组合信号分析技术在IOL Master测量白内障术前眼轴中的应用

    作者：陈斯，王丹丹，赵云娥    作者单位：温州医学院眼视光学院，浙江 温州 325027

    【摘要】  目的 研究使用组合信号分析技术的5.0版IOL Master在白内障术前眼轴测量中的检出率、准确性及其影响因素。方法 采用连续性系列病例研究。对89例（156眼）白内障患者测量眼轴长度，术前按照LOCS Ⅲ（the lens opacities classification system-Ⅲ）标准进行白内障分级。记录IOL Master 4.0版测量5次的眼轴长度、5.0版测量5次及15次的眼轴长度。用SPSS重复测量方差分析和Logistic回归分析评价检查准确性和影响因素。结果 4.0版测量5次的检出率为65.38%，平均眼轴长度为（23.73±2.21）mm；5.0版测量5次的检出率为66.67%，平均眼轴长度为（23.71±2.19）mm；测量15次的检出率为71.15%，平均眼轴长度为（23.69±2.14）mm；三种IOL Master测量方法测得的眼轴长度之间的差异无统计学意义（F=2.114，P=0.126）。LOCS Ⅲ分级的核混浊度(P1=0.043，P2=0.049，P3=0.101)、皮质混浊度(P1=0.111，P2=0.088，P3=0.012)及后囊膜下混浊度(P1＜0.001，P2＜0.001，P3＜0.001)这三项指标中，后囊膜下混浊度对检出率的影响最大。结论 使用组合信号分析技术的IOL Master 5.0版在提高了眼轴检出率的同时保持了检测的准确性；白内障的严重程度，尤其是后囊膜下混浊是影响IOL Master测量眼轴长度的主要因素。

    【关键词】  组合信号分析技术；眼轴；晶状体混浊分类系统 Ⅲ；IOL Master

    Evaluation of the IOL Master with a composite signal analysis technique in measuring the axial length of cataractous eyes

    CHEN Si， WANG Dandan， ZHAO Yun’e.

    School of Optometry & Ophthalmology， Wenzhou Medical College， Wenzhou China， 325027

    ［Abstract］  Objective  To evaluate the detection rate， accuracy and factors influencing the measurement of axial length(AL) in cataractous eyes using the IOL Master version 5.0 with a composite signal analysis system. Methods  One hundred and fifty-six eyes of 89 consecutive patients with cataract were enrolled. All lenses were classified using the lens opacities classification system Ⅲ(LOCS Ⅲ) based on four categories： nuclear color(NC)， nuclear opalescence (NO)， cortical cataract(C) and posterior subcapsular cataract (P). ALs were measured 20 times with an IOL Master， 5 times with an IOL Master version 4.0， and 5 and 15 times with an IOL Master version 5.0 and the results were recorded. All signal-to-noise ratios (SNR) were at least 1.6. The detection accuracy and factors influencing NO， C and P were analyzed. Results  AL measurements were successfully obtained in 65.38%， 66.67% and 71.15% of eyes measuring 5 times with the IOL Master version 4.0， and 5 and 15 times with the IOL Master version 5.0. The average ALs were （23.73±2.21）mm， （23.71±2.19）mm and （23.69±2.14）mm. There were no significant differences in AL using the three methods （F=2.114， P=0.126). Results for the 3 aspects of LOCS Ⅲ were： NO(P1=0.043， P2=0.049， P3=0.101)， C(P1=0.111， P2=0.088， P3=0.012)， and P(P1＜0.001， P2＜0.001， P3＜0.001). The P scale was the primary factor that affected the detection rate of AL measurement. Conclusion  By using IOL Master version 5.0 with a composite signal analysis system， the detection rate in measuring AL can be elevated markedly， while accuracy is not compromised. Serious cataracts， especially dense posterior subcapsular cataracts， significantly affect the measurement of AL when using an IOL Master.

    ［Key words］  composite signal analysis system； axial length； lens opacities classification system Ⅲ； IOL Master

     在白内障超声乳化吸除联合人工晶状体植入术中，术前准确测量眼轴长度并计算植入的人工晶状体度数是非常关键的步骤，目前，术后的屈光误差主要来自于由术前眼轴测量误差引起的人工晶状体度数偏差[1-2]。近年来一种应用部分相干干涉测量法的仪器—IOL Master开始用于临床测量眼轴长度[3-7]。大量研究证明[8-12]，IOL Master具有很多优势：测量眼轴长度具有高分辨率和高精确性的特点，特别是对于后巩膜葡萄肿患者，IOL Master的测量光线沿视轴到达黄斑中央凹，避免了A型超声可能引起的误差；IOL Master不接触角膜，避免了不必要的损伤；可同时检查角膜曲率、前房深度、角膜直径，应用一台仪器即可计算人工晶状体度数；操作简单，不同操作者之间的检查结果一致性强；患者易于接受和配合。由于这些原因，IOL Master逐渐得到广泛应用，成为白内障术前测量眼轴长度的主要仪器[2-3，7，13]。

    但是由于IOL Master所使用的部分相干干涉测量法受到屈光介质混浊度的影响，因此，如果患眼的角膜、晶状体或玻璃体严重混浊，干涉光线不能穿过屈光介质到达黄斑中央凹，传统的IOL Master就不能测得眼轴长度[14-15]，这在一定程度上限制了其临床应用。IOL Master 5.0版相对于传统IOL Master采用了组合信号分析技术，将多个低信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）的单次眼轴测量结果进行叠加组合，使噪音相互抵消，而反映黄斑中央凹位置的信号被放大，从而提高了SNR。当SNR被提高至≥1.6时，就可以获得一个可信的眼轴长度。这种方法从理论上能提高眼轴的检出率，但是通过组合信号得到的眼轴长度是否可信，还有待于临床验证。IOL Master 5.0版首次引入国内，相关研究还未见报道。本研究的目的就是通过分别使用IOL Master 5.0版与4.0版对相同的白内障患者测量眼轴长度，并对测量结果进行比较，来了解利用组合信号分析技术后的IOL Master 5.0版的检出率、准确性及其影响因素，为这一技术的临床应用提供依据。

    1  资料和方法

    1.1  患者  本次研究选择在本院白内障专科明确诊断为白内障的连续病例89例（156眼），其中男性37例，女性52例；年龄18~96岁，平均为（68.9±14.6）岁。受试眼包括准备进行白内障手术的患眼和不准备进行手术但已经确诊为白内障的对侧眼。排除对象：伴有注视困难、角膜或玻璃体严重混浊、睑裂不能充分开大等影响因素的患者。

    1.2  测量仪器  IOL Master：德国Carl Zeiss公司生产IOL Master 4.0版及5.0版。A超：法国Quantel Medical 公司生产的Axis II RP型A超测量仪。

    1.3  测量方法  白内障分级：术前第1天由同一位医生对患者进行白内障分级，分级按照LOCS Ⅲ（the lens opacities classification system-Ⅲ）标准进行[16-17]。在裂隙灯下拍摄患者的晶状体照片，在同一台显示器上显示晶状体照片与LOCS Ⅲ标准晶状体混浊图片，经比较确定患者的白内障分级，内容包括晶状体核颜色(NC：0.1-6.9)、核混浊(NO：0.1-6.9)、皮质混浊(C：0.1-5.9)和后囊膜下混浊(P：0.1-5.9)。

    眼轴测量：为了保护患者的眼底健康，设备厂商在使用手册中规定每只眼睛每天使用IOL Master测量眼轴的次数不应超过20次，同时该设备要求至少测量5次才能获得平均眼轴长度。故在本研究过程中，我们对患眼先使用IOL Master 4.0版测量眼轴长度5次，再使用IOL Master 5.0版测量眼轴长度15次，获得的SNR≥1.6则认为该眼轴长度可被IOL Master测得。分别记录IOL Master 4.0版测得的眼轴长度及5.0版前5次与总共15次测量后经组合分析得到的眼轴长度。

    1.4  数据分析  将LOCS Ⅲ分级中的核颜色、核混浊、皮质混浊、后囊膜下混浊以及这四项相加后的结果进行分级，并分别和IOL Master检出情况进行统计学分析。数据的统计分析均使用SPSS 15.0版本进行，使用的统计学方法包括重复测量方差分析、Logistic回归。

    2  结果

    2.1  术前LOCS Ⅲ分级情况  术前156眼按照LOCS Ⅲ分级的结果见表1。由于NC和NO分级较C和P分级多一个等级，且NC和NO中5.0-5.9、6.0-6.9等级测量眼数较少，故将5.0-5.9、6.0-6.9合并处理。

    2.2  IOL Master检出情况与LOCS Ⅲ分级的关系

    156只被测眼中，IOL Master 4.0版能够测得102眼的眼轴长度，检出率为65.38%，平均眼轴长度为（23.73±2.21）mm(n=102)；IOL Master 5.0版测量5次能够测得104眼的眼轴长度，检出率为66.67%，平均眼轴长度为（23.71±2.19）mm(n=104)；测量15次能够测得111眼的眼轴长度，检出率为71.15%，平均眼轴长度为（23.69±2.14）mm(n=111)，能够被4.0版测出的眼轴均能够被5.0版测出。应用重复测量方差分析对通过三种方法均能够测得的102眼的眼轴长度进行统计分析，得到F=2.114，P=0.126，即三种方法测得眼轴长度的差异无统计学意义。LOCS Ⅲ分级所对应的三种IOL Master测量方法的检出情况见表2~表5。

    每只被测眼的LOCS Ⅲ 4项得分相加，将得到的LOCS Ⅲ总分也分为6级，每一个等级相应的检出率见表6。

    将IOL Master 4.0版测量5次、5.0版测量5次及15次的检出情况与LOCS Ⅲ分级中的核混浊度、皮质混浊度、后囊膜下混浊度分别进行Logistic回归分析，结果见表7。由表7可见，对于三种IOL Master测量方法，LOCS Ⅲ分级中的后囊膜下混浊的回归系数均最高，即相对于核混浊与皮质混浊，后囊膜下混浊对IOL Master测量眼轴的检出率的影响最明显，即后囊膜下混浊越严重，检出率越低。

    3  讨论

    随着白内障超声乳化吸除联合人工晶状体植入术的广泛应用和患者对术后视力要求的不断提高，术前准确测量眼轴长度并精确计算人工晶状体度数成了提高手术质量的重要因素[1-2]。较早版本IOL Master测量后得到的是多次眼轴测量结果的平均值，SNR＜1.6的测量结果被认为是不可靠的，将被排除，因其不能用于计算平均值。如果患者的屈光介质混浊严重，多次测量结果SNR均＜1.6，则不能计算出眼轴长度的平均值[14-15]。IOL Master 5.0版本通过软件处理应用组合信号分析技术，尽可能减少屈光介质混浊对IOL Master测量眼轴长度的影响，从而扩大了IOL Master的应用范围。对于一部分比较严重的白内障患者，其单次测量眼轴的SNR均 ＜1.6，但各次测量结果之间的波形比较一致，对于这种情况，IOL Master 4.0版不能计算出平均眼轴长度，但IOL Master 5.0版能够通过应用组合信号分析技术确定并放大黄斑中央凹信号的波峰位置，同时使噪音相互抵消，从而增大了SNR，得到了可用于计算人工晶状体度数的眼轴长度。但对于非常严重的白内障患者，IOL Master测得的单次眼轴数据不但SNR＜1.6，而且数据之间的波形变异大，软件不能确定黄斑中央凹信号的波峰位置，最后也就不能提供可用的眼轴长度。这是目前部分相干干涉测量法在眼轴测量中不能完全克服的缺点。

    本研究对156只确诊为白内障的患眼测量眼轴长度发现，5.0版的检出率高于4.0版，且随测量次数的增加，检出率进一步提高。这说明应用组合信号分析技术能够在一定程度上克服屈光介质混浊对眼轴测量的影响，特别是在多次测量的情况下，该技术获得了更多的原始数据用于分析，能够更有效地消除噪音，放大黄斑中央凹信号的峰值，从而进一步提高检出率。本研究中5.0版的检出率为71.15%，与Hill等[18]96.3%的检出率相比偏低，这主要是因为受本地区人们传统观念的影响及现有医疗条件的限制，许多患者都在白内障较严重的情况下才来医院就诊，本研究纳入的对象中LOCS Ⅲ评分最高达22.1分，影响了检出率；而且由于检查次数限定为15次，也可能在一定程度上影响了检出率。IOL Master 4.0版测量5次测得的眼轴长度、5.0版测量前5次与15次后得到的眼轴长度经重复测量方差分析，其差异没有统计学意义，说明该技术在提高检出率的同时，眼轴测量准确性不受影响。

    LOCS Ⅲ是一种得到广泛应用的白内障分级方法[16-17]，由表2~表5可以发现，随着LOCS Ⅲ分级中NC、NO、C、P分数的逐渐增加，IOL Master的检出率呈逐渐下降的趋势。但NO的2.0-2.9等级用IOL Master 5.0版测量5次的检出率高于1.0-1.9等级的检出率，C的1.0-1.9、2.0-2.9、3.0-3.9等级用三种方法测量眼轴长度的检出率逐渐增加，P的5.0-5.9等级用三种方法测量眼轴长度的检出率均高于4.0-4.9等级的检出率。这可能是由于本研究根据LOCS Ⅲ将白内障分为NC、NO、C、P四个方面分别打分，但同一只患眼的白内障可能在某一方面严重而在其他方面较轻，IOL Master的检出情况会受这四个方面的综合影响。同时，白内障中的皮质混浊是一种不均匀的混浊，如果皮质混浊侵及视轴区，则轻度的混浊也可能影响IOL Master测量眼轴长度；相反，如果皮质混浊没有侵及视轴区，则重度的混浊也可能不会产生影响。由表6可以看到，对LOCS Ⅲ的四个方面进行综合之后，IOL Master的检出率随LOCS Ⅲ分值的增加而呈单纯下降的趋势。

    虽然IOL Master 5.0版对白内障患者的眼轴检出率要高于4.0版，但后囊膜下混浊仍然是影响检出率的最主要因素（见表6），这种影响在三种测量方法中都存在。这是由于后囊膜中央区接近视轴的节点，对光线在眼内的传导有非常重要的影响，轻度的后囊膜下混浊就可以严重影响视力，IOL Master测量眼轴的相干光线在射向黄斑中央凹的过程中经过节点，也会受到后囊膜下混浊的严重影响。所以组合信号分析技术只能在一定程度上减轻后囊膜下混浊对IOL Master眼轴检出率的影响，而不能从根本上消除这种影响。

    我们通过本研究可以发现，组合信号分析技术通过提高SNR提高了检出率，在一定程度上扩大了IOL Master在白内障眼轴测量中的应用范围，使手术医生能够充分地利用IOL Master方便、快捷、准确地获得患者的眼轴长度并计算出需要植入的人工晶状体度数，这对改善屈光预测性、提高患者的术后满意度具有很大的贡献。但组合信号分析技术仍不能从根本上改变IOL Master作为一种光学设备的不足，即相干光在传播过程中会受到混浊屈光介质，尤其是后囊膜下混浊的严重影响，因此，在IOL Master不能测得眼轴长度的情况下，仍需要借助A超来测量眼轴长度。

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