【摘要】近年来，白内障的手术治疗从复明性手术进入屈光性手术时代，对术前精准而全面的 眼球生物测量提出了更高的要求。精准眼球生物测量，既包括眼轴长度、角膜曲率、前房深度、晶状体 厚度及角膜直径等眼球结构参数的测量，还纳入了Kappa 角、Alpha角及波前像差等视光学参数。了解每个参数的测量方法和临床应用，合理的选择检查设备，正确的判读检查结果，是每位屈光性白内 障手术医师应掌握的内容。

【关键词】屈光性白内障手术；眼球生物测量；眼轴长度；角膜曲率

近年来，多种新型眼部生物测量设备在临床的应用，为屈光性白内障手术提供了支持 [1] 。当前，与人工晶状体 (intraocular lens，IOL)屈光力相关的精准眼球生物测量，既包括传统的眼轴长度、角膜曲率、前房深度、晶状体厚度及角膜直径等眼球结构参数的测量，还纳入了Kappa角、Alpha角及波前像差等视光学参数 [2-5] 。本文中笔者就上述参数的测量方法及其临床的综合应用进行评述。

一、眼轴

2007年，Olsen[6]报道引起IOL屈光力计算误差的因素中，眼轴长度、角膜曲率的测量误差及术后前房深度的预估误差分别占36％、22％及42％。其中，基于眼轴的误差对IOL度数精准计算影响最大。近年来，随着光学生物测量的普及，眼轴测量的精确性得到提高，但对于一些复杂眼病，精准的眼轴测量仍是一个巨大的挑战 [7-8] 。

(一)测量方法

1．超声生物测量：这里主要指A型超声。根据不同界面产生A型超声波形时间的不同，选择相应组织的声速，利用公式“距离＝声速×时间”获得组织的生物测量值。测量的精确度约为0.05~0.28mm。

在进行测量前，要先了解眼球的状态，如是否植入了IOL、是否为无晶状体眼和(或)硅油眼。硅油的声速为980~1040m／s，玻璃体为1532m／s，前者明显低于后者 [9] 。

临床测量时，需要对这些特殊状态选择正确的声速进行测量，才能得到准确的结果。检查方法分为直接接触法和间接浸润法。其中，直接接触法是探头与角膜直接接触进行测量；间接接触法则需要借助眼杯，先向眼杯内注入耦合剂，然后将探头置于耦合剂内，而不直接与角膜相接触 [10] 。平衡盐溶液和人工泪液均可作为间接浸润法的耦合剂。A型超声检查属于接触式检查，眼表活动性感染、角膜穿孔及伤口未缝合等均属禁忌征；此外，不能配合检查的儿童还需要给予镇静药物后进行。A型超声检查对操作人员的技术有较高要求，操作时如对角膜加压、探头和角膜之前存在多余液体、测量方向没有沿着视轴、波形中电子门的定位错误等等，都会影响检查结果的准确性 [11-13] 。

2．光学生物测量：1999年，第一台光学生物测量仪IOLMaster的出现为生物测量开启了新的时代。经过二十余年的发展，目前临床应用的光学测量技术主要包括四大类。其一，基于部分相干干涉原理，代表设备有IOL Master 500、AL-Scan、Pentacam AXL等；其二，基于低相干光反射原理，代表设备有Lenstar LS900；其三，基于低相干光干涉原理，代表设备有Aladdin；其四，基于扫频光学相干断层成像(optical coherence tomography，OCT)原理，代表设备有IOL Master 700和OA-2000。光学生物测量属于非接触检查，精确度高达0.01mm，操作简便，多次测量的重复性以及不同操作者的再现性均较好，对于后巩膜葡萄肿和硅油填充眼的测量有较大优势。除了可以测量眼轴，还能同时获得角膜曲率、前房深度及角膜直径等参数，并且内置了IOL计算公式。目前，此类设备已经成为临床中首选的生物测量检查方式。

(二)临床应用

声学测量的眼轴是从角膜中央到黄斑区视网膜内界膜，而光学眼轴则是从泪膜到黄斑中心凹视网膜色素上皮层的距离。即便光学设备在显示结果时已经做出了修订，但已有 研究结果显示光学眼轴仍略高于声学眼轴，差异约0.04~0.73mm[14-16] 。这种差异是IOL光学常数有别于制造商常数的理论基础。不同的光学设备之间由于测量原理的不同，所测得的眼轴长度也并非完全一致，但差异一般较小，不足以产生临床意义[17-19] 。

最新的扫频OCT生物测量仪，采用波长更长的扫频光源，能够更好地穿透组织，较少散射，眼轴检出率明显高于其他设备[20] 。除此之外，IOL Master 700还提供了可视化的生物测量，其固视确认功能可以确保精准的视轴测量，同时还能发现一些眼内结构的异常，现已被不少学者建议作为眼轴测量新的“金标准”。

必须指出的是，光学测量尚不能完全替代超声检查技术。既然是光学测量，光线就必须穿过眼球，到达视网膜并且反射回光感受器。这条通路上的任何阻碍，例如角膜瘢痕、成熟白内障、玻璃体积血及玻璃体内机化膜形成等都会致使测量失败。此外，患者的配合也非常重要。被检者测量时需要保持凝视状态约0.4s。当患者伴有呼吸困难、颤抖、黄斑病变及眼球震颤时均会影响测量。因此，同时掌握光学测量和声学测量方法，充分发挥各自优势，适当的联合应用是眼轴精准测量的指导原则。

二、角膜曲率

目前，角膜曲率的测量设备有多种，包括各种角膜曲率计和角膜地形图仪。角膜曲率是当下屈光性白内障手术时代关注的热点。传统的角膜曲率测量只测量角膜前表面，假定前后表面曲率半径的比值固定，于是采用模拟角膜折射指数1.3375来反应角膜总屈光力，而角膜的真实折射指数却为1.376。有学者指出角膜后表面与真实的角膜前后表面比值不容忽视 [21-22] 。其中，角膜后表面散光对总角膜散光有较大影响；角膜屈光手术可改变角膜前表面，而其后表面基本不受影响。因此，角膜前后表面比值偏离正常范围，基于1.3375的模拟曲率不再适用。

(一)测量方法

1．角膜前表面测量：包括手动角膜曲率计、自动角膜曲 率计及Placido盘角膜地形图，均是基于角膜反射原理。角膜曲率计假设角膜光学面为球面或球柱面，数据仅来自于不同直径圆环上的反射点。其中，IOL Master 500的测量直径为2.5mm，Lenstar的测量直径为1.65mm和2.35mm，均不能反映圆环以内和以外的角膜曲率，且不能反映角膜是否规则。Placido盘角膜地形图由16~34个均匀分布的同心圆构成，可以覆盖整个角膜，不仅可以测量角膜曲率的大小，还可给出角膜曲率的分布因此可判断角膜的规则程度。iTrace视觉功能分析仪和OPDScan综合视功能分析仪则是利用Placido盘测量角膜地形图。

2．角膜前后表面测量：角膜后表面的测量原理主要分为 以下三种。其一，是基于Scheimpflug摄像技术，代表设备有Pentacam；其二，是基于光学相干断层成像原理，代表设备有RTVue-OCT和Casia-OCT；其三，是基于裂隙扫描技术，代表设备有Orbscan。最新的Sirius眼前节分析仪和Galilei综合眼前节分析仪整合并利用Placido盘测量角膜前表面曲率，利用Scheimpflug摄像技术测量角膜前后表面高度。二者均对高度和曲率进行分别测量，加之以数据整合分析技术进一步确保了测量的精准性[5] 。

(二)临床应用

人类角膜并非规则的球面，不同设备测量角膜曲率的原理和范围不尽相同，得到的角膜曲率参数间差异较大。因此，对于角膜曲率的评估尚无“金标准”。如何理解和利用各种角膜曲率参数，并最大化的发挥其优势以提高IOL计算的准确性是后续研究与临床应用需要关注的内容 [23-25] 。

1．正确理解总角膜曲率参数：目前，已有许多设备可以直接提供总角膜曲率参数。根据测算原理的不同，总角膜曲率主要分为两类。

其一，是基于高斯光学公式的角膜曲率。它依据Gaussian近轴厚透镜理论，结合角膜的前后表面曲率半径、真实的折射指数和角膜厚度，利用高斯公式计算得到。比如CasiaOCT的参数RK、Pentacam的参数TNP及IOLMaster700的参数TK，均是基于高斯原理的总角膜曲率参数。

其二，是利用光线追踪法获得的角膜曲率。它可追踪并测量基于Snell定律发射平行光线分别穿过角膜前后表面并发生的折射从而得到实际的焦距，代表参数是Pentacam的TCRP [26] 。由此测得的总角膜曲率因为同时考虑了角膜的前后表面和实际的折射指数，虽然理论上能更为准确的反映角膜屈光状态但由于测算原理完全不同，其总角膜曲率参数通常与传统的模拟角膜曲率值SimK差异较大。因此，尚不能直接代入常用公式进行计算。

SimK的参考平面为角膜后顶点，而基于高斯光学公式和光线追踪法获得的总角膜曲率的参考平面均在角膜前。因此，后两者在数值上均小于SimK，这种由于参考平面的不同造成的差异可高达0.80D [26] 。此外，SimK假定角膜前表面与后表面曲率半径之比为一固定值，但实际情况也并非如此。

基于以上原因，在正常眼中，SimK约比基于高斯光学公式的总角膜曲率大约1.00~1.50D [27-29] 。行角膜屈光术后，这种差别会增加到1.50~1.70D [30-31] 。此外，基于高斯光学公式的总角膜曲率与光线追踪法获得的总角膜曲率也存在差异，约为0.40~0.50D [26] 。基于以上原因，上述总角膜曲率参数不能直接用于IOL屈光度计算，而仍需要进行优化。

2．角膜屈光术后的应用：对于角膜形态规则、前后表面曲率半径比值在正常范围的患者，各种测量设备所提供的SimK值均可计算准确的IOL屈光力。但是对于角膜屈光术后的患者，则需要对SimK进行修正或者使用直接测量得到的角膜总屈光力。常用的SimK修正方法有Haigis法、Shammas法及Maloney法。

此前，已有应用修正法取得满意屈光结果的报道 [32-34] 。亦有出现误差的报道，比如Lawless等 [35] 报道应用Haigis法和Shammas法分别有23％和20％出现了±1.00D以上的屈光误差；Seo等 [36] 报道将Pentacam基于光线追踪原理获得的角膜总屈光力参数参数TCRP进行系数转换后用于准分子激光原位角膜磨镶术后IOL计算，得到了较为准确的结果，术后屈光误差控制在±0.50D范围内者有83％，控制在±1.OCT技术并称对TK进行了修正使其可以直接使用现有公式及ULIB网站提供的IOL常数而无需优化。

Wang等 [37] 报道在准分子激光原位角膜磨镶术后的近视眼患者中，使用TK联合Haigis公式的准确度与基于“优化”的Haigis-L公式和BarrettTrueK公式计算的结果相当，TK联合BarrettTrueK公式获得了最小的术后屈光误差。

3．角膜散光的确定：角膜散光的测量是目前临床上比较复杂的问题，建议使用两种以上仪器进行复核，并注意患者眼表的状态以及测量头位的影响，如果不同设备所测散光结果的差异＜0.50D且轴位差异＜5°，则认为测量结果是可靠的。目前认为角膜散光的确定需要考虑散光的规则性以及角膜后表面散光的影响。

Pentacam眼前节分析仪可对角膜散光进行全面的分析，并提出了“四维曲率”的概念，不仅要确定散光的大小和轴位，还需要确定直径范围、选择区域参数或环上的参数以及以瞳孔为中心还是以角膜顶点为中心。如果SimK与TCRP散光差值＞0.50D且轴向差异＞10°，说明后表面散光对总角膜散光度存在影响 [38] ；如果角膜散光分布不规则，则建议根据角膜屈光力的分布图，选择适宜直径范围内区域的总散光度进行计算。

Savini等 [39] 认为使用3.0mm区域内TCRP全角膜散光联合SaviniToric公式，能获得对ToricIOL屈光度和轴位的精准预测。

三、前房深度

白内障术前生物测量所指的前房深度是从角膜顶点到晶状体前表面的距离，包含了角膜厚度。第四代以后的IOL计算公式将术前前房深度作为参数之一预估术后有效IOL位置(effective lens position，ELP)。

(一)测量方法

前房深度的测量同眼轴一样，包括超声生物测量和光学生物测量。超声生物测量中，包括有A型超声和超声生物显微镜；光学生物测量仪中，包括有IOL Master 500利用裂隙灯侧照法测量角膜与晶状体前表面的裂隙光带的距离、Lenstar采用低相干光反射原理原理测量、IOL Master 700基于扫频OCT技术测量、Pentacam眼前节分析仪、Sirius眼前节分析仪、Galilei眼前节分析仪以及前节OCT。

(二)临床应用

前房深度的影响因素众多，与眼轴、角膜曲率、角膜直径、瞳孔、晶状体以及调节等均有不同程度的相关。受多因素影响以及测量原理的不同，不同仪器测量的前房深度存在差异。沈琳等 [40] 报道Casia扫频1000 OCT与超声生物显微镜测量前房深度存在差异。而王子杨等 [41] 报道Pentacam AXL、IOL Master 700和IOL Master 500测量前房深度的一致性较好。前房深度不仅参与IOL屈光力计算，还能提示多种眼内疾病。正常前房深度约3.0~3.5mm。短眼轴、闭角型青光眼及白内障膨胀期时前房变浅，高度近视眼和晶状体不全脱位时前房变深。

四、晶状体厚度

晶状体厚度值影响第四代IOL计算公式和第五代IOL计算公式对有效晶体位置预估。A型超声、全景超声生物显微镜、部分光学生物测量仪、前节OCT及眼前节分析仪均可测量晶状体厚度。Pentacam、Casis2及IOL Master 700还能对晶状体密度进行定量测量。Pentacam系统通过测量透光率，可以根据晶状体Scheimpflug图像的灰度进行晶状体密度值的量化，并对核密度进行PNS分级 [42] 。但是对于严重的核型白内障和成熟期的皮质型白内障，Pentacam的穿透力不足而无法获得晶状体厚度值。基于扫频OCT原理的Casis2和IOL Master 700也可以借助分析软件对核密度进行测量，有学者报道核密度值与最佳矫正视力和LOCS Ⅲ核分级标准具有良好的相关性，并且这两款设备的组织穿透性均优于Pentacam，可以作为LOCS Ⅲ主观分级体系的有效补充 [43-44] 。

五、角膜直径

角膜直径，又称白到白距离(white to white，WTW)。它在Holladay Ⅱ公式和BarrettU Ⅱ公式中参与ELP的计算，并指导IOL尺寸的选择，尤其在可植入式隐形眼镜(implantable collamer lens，ICL)型号的选择中是首要关键参数。

(一)测量方法

光学生物测量仪、眼前节分析仪及广域的前节OCT，均可测量水平WTW距离。但不同仪器间存在差异，不建议互换使用 [45-46] 。

(二)临床应用

睫状沟的距离是决定ICL尺寸的直观参数，全景超声生物显微镜是目前测量睫状沟距离的唯一方式。在测量睫状沟距离时，需要采集水平轴位标准切面，并且要充分暴露睫状沟，受操作者经验及手法影响较大。因此，目前临床上仍广泛使用WTW代替睫状沟距离以指导ICL尺寸的选择。实际上，因受后房结构和睫状突形态的影响WTW并不能完全取代睫状沟距离。

Chen等 [47] 的研究结果显示角膜直径或前房深度超出一定范围患者的WTW与睫状沟距离差异较大。因此，建议ICL尺寸选择时需同时参考这两个参数。最新的基于扫频OCT的前节OCT-Caisa 2在测量WTW的同时还给出了巩膜突距离和前房角隐窝距离。有学者认为前房角隐窝距离的测量比WTW具有更好的可重复性，使其成为ICL术后供高更重要的预测指标 [48-49] 。

六、Kappa角及Alpha角

光线由角膜注视点入眼，到黄斑中心凹的通路称为视轴。由于人眼瞳孔、角膜及晶状体等光学组件并不完全共线，为了描述这种差异，将视轴与瞳孔轴的夹角定义为Kappa角，将视轴与光轴的夹角定义为Alpha角。无论单焦点还是多焦点IOL，Kappa角和Alpha角过大均会导致散光和彗差的增加而致视觉质量下降。

(一)测量方法

为方便测量，临床上将Kappa角定义为注视时瞳孔中心在角膜平面的点偏离角膜映光点的距离，Alpha角定义为角膜白到白中心偏离角膜映光点的距离。IOL Master 500和IOL Master 700通过测出瞳孔中心和角膜中心偏离角膜注视点的坐标，间接计算出Kappa角和Alpha角。Pentacam、iTrace、OPDScan、Orbscan、Galilei则直接给出了Kappa角和Alpha角的具体数值及方向。此外，OPDScan还可模拟患者日间和夜间的Kappa角变化，提供了更多的信息。

(二)临床应用

Kappa角和Alpha角与眼轴、角膜曲率、前房深度及瞳孔大小等多个眼部参数相关。Meng等 [50] 报道白内障人群Alpha角和Kappa角的平均值分别为(0.45±0.21)mm和(0.30±0.18)mm，且主要位于视轴的颞侧，随着眼轴的增加非线性变化，其位置逐渐从视轴的颞侧向鼻侧移动。受多焦点IOL设计的影响，Kappa角不可过大，否则会出现术后严重的眩光。在多焦点IOL植入共识中已明确要求Kappa角＜ 0.5mm或小于多焦点IOL中央折射光学区直径的一半[51] 。

此外，Alpha角对功能性IOL的植入同样重要，Alpha角过大容易产生术后IOL的偏位，建议当Alpha角＞0.5mm应慎重选择非球面IOL、toricIOL和多焦点IOL。值得注意的是，目前设备所测量的Alpha角严格来讲是角膜的Alpha角，但实际影响术后IOL位置的是晶状体的Alpha角，也就是晶状体的倾斜和偏心。

近年来，随着设备的发展，晶状体Alpha角的直接测量成为可能。可视化扫频生物测量仪IOL Master 700可以借助软件分析晶状体的倾斜情况，最新的前段扫频OCT设备Casia2更是可以直接给出晶状体倾斜和偏心参数。天然晶状体朝向颞下方平均倾斜5.16°，向颞侧平均偏心0.22mm，双眼的倾斜和偏心具有明显的镜面对称性。有学者报道患者术后IOL的倾斜及偏心与术前晶状体的位置相关 [52-53] 。因此，使用扫频OCT设备确定术前晶状体倾斜和偏心也是功能性IOL植入术前要考虑的因素。

七、波前像差

眼球并非理想的光学成像系统，实际形成的波阵面与理想波阵面之间的偏差，被称为波前像差。波前像差不仅反应离焦和散光两种低阶像差，还涵盖了球差、彗差及三叶草等高阶像差。屈光性白内障手术时代不仅要纠正低阶像差，还希望借助于功能性IOL的植入最大限度的解决高阶像差，以获得最优的视觉质量。

(一)测量方法

除了波前像差仪，还可采用Pentacam或Casia前节OCT同时测量角膜像差。此外，iTrace和OPDScan还可以将全眼像差区分为角膜像差和眼内像差。

(二)临床应用

人眼像差主要来源于角膜和晶状体，正常人角膜像差和晶状体像差存在一定程度的抵消，而当白内障手术摘除晶状体后，角膜像差成为唯一的来源。因此，屈光性白内障手术IOL的优选要重视和参考角膜像差 [54] 。低阶像差如离焦通过正确的IOL度计算即可解决，规则散光则可通过植入ToricIOL纠正。

而高阶像差，目前除球差外，其他高阶像差尚无法通过植入IOL来矫正。角膜球差则可选择非球面IOL进行矫正，建议角膜球差≥0.35μm者，选择高非球面IOL；角膜球差0.25~0.35μm者，选择中非球面IOL；角膜球差为0.20~0.25μm者，选择低非球面IOL；角膜球差0.05~0.20μm者，选择零球差IOL；角膜球差＜0.05μm者，选择传统球面IOL。使得术后保留少量正球差，以保留合适的景深 [55] 。角膜高阶像差过大则会影响多焦IOL的效果，选择多焦IOL植入时要求角膜中央直径4mm区域总高阶像差(TotalHOA)＜0.3μm；若＞0.5μm，则不建议植入 [51] 。

综上所述，目前多种新型眼科设备已经能为屈光性白内障手术提供精准而全面的眼球生物测量。手术医师更新知识储备，全面理解各种眼球生物参数，掌握设备的测量原理及适用范围，正确判读其检测结果，有助于根据情况选择适宜的测量方法，为屈光性白内障手术做好规划。

引用本文：王子杨 杨文利.关注屈光性白内障手术时代的精准眼球生物测量[J].中华眼科医学杂志(电子版),2022,(04):193-197.

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编辑：超凶的猕猴桃

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