IOLmaster光学生物测量仪

 

学习要点：

 

激光干涉生物测量  眼轴  人工晶体度数计算  晶体常数优化 白到白测量

 

第一节    概 述

 

一、光学生物测量的原理

激光干涉生物测量(Laser Interference Biometry, LIB)是基于部分相干干涉测量（partial coherence interferometry, PCI）的原理，采用半导体激光发出的一束具有短的相干长度（160μm）的红外光线(波长780nm)，并人工分成两束，那么这两束光具有相干性；同时，这两束光分别经过不同的光学路径后，都照射到眼球，而且两束激光都经过角膜和视网膜反射回来。干涉测量仪的一端，是对准被测量的眼球，另一端有光学感受器，当干涉发生时，如果这两束光线路径距离的差异小于相干长度，光学感受器就能够测出干涉信号，根据干涉仪内的反射镜的位置（能够被精确测量），测出的距离就是角膜到视网膜的光学路径（图1）。

 

图1利用蔡司IOLMaster进行光学生物测量：眼球轴长是角膜前表面到视网膜色素上皮层的光学路径距离。光学测量曲线显示光学感受器接受到与眼底位置相关的干涉信号曲线。最强的峰值可以认为是视网膜色素上皮层；对称存在于峰值旁的是半导体激光的伪迹。

二、              IOLMaster光学生物测量仪

从上世纪80年代始，激光干涉生物测量技术的图形形式——OCT逐渐得到眼科界的广泛认同。而光学测量技术最近才由卡尔蔡司公司推出成熟的产品，它就是蔡司IOLMaster光学生物测量仪（图2）。

IOLMaster是一种为了计算人工晶体度数进行眼球轴长测量的全新仪器。它创新的将角膜曲率、角膜直径白到白（white-to-white）、前房深度、眼球轴长的测量集中于一体，仅需非常微弱的光线即可准确地得出白内障手术所需要的数据；同时还提供充足数据广泛应用在眼轴长监测，前房型IOL植入术的前检查上。

IOLMaster眼球轴长的测量沿着视轴的方向，获得的是从角膜前表面到视网膜色素上皮层的光学路径距离。由于它是一种非接触性的测量方法，患者接受程度明显要好于超声测量。它不会对患者造成感染、无需表面麻醉、探头不需要接触角膜，更不需要应用使患者感觉不舒服浸入法超声测量所必须使用的罩杯。患者采取坐位，操作过程同其它生物学测量相似。IOLMaster能够自动的判断眼别，不会产生错误，角膜曲率和前房深度可以同时在这台仪器上进行，患者不需要更换体位。计算数据存储在计算机中，角膜曲率范围从5 mm-10mm（用角膜前表面半径表示），前房深度1.5 mm -6.5mm，眼球轴长14 mm -40mm，根据显示器所设定的缩放比例，结果精确度可以达到±0.02mm。同样，软件提供计算人工晶体度数的公式包括：SRK II, SRK/T, Holladay I, Hoffer Q 以及Haigis五种，可以根据不同轴长进行选择。同时它还能够从数据库中选择人工晶体的类型（20种），或者把数据传送到局域网上。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图2 蔡司IOLMaster光学生物测量仪整合了用于人工晶体计算所需的眼球各种数据的生物测量仪器。

第二节        操作技术

一、        准备测量

㈠、          启动

打开电源开关。人工晶状体测量仪开始自检。然后即出现数据输入界面。

㈡、          输入病人数据（图3）

出于安全的考虑，请必须输入病人的姓(Last name)、名（First Name）和出生日期（Date of Birth）。数据将根据您所输入的储存（区分大小写）。出生日期输入的形式如下：月月／日日／年年，并经过合理性验证。

㈢、          进入监测模式

单击＜ＮＥＷ＞键或敲击＜ＥＮＴＥＲ＞键可以进入测量操作。程序将自动激活“观察”［OVW］模式。定位灯和发光二极管照明都将启动。

图3 患者资料输入对话框

㈣、        仪器和病人准备

1.            告诉病人保持注视在中间的红色固视灯，但在其他测量时该固视灯为黄色。

2.            让患者下巴放到下颌托上，通过额托护栏上的两个红色圆环标记使病人的双眼可以处于该水平。

3.            调节仪器和病人间的距离直到6个光斑（图4）的位置都处于聚焦状态。

图4 机器与患眼精确对焦的影像。 1.       聚焦的点； 2.       十字线。

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二、眼轴长度测量［ALM］

㈠、激活：提供三种方式可以激活

1.        鼠标点击下方ALM键；

2.        键盘上点击＜Ａ＞键；（操纵杆上的推动按键）。

3.        操纵杆上的释放按键。

㈡、模式选择：

图5 眼轴测量模式选择：提供了有晶体眼模式、无晶体眼、人工晶体（硅凝胶、Memory、PMMA和丙烯酸脂）眼和硅油眼（有晶体、无晶体）

在测量无晶状体眼、人工晶状体眼或填充硅油的眼睛时，从AL设置菜单中选择相应的模式，机器默认为有晶体眼（图5）。

㈢、测量

1.        激活ALM模式后，仪器自动放大眼球的局部，聚焦点（图6-2）和垂直线（图6-1）变得清晰可见。

2.       

图６　正确仪器对焦时眼睛的视频影像。

要求病人注释红色固视灯。在显示器的中心，出现一个十字准线（图6-3）和一个圆环。

3.        仪器的微调使固视灯的反射光清晰出现在圆环内。

4.        获得测量结果：通过按下操纵杆上的释放按钮或者踩下脚踏即可获得。

5.        通过按下操纵杆上的释放按键，即开始这只眼睛的第二次测量；一天中每只眼睛最多进行20次这样的测量

6.        结果满意时，点击下一步模式或单击<SPACE>即可进入下一步测量。

㈣、结果的判定（图7）：在状况栏中，眼轴长度值和测量信号的信噪比（signal-to-noise, SNR）都将被显示。信噪比是评价测量质量的标准。测量的信噪比必须在1.6以上，否则应再次测量（具体释义见第三节参数分析相关内容）。

图7 眼轴测量的状况栏。信噪比（SNR）和眼轴长(AL)均显示在右下。

本例SNR为4.2，可信度高，眼轴长为22.05mm。

三、 角膜曲率测量(KER)

㈠、激活：提供三种方式可以激活

1.        在眼轴测量完毕后单击<SPACE>；

2.        鼠标点击下方对应的曲率测量键；

3.        键盘上点击＜K＞键。

㈡、测量

1.        让患者注视黄灯；

2.        调整仪器以使6个周边的测量点对称的分布在环状十字准星周围，并达到最佳的聚焦状态。

3.        开始测量之前让患者眨眨眼，以形成一层合适的泪膜；干眼患者可使用人工泪液。

4.        获得测量结果：通过按下操纵杆上的释放按钮或者踩下脚踏即可获得5次测量的平均值（图8）。

5.        结果满意时，点击下一步模式或单击<SPACE>即可进入下一步测量。

图8  IOLmaster测量状态栏角膜曲率。显示为下列内容：主子午线上的角膜曲率（屈光度K或mm）及其相应轴向。

四、前房深度测量（ACD）

在测量前房深度前，应先进行角膜曲率测量——该数值将被用于前房深度的计算。

㈠、激活：提供三种方式可以激活

1.        在角膜曲率测量完毕后单击<SPACE>；

2.        鼠标点击下方对应的前房深度测量键；

3.        键盘上点击＜D＞键。

㈡、测量

1.        让患者注视黄灯，而不要注视侧面裂隙灯光；

2.        精细调节仪器以便：①在影像的方框内定位点的影像处于最锐利的状态。②角膜影像不会被反射光干扰。③晶状体前表可清楚观察到(图9)。

3.         获得测量结果：通过按下操纵杆上的释放按钮或者踩下脚踏即可获得。

4.        如果角膜曲率不是用IOLmaster测量的，将会出现一个对话窗，要求您输入角膜半径（如果角膜是散光的，则需要双眼主子午线上的值），以计算结果。

5.        如果需要的话，前房深度测量可以重复进行。最多可显示5组ACD值。

图9定位点的影像（箭头所指）应该在角膜和晶状体的影像之间。它应该靠近（但不是位于）晶状体的光学部分，同时角膜的影像不是清晰是由于系统设计的原因。

五、角膜直径“白到白”测定（WTW）

㈠、激活：提供三种方式可以激活

1.        在前房深度测量完毕后单击<SPACE>；

2.        鼠标点击下方对应的“白到白”测量键；

3.        键盘上点击＜W＞键。

㈡、测量

1.      让患者注视黄灯；

2.      调节仪器以使6个周边的测量点对称的分布在十字准星周围，虹膜结构或瞳孔边缘达到最佳的聚焦状态；

3.      获得测量结果：通过按下操纵杆上的释放按钮或者踩下脚踏即可获得（图10）。

图10除了ＷＴＷ值以外，视轴与虹膜中央之间的偏差也将同时被显示。座标的原点定为于虹膜的中央。如果视轴在虹膜中心上面，Y值为正，反之即为负；当视轴在中心的右边时X值为正，左边为负。

 

  六、IOL度数计算

如果所有的测量值都已被测定（根据计算不同计算公式要求不同），您即可根据患者手术或术后的不同需要，使用人工晶状体测量仪进行各种人工晶状体度数计算的操作。

㈠、激活：提供两种方式可以激活

1.        鼠标点击下方对应的人工晶体计算键；

2.        键盘上点击＜I＞键。

㈡、计算（图11）：

1.        选择拟植入人工晶状体类型：每位操作者最多可以预设20种人工晶体。

2.        人工晶状体公式SRK II, SRK/T, Holladay I, Hoffer Q 以及Haigis五种将列在顶部。单击选择所需的合适公式。

3.        操作者通过从医生列表框中选择自己的名字，可以获得操作者特异的数据库。

4.        然后，单击选中需要进行人工晶状体计算的病人的眼睛，并输入预期术后度数。

5.        当您输入了必须的数据后，单击人工晶状体计算按键启动计算。人工晶状体计算适用于每一种选定的晶状体类型和每一只被测量的眼睛。

6.        在屏幕上，只显示选定的那只眼睛的数据。若想要查看另一只眼睛的数据，激活单选按钮“另一手术眼”。

7.        单击打印人工晶状体计算数据按键可将人工晶状体的计算数据打印出来。

8.        单击ＯＫ结束人工晶状体计算。

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图11 通过选择公式、晶体类型和预期术后屈光度，计算机可自动计算出对应植入人工晶体的度数。1.屈光手术后的角膜转换；2.手术医生；3. 人工晶体类型。

 

 

第三节        参数分析及临床应用

一、眼轴长度测量信号曲线实例

㈠、  有效的测量信号曲线

1.        极好的信号（SNR＞10）：可见多个次级峰（系统特异）；清澈的介质，良好的病人定位；轻度的屈光异常（图12）。

 

次级峰

 

图12 极好的信号曲线：可见SNR=10.5，眼轴AL=21.62mm。主峰陡峭，多个次级峰清晰可见。

2.        清晰的信号（SNR＞2.0）：次级峰可见；相对清澈的介质(图13)。

图13 清晰的信号曲线：可见SNR=2.8眼轴AL=20.50mm。次级峰清晰可见。

3.        临界的信号（SNR1.6-2.0）：测量信号陡升，在状态栏上，该测量结果边上将用一个感叹号标记。此外会出现信号“临界（Bordline SNR）”（图14）。

图14 临界的信号：可见SNR=1.8眼轴AL=22.85mm。测量信号陡增。

 

㈡、无效的测量信号曲线

低信号（SNR低于1.6），信息显示“错误（Error）”，测量信号无法与噪音区分（图15）。出现的主要原因往往由于：病人不稳定；重度屈光异常；视轴存在不透明的致密的混浊。

图15 无效的信号：SNR<1.6，提示信号无效，无法分辨出测量信号。

二、眼轴长度测量的释义

㈠、晶体常数的优化：

一般说来，IOLmaster相干信号是由于测量光线被泪膜和视网膜色素上皮反射产生的。故而，这两个信号被用于眼轴长度测量。

区别于超声生物测量仪测得的眼轴长度值是角膜和玻璃体内界膜之间的距离——因为声波是经这两层膜反射的，为确保由IOLmaster光学生物测量仪得到的测量值与声学眼轴长度测量一致，本系统自动进行了内界膜和色素上皮间不同距离的调节，显示出的眼轴长度可直接与超声法测的的值相比。

但必须明确的是，在使用IOLmaster光学生物测量仪计算确定植入晶体度数时，重新优化“人工晶体常数”是非常有必要的。其根本原因是由于光学测量所获得的各种计算常数：例如A常数，ACD常数等，和通过超声手段获得的结果是完全不同的。个性化地优化“人工晶体常数”时请参见专家的文献和人工晶状体公式的制造者的出版物（医生方面的因素）。

更新信息可自互联网上获得：

http://www.zeiss.de/iol­_master

http://www.augenklinik.uni-wuerzburg.de/enlib/

㈡、信号峰的释义

当仪器处于最佳校正状态时，SNR较高而散光较轻（约≤6D），可见次要峰对称的分布在测量的最高峰两侧。这些峰是光源造成的假象。每一个次要峰距最高峰的距离约为0.8mm。在所有被测的眼睛中，几乎都可见到该峰。

 

 

图16 包含有对称的次要峰的测量信号，次要峰和最高峰建的距离为0.8mm

 

三、临床应用

由于IOLmaster光学生物测量仪能够精确测量眼轴长度，前房深度，角膜曲率，角膜直径（White-to-White）等，同时由于其非接触，无损伤和快速易操作，因而它在临床上的应用正日趋广泛，被越来越多的医生接受。

㈠、  人工晶体度数的测定：

IOLmaster光学生物测量仪包含了普通白内障手术植入IOL度数计算的所有指标数据，故而可以实现在一台机器上，进行所有的测量；同时该设备提供了多种模式：如有晶体眼、人工晶体眼（四种晶体模式）、硅油填充眼的准确测量，实现了以往超声生物测量无法解决的测量。同时，它还有备选的屈光手术后IOL计算矫正模式，提供既往施行过屈光手术（RK, PRK,LASIK等）的白内障患者IOL度数计算。

由于IOLmaster生物测量需要患者注视，所以，测量的正是角膜到黄斑的距离，因此，沿着眼球视轴方向进行的光学测量比超声测量能够获得更为准确的数据。这在高度近视眼合并患有葡萄肿眼球测量已经体现出来，更多的医生选择了IOLmaster来判断患者手术的IOL度数，明显降低了手术后患者的屈光异常，获得良好效果。

随着可调节型人工晶体植入的普遍开展，IOLmaster也以其众多优点，再次被应用。对于调节型晶体,目前大家一致的关注点是如何进行精确地生物测量和晶体度数计算。在一项FDA的研究中,研究者比较了使用使用IOL Master和浸入式超声)来测量眼轴长，显示二者相关性为0.997。另一组研究显示，通过IOL Master确定植入1CU型可调节型人工晶体度数，可以获得最佳的调节效果

五种人工晶状体计算公式SRK II, SRK/T, Holladay I, Hoffer Q 以及Haigis，适应了不同眼轴长度患者的IOL度数计算需要。医生能够不许费力即可获得满意的术后治疗效果。

㈡、  有晶体眼屈光手术评估

确定角膜直径，一直是白内障、有晶体眼屈光手术和某些角膜疾病诊断的重要依据。以往人们主要依靠手工测量，不但可重复行差，而且结果误差明显。应用IOLmaster进行角膜水平直径测量，迅速准确；同时，该仪器还提供了前房深度的数据，为决定有晶体眼屈光手术晶体植入IOL的大小带来极大便利。

㈢、  眼轴长度变化的追踪随访

    最近，IOLmaster引入到青少年屈光不正患者眼轴变化的研究中。IOLmaster以其非接、可重复性好、同时在前房深度测量上结果更精确的特性，被研究者确定为研究的最佳手段。

㈣、  闭角型青光眼前房深度测量

闭角型青光眼患者由于晶体等因素的改变，将导致前房深度发生一系列改变。通过监测和比较手术对前房深度的变化，可以为青光眼患者更好的控制眼压提供有力信息。同时，常规青光眼患者滤过手术后，患者前房深度也可以通过IOLmaster测量判断干预时机，而不用担心因为接触眼球破坏滤过口。

㈤、  其他：

还有研究者发现，IOLmaster可以很好地判断调节型人工晶体调节力地变化。此外，在屈光手术角膜曲率测定上，IOLmaster也带来了一些新的信息。

 

 

 

 

第四节        注意事项

一、         IOLmaster测量结果与传统超声测量的比较

光学生物测量代表着一种新的复杂的测量技术，带给我们的是比传统的接触法超声测量有着更高的准确性的结果。光学测量的眼球轴长比超声测量的长度长0.30±0.17mm（如果屈光指数设定为n=1.3574，则结果的差异为0.25±0.17mm），这可能是由于超声测量的距离是角膜顶点到视网膜内界膜的距离，而光学测量的是角膜顶点到视网膜色素上皮层的距离的缘故。

二、IOLmaster测量技巧

㈠、眼轴长度测量：

1.        进行操作之前，再一次告诉病人盯住红色定位灯。只有这样才能确保测量的是角膜到黄斑的绝对距离。

2.        每次检查结束数据出现后，判断SNR数值，如果在2.0以下，建议重复检查几次。

3.        相对而言，在眼轴测量信号出现陡峭的高峰和对称的次要峰，也预示结果的精确性，而且比SNR更重要。

4.        如果晶状体的很浑浊，将仪器聚焦后再稍微散焦一点是明智的处理方法。此外，在后囊下混浊的患者，散瞳检查可能效果更好。

5.        在圆环内散焦和移动反射光不会影响结果的准确性。

6.        避免测量视网膜脱离的眼睛。在这种情况下，不能排除错误的测量结果。

7.        当病人的视觉精确度很差的情况下，高度屈光异常（＞±6D），戴上眼镜可能会使测量更为准确。

㈡、角膜曲率测量

1.        角膜曲率的测量最好是在其他接触式检查（如A超）、或眼表麻醉前进行。

2.        在明显角膜不规则的患眼，如角膜白斑或瘢痕的患者，测量的结果可能不准确。通过调节升降或左右位移，远离瘢痕区域可能可以获得信号。

3.        在每次测量前，建议患者轻微眨眨眼，保证泪膜完整；对有干眼症的患者，使用人工泪液可以获得相对好的结果。

4.        嘱咐患者睁大眼镜，小心抬起上眼睑，不可压迫眼球。

5.        在测量人工晶状体眼时，在角膜映光点聚焦状态向后拉操作杆约1mm，即可获得良好的信号。

㈢、前房深度测量

1.        角膜曲率测量必须在前房深度测量之前进行，以便前房深度测量的计算。

2.        病人应该保持盯着黄色固视灯。

3.        在显示器的方块内的定位点的影像处于聚焦状态。

4.        定位点的影像应该在角膜和晶状体的影像之间，而不是在晶体上或角膜影像内。

5.        对于瞳孔较小的病人（如青光眼时），前房深度测量尤其困难。病人需要进行一些训练。

6.        无晶状体的眼睛无法被测量。人工晶体眼如不能有效散射裂隙光，结果也不能获得。

7.        虹膜上的裂隙影像出现连续时，测量结果将是虹膜与角膜的距离，此时应侧向位移仪器获得真实结果。

㈣、角膜直径测量

1.        调整室内亮度可促进对虹膜结构的检测。

2.        聚焦在虹膜上，而不是周围的几点上。

3.        如果虹膜结构不可辨认，聚焦在虹膜或角膜的边缘均可。

图17 W-TO-W测量时，确保聚焦在虹膜上。

三、         IOLmaster测量局限性

但是由于采用光学测量的原理，蔡司IOLMaster的不足之处是，如果没有光线从眼底反射出来，无论是由于眼内遮挡——如一部分致密白内障患者，角膜瘢痕患者和玻璃体出血患者，还是患者不能够持续注视0.3-0.4秒以上，测量数据不能够得到（国外报道占患者的10%-15%）。此时，需要结合常规的A超检测来获得眼轴长度等数据。

同时，和超声测量的原理一样，蔡司IOLMaster把眼球内不同组织看着均一组织，它也使用一个平均屈光指数。当遇到短的眼球时，它也会产生误差。对于短眼球，厚晶体的问题，包括眼球组织屈光系数效应的研究才刚刚开始；同超声生物测量不同，蔡司IOLMaster不能够提供眼球内其它段的测量数据。也许，这可能够在以后开发的IOLMaster上实现。