《眼科新进展》  2018年2期 184-187   出版日期：2018-02-05   ISSN:1003-5141   CN:41-1105/R
角膜后表面散光的测量及临床意义


    角膜散光（corneal astigmatism，CA）由角膜前表面散光（anterior astigmatism，AA）和角膜后表面散光（posterior astigmatism，PA）组成。据文献统计，PA在-0.01~-1.10 D范围内［1］，85.0%~96.1%为逆规散光。与角膜前表面相比，角膜后表面屈光指数较小（角膜前、后表面屈光指数分别为0.376、-0.040）［2］，同时在裂隙光扫描（scanning-slit）地形图、Scheimpflug照相技术发展以前，PA很难测量［3］。因此，在临床应用中PA往往被忽略，从而影响术前对角膜散光的整体评估，导致术后视觉质量的差异。本文旨在介绍PA的测量方法及临床意义，以供眼科医生在临床工作中参考。
1　PA的测量方法
    角膜散光传统的测量方法是使用角膜曲率计，通过屈光指数1.337 5及角膜前表面半径来粗略估计CA［3-4］，这种方法往往无法分析AA和PA。随着技术的发展，目前有多种仪器能够较为准确地测量角膜后表面散光，它们运用不同的技术组合测量角膜曲率，以下将分别进行阐述。
1.1　Orbscan　Orbscan、Orbscan Ⅱ裂隙扫描角膜地形图系统是临床上第1个能够提供角膜后表面信息的分析系统［5］。采用裂隙扫描技术与Placido盘系统相结合，其光学裂隙扫描装置分别从左右两边发射20条裂隙光以45°角投射并扫描角膜，共获得40个裂隙切面，其中每个切面可获得 240个点的数据，最终产生9600个数据点。计算机根据色彩编码技术制作出角膜前表面高度图、角膜后表面高度图、角膜前表面屈光力地形图及全角膜厚度图［6］。Meyer 等［7］对Orbscan Ⅱ、Pentacam HR 和 Galilei这3种仪器的可重复性和一致性进行比较，发现Orbscan Ⅱ的可重复性最低。王虎杰等［6］研究发现Orbscan测得角膜前后表面曲率和前后表面高度均显著高于Pentacam。
1.2　Pentacam　Pentacam、Pentacam HR眼前节综合分析系统，又称眼前节全景仪，在临床上使用最为广泛。它是第一种采用Scheimpflug成像原理进行旋转扫描的三维眼前节分析诊断系统［5-6］，其内置的Scheimpflug摄像机可在2 s内扫描获得共轴的50幅裂隙图像，每幅图像包含500点，最终每个层面产生25 000个真实的高度点，由高度推导出角膜曲率和屈光力［5-6，8］。因为其测量值为高度数据，与测量方向和参考点的轴位无关，所以得到的曲率更加精确且可重复性好［9］，但其测量会受到角膜透明度的影响，无法穿透混浊的角膜进行测量。
1.3　Sirius　Sirius三维眼前节分析仪是基于Scheimplug旋转相机和Placido环相结合的新型三维眼前节分析仪［10］。其采用22环的Placido环与旋转Scheimplug相机，从0°~180°旋转扫描25张图像和1张Placido环像，获得2500个有效数据点。前表面曲率由Placido环和Scheimpflug相机联合获得，角膜厚度图、前后表面角膜高度图通过Scheimpflug相机获取［11］。有文献报道，Sirius测量前后角膜曲率半径有高度的可重复性［10，12-13］，但其测量值与Pentacam比较差异有统计学意义［10］。
1.4　Galilei　Galilei Placido-dual Scheimpflu眼前节分析仪由两个Scheimpflug旋转摄像系统和一个Placido环组成［14］。其工作原理为两个Scheimpflug摄像机同时旋转180°扫描眼球，以避免眼球偏斜引起的测量误差，可产生122 000个数据点。同时使用Placido环和Scheimpflug相机分析角膜前表面的曲率，用Scheimpflug旋转摄像系统获得角膜后表面的数据，用光线追踪的方法计算总角膜屈光力［15-16］。Menassa等［14］报道其测量重复性好，Koch等［16］认为与Pentacam相比，Galilei会低估PA。总之，Galilei对角膜后表面屈光力的测量准确性尚需进一步探讨与证实。
1.5　Visante Omni　Visante Omni眼前节分析系统将Placido盘和OCT两个原理相结合。Placido盘可以精确获取角膜前表面的数据，结合Visante OCT可以对角膜厚度等进行准确评估，产生7960个数据点，从而获取角膜后表面的高度和曲率等信息［5，17-18］。Liu等［18］研究显示Visante Omni在测量角膜曲率、角膜厚度等方面有良好的可重复性。另有研究显示Visante Omni测量角膜后表面的数据与Pentacam的参数分析有较好的一致性［5］。
2　PA的临床意义
2.1　PA与AA　CA根据轴向的位置可分为顺规散光（with the rule，WTR）、逆规散光（aganist the rule，ATR）及斜轴散光。角膜前表面屈光力为正值，最大屈光力子午线在60°~120°为WTR，最大屈光力子午线在0°~30°或150°~180°为ATR。角膜后表面屈光力为负值，最大屈光力子午线在0°~30°或150°~180°为WTR，最大屈光力子午线在60°~120°为ATR［19-21］。据文献统计，PA的范围为-0.01~-1.10 D，其中大部分人群为ATR［1］。AA与年龄密切相关，有研究者通过极坐标值的分析方法发现，AA以每5 a 0.18 D由垂直向水平漂移，而PA以ATR为主，以每5 a 0.022 D的速度由水平向垂直漂移，这表明随着年龄增加，AA由WTR向ATR有明显漂移，而后表面的趋势则相反，且总体变化很小［22］。有文献报道PA对AA的补偿作用为13.4%~31.0%［23-24］，这种补偿作用随年龄增加而逐渐减小［1］。
2.2　PA与总角膜散光　总角膜散光（total astigmatism，TA）由AA和PA组成，TA可以通过光线追踪技术直接测量。对于不具备光线追踪技术的医院可以通过前后表面散光度数和轴位计算。计算方法有Holladay-Cravy-Koch法［25］和矢量合计［2，26］，具体如下。



    角膜总散光计为C3@A3。A1，A2是轴位（A2>A1），C1、C2是其对应的散光度数。由于矢量计算要求后表面散光大小使用正值，所以使用扁平轴位进行计算。
    矢量合计：矢量合计AA和PA，计算TA的轴位及散光。AA的矢量AA→即AA×AAA，AAA为AA陡峭子午线。PA的矢量PA→即PA×APA，APZ是PA的扁平子午线。TA的矢量TA→=AA→×PA→，TA×ATA，ATA为陡峭子午线。
    PA大部分为ATR，前表面散光为WTR时，PA使TA减小，前表面散光为ATR时，使TA增大［19］。AA随年龄增加由WTR向ATR漂移，因此在年轻人群，PA减小TA；在老年人群，PA增加TA［19］。
    Eom等［27］使用IOLMaster和Galilei对99人99眼的CA进行研究［年龄（37.9±13.0）岁］，其中IOLMaster测量模拟角膜曲率计散光，Galilei测量AA和TA。结果显示AA［（1.35±0.77）D］显著大于TA［（1.21±0.70）D］（P<0.01）。模拟角膜曲率计散光［（1.21±0.70）D］显著大于TA［（1.10±0.66）D］（P<0.01）。
    张蝶念等［2］用模拟角膜曲率计散光（屈光指数1.337 5及角膜前表面曲率半径计算）和TA（Petacam测量的AA和PA，矢量合计TA）对88人105眼的CA进行研究［年龄（69.14±10.40）岁］，结果显示模拟角膜曲率计散光［（1.07±0.64）D］显著小于TA［（1.12±0.65）D］（P=0.02）。
    这两个研究结果与之前的理论推断（对于青年人，PA减小TA；对于老年人，PA增加TA）一致。
2.3　PA与屈光性白内障手术　随着白内障手术技术的发展和散光型人工晶状体（Toric intraocular lens，Toric IOL）的问世，目前白内障手术已向屈光性手术发展。白内障术中可联合在角膜最大屈光力轴向方向设置透明角膜切口、松解性角膜切开或植入Toric IOL等方法矫正散光。因此，准确测量白内障患者术前CA的大小及轴位是术中精确矫正散光的前提，仅用AA或模拟角膜曲率计散光代替TA远不能满足当今“精准医疗”的要求，故PA越来越受到重视。
2.3.1　PA与手术源性散光　屈光性白内障手术常利用手术切口诱导的CA，即手术源性散光（surgically induced astigmatism，SIA）矫正术前已存在的CA，一般将切口置于角膜陡峭子午线上或者于该子午线上设置一对透明角膜切口［28］。Nemeth等［20］研究（2.8 mm 透明角膜切口）结果显示，角膜后表面的SIA为（0.32±0.29）D，其中SIA>0.5 D者占25%。Cheng等［29］研究（2.75 mm透明角膜切口）发现忽略PA会导致白内障术后SIA显著偏差，SIA误差>0.25 D 占64%，SIA误差 > 0.5 D占24%。Loeffler等［30］研究（2.2 mm透明角膜切口，弧形切口深度：80%角膜厚度）中，角膜前表面的SIA为（0.71±0.73）D，角膜后表面的SIA为（0.12±0.07）D，总角膜的SIA为（0.74±0.32）D。弧形切口未穿透角膜后弹力层不影响PA，而透明角膜切口切穿角膜全层，所以在角膜最大屈光力轴方向设置单一或一对透明角膜切口矫正术前已存在的散光时，角膜切口的设置及SIA的计算也应考虑角膜后表面因素。
2.3.2　PA与Toric IOL　Toric IOL是将散光矫正与人工晶状体的球镜度数相结合的一种新型屈光性人工晶状体，通过在线计算器输入角膜屈光力K1、K2和轴向、切口位置、切口诱导散光值和人工晶状体球镜度数，确定Toric IOL的柱镜度数和轴位［31］。在裂隙光扫描地形图、Scheimpflug照相技术发展以前计算Toric IOL时未将角膜后表面散光考虑在内，但是在Toric IOL临床应用中，其轴位与角膜最大屈光力子午线精确重合时才可以获得最佳的矫正效果。有研究报道植入Toric IOL白内障手术后主觉验光散光在（-0.72±0.43）~（-1.03±0.79）D之间［32-33］，这表眀忽略PA计算Toric IOL的方法不够精准。
    Reitblat等［34］分别用5种方法计算植入Toric IOL柱镜度数和轴向，并比较这5种方法的精准性，结果显示根据前角膜散光计算植入Toric IOL后的残余散光（0.47 D）显著大于其他4种考虑角膜后表面散光计算植入Toric IOL后的残余散光。
    Zhang等［35］研究显示分别用角膜曲率计法（IOL Master）和角膜总屈光力法（Galilei dual rotating camera Scheimpflug-Placido tomographer）计算Toric IOL柱镜度数和轴向，根据角膜曲率计法计算并植入Toric IOL后，WTR中有59%矫正，36%过矫，5%欠矫。ATR中33%矫正，0%过矫，67%欠矫，这种明显的偏倚在角膜总屈光力法中没有出现。Koch等［16］提出植入Toric IOL矫正CA，忽略PA会过矫WTR，欠矫ATR。
    综上所述，目前白内障手术已向屈光性手术发展，患者对术后视觉质量的要求越来越高。CA是AA和PA共同组成的，因此在手术同时需要矫正的散光也应该是AA、PA的大小及轴位的矢量和。忽略PA会造成TA的大小及轴位的错误估计，从而会影响患者术后视觉质量。因此在屈光性白内障手术中需考虑PA的影响以达到更好的手术效果。