采用Mann-Whitney U检验; 计数资料比较采用卡方检验; 用线性回归分析评价AL与MAE的相关性。以P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 一般情况

共纳入32例(56眼), 其中男9例(15眼), 女23例(41眼), 年龄44~73(58.9± 8.0)岁, 术前眼压为12~23(16.8± 3.0)mmHg(1 mmHg=0.133 kPa), AL为28.00~35.63(30.21± 2.01)mm。

以AL为基础分为3组, A组29眼, B组20眼, C组7眼。各组角膜曲率差异没有统计学意义(F=1.565, P=0.219)。见表1

表1 不同眼轴长度高度近视患者基本情况 Table 1 Baseline characteristics of high myopic eyes included in the study
2.2 不同IOL计算公式比较

2.2.1 平均屈光误差 SRK/T、Haigis、Barrett Universal Ⅱ 公式的平均屈光误差分别为-0.18(-0.53, 0.23)D、-0.18(-0.54, 0.09)D、-0.11(-0.49, 0.15)D。其中Barrett Universal Ⅱ 与SRK/T公式比较, 差异有统计学意义(Z=-2.517, P=0.012), Barrett Universal Ⅱ 与Haigis公式、Haigis与SRK/T公式比较, 差异均无统计学意义(P> 0.05)。

2.2.2 MAE SRK/T、Haigis、Barrett Universal Ⅱ 公式的MAE分别为0.40(0.20, 0.61)D、0.32(0.14, 0.64)D、0.27(0.12, 0.55)D。其中Barrett Universal Ⅱ 公式和Haigis公式、Haigis公式和SRK/T公式比较以及Barrett Universal Ⅱ 公式和SRK/T公式比较, 差异均无统计学意义(P> 0.05)。

2.2.3 不同屈光阈所占的百分比 在< 0.5 D、< 1.0 D 及< 2.0 D屈光阈下, Barrett Universal Ⅱ 公式中 眼数百分比分别为73%、96%、98%。SRK/T公式与其相比, < 0.5 D屈光阈下(χ 2=1.978, P=0.160)、< 1.0 D屈光阈下(χ 2=3.953, P=0.094)、< 2.0 D屈光阈下(χ 2=1.009, P=1.000)差异均没有统计学意义。Haigis公式与其相比, < 0.5 D屈光阈下(χ 2=0.175, P=0.676)、< 1.0 D屈光阈下(χ 2=2.154, P=0.271)、< 2.0 D屈光阈下(χ 2=1.000, P=1.000)差异均没有统计学意义。

2.3 不同亚组IOL计算公式之间MAE的比较

在A组中, Barrett Universal Ⅱ 、Haigis、SRK/T的MAE分别为0.23(0.10, 0.48)D、0.24(0.13, 0.47)D、0.34(0.19, 0.53)D, 两两相比差异无统计学意义(P> 0.05); B组中, 3种公式的MAE分别为0.27(0.12, 0.65)D、0.35(0.26, 0.71)D、0.44(0.10, 0.87)D, 两两相比差异无统计学意义(P> 0.05); C组中, 3种公式的MAE分别为0.27(0.20, 0.60)D、0.56(0.08, 1.00)D、0.83(0.24, 1.11)D, 两两相比差异无统计学意义(P> 0.05)。

而分别针对Barrett Universal Ⅱ 、Haigis、SRK/T公式时, A组、B组及C组的MAE两两相比差异亦均无统计学意义(P> 0.05)。

2.4 AL与MAE的相关性

为了确定AL是否与术后屈光结果相关, 采用了线性回归分析方法来评估AL与MAE的相关性, 研究结果表明当使用SRK/T公式时, MAE与AL相关(SRK/T:r=0.946, P< 0.001), 而使用Barrett Universal Ⅱ 与Haigis公式时, MAE仍与AL相关(Barrett Universal Ⅱ :r=-0.242, P=0.010; Haigis:r=0.413, P< 0.001)。Barrett Universal Ⅱ 公式的MAE与AL的一元回归方程: $\widehat{Y}$=-0.01X+0.65, Haigis公式的MAE与AL的一元回归方程:$\widehat{Y}$=0.04X-0.68, SRK/T的MAE与AL的一元回归方程:$\widehat{Y}$=0.23X-6.39。

3 讨论

合并超高度近视的白内障手术是具有挑战性的, 其中最重要的原因之一在于术前相关数据的测量以及IOL度数的计算, 由于生物计量技术的局限性及某些并发症如巩膜葡萄肿等, 使得IOL度数的计算可能不精确, 所以在此基础上, 对于IOL计算公式的正确选择显得尤为重要[12]

目前公认SRK-T公式、Haigis公式及Barrett Universal Ⅱ 公式对高度近视的预测性都较好。本研究发现, 对于AL大于28 mm的超高度近视, 不论在不同亚组中3种IOL计算公式的MAE相比, 还是在不同IOL计算公式中各个组之间的MAE的比较, 结果都没有差异。同时, 在绝对屈光误差< 2.0 D 的屈光阈下, 3种IOL公式中眼数百分比均接近 100%, 且在各个屈光阈下, 其结果也无明显差异, 表明对于超高度近视合并白内障的患者IOL计算公式的选择, SRK/T、Haigis和Barrett Universal Ⅱ 公式都是比较准确的。而Hoffer和Savini[13]总结了近50年来发表的各项研究结果, 也提出了针对长眼轴(> 26 mm), Barrett Universal Ⅱ 、Haigis、Olsen、SRK/T公式对IOL度数的预测性均较高, 与我们的结论相似。

同时, 相较于SRK/T和Haigis公式, Barrett Universal Ⅱ 公式对超高度近视白内障患者IOL度数的预测可能更具优势。从公式的原理来看, SRK-T公式属于第三代理论公式, 利用AL、K以及一个单独的IOL常数计算其度数, 它是通过AL以及K来预测术后有效的IOL位置(Effective IOL position, ELP)[14]; Haigis公式是第四代公式, 它使用了AL、前房深度(Anterior chamber depth, ACD)及3个常数α 0, α 1和α 2来计算其度数, 是通过AL及术前ACD来预测有效的IOL位置, 研究发现对于AL超过33 mm, Haigis公式较SRK-T更准确[11]。而Barrett Universal Ⅱ 公式属于新一代公式, 它是一个厚透镜公式, 是基于近轴光线追踪技术, 考虑到了不同的晶状体度数所对应的晶状体光学设计不同, 屈光度与AL、K、ACD、晶状体厚度和白到白距离等均有关系[12, 15]。我们的研究结果显示, 3种IOL计算公式对超高度近视白内障患者IOL度数的预测都是相对准确的, 但Barrett Universal Ⅱ 公式更具优势。Zhang等[16]通过评估和比较407只AL大于26.00 mm的眼睛的不同IOL计算公式的准确性, 指出与SRK/T、Haigis、Holladay和Hoffer Q公式相比, Barrett Universal Ⅱ 公式的MAE最低, 准确性更高。综合各学者的研究, 发现SRK/T、Haigis和Barrett Universal Ⅱ 公式预测高度近视患者IOL度数的准确性都是可信的, 但是Barrett Universal Ⅱ 公式更有一定的优越性[11, 13, 16, 17, 18, 19]。这些研究结果与本研究结果都是相符合的。

我们的研究还发现, AL与屈光误差是有相关性的。对于SRK/T公式, AL增加1 mm导致了MAE增加0.23 D, 呈正相关; 在Haigis公式中, AL增加1 mm, MAE增加0.04 D, 呈正相关; 但是在Barrett Universal Ⅱ 公式中, AL增加1 mm, MAE反而会减少0.01 D, 呈负相关, 故针对超高度近视白内障患者, 使用Barrett Universal Ⅱ 公式进行IOL度数的预测, 准确性可能相对较高。有研究发现眼轴越 长, 对术后屈光状态的预测越不准确, 尤其是对于 AL> 33 mm的患者, 且针对SRK/T公式, 当AL> 26 mm 时, 增加1 mm眼轴导致了MAE增加0.13 D; 而对于AL> 33 mm时, 眼轴增加1 mm导致了MAE增加1.15 D[11]

此外, 3种IOL计算公式的平均屈光误差大多为负值, 即超高度近视患者术后实际屈光度数与术前预留度数相比, 出现了一定的远视漂移。为Chen等[11]也通过对148只长眼轴眼的IOL计算公式准确性的研究发现, AL过长与术后屈光状态的预测不太准确有关, 尤其是对于AL> 33 mm的 眼, 并且当AL> 33 mm时, 术后会出现+2.0~+3.0 D 的远视, 故针对高度近视患者, 预留IOL度数 为-3.0~-2.0 D, 甚至更多, 是符合高度近视患者的生活方式, 同时也可减少因AL测量误差及IOL公式的准确性而导致术后远视的可能性。由于超高度近视白内障患者可能同时伴有眼底病变, 而这会导致患者远视力的下降, 所以保留一定的近视度数, 以提高患者术后视近能力, 可能是一个较好的选择。

当然, 本研究也存在一定的缺陷, 需进一步收集样本量, 以更进一步深入完善研究来验证现有研究结果; 另一方面, 本研究中所分析的IOL计算公式仅为常见的3种, 而Olsen C、Hill-RBF等公式目前亦常在临床中使用, 应选择较多的IOL计算公式进行研究对比, 以提高本研究结果的准确性。

综上所述, 在临床工作中, 由于眼轴越长, 可能导致的术后屈光状态的预测准确性降低, 面对超高度近视白内障患者, 进行IOL度数计算公式选择时, SRK/T、Haigis和Barrett Universal Ⅱ 公式都是相对较准确的, 其中Barrett Universal Ⅱ 公式更具优势。

利益冲突申明 本研究无任何利益冲突

作者贡献声明 谭燕:课题设计; 收集数据; 资料分析及解释; 撰写论文; 对编辑部的修改意见进行修改。万文娟:课题设计; 参与收集数据, 修改论文并参与编辑部修改意见的修改。李灿:课题设计; 参与修改论文中关键性结果、结论

The authors have declared that no competing interests exist.

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