文献学习-比较不同IOL计算公式的准确性
摘要
目的
比较人工晶体(IOL)计算公式(巴雷特环球 II，Haigis，霍弗 Q，霍拉第1，霍拉第2，奥尔森和 SRK/T)在使用单一光学生物测量装置预测术后屈光的准确性。
设计
回顾性连续病例系列。
参加者
共有13301例白内障手术和5200例 SA60AT 植入手术(阿尔康实验室，公司，沃思堡，TX)。
方法
所有在2014年7月1日至2015年12月31日期间接受 Lenstar 900光学生物测量白内障手术的患者均符合条件。最终分析包括每个病人一只眼睛，共计18501例。我们比较了各个公式在预测球面当量误差方面的性能，并评估了对轴长 > 25.0 mm 的眼睛应用 Wang-Koch (WK)平差对其中4个公式的效果。
结果
对于 SN60wf，预测误差的标准差依次为巴雷特环球 II (0.404)、奥尔森(0.424)、黑格斯(0.437)、霍拉第2(0.450)、霍拉第1(0.453)、 SRK/T (0.463)和霍弗 Q (0.473) ，而 SA60AT 的结果相似。Barrett 公式对两种人工晶状体类型术后屈光状态的预测均优于其他公式(P < 0.01)。WK 轴向长度修正术的应用通常会导致长眼从远视向近视的转变。
结论
总的来说，Barrett Universal II 公式对所研究的2个 IOL 模型的预测误差最小。
引言
对白内障手术后屈光状态的预测已经稳步提高，更新的人工晶体(IOL)功率公式通常优于前几代的公式。然而，关于哪种公式能够提供最准确的屈光状态预测，仍然存在相当大的争议。由于没有一个单一的公式已被证明是高度准确的眼睛特征范围内，一些作者建议白内障外科医生应该使用不同的公式为不同的眼睛尺寸。3,4
在研究期间，根据提供者或患者的偏好，145名外科医生最常使用的是 AcrySof SN60wF 或 SA60at 人工晶体(阿尔康实验室公司，沃思堡，TX)治疗无并发症的白内障手术。尽管这两种 IOL 模型都是由疏水性丙烯酸制成的，并且具有前面的不对称双凸设计(其中前表面具有更强的功率) ，但是 SN60WF 具有黄色发色团，具有非球面后表面(名义负非球面为 -0.2) ，并且以6.0至30.0屈光度(D.的功率可用[5] ，而 SA60AT 没有发色团，具有球形后表面，并且包括 IOL 功率6.0至40.0 D.6
我们的研究旨在解决4个主要问题: (1)目前流行的人工晶状体计算公式(巴雷特环球 II，Haigis，霍弗 Q，霍拉代1，霍拉代2，奥尔森和 SRK/T) ，在评估预测的术后球面当量包括所有眼睛尺寸的误差时，哪一个是最准确的？(2)各种公式在评价短、中、长眼睛时的准确性如何？(3)对于不同的眼睛生物特征尺寸(前房深度、眼轴长度、角膜曲率和晶状体厚度) ，每个公式中的偏倚程度是多少，从而导致不完美的预测？(4)在长眼中使用 Wang-Koch (WK)眼轴调整 ，对Haigis，Hoffer Q，Holladay 1和 SRK/T 公式是否会导致改善结果？
方法
凯泽永久北加州是一个大型的多提供者医疗计划，为大约400万患者的不同人群提供全面的医疗保健服务。
从二○一四年七月一日至二○一五年十二月三十一日，在本院接受无并发症白内障手术植入两个最常用的人工晶状体(SN60WF 或 SA60AT)的连续患者符合资格。共有145名外科医生提供了病例，手术采用透明角膜颞部切口超声乳化吸除术。所有患者术前均使用 Lenstar 900(Haag-Streit AG，Koeniz，瑞士)进行测量。明显的屈光是在一个月的术后访问与验光师。这项研究是在机构审查委员会的批准下进行的，并符合赫尔辛基宣言的宗旨。
入组标准
我们的选择标准一般遵循 Hoffer 等[7]最近一篇社论关于 IOL 公式研究的最佳实践的建议，即使用光学生物测量学，每个研究对象只包括1只眼睛，排除视力低于20/40最佳矫正视力的患者。此外，我们需要一个小于4.0 D 的角膜曲率柱，镜片厚度测量至少2.50毫米，屈光度在术后2周至4个月内。有角膜疾病或激光矫视病史的患者被排除在外。我们回顾了术后绝对眼屈光不正大于2.0 d 的病例，其中24例因为明显的测量误差而被排除在外。如果双眼符合条件，术后视力不等，则选择视力较好的眼睛。如果两只眼睛都符合条件，视力相同，如果患者在不同的日期进行手术，则选择第一只眼睛。如果立即进行连续双侧手术，则选择一只随机眼。选择标准的概述如图1所示。排除角膜或激光矫视、生物测量无效、术后2周至4个月内缺少屈光信息或视力低于20/40的患者，共计27191只符合条件的眼睛。每个病人选择一只单眼，SN60WF 人工晶状体的研究眼数为13301只，SA60AT 的研究眼数为5200只。
公式计算
球面等效公式预测和透镜常数优化是与 Haag-Streit 合作进行的，他拥有专有版本的巴雷特通用 II (以下简称为“巴雷特”) ，希尔径向基核函数(RBF)和奥尔森公式，以及开源海吉斯公式的实现，8霍弗 Q，9 Holladay 1,10和 SRK/T11公式。作者进行了 Holladay 2和 WK 计算。虽然我们计算了 Haigis 公式的单透镜常数优化和三透镜常数优化，但我们在最终分析中使用了单透镜常数优化的结果，以便在更公平的基础上比较公式。然而，我们使用的 a1和 a2常数是激光干涉生物测量用户组(ULIB)网站上列出的 SN60WF 和 SA60AT 人工晶体的 Lenstar 900生物测量的已经优化的值
Hill RBF 方法具有排除某些患者的异常检测特征。在我们的患者人群中，该功能确定了13301例 SN60WF 病例中的570例(4.3%)和5200例 SA60AT 病例中的236例(4.5%)为出界。此外，Hill RBF 目前的实施仅适用于术后目标结果为计划的情况(个人交流，Warren Hill，2016年10月22日)。我们估计本研究中10% 的患者是针对中等或近视的，因此除了异常点识别之外，应用这些限制将排除约15% 的患者，使其与其他公式无法比较。因此，Hill RBF 不包括在最终的分析中。
研究种群按眼轴长度分为3个亚组: 短(< 22.5 mm)、中(22.5-25.5 mm)和长(> 25.5 mm)。第一组代表大约较低的10% 的患者，最后一组代表较高的10% (表1)。由于许多理论上的“薄透镜光学”公式与长眼的远视结果有关，Wang 等[13]建议调整这些眼睛的轴向长度测量以抵消这种潜在的误差。为了评估长于25.0 mm 的眼睛的 WK 轴向长度修正，我们使用了原始文章13(个人通信，Douglas Koch，2017年2月17日)图2中显示的推荐的1中心回归公式。在对 Haigis，Hoffer Q，霍拉迪和 SRK/T 公式的25.0 mm 以上的眼睛应用各自的 WK 轴向长度修正后，我们然后优化了整个数据集的透镜常数以零平均误差，基本上将 WK 修正版本作为不同的公式处理。
根据 Aristodemou 等[14]和 Benavoli 等[15]的建议，使用重复测量方差分析(使用 Wilcoxon 符号秩事后分析和邦弗朗尼校正的 Friedman 检验)(R Studio 版本1.0.136，R Foundation; Boston，MA)进行公式绝对预测误差之间的统计比较。
结果
表1显示了2个患者群体的人口统计学特征。在研究期间，接受白内障手术治疗的女性多于男性，患者的种族分布代表了北加利福尼亚州的不同人群。接受 SN60WF 植入的患者多于接受 SA60AT 植入的患者，此外，两组患者相似。
优化透镜常数如表2所示。请注意，这项研究中优化的透镜常数略高于标称制造商推荐的 A 常数，略低于 ULIB 网站上报告的数值。
SN60WF 模型 IOL 的最终结果显示在表3和图2中，SA60AT 的结果显示在表4中。图3显示了 SN60WF 的中值绝对预测误差的分布情况。弗里德曼检验证实，不同公式的绝对预测误差存在统计学差异(P < 0.01)。事后分析使用 Wilcoxon 符号秩成对比较非参数样本与邦弗朗尼校正显示了Barrett和其他公式预测两种人工晶状体类型的显着差异(P < 0.01)。
（1）SN60WF
（2）SA60AT
长眼轴的Wang–Koch调整
眼轴长度超过25.0 mm 的眼睛应用 WK 调整后，结果各不相同，所研究的两种人工晶状体模型之间存在差异。对于 SN60WF，调整改善了 Holladay 1和 Hoffer Q 公式的结果，没有显着改变 SRK/T 的预测误差，并导致 Haigis 的结果更差(表3，图4)。对于 SA60AT，调整没有导致 Holladay 1和 Hoffer Q 公式的改进，Haigis 和 SRK/T 公式的结果更差(表4)。一般来说，WK 调整导致长眼远视结果的过度矫正，从而导致近视误差(图4)。
不同眼部尺寸的公式性能
如图4所示，Barrett 对短眼的平均绝对预测误差最低，Hoffer 最大。对于长眼睛来说，Olsen的平均绝对预测误差最小，Holladay 1和Hoffer的最大。图5显示了 SN60WF 不同人工晶体功率的预测误差的变化，以及IOL的频率分布。
图6、图7、图8、图9显示了用点表示几个眼睛参数预测误差变化的样本平均值的平滑线图。特别是 SRK/T 受到平坦或陡峭角膜曲率的眼睛的不利影响(图7)。图8表明，Hoffer Q 和 Olsen 公式在不同的前房深度(相反方向)下有显著的偏差，而 Haigis 公式在预测误差方面显示出很小的偏差。另一方面，Haigis 公式受透镜厚度变化的影响最大(图9)。总的来说，随着轴向长度，角膜曲率测量，前房深度和晶状体厚度的变化，Barrett似乎有作为测量的预测误差的最小偏差。
讨论
Barrett 和 Olsen 公式在术后球面当量的准确性方面具有最好的结果，通过本研究中两种 IOL 模型的 Wilcoxon 符号秩比较的平均等级差异来测量，并且在一系列轴向长度和生物特征维度上表现良好。如图6所示，很明显，在23和25毫米的轴向长度之间，没有 WK 调整的所有7个公式给出的结果都在预测的球面当量的0.1 D 之内。公式之间差异的主要原因是它们在这个范围之外的性能。Haigis 和 Holladay 1(对 SN60WF 进行 WK 调整，对 SA60AT 不进行 WK 调整)是使用针对研究的 Haigis a0常量的单一优化以及先前优化的来自 ULIB 网站的2个人工晶状体的 a1和 a2常量时的最佳开源公式。12与预期相反，3,4 Hoffer Q 在两种人工晶状体类型的短眼中表现最差。这些结果在很大程度上反映了凯恩及其同事以及库克和库克最近的研究结果
Olsen 公式的不同版本可以在独立软件包(PhacoOptics，IOL Innovations ApS，Aarhus，丹麦)中获得，据报道其结果略好于目前包含在本研究中评估的 Lenstar 900生物计量器中的版本。尽管两种版本的 Olsen 依赖于准确的前房深度和晶状体厚度测量，但独立使用额外的变量来预测术后前房深度，即术前轴长度和术前角膜曲率测量读数。因此，独立的版本可能更容忍前房深度和晶状体厚度测量的误差。
对 IOL 公式进行排序和比较的统计方法的选择一直存在争议。14,15由于优化公式特定的透镜常数以使总体平均误差为零是标准做法，因此不可能对平均值进行比较。因此，我们使用方差分析来衡量公式预测的精确度或一致性，以确定数据集在零均值附近的距离。在目前的研究中，我们按照标准差对公式进行排名(表3和表4) ，但是按照绝对平均误差进行排名不会改变结果。我们也展示了中位数绝对误差，几乎在每种情况下，它都与标准差或平均绝对误差的方差排名一致。中值绝对误差的使用否定了异常值的影响，但显然“更好的”公式的一个特点是，它减少了产生大的异常值结果的机会。
我们所证实的不同配方之间的统计学差异是否具有临床意义？我们认为，最好的公式和最差的公式之间的差异确实代表了一种适度但相关的差异。令人鼓舞的是，超过95% 的患者在所研究的任何公式的预测结果 ± 1.00 D 内有一个球形等效结果。值得注意的是，这7个公式确实有所不同，在 ± 0.50 D 内有72% 至80% 的眼睛，这通常被认为是模糊允许独立于眼镜的值17,18(图2)。
研究的局限性
虽然公式的排名在我们评估的2个流行的人工晶状体模型之间是相似的，但我们警告说，这些结果可能不能推广到不同设计的人工晶状体模型。在我们的研究中评估的两个人工晶状体都是由一个制造商设计的前部不对称双凸(更强的前表面)。许多其他人工晶状体设计，如等双凸(在任何给定的透镜功率下，前面和后面的半径相同) ，也很常见。人工晶状体形状的差异会影响预测误差，改变所测公式的相对性能。这项研究的一个显著的局限性是，在指定的术后期间，相当数量的患者在电子病历中没有折射记录。其中一些患者在我们的健康计划之外看了验光师的最终屈光，但是我们也怀疑一些患者没有返回进行正常安排的1个月术后检查，因为他们对没有眼镜的屈光结果非常满意。如果这个假设是正确的，那么我们的研究可能会因为各种配方的结果比包括所有患者的结果稍差而有所偏差。然而，我们不认为这个被排除的子组会影响公式之间结果的比较。
长眼轴的 WK 修正似乎矫正了在几个理论“薄透镜”公式中观察到的远视结果，并导致近视误差。我们使用了 Koch (个人交流，Douglas Koch，2017年2月17日)推荐的1中心研究回归，据称更具侵略性。13如果我们使用了2中心研究，过度校正可能会稍微少一些。后续报告的重点将是进一步探讨这一影响。
如图6、图7、图8、图9所示，我们发现大多数公式的预测误差与轴向长度、角膜曲率、前房深度和晶状体厚度的关系存在明显的偏差。我们希望这些误差的说明能够帮助人工晶状体功率计算公式的作者完善他们的模型，并且能够更准确地预测术后屈光白内障手术。
参考
Melles RB, Holladay JT, Chang WJ. Accuracy of Intraocular Lens Calculation Formulas. Ophthalmology. 2018 Feb;125(2):169-178. doi: 10.1016/j.ophtha.2017.08.027. Epub 2017 Sep 23. PMID: 28951074.
