曹廣梁 劉曉敏 樊崢 任志超 黃鈺森

在以往的研究中，關(guān)于人工晶狀體（IOL）光學(xué)質(zhì)量的研究多為體內(nèi)研究[1-2]，體內(nèi)研究的缺點(diǎn)是容易受個(gè)體差異、光學(xué)介質(zhì)和患者主觀感受的影響，而且難以確切地評(píng)價(jià)偏心、傾斜和瞳孔大小等因素的影響[3]。相比之下，利用光學(xué)設(shè)備進(jìn)行的體外檢測，結(jié)果更為客觀、準(zhǔn)確[4]。

藍(lán)光濾過型IOL自20 世紀(jì)90 年代問世以來就得到廣泛應(yīng)用[5]。藍(lán)光濾過型IOL中雖都加入了黃色基團(tuán)以達(dá)到藍(lán)光濾過的效果，但由于不同制造商采用的方法和工藝不同，對(duì)不同波長藍(lán)光的濾過效果可能不盡相同，目前相關(guān)文獻(xiàn)鮮見報(bào)道。

IOL偏心或者傾斜會(huì)對(duì)白內(nèi)障術(shù)后的視覺質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響[6]。為減少偏心和傾斜帶來的不良影響，有制造商設(shè)計(jì)出具有特殊設(shè)計(jì)的IOL。為驗(yàn)證其特殊設(shè)計(jì)的功能，有必要由第3方研究者對(duì)其功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，以指導(dǎo)臨床應(yīng)用。

多焦點(diǎn)IOL彌補(bǔ)了單焦點(diǎn)IOL視近功能的不足，為患者提供了不同程度的全程視力，減少了對(duì)眼鏡的依賴[7]。由于其光學(xué)設(shè)計(jì)和不同距離上的光能分布不同，所以多焦點(diǎn)IOL勢必會(huì)導(dǎo)致一定程度的視覺質(zhì)量下降[8]。

為幫助眼科醫(yī)師了解不同IOL的光學(xué)特性，從而更加個(gè)性化地指導(dǎo)臨床應(yīng)用。本研究利用山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬青島眼科醫(yī)院購置的專業(yè)體外光學(xué)檢測設(shè)備對(duì)多種IOL的光學(xué)性能進(jìn)行檢測。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料 單焦點(diǎn)非球面藍(lán)光濾過型IOL：Vivinex XY1（日本豪雅公司）、SN60WF（美國愛爾康公司）。單焦點(diǎn)非球面非藍(lán)光濾過型IOL：Tecnis ZCB00（美國強(qiáng)生公司）、A1-UV（愛博諾德醫(yī)療科技股份有限公司）。具有特殊設(shè)計(jì)的非球面IOL：Vivinex XY1（日本豪雅公司）、A1-UV（愛博諾德醫(yī)療科技股份有限公司）。多焦點(diǎn)IOL：折射型多焦點(diǎn)SBL-3（美國Lenstec公司）、衍射折射型多焦點(diǎn)Diff-aAy（德國人類光學(xué)公司）、景深延長型Tecnis Symfony（美國強(qiáng)生公司）和三焦點(diǎn)AT LISA tri 839（德國蔡司公司）。本研究所用IOL的屈光度均為+21 D，SBL-3近附加+3.0 D，Diff-aAY近附加+3.5 D,AT LISA tri 839近附加+1.66 D、中附加+3.33 D。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 體外光學(xué)質(zhì)量測量設(shè)備為OptiSpheric? IOL PROⅡ（德國Trioptics公司）。該平臺(tái)包括一只無像差模型角膜的模型眼，符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織11979-2[9]和11979-9[10]的要求。光源的波長為546.1 nm。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在常溫下，將IOL置于含有0.9%氯化鈉溶液的模型眼中，屈光指數(shù)為1.334。設(shè)置模型眼的瞳孔大小為3 mm，分別在居中、偏心（3 mm、5 mm）和傾斜（3°、5°）條件下測試IOL的調(diào)制傳遞函數(shù)（Modulation transfer function，MTF）曲線。采用美國空軍（United States Air Force，USAF）分辨力測試圖在IOL的最佳遠(yuǎn)、中、近焦點(diǎn)下拍攝。

測試的IOL將投影目標(biāo)聚焦在其焦平面上，該焦平面由測量探測器捕獲，該測量探測器包括1個(gè)物鏡顯微鏡鏡頭和1個(gè)集成自動(dòng)對(duì)焦的高分辨率電荷耦合設(shè)備相機(jī)。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.3.1 MTF MTF指一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所成圖像的對(duì)比度的變化和空間頻率的函數(shù)關(guān)系，其可以反映光學(xué)系統(tǒng)對(duì)不同空間頻率的響應(yīng)能力。對(duì)不同的光學(xué)系統(tǒng)，MTF的不同則反映了光學(xué)系統(tǒng)成像特性不同。若將人的視覺系統(tǒng)作為一個(gè)完整的成像系統(tǒng)，可借用MTF的概念來分析視覺系統(tǒng)對(duì)外界物體的響應(yīng)能力，并解釋視覺圖像成像質(zhì)量。100 lp/mm空間頻率下的MTF曲線，相當(dāng)于20/20（Snellen）[11]。

1.3.2 USAF分辨力測試圖 由美國空軍于1951年創(chuàng)建，該測試圖廣泛應(yīng)用于測試光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨能力，可定性地比較不同光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)研究。采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。經(jīng)Shapiro-Wilk檢驗(yàn)計(jì)量資料符合正態(tài)分布，以表示，采用Levene檢驗(yàn)證實(shí)組間方差齊性。Vivinex、A1UV、SN60WF和ZCB00在100 lp/mm空間頻率處MTF值的總體比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；Vivinex和SN60WF在400、480 nm的光譜透過率比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 光譜透過率

藍(lán)光濾過型IOL Vivinex和SN60WF較非藍(lán)光濾過型IOL ZCB00 可明顯減少400～500 nm波長的藍(lán)光透過。400 nm附近波長范圍內(nèi)，Vivinex的光譜透過率為2.43±0.51，SN60WF的光譜透過率為8.10±0.36，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-15.65,P＜0.001）；480 nm附近波長范圍內(nèi)，Vivinex的光譜透過率為85.17±1.04，SN60WF的光譜透過率為70.33±2.08，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=11.04,P＜0.001）。見圖1。

圖1.藍(lán)光濾過型IOL Vivinex、SN60WF與非藍(lán)光濾過型IOL ZCB00的光譜透過率比較Figure 1.The comparison of spectral transmittance of blue-light filtering IOL Vivinex,SN60WF and non-blue-light filtering IOL ZCB00

2.2 IOL偏心和傾斜

當(dāng)IOL偏心或者傾斜的程度相同時(shí)，100 lp/mm空間頻率處的MTF 值，Vivinex 和A1-UV 均大于ZCB00 和SN60WF，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05)，見表1。

表1.100 lp/mm空間頻率下Vivinex、A1-UV、ZCB00和SN60WF在偏心和傾斜時(shí)的MTF值比較Table 1.Comparison of MTF values of Vivinex,A1-UV,ZCB00 and SN60WF at decentration and tilt under spatial frequency of 100 lp/mm

2.3 多焦點(diǎn)IOL視覺質(zhì)量

多焦點(diǎn)IOL在不同焦點(diǎn)的視覺質(zhì)量：最佳遠(yuǎn)視力焦點(diǎn)的MTF值中，ZCB00最高，其次是Diff-aAY、AT LISA tri、SBL-3和Symfony；最佳中程視力焦點(diǎn)的MTF值中，Symfony表現(xiàn)顯著，其次是AT LISA tri，明顯優(yōu)于Diff-aAY和SBL-3；最佳近視力焦點(diǎn)的MTF值中，Diff-aAY最高，其次是AT LISA tri和SBL-3。見圖2。

USAF分辨力測試圖的結(jié)果與圖2 相對(duì)應(yīng)：最佳遠(yuǎn)視力焦點(diǎn)中，ZCB00 的分辨力最佳，其次是Diff-aAY、AT LISA tri、SBL-3和Symfony；最佳中程視力焦點(diǎn)中，Symfony分辨力表現(xiàn)顯著,其次是AT LISA tri，明顯優(yōu)于Diff-aAY和SBL-3；最佳近視力焦點(diǎn)中，Diff-aAY的分辨力最佳，其次是AT LISA tri和SBL-3。見圖3。

圖2.AT LISA tri、Diff-aAY、SBL-3、Symfony和ZCB00的離焦曲線A、B、C、D、E：ZCB00、Diff-aAY、AT LISA tri、SBL-3和Symfony最佳遠(yuǎn)視力焦點(diǎn)的MTF值；F、G：Symfony和AT LISA tri最佳中程視力焦點(diǎn)的MTF值；H、I、J：Diff-aAY、AT LISA tri和SBL-3最佳近視力焦點(diǎn)的MTF值Figure 2.Defocus curve of AT LISA tri,Diff-aAY,SBL-3,Symfony and ZCB00A,B,C,D,E: MTF of ZCB00,Diff-aAY,AT LISA tri,SBL-3 and Symfony at the best distance focus.F,G:The MTF of Symfony and AT LISA tri at the best intermediate focus.H,I,J:The MTF of Diff-aAY,AT LISA tri and SBL-3 at the best near focus.

圖3.AT LISA tri、Diff-aAY、SBL-3、Symfony和ZCB00在最佳遠(yuǎn)、中和近視力焦點(diǎn)的USAF分辨力測試圖Figure 3.USAF resolution test chart of AT LISA tri,Diff-aAY,SBL-3,Symfony and ZCB00 under the best distance,intermediate and near focus

圖4 中ZCB00 離焦0.25 D 的MTF 曲線在0～100 lp/mm的空間頻率范圍內(nèi)均高于Diff-aAY的MTF 曲線；ZCB00 離焦0.50 D 的MTF 曲線與Diff-aAY的MTF曲線在53 lp/mm空間頻率時(shí)相交；當(dāng)ZCB00 離焦度數(shù)超過0.50 D時(shí)，ZCB00在53～100 lp/mm空間頻率區(qū)間的MTF曲線均低于Diff-aAY，說明其分辨物體細(xì)節(jié)的視覺質(zhì)量下降將超過Diff-aAY。

圖4.ZCB00離焦0.25 D、0.35 D和0.50 D的MTF曲線以及Diff-aAY最佳遠(yuǎn)視力焦點(diǎn)的MTF曲線Figure 4.The MTF curves of ZCB00 defocus 0.25 D,0.35 D and 0.5 D and the MTF curve of Diff-aAY at the best distance focus

3 討論

藍(lán)光是波長介于400～500 nm之間的短波光輻射[12-13]。本研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光濾過型IOL Vivinex和SN60WF較非藍(lán)光濾過型IOL ZCB00 可明顯減少400～500 nm波長的藍(lán)光透過。臨床研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光濾過型IOL不會(huì)因材料中黃色素的增加而影響患者術(shù)后的視力和對(duì)比敏感度，并且可避免藍(lán)視癥的發(fā)生[14]。

Vivinex和SN60WF雖都加入了黃色基團(tuán)以達(dá)到藍(lán)光濾過的效果，但由于不同制造商采用的方法和工藝不同，所以對(duì)不同波長藍(lán)光的濾過效果不盡相同。本研究中，400 nm附近波長范圍內(nèi)，Vivinex的光譜透過率小于SN60WF，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；480 nm附近波長范圍內(nèi)，Vivinex的光譜透過率大于SN60WF，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究結(jié)果與ZCB00、Vivinex和SN60WF的制造商所提供的數(shù)據(jù)一致。黑視蛋白是一種位于視網(wǎng)膜中的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞蛋白，其作為介導(dǎo)褪黑素分泌的光感受器，控制人體晝夜節(jié)律，最敏感波長為480 nm[15]。研究發(fā)現(xiàn)[12]，400～440 nm波長的藍(lán)光對(duì)視網(wǎng)膜的光毒性作用大于440～500 nm波長的藍(lán)光，而且400～440 nm波長的藍(lán)光對(duì)視覺貢獻(xiàn)甚微，所以專家建議應(yīng)將400～440 nm波長的藍(lán)光濾過。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體外細(xì)胞培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)光濾過型IOL對(duì)視網(wǎng)膜光感受細(xì)胞和色素細(xì)胞具有保護(hù)作用[16-17]。但是，目前還沒有最佳的臨床研究證據(jù)能夠證明使用藍(lán)光濾過型IOL對(duì)黃斑有益處[18]。面對(duì)藍(lán)光濾過型IOL的臨床應(yīng)用爭議，醫(yī)師可以根據(jù)不用患者的年齡、健康狀況或者工作環(huán)境給予個(gè)性化的藍(lán)光防護(hù)建議。

本研究使用光學(xué)質(zhì)量測試設(shè)備OptiSpheric?IOL PROⅡ測試了4種單焦點(diǎn)IOL在偏心和傾斜狀態(tài)下的視覺質(zhì)量。結(jié)果顯示，當(dāng)IOL偏心或者傾斜的程度相同時(shí)，Vivinex和A1-UV在100 lp/mm空間頻率處的MTF值，均大于ZCB00 和SN60WF，且差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且隨著偏心或傾斜程度的增大，這種差異更為顯著。因此，本研究通過體外研究的方法證明，Vivinex以及A1-UV具有抗偏心和傾斜的能力，可以改善IOL偏心或傾斜后的視覺質(zhì)量。Perez-Merino等[19]通過激光射線追蹤的方法評(píng)估了單焦點(diǎn)IOL Vivinex、ZCB00 和SN60WF在偏心狀態(tài)下對(duì)視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量的影響，他們發(fā)現(xiàn)，Vivinex在補(bǔ)償角膜球差的同時(shí)，能夠平衡偏心產(chǎn)生的彗差從而改善視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量。因此，對(duì)于術(shù)后可能出現(xiàn)IOL偏心或傾斜的患者，具有特殊設(shè)計(jì)的IOL可能是此類患者的最佳選擇，以便提供更好的視網(wǎng)膜成像。

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，IOL平均偏心范圍為0.2～0.5 mm，平均傾斜范圍為2°～4°[20-22]。本研究團(tuán)隊(duì)前期研究[23]發(fā)現(xiàn)，IOL的光學(xué)質(zhì)量受偏心和傾斜的影響明顯，偏心可提高或降低光學(xué)質(zhì)量，而傾斜只導(dǎo)致光學(xué)質(zhì)量降低。因此，具有抗傾斜功能的IOL具有十分重要的臨床應(yīng)用價(jià)值，值得研究人員進(jìn)一步探索研究。

SBL-3 是一種由親水丙烯酸材料制造的不對(duì)稱折射型雙焦IOL，與傳統(tǒng)的提供不同焦點(diǎn)的同心圓環(huán)不同，SBL-3 有2 個(gè)扇區(qū)，一個(gè)是用于視遠(yuǎn)的大扇區(qū)（占光學(xué)區(qū)50%），另一個(gè)是用于視近的次表面扇區(qū)（占光學(xué)區(qū)42%）；2 個(gè)扇區(qū)之間的平滑過渡區(qū)只造成7%～8%的光能損失[24-26]。本研究發(fā)現(xiàn)，SBL-3可以提供良好的遠(yuǎn)視力和近視力，而且最佳遠(yuǎn)、近視力焦點(diǎn)的MTF值和USAF分辨力測試圖的結(jié)果相一致。另有研究報(bào)道，SBL-3可以提供良好的中程視力[27]，這可能與SBL-3平滑的光學(xué)過渡區(qū)有關(guān)[28]。本研究團(tuán)隊(duì)以往研究還發(fā)現(xiàn)SBL-3的光學(xué)質(zhì)量受偏心和傾斜的影響明顯，而且傾斜對(duì)視覺質(zhì)量的影響較偏心明顯[23]。

Diff-aAY是一種衍射折射型IOL，本研究發(fā)現(xiàn)，Diff-aAY在遠(yuǎn)視力和近視力方面均有出色的表現(xiàn)，而且比SBL-3 都有較明顯的優(yōu)勢。其總長度為12.5 mm，光學(xué)直徑為6.0 mm，包含中央衍射環(huán)和外周折射區(qū)域。通過中央衍射環(huán)可以實(shí)現(xiàn)將眩光降低到最小，患者在不同距離間可以舒適過渡。折射區(qū)域通過照射強(qiáng)度和瞳孔的相互作用來調(diào)節(jié)光能分布，在強(qiáng)光條件下，近距離和遠(yuǎn)距離都能獲得足夠光線；在極暗光線條件下，重點(diǎn)是遠(yuǎn)視力以確保安全性。SBL-3近附加+3.0 D，通過獨(dú)立的近附加折射區(qū)域?qū)崿F(xiàn)視近功能，而Diff-aAY近附加+3.5 D，通過IOL外周折射區(qū)域?qū)崿F(xiàn)視近功能。雖然廠家說明Diff-aAY具有增大景深，優(yōu)化中程視力的優(yōu)勢，但是，本研究并未發(fā)現(xiàn)其中程視力的優(yōu)勢。與SBL-3平滑光學(xué)過渡區(qū)相比，Diff-aAY的遠(yuǎn)、近視力變化陡峭，所以中程視力有待于進(jìn)一步提高。

Symfony屬于景深延長型IOL，其目標(biāo)是在不損害遠(yuǎn)視力的情況下改善中程視力。本研究結(jié)果顯示，在遠(yuǎn)視力方面，Symfony的表現(xiàn)和雙焦點(diǎn)IOL的表現(xiàn)相當(dāng)；在中程視力表現(xiàn)方面，Symfony的視覺質(zhì)量最好。這與臨床研究結(jié)果[29]一致，并且他們認(rèn)為中程視力更好地反映了Symfony中延長景深深度的衍射階梯結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可以減少傳統(tǒng)多焦點(diǎn)IOL造成的遠(yuǎn)近像重疊，從而產(chǎn)生較少的光暈。但是，Symfony的延長景深未能覆蓋近距離，導(dǎo)致較差的近視力[29]。調(diào)查問卷顯示[29]，盡管Symfony的近視力較差，但其眼鏡依賴率與雙焦點(diǎn)IOL或三焦點(diǎn)IOL相比沒有顯著差異，甚至報(bào)告了更高的視力評(píng)分、滿意度評(píng)分和推薦評(píng)分。這可能歸因于Symfony平滑的離焦曲線，使患者可以微調(diào)閱讀距離，以獲得更好的視力。

MTF值是人眼對(duì)不同精細(xì)程度的光學(xué)系統(tǒng)的反映，高頻率區(qū)（60 lp/mm及以上）描述物體的細(xì)節(jié)，低頻率區(qū)（60 lp/mm以下）描述物體的輪廓[30]。本研究發(fā)現(xiàn)，雖然ZCB00 的MTF值最高，但隨著離焦量的增加，單焦點(diǎn)ZCB00的MTF曲線逐漸降低，先是影響高頻率區(qū)，然后逐漸波及低頻率區(qū)，當(dāng)ZCB00離焦度大于0.5 D時(shí)，ZCB00在53 lp/mm以上高頻率區(qū)的MTF曲線均低于Diff-aAY，其分辨物體細(xì)節(jié)的視覺質(zhì)量下降將超過Diff-aAY。

在本研究中，所有IOL的遠(yuǎn)視力都有良好的表現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)與先前的研究報(bào)告一致，即雙焦點(diǎn)、三焦點(diǎn)和景深延長型設(shè)計(jì)在遠(yuǎn)視力方面具有可比性[31-32]。但是，多焦點(diǎn)IOL仍然存在一些不足之處[33]。由于其特殊設(shè)計(jì)，入眼的光能重新分配，與單焦點(diǎn)IOL相比對(duì)比敏感度會(huì)下降，導(dǎo)致患者出現(xiàn)視物發(fā)暗、模糊的感受[34]。臨床醫(yī)師不必過于夸大上述不良，因?yàn)閱谓裹c(diǎn)IOL如果出現(xiàn)0.5 D的離焦時(shí)，其帶來的不良反應(yīng)已經(jīng)超過多焦點(diǎn)IOL本身具有的光學(xué)性能的不足。

綜上所述，通過體外光學(xué)質(zhì)量測試設(shè)備OptiSpheric? IOL PROⅡ?qū)OL的多種光學(xué)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，將有助于眼科醫(yī)師了解不同IOL的光學(xué)特性，從而更加個(gè)性化指導(dǎo)臨床應(yīng)用。

利益沖突申明本研究無任何利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明曹廣梁：收集數(shù)據(jù)，參與選題、設(shè)計(jì)及資料的分析和解釋；撰寫論文；對(duì)編輯部的修改意見進(jìn)行修改。劉曉敏、樊崢、任志超：參與選題、設(shè)計(jì)和修改論文的結(jié)果、結(jié)論。黃鈺森：參與選題、設(shè)計(jì)、資料的分析和解釋，修改論文中關(guān)鍵性結(jié)果、結(jié)論，根據(jù)編輯部的修改意見進(jìn)行核修