2017, Vol. 31
1949年，Ridley[1-2]首次植入第一枚人工晶状体，单焦点人工晶状体(single focus intraocular lens，SIOL)逐渐得到普遍应用。SIOL虽然能够带给患者较好的远视能力，但同时使其失去了调节能力，需佩戴眼镜来弥补近视能力的不足。
随着白内障手术技术的进步、人工晶状体材料及制造工艺的发展，白内障手术被赋予了更多的意义，白内障患者对术后视觉质量也有了更高的要求：从“看得见”到要求“全天候视力(明光、暗光)”、“全程视力(远、中、近)”和“脱镜”三大目标。因此，多焦点人工晶状体(multifocal intraocular lens，MIOL)应运而生[3-4]。国内外学者对MIOL的原理及临床应用进行了大量研究。
1 MIOL的设计原理、光学特点和类型早期的MIOL的物理光学特点是使经过其的光线产生≥2个焦点，使远距离、近距离的物体发出的光线都可以在视网膜上形成焦点。根据同时知觉原理，当远、近光线在视网膜上聚焦的屈光力之差在3 D及3 D以上，两者在视网膜上形成差别很大的物象，使人的大脑无法融合，在这种情况下，大脑将识别和被注视物体更相似、分辨率更高的物象，而另一个物象则被忽略，进而患者可以得到更加良好的远、近视能力[5]。
根据其光学原理的不同，MIOL主要分为以下三种类型：折射型多焦点人工晶状体(refractive multifocal intraocular lens，RMIOL)、衍射型多焦点人工晶状体(diffraction multifocal intraocular lens，DMIOL)及折射/衍射混合型多焦点人工晶状体[5]。
1.1 RMIOL折射型多焦点人工晶状体遵循光的折射定律，采用折射多区带的设计，常用直径6 mm的光学部，12.5 mm袢间。远、近焦点由其前表面的数个环状区带组成，后表面由光滑球面组成，附加度数的大小决定了近焦点的屈光力[5]。RMIOL依据不同环状区带屈光力的不同，具备了两个或者两个以上的焦点，并且投射于视网膜上成像之时，只会有一个焦点的物象是清晰的。
RMIOL有以下优点：① 光能的利用率非常高，可以达到百分之百；② 不同环状区带的折射光线可以同时在瞳孔区存在，不同环状区带的有效瞳孔直径是不同的；③ 在形成远焦点和近焦点物象的时候，因为使用了传统的折射技术，所以使不同环状区带的屈光力不同。
RMIOL的主要缺点是：经过RMIOL的光线会同时形成远焦点和近焦点，但是只有一个物象可以相对比较清晰地聚焦在视网膜上，而模糊物象必然会对清晰物象造成一定干扰。当瞳孔直径因光照条件不同而发生变化时，虹膜会对不同环状区带造成遮挡，成像质量就会受到一定影响。正是因为RMIOL有这样的局限性，所以在植入RMIOL的时候，要求患者的瞳孔直径(pupil Diameter，PD)大小为2.5 mm≤PD≤4.0 mm。不同的瞳孔大小和人工晶状体的居中性变化都会不同程度地影响成像质量，光晕、眩光和幻影等现象也会更加明显。此外，由于不同区带光学的连接不连续，通过光线容易出现散射现象从而造成对比敏感度的下降[5]。
1.2 DMIOL在设计衍射型多焦点人工晶状体的时候，依据了惠更斯-菲涅尔(Huygens-Fresnel)衍射原理。其前表面为具有SIOL屈光力的光滑球面；后表面有数十个显微衍射坡环结构呈同心圆排列，而人工晶状体的半径决定了坡环宽度，利用显微衍射坡环结构来衍射入射光线[6]。依据惠更斯-菲涅尔衍射原理，入射光线经过DMIOL之后会形成两个焦点，一个是屈光力较小的远焦点, 另一个是屈光力较大的近焦点。而显微衍射坡环结构的不同隆起和环间距离的差别影响着近焦点的屈光力。通常情况下，与远焦点相比，近焦点的屈光力要高+4D，在同一时刻仅有一个焦点投射于视网膜上[7]。
当观察远处物体时，远焦点形成的物象是清晰的，正好聚焦在视网膜上，同时近焦点形成的物象则是落于视网膜的前方，其映在视网膜上的象是模糊的。在观察近处物体时，近焦点形成的物象是清晰的，正好聚焦在视网膜上，同时远焦点形成的物象则是落于视网膜的后方，其映在视网膜上的象是模糊的。而这时人的大脑只会识别视网膜上的清晰物象，从而可以满足患者看远和看近的要求[6-7]。DMIOL的主要优点是，得益于其较大的衍射范围，任何光学区域都可以参与形成远焦点和近焦点，因此瞳孔大小的变化和人工晶体居中性的变化对DMIOL的影响不大，因而能够为患者提供更好的近视力，提高阅读速度，因而在选择患者时不用过多考虑瞳孔大小的因素。
DMIOL的主要缺点是，光线在经过DMIOL并且按照比例分配到远焦点和近焦点时，可能会丢失一部分光线，从而引起中距离的视力相比差一些，同时还可能出现对比敏感度的下降和夜间眩光等现象的发生。有研究表明，植入DMIOL不良视觉症状发生率低于RMIOL，但有光线在人工晶状体的边界发生散射和产生异常光学症状的现象[6]。同时因为DMIOL入眼光线远近分配是相等的，对患者术后的中距离视力会造成一定程度的影响[7]。
1.3 折射/衍射混合型MIOL在设计折射/衍射混合型MIOL时，既遵循光的折射定律，又根据惠更斯-菲涅尔衍射原理，同时在其光学区制作了折射区带和显微衍射坡环结构。看近用的显微衍射坡环结构，位于光学区中央；而看远用的折射区带光学面，则位于光学区周边部。
目前被广泛应用的折射/衍射混合型MIOL，其中的代表产品之一就是美国爱尔康公司的Acrysof ReSTOR人工晶状体系列。“切趾技术”，即人工晶状体从中央到边缘是逐渐变化的技术，是该种折射/衍射混合型MIOL的特色，这一技术被用来提高成像锐度，而此类技术常常用于制造显微镜和天文望远镜，以此来进一步提高成像质量。
Acrysof ReSTOR人工晶状体有6.0 mm的光学面直径，有十二个显微阶梯环在其光学区前表面中央直径3.6 mm的范围内，这些显微阶梯环的隆起高度以1.3 μm到0.2 μm从中央向周边部递减，显微阶梯环的间距自中央向周边部逐渐变小，而光线分布的控制则通过显微阶梯环的隆起高度来完成。用宽度来增加近视力的度数，是该类MIOL所特有的显著特点。梯度差较低时，光线被会聚在远焦点上；梯度差较高时，光线被会聚在近焦点上；不同级别的光线最终混合，逐渐形成物象。
该类MIOL的光学特性是可以从中央到周边逐渐修正物象，而其特色的“切趾技术”，即阶梯渐进衍射设计，又能够同时控制物象的质量和平衡能量的分布。另外，该类MIOL的光线分配比例大约为远60%，中25%，近15%，而Acrysof ReSTOR人工晶状体的中央显微阶梯环的直径是0.75 mm，所以即使在瞳孔很小(1.5~2.0 mm)的情况下仍可保证光路上至少有3~4个显微阶梯环的存在，从而大大降低了对瞳孔大小的依赖性[8]。而位于其周边的折射光学区，在光线照射不足、瞳孔直径变大时，可以将更多的光线聚焦在远焦点上，在减轻视觉干扰的同时，满足这种情况下主要用来看远的需求。但也有研究显示，因为光线在通过折射/衍射混合型MIOL时，能量是按比例分配在远、中、近处的，所以植入此类人工晶状体的患者，其术后对比敏感度可能会受到影响[9]。
Acrysof ReSTOR人工晶状体系列的SN6AD1+3. 0D人工晶状体，其中心的显微阶梯环减少至9个，这样一来，近焦点将变得较之前远，中间视力在一定程度上得到提升[9-10]。所以，折射/衍射混合型MIOL能够在不同的光照条件下，不论瞳孔直径如何变化，都可以比较满意的分配光线能量，进而提供了非瞳孔依赖的拟调节视力。
2 临床效果 2.1 不同距离视力大量研究表明[7-10]，无论植入MIOL还是SIOL，患者术后裸眼远视力、矫正远视力均得能到较大的提高。近距离视力或阅读视力，在评价MIOL是否表现更加优秀时十分重要。在设计不同种类的MIOL时，其近距离附加值是不同的，这也在很大程度上决定了近距离视力是否满意，阅读距离是否舒适。研究表明[11-13]，不同类型的MIOL植入者的裸眼近视力和矫正近视力均明显优于SIOL植入者。此外，也有相关研究表明，MIOL的中间距离视力较SIOL要好。Tecnis ZM900 MIOL的裸眼40 cm、63 cm、1 m中距离视力(LogMAR)分别是：0.40±0.20，0.27±0.16，0.16±0.11，其中40 cm和63 cm距离的裸眼视力明显优于SIOL[14-15]。
2.2 对比敏感度(contrast sensitivity，CS)即人眼分辨边界模糊物体的能力，指的是人在不同空间明亮对比下分辨物象的能力。许多研究报道，MIOL眼的CS低于SIOL眼，但这并不影响患者的术后满意度，因此没有实际的临床意义。因为从理论上来说，入射光线的能量被分配至两个以上的焦点，远焦点所成的物象会被除其之外的其他物象重叠、覆盖，从而降低了CS，同时可能产生眩光，所以MIOL的植入在理论上必然会伴随CS的下降。国外有相关研究报道[16]，植入MIOL会对患者的术后CS造成影响，这可能是因为光线在通过MIOL时，眼内的光线能量是以不等分的方式分配在远、中、近造成的。
因此MIOL尽管增加了焦点深度，但是却不可避免地降低了CS。Yamauchi等[10]通过对MIOL和SIOL术后的CS比较发现，SIOL优于MIOL，差异有统计学意义。而根据部分国外学者的报道，光散射主要影响的是低空间频率的CS，而晕圈及视物模糊则与中、高空间频率的CS相关。MIOL组和SIOL组患者的CS在低、中空间频段均处于正常范围内，而在高空间频段则有部分病例稍降低，异常率显著差异[9]。
MIOL眼看远的CS在个别空间频率略低于SIOL眼，针对这一现象，目前学者们有以下推测：① MIOL的光线能量分配在≥2个焦点上面，从而导致了视网膜的光线强度降低，进一步引起物象的对比度下降；② 随着术后的时间延长，植入MIOL的患者，其术眼的CS会在一定程度上得到恢复，这可能是因为大脑逐渐适应了人工晶状体的存在；③ 由于散光而出现了好几条焦线，MIOL其中一个焦点的后焦线会与其附近焦点的前焦线产生干扰，进而引起了CS的下降；④ 有相关基础研究发现，视网膜神经节细胞可以在一定程度上耐受物象亮度与对比度的变化；⑤ MIOL CS的下降还与物象距离、环境亮度和光源空间频率的高低等有重要的关系[17]。
2.3 双眼视功能双眼视功能的衡量标准之一是立体视觉。它可以使人准确判断外界物体的距离、位置、大小和方向并正确感知周围物体的三维空间关系。立体视觉的优劣主要取决于视力、双眼视力差，屈光不正、屈光参差等因素[18]。有研究表明，经近距离立体视锐度(颜氏立体视觉检查图)检查，MIOL组的非矫正立体视觉显著优于SIOL组；而两组最佳矫正后立体视觉无显著统计学差异。植入MIOL后立体视觉会提高，这一方面得益于MIOL植入后远视力得到了极大的提高，另一方面非矫正近视力与SIOL相比显著提高，而立体视觉在近距离的测定基础是近视力的良好[18]。
2.4 角膜屈光度因为MIOL设计原理的特殊性，其对患者术后的残余屈光度有着较高的要求。据国外学者报道，MIOL植入后的接近正视是指屈光状态偏离正视标准为≤1.0D[19]，因此无论从视物距离方面考虑，还是从减轻夜间光晕症状角度考虑，都是最适宜的。目前有多种方法被用来矫正角膜散光，如制作陡子午线角膜松解切口、角膜缘松解切口、透明角膜松解切口、弧形角膜切开术、准分子激光切削矫正散光等，但这些方法大部分对散光矫正的预测性不佳，而且易出现散光回退等情况[20]。其中准分子激光矫正散光又存在需要进行二次手术，手术费用高，增加手术风险等问题，均不是理想的矫正术前存在角膜散光的方法。Toric人工晶状体能够在不改变角膜形态的情况下，治疗白内障的同时解决术前散光，是矫正术前散光较好的方法之一[21]。一项大样本研究表明，植入RMIOL术后6个月的随访中：术后的平均残留屈光度为+0.03±0.60D，总体满意度为97.5%[22]。对于术后散光矫正的标准问题，Hayashi等[23]通过对不同类型MIOL及SIOL植入的病人术后进行散光模拟实验后发现，当外加散光度数上升至1.5~2.0D的时候，MIOL组的矫正远视力和矫正近视力均明显差于SIOL组，因此术后散光≥1D的情况下就有了矫正的必要。
2.5 脱镜率与满意度MIOL的主要作用是同时提高患者的远、中、近视力，在很大程度上不需要额外佩戴框架眼镜。因此脱镜率成为术后评估MIOL视觉功能的一项非常重要的指标。研究显示[24-25]，植入MIOL明显比植入SIOL有着更高的脱镜率，但目前尚不能完全摆脱对眼镜的依赖。Akaishi等[26]曾报道，2 500例患者植入MIOL后的脱镜率为97%，总体满意度为88%。有学者认为，双眼同时植入MIOL(主导眼为RMIOL，非主导眼为DMIOL)时，将RMIOL植入主导眼能够使患者获得较好的远视力，同时将DMIOL植入非主导眼能够使患者获得较好的近视力，这样一来，患者的满意度及脱镜率都得到了较大的提高。Chen等[27]在通过对31例(62眼)双眼联合植入MIOL术(主导眼ReZoom；非主导眼Tecnis ZM900) 后3个月的随访中发现：患者的术后满意率＞80%，脱镜率高于对照组，有显著统计学差异。这里需要特别指出，在进行脱镜率的检测时，因为该检查的主观性非常强，排除人工晶状体的原因，还与患者自身的一些情况有非常大的关系，比如其工作、生活以及戴镜习惯、主观意愿、对阅读距离视力的要求等等。在与SIOL的对比研究中，Packer等[28]报道，分别有94.6%和89.6%植入MIOL和SIOL的患者表示愿意再次选择该晶状体。Cillino等[29]的一项关于MIOL和单SIOL的对照研究显示，整体满意度在二者之间无显著性统计学差异，但在针对患者术后近视力的满意度上，尤其是在看小印刷字体和精细手工作业上，MIOL要远远高于SIOL。综上，对于远视力，MIOL与SIOL相比无显著统计学差异，然而对于裸眼中、近视力，MIOL明显好于SIOL，且阅读脱镜率显著提高[30]。所以在患者术后满意度上，与SIOL相比，MIOL的优势主要体现于近视力满意度更高。
2.6 波前像差波前像差指的是实际波前与理想波前之间的偏差，作为衡量光学系统成像质量的重要指标，能够精确客观地反映眼球瞳孔区域的光学性质。
像差分为低阶像差与高阶像差，低阶像差主要包括散光和离焦；而高阶像差与视功能的关系尤为密切，主要包括球差、彗差和不规则散光等，其中球差被认为是其中影响视功能的最重要因素。在正常年轻人中，角膜的正性球差和晶状体的负性球差呈互补性平衡，视功能呈现良好的状态。随着年龄增长，晶状体产生的负性球差在逐年变小，而角膜产生的正性球差基本保持不变，最初总球差的平衡状态被打破，视觉质量随着年龄增长慢慢变差。
传统的MIOL植入后影响视功能的原因在于其本身带有的正球差，植入后会增加全眼总球差。最新的MIOL为非球面设计，植入后可以消除或者减少全眼球差。与传统的球面MIOL相比，非球面MIOL植入后眼的总体像差和总体高阶像差无明显改变，但可显著降低球差。因而与传统MIOL相比，非球面MIOL能够更好地提高CS和夜间视功能。
2.7 不良视觉症状MIOL植入术后，可能引起的不良视觉症状有光晕、眩光等。其中光晕是指在光源周围出现的明亮感光过渡区；而眩光则是因为视野中亮度分布的不适宜，又或者在时间、空间上的亮度对比非常极端，所造成的视物不适以及降低观察物可见度的视觉条件。大量临床资料表明，MIOL眼比SIOL眼更易出现视觉症状，这与MIOL设计中焦点的变化及光线分配的比例有关；另一方面也与残留散光、屈光不正、后发障和大瞳孔有关[31]。然而，这些不良视觉症状极少对生活造成严重干扰。早期有研究[32-33]指出MIOL植入术后视觉干扰现象会有所增多，但近年来也有报道说随着时间推移，光晕、眩光等不良症状的发生率也会逐渐下降，且术后满意度还是较高[34-37]。
3 目标屈光状态设定作为屈光性白内障手术，超声乳化吸除+多焦点人工晶状体植入的术后患者不仅要求能够看得见，还要求脱离框架眼镜，所以术前准确测量、计算并且预留适当的术后屈光度尤为重要。因为低度近视产生意外光学现象的概率比低度远视要高，所以在植入MIOL时，一般应尽量避免术后呈近视状态，术后屈光度一般建议在0~+0.50之间比较理想。
精确合适的目标屈光值的确定离不开完善的术前检查和人工晶状体计算公式的正确选择。目前临床上有多种测量设备，如非接触式光学相干生物测量仪IOL Master、非接触式光学长度测量仪Lenstar LS 900等。值得一提的是蔡司公司最新的IOL Master 700，作为高精确度的测量设备，IOL Master 700有许多优点：① 固视确认；② 检出率高；③ 在得到黄斑区的固视、有了清晰的黄斑结构图之后，可以帮助选择合适的手术患者。缺点是：某些晶状体混浊度非常高的患者可能无法测量，对于此类患者应用声学测量的方法更为合适。
声学测量方法即应用A超进行测量，与接触式A超相比，浸润式A超的结果具有更高的准确性和稳定性，也是目前推荐初学者采用的方式，而对于部分操作熟练的技术人员，使用接触式A超也可以达到非常高的准确性和稳定性。目前临床上在选择人工晶状体计算公式时，第一、二代的公式因其精确度不够高所以应用的越来越少，而第三、四代的公式则运用较多，SRK-T公式、HofferQ公式、Haigis公式、Holladay公式和Olsen公式等，以及最新的Barrett公式等。
4 现状与展望经过技术的不断发展，MIOL已经成为人工晶状体发展历史上的一大进步。近年有学者研究发现，蔡司公司最新的三焦点人工晶状体AT LISA tri 839MP和散光矫正型三焦点人工晶状体AT LISA tri 939能够为病人提供非常好的远、中、近视力，双眼三焦点IOL植入较单焦点IOL可获得更好的视觉质量[38-41]；另有相关研究发现，该类人工晶状体不依赖瞳孔的不对称光线分布，50%远、20%中、30%近，最大可到4.34 mm大小瞳孔，即使在光照不足的情况下，仍能够提供较好的CS和屈光可预测性，而三焦点IOL和双焦点IOL在术后远近视力、视觉干扰现象方面无显著差别，但三焦点人工晶状体AT LISA tri在保证远、近视力的同时可实现优越的中间距离视力[42-45]。
对于可调节人工晶状体(accommodative intraocular lens，AIOL)来说，如美国Tetraflex人工晶状体，其在睫状肌收缩及玻璃体运动的影响下达到调节的目的，理论上可以达到3D左右的调节力，可以取得比较满意的近视力，而在松弛状态下，AIOL趋于平面状态，可以取得比较满意的中、远视力，但也有学者报道，AIOL的调节力随着术后时间的延长逐渐下降，术后患者的满意度不如预期高，其中反复被提到的原因是AIOL价格比较昂贵，而术后的实际调节力没有达到预期水平[46-48]。
而区域折射型多焦点人工晶状体(refractive rotational asymmetric multifocal intraocular lens)，如美国Lenstec公司的SBL-3，是一种双非球面非旋转对称折射多焦点人工晶状体，其上下两部分的屈光度数不一样，上方看远，下方看近，在前方下表面有+3.00D的附加度数，在眼镜平面约2.5D[49-50]。它拥有一个微小楔形过渡区，把(上方)远视度数区和近视度数区分开，其中近视区所占的光学区百分比为42%，但在瞳孔过小或者明显偏位的情况下，即使人工晶状体的位置良好，仍然会出现仅有一个光学面发挥作用[50]。Venter等[50]研究表明，患者植入区域折射型多焦点人工晶状体后，可以获得良好的远、中、近视力；而另有研究表明植入区域折射型人工晶体能够提供大范围的功能性视力，可降低不良光学反应的发生率，在短期随访内也未发现明显并发症，至于该人工晶状体的稳定性还需要长期的随访[51-52]。
最为理想的人工晶状体是植入后能够与人的正常生理状态完美契合。虽然目前的人工晶状体还没有能够达到这个境界，但MIOL还是大大地提高了患者术后的视觉质量。但由于其光学特性的特殊性，容易导致患者术后CS在一定程度上下降和产生不良视觉症状，但此类现象并不十分影响患者的日常生活。随着科学技术以及手术技巧的进步，人工晶状体材料不断更新，通过临床医生和科研工作者的共同努力，理想的人工晶状体将离我们越来越近。
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