廖 珊，劉 可

0 引言

現(xiàn)代屈光性白內(nèi)障手術(shù)以獲得更好的術(shù)后視覺(jué)質(zhì)量為臨床追求目標(biāo)，恢復(fù)視力不再是手術(shù)的唯一目的。術(shù)前角膜散光的評(píng)估是屈光性白內(nèi)障手術(shù)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，有研究報(bào)道，在60～80歲白內(nèi)障患者中，超過(guò)40%患者角膜散光≥1.0D[1]，而大于0.50D的角膜散光即會(huì)顯著降低功能視力[2-3]。隨著近年來(lái)角膜屈光近視矯正手術(shù)的廣泛開(kāi)展和屈光性人工晶狀體(IOL)的臨床普及使用，角膜的光學(xué)特性被研究得越來(lái)越深入。角膜散光不再僅僅局限于單一的一個(gè)角膜前表面散光(anterior corneal astigmatism, ACA)數(shù)值，角膜后表面散光(posterior corneal astigmatism,PCA)以及綜合角膜全層所得到的全角膜散光(total corneal astigmatism, TCA)對(duì)白內(nèi)障術(shù)后視覺(jué)質(zhì)量也有影響，一些病例中后表面散光甚至直接決定是否能使用散光矯正型或多焦點(diǎn)類(lèi)IOL以及影響散光矯正型IOL的柱鏡度數(shù)的選擇。角膜的高階不規(guī)則散光反映了角膜更細(xì)微的光學(xué)不規(guī)則性，在臨床中也被認(rèn)識(shí)到影響白內(nèi)障手術(shù)IOL種類(lèi)的選擇和術(shù)后視覺(jué)質(zhì)量，高于0.5μm的角膜高階不規(guī)則散光患者不宜植入多焦點(diǎn)類(lèi)IOL。角膜散光種類(lèi)的細(xì)分離不開(kāi)各種檢查設(shè)備的更新，由傳統(tǒng)的只能測(cè)量角膜中央前表面散光的手動(dòng)/自動(dòng)角膜曲率測(cè)量?jī)x、光學(xué)生物測(cè)量?jī)x，發(fā)展到能測(cè)量PCA、TCA和角膜高階不規(guī)則散光的各種角膜地形圖儀器。術(shù)前對(duì)角膜散光的檢查越全面精準(zhǔn)，手術(shù)規(guī)劃越合理，術(shù)后視覺(jué)質(zhì)量提高越多。本文就最新的角膜各類(lèi)散光認(rèn)識(shí)和相應(yīng)檢查設(shè)備展開(kāi)綜述。

1 ACA

由于眼球內(nèi)部的不同屈光介質(zhì)存在不同的折射率，使外界的光線(xiàn)照射入眼球內(nèi)時(shí)發(fā)生部分反射，而呈現(xiàn)出反射像，這些像即是Purkinje像。根據(jù)Purkinje像的大小計(jì)算出角膜前表面的曲率半徑，并利用屈光指數(shù)來(lái)計(jì)算角膜屈光力K值，進(jìn)一步得出角膜散光。傳統(tǒng)的角膜曲率測(cè)量?jī)x是從認(rèn)識(shí)到角膜上物體的反射可以作為一種測(cè)量角膜曲率的精確方法開(kāi)始，只能測(cè)量角膜前表面的曲率及散光。術(shù)前精準(zhǔn)的測(cè)量ACA的大小和軸向可以個(gè)性化規(guī)劃白內(nèi)障手術(shù)方式進(jìn)行散光處理，例如在透明角膜陡峭軸上做角膜主切口或角膜緣松解切口可以使其所在的子午線(xiàn)變平，并產(chǎn)生耦合效應(yīng)，使與其垂直的90°軸向角膜曲率變陡，從而減少術(shù)后殘留的角膜散光，以求得到更優(yōu)的視覺(jué)質(zhì)量[4-5]。

2 PCA

光線(xiàn)穿過(guò)角膜進(jìn)入前房時(shí)會(huì)在角膜后表面發(fā)生另一次折射，后表面的弧形結(jié)構(gòu)決定了此平面也會(huì)有散光的產(chǎn)生，隨著檢查設(shè)備的技術(shù)升級(jí)，PCA得以直接測(cè)量出來(lái)。有研究表明，隨著患者年齡的增加，ACA的軸向由順規(guī)散光逐漸向逆規(guī)散光轉(zhuǎn)變，而PCA變化小，幾乎始終保持逆規(guī)散光，因此導(dǎo)致PCA對(duì)角膜總散光的抵消作用隨年齡增大而逐漸減小，隨著ACA的逆規(guī)漂移，將轉(zhuǎn)變?yōu)榀B加作用[6-7]。Jin等[7]對(duì)患者164例211眼的散光情況進(jìn)行分析，探討PCA對(duì)角膜總散光的影響，發(fā)現(xiàn)忽略PCA測(cè)量得到的TCA值，在逆規(guī)散光眼中被低估16%，在順規(guī)散光眼中被高估9%，所以應(yīng)重視PCA，尤其是角膜前表面逆規(guī)散光較高者。而既往研究得到平均PCA為-0.26～-0.78D[8]。由此可見(jiàn)對(duì)TCA的評(píng)估只根據(jù)ACA進(jìn)行，而忽視PCA，可能會(huì)影響白內(nèi)障手術(shù)時(shí)對(duì)角膜散光矯正的準(zhǔn)確性。Cheng等[9]的一項(xiàng)研究顯示忽略PCA導(dǎo)致的差異大于0.50D，表明可能會(huì)導(dǎo)致部分白內(nèi)障手術(shù)后角膜散光的估計(jì)出現(xiàn)偏差，測(cè)量PCA可提高對(duì)散光程度的預(yù)測(cè)。Orbscan角膜地形圖是第一個(gè)直接采集和分析角膜后表面數(shù)據(jù)的裂隙光掃描技術(shù)設(shè)備，開(kāi)啟了對(duì)真實(shí)TCA的評(píng)估[10]。但由于其為斷面掃描，角膜高度分析是通過(guò)角膜前后表面的相對(duì)參照獲得，一張圖像的誤差可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)角膜的三維建模誤差。基于Scheimpflug原理的Pentacam和Galilei等設(shè)備消除了裂隙光掃描技術(shù)的弊端，利用光線(xiàn)追蹤技術(shù)獲得整個(gè)角膜屈光力和散光分布情況[11-12]。

3 TCA

TCA由ACA和PCA綜合疊加形成。由于檢查設(shè)備的局限性、缺乏理論認(rèn)識(shí)和臨床證據(jù)，傳統(tǒng)的角膜曲率測(cè)量?jī)x器，如角膜曲率測(cè)量?jī)x、光學(xué)生物測(cè)量?jī)x和基于Placido盤(pán)成像的角膜地形圖儀等，不能直接采集角膜后表面的信息。在以往角膜屈光力的評(píng)估中，多采用模擬角膜散光來(lái)代替和估計(jì)真實(shí)的TCA，通過(guò)不同原理和方法先測(cè)量得到角膜前表面曲率半徑，并根據(jù)假定的屈光指數(shù)(傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)角膜曲率指數(shù)為1.3375)來(lái)計(jì)算出模擬角膜屈光力SimK(Simulated K)，進(jìn)一步得出模擬角膜散光[13]。研究表明這些傳統(tǒng)角膜曲率測(cè)量?jī)x在臨床中常常高估了總角膜屈光力[14-15]。目前，由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)角膜后表面曲率半徑的直接測(cè)量，考慮了真實(shí)的前后表面曲率，總角膜屈光力引起了更多的關(guān)注，也反映了真實(shí)的角膜厚度和角膜非球面值。Visser等[16]發(fā)現(xiàn)將角膜后表面曲率納入角膜曲率計(jì)算的結(jié)果與SimK顯著不同。雖然早期的Orbscan設(shè)備可以采集和分析角膜后表面數(shù)據(jù)，但其原理是通過(guò)假設(shè)穿過(guò)角膜后表面的為平行光線(xiàn)，對(duì)角膜后表面的信息進(jìn)行采集，并單純的將ACA和PCA的測(cè)量結(jié)果直接做矢量疊加來(lái)得到TCA，忽略了角膜厚度對(duì)最終結(jié)果的影響，可靠性和重復(fù)性相對(duì)較差。隨著檢查設(shè)備的不斷迭代，直接或間接采集和分析角膜后表面信息的能力日趨精進(jìn)，通過(guò)不斷優(yōu)化升級(jí)，提升了PCA和TCA測(cè)量的重復(fù)性和可靠性[17]。

4 高階不規(guī)則散光

散光是一個(gè)具有大小和方向的矢量，但在屈光性白內(nèi)障手術(shù)中，單純分析低階散光的大小和軸向是不夠的。由于光學(xué)特性，角膜的表面形態(tài)出現(xiàn)局部的不規(guī)則或是折射率的改變會(huì)使這部分的屈光力與全角膜的屈光力不同，產(chǎn)生高階不規(guī)則散光，引起物像的畸變。在像差系統(tǒng)中不規(guī)則散光與高階像差對(duì)應(yīng)，即Zernike多項(xiàng)式中三階以上像差。與包括離焦或散光在內(nèi)的低階像差相比，高階像差不能通過(guò)球鏡或柱鏡來(lái)全部矯正，影響白內(nèi)障術(shù)后視覺(jué)質(zhì)量[18]，并且限制術(shù)中散光型IOL(Toric IOL)和多焦類(lèi)IOL(MIOL)的使用。2019年中國(guó)多焦點(diǎn)IOL臨床應(yīng)用專(zhuān)家共識(shí)[19]提出，術(shù)前建議進(jìn)行角膜像差分析以明確高階像差，角膜中央直徑4mm區(qū)域總高階像差(Total HOA)，即角膜高階不規(guī)則散光，<0.3μm的患者可推薦植入MIOL，超出此范圍的患者謹(jǐn)慎植人，>0.5μm不建議植入MIOL。

5 術(shù)前散光的檢查方法

臨床上角膜散光的常用檢測(cè)方法包括自動(dòng)角膜曲率計(jì)檢查法和手動(dòng)角膜曲率計(jì)檢查法、光學(xué)測(cè)量?jī)x檢查法(如IOL Master、OA2000和Lenstar等)、角膜地形圖儀檢查法(如Itrace、OPD、Orbscan、Pentacam、Galilei等)等。各種方法測(cè)量的結(jié)果客觀可靠、可重復(fù)性高，其適用范圍和原理有所不同，測(cè)量結(jié)果可互相參考比較，但不可隨意替換，需根據(jù)臨床需求做出選擇[11,20-21]。

5.1手動(dòng)及自動(dòng)角膜曲率測(cè)量?jī)x屈光白內(nèi)障手術(shù)中角膜曲率和散光的測(cè)量是角膜曲率測(cè)量?jī)x最重要的臨床應(yīng)用之一。最初在18世紀(jì)，為了研究調(diào)節(jié)過(guò)程中角膜曲率的變化，一種原始形式的角膜測(cè)量?jī)x被發(fā)明出來(lái)，之后在其設(shè)計(jì)和工作原理上進(jìn)行了一些修改和改進(jìn)，現(xiàn)代角膜測(cè)量?jī)x誕生的基礎(chǔ)是利用光學(xué)反射的原理[22]。手動(dòng)角膜曲率測(cè)量?jī)x測(cè)量的是角膜中心3mm以?xún)?nèi)的散光，根據(jù)物體在角膜上反射所產(chǎn)生的Purkinje像的大小以及形狀，首先測(cè)量出角膜前表面的曲率半徑，再將其轉(zhuǎn)換為角膜曲率值，從而得到散光值。為了適應(yīng)客觀數(shù)據(jù)的數(shù)字化測(cè)量，各種自動(dòng)角膜曲率計(jì)被引入臨床中。自動(dòng)角膜曲率測(cè)量?jī)x是在手動(dòng)角膜曲率測(cè)量?jī)x的基礎(chǔ)上加上電腦操作完成，過(guò)去已有研究報(bào)道多種自動(dòng)角膜測(cè)量?jī)x的可靠性，Sheppard等[23]研究證明無(wú)論是水平還是垂直子午線(xiàn)上的測(cè)量，Grand Seiko自動(dòng)角膜曲率測(cè)量?jī)x(WAM-5500)與Javal-Schiotz手動(dòng)角膜測(cè)量相似，具有準(zhǔn)確性、可重復(fù)性。也有研究證明與手動(dòng)型相比，自動(dòng)角膜曲率測(cè)量?jī)x具有準(zhǔn)確、可靠、易于使用的優(yōu)點(diǎn)[24]。但角膜曲率測(cè)量?jī)x是基于一些假設(shè)參數(shù)而得出的數(shù)值，只有在角膜正常的患者中才能得出正確的測(cè)量值，而在一些角膜疾病或屈光手術(shù)后的特殊患者應(yīng)用中，得到的結(jié)果可信度較低。

5.2光學(xué)生物測(cè)量?jī)xIOL Master 500部分相干光學(xué)生物測(cè)量?jī)x是利用偏振光學(xué)相干干涉的原理(particalcoherence interferometry，PCI)測(cè)量眼前節(jié)參數(shù)的新型非接觸式儀器，其中評(píng)估角膜曲率功能是使用自動(dòng)角膜曲率計(jì)集成到電腦中完成，它以六角形陣列投射六個(gè)映光點(diǎn)，并分析角膜前表面的反射，測(cè)量角膜前表面直徑2.3mm的曲率,利用屈光指數(shù)1.3375計(jì)算得到散光值。Lenstar LS900低相干光學(xué)生物測(cè)量?jī)x是一種基于低相干光反射原理的設(shè)備，是一種雙區(qū)自動(dòng)角膜曲率計(jì)，它采用光學(xué)低相干技術(shù)和波長(zhǎng)950nm的掃描光束，測(cè)量的是角膜前表面1.65mm和2.30mm直徑范圍的曲率，利用屈光指數(shù)1.3320計(jì)算得到角膜散光[16]。光學(xué)相干斷層成像技術(shù)(optical coherence tomography，OCT)是基于低相干干涉的原理，紅外光從眼前節(jié)反射，通過(guò)比較反射之間的時(shí)間延遲來(lái)計(jì)算和分析角膜整體情況[25]。IOL Master 700是臨床上應(yīng)用的掃頻OCT，其不需要縱向掃描，直接采集兩側(cè)反射光的干涉光譜，經(jīng)過(guò)傅里葉變換后得到角膜信息，因此具有更快的采集時(shí)間，可減少眼球運(yùn)動(dòng)引起的偽影、降低信噪比和提供更好的分辨率，其投射18個(gè)光點(diǎn)，測(cè)量角膜前表面直徑1.5、2.5、3.5mm的曲率，進(jìn)而得到散光值。LaHood等[26]首次報(bào)道了IOL Master 700對(duì)角膜后表面散光的測(cè)量，結(jié)果表明與其他設(shè)備的研究數(shù)據(jù)基本一致，但該設(shè)備對(duì)PCA的測(cè)量尚未納入界面選項(xiàng)和輸出。最近新一代IOL Master 700 TK將遠(yuǎn)心光學(xué)技術(shù)與掃頻OCT成像技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了角膜后表面曲率及全角膜曲率的直接測(cè)量，其應(yīng)用于臨床的可靠性及重復(fù)性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

5.3角膜地形圖角膜地形圖已經(jīng)成為識(shí)別散光大小和軸向的關(guān)鍵工具，它可以評(píng)估整個(gè)角膜情況，并可以檢測(cè)不規(guī)則散光。OPD-Scan Ⅲ視功能分析儀中以Placido盤(pán)成像原理測(cè)量得到的角膜地形圖[27]，Placido環(huán)總共含有33環(huán)、11880個(gè)測(cè)量點(diǎn)藍(lán)色測(cè)量光源，獲得角膜3mm直徑范圍的角膜曲率半徑、角膜散光大小以及陡峭軸的軸向。Orbscan 及Orbscan Ⅱ是以裂隙光帶掃描為原理的眼前節(jié)分析儀，它能夠在1.5s內(nèi)采集角膜前后表面約9000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，獲得從鼻側(cè)和顳側(cè)45°角投射在角膜上的裂隙光束反射的圖像信息，同時(shí)結(jié)合Placido盤(pán)反射影像，呈現(xiàn)出三維角膜地形圖，包括角膜前后表面曲率、高度和厚度圖，進(jìn)而得出角膜前后表面參數(shù)[28]。由于角膜的非平面形狀會(huì)導(dǎo)致周邊角膜數(shù)據(jù)采集困難和不可靠，Scheimpflug原理的引入使得周邊角膜數(shù)據(jù)的測(cè)量更具可靠性。Pentacam是利用Scheimpflug原理來(lái)測(cè)量角膜前后表面參數(shù)的眼前節(jié)分析儀，由一個(gè)旋轉(zhuǎn)Scheimpflug攝像機(jī)組成，在2s內(nèi)從0°～180°的角度拍攝25～50張裂隙圖像，每張圖像顯示角膜前后表面的500個(gè)真實(shí)的高度點(diǎn)，拍攝重建形成三維圖像，可以測(cè)量角膜前表面半徑和角膜后表面半徑，獲得全角膜前后表面角膜曲率和厚度等參數(shù)[29]。而Galilei、Sirius等角膜分析儀是將雙旋轉(zhuǎn)Scheimpflug攝像機(jī)與Placido盤(pán)相結(jié)合，在角膜散光測(cè)量中具有良好的可重復(fù)性[30-31]。有研究表明，當(dāng)要了解整個(gè)角膜曲率或后表面等數(shù)據(jù)，以及角膜屈光手術(shù)術(shù)后角膜表面形態(tài)有所變化時(shí)，如角膜表面不規(guī)則、角膜平坦及角膜陡峭，角膜地形圖系統(tǒng)的角膜測(cè)量范圍可擴(kuò)大到90%以上，可以了解中央?yún)^(qū)域到周邊區(qū)域的變化，準(zhǔn)確測(cè)量不規(guī)則散光以及非球面狀態(tài)的角膜，測(cè)量精度更客觀[32]。所以，對(duì)于角膜屈光手術(shù)后的白內(nèi)障手術(shù)術(shù)前角膜散光的測(cè)量，為了準(zhǔn)確評(píng)估角膜情況并進(jìn)行手術(shù)干預(yù)，需要對(duì)其形態(tài)有精確的了解，角膜地形圖更具優(yōu)勢(shì)。

6 小結(jié)與展望

隨著白內(nèi)障手術(shù)技術(shù)的不斷發(fā)展，屈光性白內(nèi)障手術(shù)在盡可能提高患者術(shù)后裸眼視力的同時(shí)，也要滿(mǎn)足患者術(shù)后清晰、舒適的視覺(jué)質(zhì)量需求，術(shù)前精準(zhǔn)地測(cè)量和評(píng)估角膜散光是白內(nèi)障術(shù)前規(guī)劃的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。PCA的直接測(cè)量、TCA的認(rèn)識(shí)和角膜高階不規(guī)則散光的客觀測(cè)量使白內(nèi)障術(shù)前散光檢查逐步完善。各種角膜地形圖檢查設(shè)備是光學(xué)生物測(cè)量?jī)x器的有效補(bǔ)充。目前角膜地形圖的檢查以非接觸性測(cè)量為主，對(duì)患者安全無(wú)創(chuàng)，但要求被檢查者在要求時(shí)間內(nèi)盡量保持眼球不動(dòng)，若眼球頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。對(duì)于Scheimpflug設(shè)備，當(dāng)攝像機(jī)圍繞眼球旋轉(zhuǎn)掃描過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)潛在的眼球運(yùn)動(dòng)，而雙旋轉(zhuǎn)Scheimpflug攝像機(jī)對(duì)測(cè)量值進(jìn)行平均并最大限度地減少偏心[33]。使用旋轉(zhuǎn)攝像機(jī)的Scheimpflug設(shè)備可以對(duì)高度不規(guī)則的角膜進(jìn)行精確測(cè)量，而基于Placido的反射系統(tǒng)很難精確表示這些角膜，但傳統(tǒng)的Placido盤(pán)地形圖提供的是角膜即時(shí)圖像，可能提供角膜表面最真實(shí)的投影。目前，隨著光學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，其顯示出更快的掃描速度和更可靠的跟蹤系統(tǒng)，目前的趨勢(shì)是多種技術(shù)相結(jié)合測(cè)量評(píng)估角膜，例如通過(guò)添加部分相干干涉測(cè)量SLED二極管，光學(xué)生物測(cè)量技術(shù)已被添加到新型角膜地形圖設(shè)備中(Pentacam AXL)。

綜上所述，術(shù)前聯(lián)合多種角膜地形圖儀和角膜曲率測(cè)量?jī)x準(zhǔn)確地測(cè)量和評(píng)估角膜散光情況是屈光性白內(nèi)障手術(shù)中重要的一步，無(wú)論是對(duì)患者個(gè)性化選擇手術(shù)方式、IOL類(lèi)型，還是預(yù)測(cè)術(shù)后效果都起關(guān)鍵性作用，可最大程度上減少術(shù)后TCA，幫助白內(nèi)障手術(shù)患者獲得術(shù)后最佳視覺(jué)質(zhì)量。