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ASCRS白内障丨聚焦人工晶状体设计革新，优化白内障术后效果

2024-04-07 21:17:00
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编者按:自人工晶状体（IOL）问世以来，其设计不断迭代进化，彰显着眼科领域的最新研究成果和技术进步。在ASCRS 2024会议上，众多学者分享了利用先进的仿真和模拟技术来优化IOL设计的最新成果，让我们一睹为快。

IOL设计对度数计算精度的理论影响

Damien Gatinel等人开展了一项研究，旨在模拟IOL的光学设计变化对IOL公式计算精确度的影响，包括在优化前后（使用单个常数调整实现平均预测误差零化）的情况。

该研究在70个厚晶状体眼模型中植入对称光学设计的IOL，这些IOL的度数范围在0.50 D至35 D之间，以0.5D逐步递增。通过改变IOL的前后表面曲率，同时保持中央厚度和旁轴折光力不变，对IOL的设计进行改变。还使用并比较了三种市售IOL模型的几何数据。计算不同IOL度数下，仅由于光学设计变化导致的术后屈光度的变化。在优化前后（单一常数归零化），研究了这些变化对IOL度数计算公式精确度的影响。

结果显示，光学设计的递增改变的影响很大程度上取决于IOL的度数。理论上，设计的修改会导致公式预测误差的标准差（SD）、平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMS）增加。然而，经过归零化后，这些参数的值显著减少。平均预测误差的零化极大地影响了预测误差随IOL度数的分布。

研究者认为，光学设计的增量变化的影响取决于IOL的度数。将IOL光学结构变化引起的预测误差归零，可显著降低标准偏差和MAE，并减轻IOL度数设计变化的影响。

讲题：Theoretical Impact of Intraocular Lens (IOL) Design Variations on the Accuracy of IOL Power Calculations.

第一作者：Damien Gatinel, MD, PhD

共同作者：Guillaume Debellemanière, MD；Alain Saad, MD；Radhika Rampat, MBBS, FRCOphth；Jacques Malet, PhD

角膜内皮移植术后,亲水性IOL钙化的基本原理

Panos S. Gartaganis等人为探讨在角膜内皮移植术后，亲水性丙烯酸IOL发生钙化的机制开展了一项研究。该研究通过模式图展示了角膜内皮移植术中及术后随访期间，前房充满空气或其他气体时发生的物理现象，旨在为亲水性丙烯酸IOL的钙化提供解释。

研究指出，当手术过程中前房充满空气或气体时，空气-气体-IOL接触形成的弯月面导致钙磷酸盐的过饱和度高于房水（AH）的整体过饱和度。这种过饱和度依赖于弯月面的曲率半径以及房水与IOL的接触角θ。疏水性IOLs（θ>90°）不会发生钙化（cosθ<0，过饱和度较低）。较小的弯月面尺寸促进了过饱和度的升高和磷酸钙晶体的形成。研究还指出，气体的性质对过饱和度和钙化过程有重要影响。例如，含有可溶于AH的二氧化碳的空气使得上层表面更平坦，而对于疏水气体SF6或C3F8，上表面会更加弯曲，从而体积减小，过饱和度增加。因此，与钙磷酸盐相关的亲水性IOL的钙化，是由于过饱和度和分离压力的增加所致。研究者认为，局部过饱和度相对于整体AH值的提高促进了羟基化-水合聚合物表面的钙化，从而促进了亲水性IOL的钙化。

讲题：The Rationale to Explain Calcification of Hydrophilic Intraocular Lenses Following Endothelial Keratoplasty.

第一作者：Panos S. Gartaganis, MD, BSc, PhD

共同作者：Panagiota D. Natsi, PhD, BSc；Sotirios P. Gartaganis, MD, PhD；Petros G. Koutsoukos, PhD

亲水性IOL混浊后的原位恢复：抗坏血酸存在下钙化沉积物的溶解

Panos S. Gartaganis等学者首次展示了在过饱和磷酸钙溶液中，存在抗坏血酸（AA）的情况下，导致亲水性丙烯酸IOL混浊的沉积物的钙磷酸盐（Ca5(PO4)3OH，HAP）溶解的初步结果。HAP作为混浊IOL上钙质沉积的模型化合物，研究者在pH值为7.40，温度为37℃的恒定超饱和条件下，观察HAP在不饱和磷酸钙溶液中，且在AA（0.37-0.80 mM）存在下的溶解情况。

结果显示，HAP晶体在不饱和溶液中的溶解受其生长单位表面扩散的控制。不饱和溶液中AA的存在并不改变钙化沉积的溶解机制，表明HAP表面对于钙化物的溶解至关重要。AA通过吸附在HAP表面加速了溶解过程，从而激活了溶解的活性位点。随着溶液的不饱和程度增加，加速作用显著增强。Zeta电位测量和热重分析（TGA）证实了AA在HAP表面的吸附。

研究者认为，抗坏血酸在0.37 ~ 0.80 mM浓度范围内，HAP晶体的溶解速率增加，表明AA激活了溶解位点，且激活伴随着AA在矿物相上的吸收。这些结果为不需要取出即可使混浊IOL恢复透明提供了令人鼓舞的前景。

讲题：In Situ Recovery of Opacified Hydrophilic Intraocular Lenses : Dissolution of Calcific Deposits in the Presence of Ascorbic Acid.

第一作者：Panos S. Gartaganis, MD, BSc, PhD

共同作者：John Kalatzis, BSc；Panagiota D. Natsi, PhD, BSc；Sotirios P. Gartaganis, MD, PhD；Petros G. Koutsoukos, PhD

IOL度数计算公式评价的交叉验证方法

Douglas D. Koch等学者探讨了有限的测试样本量对IOL度数计算公式评估的影响，并比较了交叉验证训练和测试方法与传统的单一训练和单独测试方法在IOL度数计算公式评估中的差异。

在1068只眼的数据集中，研究者随机选取了5组各100只眼作为样本集，计算每组预测误差的标准差（SD）。对于每组样本，研究者将ZEISS AI IOL计算器的SD与Barrett Universal II和Kane公式的SD进行比较。在2组1000只眼的数据集中，研究者比较了交叉验证法和传统方法得到的预测结果。在交叉验证中，将整个数据集分为10个子集，进行10次训练。每次训练使用9个子集进行训练，使用1个子集进行测试。在传统训练方法中，研究者在一个数据集上进行训练，在另一个数据集上测试。

结果显示，不同数据集之间的SD值变化最高达到0.084 D。数据集4、5的ZEISS AI公式与Barrett U II公式比较差异均有统计学意义（P均<0.05）。数据集1、2和3在各公式之间没有统计学上的显著差异。使用交叉验证方法训练的模型与传统方法训练的模型在性能上没有显著差异。在测试采用传统方法训练的模型和采用交叉验证方法训练的模型时，性能也没有显著差异。

因此研究者认为，小的单独测试样本量可导致结论不一致。交叉验证法最大限度地增加了训练和测试的数据量，与传统的IOL度数计算公式评估方法在训练和测试方面具有统计学等效性。

讲题：Cross-Validation Method for the Evaluation of IOL Power Calculation Formulas

第一作者：Douglas D. Koch, MD, ABO

共同作者：Li Wang, MD, PhD；Hendrik Burwinkel, PhD；Nicolas Bensaid, PhD

结论

随着眼科技术的不断进步，研究者们致力于开发更加符合患者眼部解剖结构和生理特征的定制化IOL，以提高手术效果和患者满意度。通过计算机模拟和虚拟试验，研究人员可以快速评估不同光学参数和结构对术后效果的影响，从而指导更精准的IOL设计和选择。ASCRS 2024会议上的IOL设计研究呈现出了多元化和前沿性的发展态势，为白内障手术领域的进步和创新注入了新的动力和无限可能性。