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中国非公立医疗机构协会经国务院批准,于2014年在北京成立,是全国唯一从事非公立医疗卫生机构行业服务和行业管理的国家级行业组织,英文名称为Chinese Non-government Medical Institutions Association(CNMIA),眼科专业委员会成立于2016年。

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人工晶状体光学设计新时代的探索

发布时间:2025/12/23

作者:青白视角

在眼保健领域,我们早已习惯技术的不断发展,几乎每个月都会有新的药物和设备问世,白内障手术就是这种显著进步的例证。回顾不到一个世纪的发展历程:1949 年首次植入人工晶状体(IOL),1992 年首款散光矫正型晶状体问世。进入 2025 年,IOL 的产品系列已涵盖多焦点(MF)、景深延长(EDOF)、小孔径IOL乃至可调节 IOL。如今是投身该领域的绝佳时机,我也十分期待未来会有更出色的技术出现。

由于每位患者的视觉需求和生活方式需求各不相同,提供全距离无缝、无妥协的视觉效果的 IOL 仍然是我们的最终目标,而我们正逐步接近这一目标。在此之前,我们面临的挑战是为每位患者匹配最合适的晶状体。在本文中,我们将回顾各类 IOL,并为如何帮助患者获得最佳预后提供指导。

01 单焦点 IOL

单焦点 IOL 是白内障手术的金标准,它将光线聚焦于一个焦距,无法矫正散光或老视。对于期望获得高质量视力,但了解自己在大多数工作距离可能仍需佩戴眼镜的患者而言,这类人工晶状体是理想之选。单焦点晶状体的显著优势是成本效益最高,且通常由医疗保险承保。但成本低并不意味着质量差:单焦点 IOL 能带来高对比度、高清晰度的优质视觉效果,且眩光或光晕的发生风险极低。

现代的计算公式和诊断技术使我们在屈光矫正方面比以往更加精准。然而,即便有现代技术的加持,屈光偏差仍时有发生;研究显示,仅约 70% 的患者术后屈光状态与目标值的偏差在 0.50D 以内。这一结果的波动幅度可能受多种因素影响,例如既往角膜屈光手术或眼表疾病。因此,为患者设定合理预期至关重要 —— 这是所有 IOL 选择的共同要点。单焦点 IOL 不属于 “高端” 产品,患者术后很可能仍需佩戴眼镜。即便如此,它仍是我们对比各类屈光性白内障手术术后预后的基准。

02 增强型单焦点 IOL

要了解这类增强型单焦点 IOL(也被称为单焦点视力改善型IOL)的显著特征,首先需要了解高阶像差(HOAs),尤其是球差,对视觉质量的影响。在正常光学条件下,像差本质上是 “不良” 的,它影响的是视觉质量而非视力的 “数值”(即斯内伦视力)。角膜本身存在轻度的正球差,人眼自然晶状体的负球差在 - 5.0µm 至 - 6.3µm 之间,但这会受调节能力和瞳孔大小的影响。此外,角膜屈光手术也会影响球差。了解这些变量至关重要,因为它们凸显了选择最合适的 IOL 设计以优化视觉质量的重要性。

作为普通单焦点 IOL 的同类产品,增强型单焦点 IOL 通过改良设计,利用球差的原理,略微增加了景深。其目标是在不产生衍射环的前提下,改善未矫正的中距离视力,同时保留高质量的远距离视力。与单焦点 IOL 一样,增强型单焦点 IOL 通常纳入医保,且不会引发患者的眩光或光晕相关主诉。

该类别有多种选择:

1、2019 年推出的 Tecnis Eyhance(强生),采用负非球面设计,屈光力连续变化,可增加约 0.50D 的景深;

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2、RayOne EMV(Rayner)是一种亲水性 IOL,存在轻度正球差;

3、enVista Aspire(博士伦)是一种非球面双凸 IOL,其中央区经过优化,以优化中距离视力(图 1)。与 Eyhance 一样,Aspire 也采用负非球面设计。

人工晶状体光学设计新时代的探索

使用这类 IOL 仍需佩戴阅读眼镜,但患者在中距离的视觉体验会更舒适。

03 景深延长型(EDOF)IOL

这类 IOL 旨在维持高质量的远距离视力,同时将中距离视力的改善效果提升至增强型单焦点 IOL 之上。它通过精准控制高阶像差,形成连续、拉长的焦区,而非多个焦点。EDOF IOL 的设计分为衍射型和非衍射型,二者的区别在于光线调控方式:

折射型光学元件依赖不同区域的折射原理,其视觉表现可能更依赖瞳孔大小或角膜地形图,因此视觉表现的变异性较大;

衍射型光学元件则通过微环使光线发生偏折,产生干涉图案,从而实现更可预测的光线分布,且对瞳孔大小的依赖性较低,因此被认为适应性更强。

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图:扩展景深 IOL 的示例包括 Tecnis Symfony(A)和 Vivity(B)。

美国首款商用 EDOF IOL 是 2016 年推出的 Tecnis Symfony(强生)(上图a),它采用衍射型光学元件,可提供良好的远距离和中距离视力。2020 年,Vivity IOL(爱尔康)加入这一类别,它采用波前重塑的非衍射设计,旨在提供从远距离到中距离的舒适视力范围,同时减少视觉干扰症状(上图b)。这类 IOL 的优势是视觉质量得以保留;缺点是与真正的多焦点 IOL 相比,患者可能更频繁地需要佩戴阅读眼镜。

04 小孔径 IOL

从技术层面而言,IC-8 Apthera IOL(博士伦)属于 EDOF IOL,但它具有独特的光学特性,使其有别于该类别中的其他人工晶状体(下图)。Apthera 是一款一体式单焦点 IOL,带有直径 3.23mm 的不透明环,环的中心有一个 1.36mm 的光圈。该光圈可阻挡周边的像差光线,仅允许中央的聚焦光线到达视网膜。它于 2022 年获批,是同类 IOL 中的首款产品,还可矫正最高 1.50D 的散光。

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图:IC-8 Apthera IOL 仅允许中央聚焦光线到达视网膜,旨在提升视觉质量(尤其是远距离视力),同时减轻周边光线的影响。

小光圈可能会影响对比敏感度,因此 Apthera 的目标屈光度数为 - 0.75D,且仅植入非优势眼。优势眼则植入目标屈光度数为平光的单焦点或环曲面 IOL。考虑植入该晶状体的患者,瞳孔必须能够散大至至少 7mm,原因有二:其一,无法通过 1.36mm 的中央光圈检查周边视网膜;其二,当发生后囊膜混浊时,必须在光圈外以 Ω 形或环形模式进行 YAG 激光囊膜切开术。

凭借独特的设计,Apthera 并非适用于所有患者,但在某些情况下可能具有优势:曾使用单眼视隐形眼镜的患者通常对 Apthera 的适应性良好;其他适合的人群包括角膜形态不规则、难以确定散光轴的患者,例如有放射状角膜切开术史(陡峭轴可能波动)、轻度圆锥角膜,甚至中度眼表疾病的患者。该晶状体不仅可以掩盖散光或其波动的轴位,还可能整体减轻高阶像差的影响。

05 多焦点 IOL

尽管现代多焦点(MF)IOL 与 EDOF IOL 的特征非常相似,但二者仍存在重要差异。多焦点人工晶状体通过非球面区域或同心环实现光线分离,将一定比例的光线分配至不同焦距,其设计可分为折射型、衍射型或二者结合。与 EDOF IOL 一样,多焦点晶状体试图在尽可能小的视觉妥协前提下,提供广泛的视力范围。其优势十分明显:患者对眼镜的依赖程度降低;但缺点是在某些场景下可能出现视觉质量下降。受设计影响,部分患者可能会出现眩光和光晕问题。存在高阶像差高风险的眼睛(即存在角膜病变、严重眼表疾病、黄斑病变或青光眼的眼睛)并非这类晶状体的理想适配人群。然而,只要为合适的患者匹配这类晶状体,多焦点 IOL 就能发挥出色的性能,提供全距离的视力。

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图:离焦曲线,展示了多焦点和单焦点 IOL 在模拟调节需求下的远距离视力范围。

离焦曲线用于测量 IOL 的视觉表现,它通过正或负的球镜镜片模拟调节需求,以此检测远距离视力。EDOF IOL 的离焦曲线在一定调节需求范围内更宽或更平缓,在近距范围的下降更为陡峭;而多焦点 IOL 的离焦曲线在不同焦距处出现峰值,显示其视力范围更广(上图)。尽管峰值之间的下降更为陡峭,但其功能性视力可延伸至更远的近距范围。

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图:未散瞳状态下观察到的 Odyssey IOL。

多焦点 IOL 并非新生事物 —— 首款多焦点 IOL 于 1987 年获得 FDA 批准 —— 但随着企业不断改进技术和设计,其受欢迎程度持续上升。该类别中的一款晶状体是 PanOptix 三焦点 IOL(爱尔康)—— 它是一体式三焦点衍射型 IOL,第二焦距分别为 60cm(中距离)和 40cm(近距),可提供舒适的视力范围,但受设计和明确焦点的影响,患者可能会主诉夜间眩光 / 光晕。同样,Odyssey(强生)也采用衍射型光学元件,但融合了部分 EDOF 晶状体的特征(上图),它采用阶梯光栅设计,并具备色差控制功能,可在更广的范围内提供舒适的视觉体验。

2025 年春季,爱尔康推出了 PanOptix 的第二代产品:PanOptix Pro。其设计与前代产品相似,但采用了名为 Clareon 的疏水丙烯酸酯材料(由传统的 AcrySof 材料改进而来),光线透射率更高。这种新材料整合了蓝光和紫外线阻断成分,可提升光学质量,同时减少眩光和光晕。该类别中的另一款产品是 Envy(博士伦)—— 它是非衍射型 IOL,通过视力区域提供舒适的视力范围,其离焦曲线显示视力范围约为 4.00D。

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图:FineVision HP 三焦点 IOL。

最新的多焦点 IOL 是 FineVision HP(BVI Medical),于 2025 年 10 月获得 FDA 批准(上图)。FineVision 平台自 2010 年起就以亲水性衍射型三焦点 IOL 的形式面世。最新版本的 FineVision HP 于 2023 年首次在日本推出,采用疏水丙烯酸酯材料,不会产生光散射,且能实现不同视觉区域之间的更平滑过渡,附加光度为 3.50D 和 1.75D。此外,它对衍射台阶高度进行了微调,以提高光线透射率,且不受瞳孔大小和环境光线条件的影响。其独特的双 C 型襻设计有助于提高植入的便利性和在囊袋内的稳定性。

06 可调节 IOL

光可调人工晶状体(LAL,RxSight)属于单独的类别,它能实现更高程度的屈光精准度(下图)。迄今为止提到的所有晶状体均为固定度数 IOL,这意味着我们完全依赖术前生物测量数据来确定屈光目标。相比之下,LAL 在术后 IOL 稳定至有效位置后,最多可进行三次调节。

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图:医生为 LAL 患者进行光调节手术。

LAL 是一款三片式特殊硅酮材料制成的 IOL,硅酮中嵌入了可被特定波长紫外线激活的光大分子单体。LAL 的植入过程与其他 IOL 并无不同,差异出现在术后约三周(或屈光状态稳定后):此时,光传输设备(LDD;RxSight)发射的 365nm 紫外线会被用于改变 IOL 的屈光力。LDD 配备机载计算机,术者可在其中输入主觉验光结果和目标屈光度数。根据输入的数据,在患者散瞳并坐在 LDD 设备前的状态下,设备会在 30 至 90 秒内,向 IOL 投射精准的紫外线图案。暴露于光线下的大分子单体会结合,形成浓度梯度,游离的大分子单体会发生迁移,使晶状体以高度可预测的方式肿胀,从而改变屈光力。这一过程最多可重复三次,可矫正最高 2.00D 的球性屈光不正和额外 2.00D 的柱镜度数。

尽管 LAL 是单焦点 IOL,但它采用了轻度负非球面设计,因此具备 EDOF 的特征。在我的临床工作中,我们通常将优势眼和非优势眼的屈光度数相差约 1.00D。有单眼视佩戴经验的患者通常适应良好,甚至无单眼视经验的患者也反馈视力范围理想,且很少出现屈光参差带来的不适。得益于人工晶状体的非球面光学设计,非优势眼只需较低的近视偏移量即可获得功能性视力范围,而真正的单焦点 IOL 可能需要更高的偏移量才能达到类似的视力范围。

LAL 家族的最新产品是 2024 年 4 月推出的 LAL+。与原版 LAL 一样,LAL + 可进行三次调节,屈光调节范围相同,但设计略有不同,非球面程度更高,这进一步扩大了视力范围,有望改善近距视力。由于其非球面程度更高,我们将 LAL + 用于无角膜屈光手术史和可能影响视觉潜力的眼病的患者。LAL + 利用了高阶像差,因此若将其用于本身就容易产生高阶像差的眼睛,可能会对视觉质量产生负面影响。

可以说,手术规划中最大的变量是患者的个体愈合过程,眼睛的愈合方式会决定晶状体的有效位置和最终的屈光状态。对于固定度数 IOL,临床医生几乎只能根据术前收集的数据进行有根据的推测。然而,即便有现代诊断设备的辅助,屈光偏差仍时有发生,尤其是在有角膜屈光手术史的患者中。LAL 的显著优势是屈光精准度更高,但这需要额外的时间。对于大多数患者而言,整个过程大约需要 6 至 8 周(无手术并发症的情况下),且患者在调节期间必须佩戴配套的紫外线防护眼镜。LAL 不依赖衍射或阶梯光栅结构,因此能提供更优的视觉质量。尽管部分患者可能仍偏好现代 MF 或 EDOF IOL 的近视力扩展范围,但 LAL 的突出特点是我们能够结合患者的实时反馈定制预后效果。

07 难以企及的 “圣杯”

如今确实是屈光性白内障手术发展的激动人心的时代。尽管我们尚未找到 “圣杯”—— 即能提供全距离、无妥协视力的 IOL,但我们比以往任何时候都更接近这一目标。每种 IOL 都各有利弊,为合适的患者匹配合适的 IOL 既是科学,也是艺术。不存在 “一刀切” 的解决方案,真正理解这一点的临床医生才能帮助患者获得成功的预后。

本文作者介绍:Bruns 医生在威斯康星州密尔沃基的 Summit 眼科诊所执业,专攻白内障/屈光手术。

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