Biometri adalah istilah umum untuk metode pengukuran yang menerapkan matematika pada biologi. Dalam oftalmologi, ini merujuk pada pengukuran presisi dimensi mata untuk menghitung kekuatan lensa intraokular (IOL) pada operasi katarak.
Kekuatan refraksi mata terutama ditentukan oleh kornea, lensa, media transparan mata, dan panjang aksial (AL). Pada operasi katarak, lensa alami yang keruh diangkat dan diganti dengan lensa intraokular, sehingga kekuatan lensa harus dihitung secara akurat sebelumnya untuk mencapai refraksi target pasca operasi.
Ketika Harold Ridley melakukan transplantasi lensa intraokular pertama pada tahun 1949, pasien mengalami kesalahan refraksi sekitar 20 D (refractive surprise). Kemudian pada akhir 1960-an, estimasi kekuatan lensa intraokular dilakukan menggunakan rumus vergensi, yang menjadi titik awal metode perhitungan modern. Pada 1970-an, metode ultrasonografi A-mode dikembangkan, dan sejak itu rumus menjadi semakin presisi.
Kita mengukur panjang aksial, kekuatan refraksi kornea (nilai K), kedalaman bilik anterior (ACD), ketebalan lensa (LT), dan diameter kornea (diameter limbus putih: WTW). Dari parameter ini, posisi lensa efektif (ELP) diprediksi dan kekuatan lensa intraokular yang diperlukan dihitung.
Biometri sendiri adalah metode pemeriksaan, bukan penyakit. Jika akurasi pengukuran tidak memadai, terjadi kesalahan refraksi pascaoperasi (refractive surprise), dan pasien mengeluhkan gejala berikut.
Ada tiga sumber utama kesalahan refraksi pascaoperasi.
Kesalahan Panjang Aksial
Sumber kesalahan terbesar: Panjang aksial adalah parameter terpenting, mengubah kekuatan lensa intraokular sekitar 2,5 hingga 3 kali lipat.
Kesalahan kompresi: Pada A-scan kontak, kompresi kornea menyebabkan pengukuran panjang aksial lebih pendek.
Overestimasi pada mata panjang: Pada sistem optik, penerapan indeks bias seragam pada seluruh mata menyebabkan overestimasi pada mata dengan panjang aksial >25 mm.
Kesalahan Kekuatan Refraksi Kornea
Sumber kesalahan kedua: Kesalahan 1 D pada nilai K tercermin hampir 1:1 pada kesalahan kekuatan lensa intraokular.
Masalah rentang pengukuran: Keratometer mengukur area berdiameter 3,2 mm, sehingga dapat terjadi perbedaan dengan kekuatan refraksi aktual kornea sentral.
Mata pasca operasi refraktif: Perubahan rasio kelengkungan permukaan anterior-posterior menyebabkan perkiraan berlebihan kekuatan refraksi kornea.
Kesalahan prediksi ELP
Kesalahan prediksi posisi lensa efektif: Sulit untuk memprediksi secara akurat sebelum operasi di posisi mana lensa intraokular akan menetap di dalam kapsul.
Ketergantungan pada rumus: Akurasi prediksi ELP merupakan penyebab utama perbedaan antar generasi rumus.
Pedoman ESCRS menekankan pentingnya akurasi pengukuran praoperasi, pemilihan rumus yang tepat, dan prediksi posisi lensa intraokular untuk mengurangi kesalahan refraksi. Akurasi pengukuran panjang aksial dan kelengkungan kornea telah meningkat berkat kemajuan biometri, namun akurasi prediksi posisi lensa intraokular sangat bergantung pada rumus yang digunakan1).
Berikut adalah faktor risiko yang meningkatkan kesalahan refraksi pasca operasi.
Pada katarak padat atau mata dengan fiksasi sulit, pengukuran optik mungkin sulit dilakukan. Dalam kasus ini, pertimbangkan biometri ultrasonik seperti A-scan immersi 1). Pada metode kontak, perhatikan kesalahan pemendekan akibat tekanan kornea.
| Parameter | Singkatan | Arti |
|---|---|---|
| Panjang aksial | AL | Paling penting. Rata-rata normal 24 mm |
| Kekuatan refraksi kornea | K | Terpenting kedua. Mempengaruhi kekuatan LIO dengan rasio 1:1 |
| Kedalaman bilik anterior | ACD | Diperlukan untuk prediksi ELP |
| Ketebalan Lensa | LT | Variabel tambahan generasi baru |
| Diameter limbus putih | WTW | Digunakan untuk prediksi ELP dan penentuan ukuran lensa intraokular |
Biometri optik adalah metode pengukuran non-kontak yang menggunakan interferometri koherensi parsial (PCI), dan merupakan metode standar sejak perangkat awal (IOL Master). Dibandingkan dengan metode ultrasonik A-scan kontak, metode ini menghindari pemendekan panjang aksial akibat tekanan kornea dan lebih sedikit bergantung pada operator3). OCT swept-source yang lebih baru dapat mengukur lebih banyak mata katarak dibandingkan PCI konvensional3).
AAO Cataract PPP menyatakan bahwa biometri optik mengukur “panjang aksial refraktif” lebih akurat daripada metode ultrasonik A-scan standar, bahkan ketika makula terletak di dinding miring stafiloma posterior. Selain itu, metode ini lebih mudah digunakan jika terdapat minyak silikon intraokular3).
Keterbatasan biometri optik adalah penerapan indeks bias yang seragam untuk semua mata. Pada mata miopia tinggi, hal ini menyebabkan perkiraan berlebihan panjang aksial sebenarnya karena rasio volume gel vitreus, sehingga kekuatan lensa intraokular diremehkan dengan rumus standar. Pada mata dengan panjang aksial >25 mm, penyesuaian Wang-Koch dapat diterapkan (meskipun tidak diperlukan untuk rumus generasi baru seperti Barrett Universal II dan Hill-RBF)3).
Metode ultrasonik A-scan menggunakan gelombang getaran mekanis dan mengukur waktu yang dibutuhkan pulsa untuk bergerak dari kornea ke retina. Kecepatan suara bervariasi menurut medium (sekitar 1641 m/s di lensa dan kornea, 1532 m/s di aqueous humor dan vitreous), dengan rata-rata 1555 m/s pada mata normal dengan lensa. Metode kontak (applanation) menekan kornea sehingga panjang aksial mudah memendek secara artifisial, dan akurasi pengukuran sangat bergantung pada keterampilan operator3). Metode imersi (immersion) menghindari kesalahan tekanan karena probe tidak menyentuh kornea secara langsung, tetapi kontrol penyelarasan sulit.
Untuk mengukur kekuatan bias kornea, digunakan keratometer manual, keratometer otomatis, videokeratografi komputer, kamera Scheimpflug (seperti Pentacam), dan OCT segmen anterior3).
Keratometer standar didasarkan pada asumsi bahwa kornea sentral berbentuk bola sempurna, dan memperkirakan kelengkungan permukaan posterior dari kelengkungan permukaan anterior (rasio kelengkungan anterior-posterior tetap). Asumsi ini tidak berlaku pada mata pasca operasi refraktif. Rata-rata radius kelengkungan permukaan anterior kornea pada mata normal adalah 7,5 mm (sekitar 44,44 D), dan permukaan posterior rata-rata 1,2 mm lebih kecil dari permukaan anterior.
Rumus perhitungan kekuatan lensa intraokular dibagi menjadi rumus teoritis, rumus regresi, dan rumus campuran, serta diklasifikasikan berdasarkan “generasi”.
Saat ini, variabel terpenting adalah prediksi Posisi Lensa Efektif (ELP), dan inti evolusi generasi setiap rumus adalah peningkatan akurasi prediksi ELP.
Variabel dari setiap rumus utama ditunjukkan di bawah ini. Selain panjang aksial dan kekuatan kornea, terdapat perbedaan dalam variabel tambahan yang digunakan setiap rumus3).
| Rumus | Variabel Tambahan | Karakteristik |
|---|---|---|
| Barrett Universal II | ACD · LT · WTW | Penelusuran sinar teoretis + berbasis data |
| Haigis | ACD | Analisis regresi ganda tiga variabel |
| Hill-RBF | ACD・LT・WTW | Pengenalan pola oleh AI |
| Hoffer Q | Tidak ada | Optimasi konstanta kedalaman bilik mata depan yang dipersonalisasi |
| Holladay 1 | Tidak ada | Penurunan ACD dengan faktor surgeon |
| Holladay 2 | ACD・LT・usia・WTW・refraksi praoperasi | Pembaruan Holladay 1 dengan regresi non-linear |
| Kane | ACD・jenis kelamin・LT・ketebalan kornea | Optik teoritis + regresi + AI |
| SRK/T | Tidak ada | Gabungan optik teoritis dan analisis regresi |
Rumus SRK (Sanders-Retzlaff-Kraff) saat ini tidak direkomendasikan, tetapi berguna untuk memahami hubungan antar variabel (P = A − 0.9K − 2.5AL).
Di Jepang, rumus SRK/T generasi ketiga banyak digunakan, namun disarankan untuk membandingkan beberapa hasil perhitungan sesuai dengan panjang sumbu mata dan morfologi segmen anterior. Sekitar 15% pasien operasi katarak memiliki mata yang tidak proporsional antara panjang sumbu dan kekuatan kornea.
Rumus generasi baru (Barrett Universal II, Kane, Hill-RBF, dll.) menggabungkan optik teoritis, regresi, dan AI, dikembangkan untuk meningkatkan akurasi pada mata pendek dan panjang di mana rumus konvensional memiliki kesalahan besar4).
Ketergantungan hanya pada satu rumus generasi lama cenderung meningkatkan kesalahan refraksi pada ujung panjang sumbu mata. Perbandingan beberapa rumus dan pemilihan sesuai karakteristik kasus sangat penting4, 6).
Perbedaan rata-rata kesalahan absolut (MAE) antar rumus generasi baru seringkali kecil6). Namun, akurasi bervariasi tergantung rentang panjang sumbu mata, sehingga pertimbangkan penggunaan berikut:
Mata pendek (22 mm atau kurang)
Rumus Hoffer Q dan Rumus Holladay 2 adalah rumus representatif yang telah dibandingkan pada mata pendek.
ACD < 2,5 mm: Kesalahan prediksi ELP cenderung besar, sehingga bandingkan beberapa rumus6).
Mata panjang (24,5 mm atau lebih)
24,5–26,0 mm: Bandingkan hasil rumus generasi ketiga dan generasi baru.
26,0 mm atau lebih: Perhatikan kesalahan sistematis setiap rumus pada mata panjang. Pertimbangkan penyesuaian panjang sumbu mata Wang-Koch jika perlu6).
Rumus generasi baru (Olsen, EVO, Kane, Hill-RBF, Barrett II) telah dievaluasi pada rentang panjang sumbu mata yang luas 6).
Konstanta lensa (konstanta A) yang disediakan oleh pabrikan lensa intraokular hanyalah nilai yang direkomendasikan, dan tidak dijamin konsisten dengan metode biometri yang sebenarnya digunakan. Optimasi konstanta berdasarkan hasil refraksi pascaoperasi aktual dari ahli bedah, atau penggunaan basis data online yang mengumpulkan data dari beberapa ahli bedah (misalnya ULIB: User Group for Laser Interference Biometry) bermanfaat 3).
Saat menggunakan biometer optik, gunakan konstanta lensa intraokular khusus untuk optik. Saat menggunakan IOLMaster, gunakan pengukuran dengan rasio signal-to-noise (SNR) ≥5.
Pertimbangkan penggunaan lensa intraokular koreksi astigmatisme jika astigmatisme kornea yang diukur dengan keratometer ≥2D untuk astigmatisme with-the-rule dan ≥1.5D untuk against-the-rule. Sebuah tinjauan sistematis dan meta-analisis tahun 2016 menunjukkan bahwa lensa intraokular koreksi astigmatisme, termasuk bila dikombinasikan dengan insisi relaksasi kornea, menghasilkan sisa astigmatisme yang lebih sedikit dibandingkan lensa non-torik 3).
Disarankan menggunakan kalkulator online dari pabrikan atau rumus Haigis-T dan Barrett Toric yang terintegrasi dalam biometer optik. Ini memungkinkan pemasukan data pengukuran secara langsung, mengurangi risiko kesalahan entri. Sekitar sepertiga pasien operasi katarak memiliki astigmatisme kornea ≥1D sebelum operasi, sehingga indikasi potensial untuk lensa torik cukup luas.
Rumus torik utama meliputi: Rumus Barrett Toric (mempertimbangkan astigmatisme kornea posterior secara empiris), Rumus Kane Toric (algoritma hibrida yang menggabungkan AI, regresi, dan optik teoretis), dan Rumus EVO 2.0 Toric (mengintegrasikan astigmatisme kornea posterior teoretis dan model lensa tebal). Dilaporkan bahwa rumus Kane Toric memiliki rata-rata kesalahan absolut prediksi yang lebih rendah secara signifikan dibandingkan rumus lainnya.
Perhatikan rotasi sumbu lensa torik. Setiap derajat rotasi mengurangi efek koreksi astigmatisme sekitar 3%, dan pada 30 derajat efek koreksi hilang.
Operasi refraktif (LASIK, PRK, RK) mengubah rasio kelengkungan permukaan anterior dan posterior kornea. Karena keratometer hanya memperkirakan kelengkungan posterior dari kelengkungan anterior, maka kekuatan kornea pada mata pasca operasi dinilai terlalu tinggi. Selain itu, banyak rumus perhitungan lensa intraokular memprediksi ELP dari panjang aksial dan kekuatan kornea, tetapi setelah operasi refraktif hubungan ini berubah, sehingga terjadi kesalahan pada rumus (lihat Penanganan Mata Pasca Operasi Refraktif).
Sebagian besar rumus modern didasarkan pada rumus teoretis Fyodorov:
P = (1336/[AL−ELP]) − (1336/[1336/{1000/([1000/DPostRx] − V) + K} − ELP])
Satu-satunya variabel dalam rumus ini yang tidak dapat diukur sebelum operasi adalah ELP, dan rumus-rumus selanjutnya (Holladay, Hoffer Q, SRK/T, Haigis, dll.) bertujuan meningkatkan akurasi estimasi ELP.
Mata afakia: Kecepatan ultrasonografi menjadi 1532 m/s, dan dua puncak lensa menghilang digantikan oleh satu puncak. Pada fiksasi sulkus, nilai ACD perhitungan dikurangi 0,25 mm.
Mata pseudofakia: Kecepatan ultrasonografi di dalam lensa buatan tergantung pada material lensa (PMMA: faktor koreksi +0,45, silikon: −0,56 atau −0,41, akrilik: +0,30). Untuk pengukuran ulang panjang aksial pada mata pseudofakia, disarankan menggunakan metode optik.
Pasca vitrektomi posterior atau mata terisi minyak silikon: Dua jenis minyak silikon yang paling umum memiliki kecepatan suara berbeda (1050 m/s dan 980 m/s). Pengukuran optik lebih akurat daripada ultrasonografi, dan minyak silikon intraokular berfungsi sebagai lensa negatif saat implantasi lensa bikonveks, sehingga kekuatan lensa intraokular perlu disesuaikan sebesar 3-5 D.
Setelah operasi refraktif, terdapat tiga jenis kesalahan utama.
Berikut ini adalah kesesuaian setiap metode setelah LVC dan RK.
| Metode | Setelah LVC | Setelah RK |
|---|---|---|
| Metode riwayat klinis | ○ | × |
| Metode refraksi over-lensa kontak | ○ | ○ |
| Metode Topografi Cincin Sentral | × | ○ |
Alat pengukuran langsung permukaan depan dan belakang kornea meliputi: Pentacam (kamera Scheimpflug berputar, menghitung peta TrueNetPower dan nilai K ekuivalen Laporan Holladay, metode alternatif jika tidak ada data riwayat klinis), OCT Segmen Anterior (pengukuran langsung kekuatan refraksi permukaan depan dan belakang kornea, dapat digunakan bersama perangkat lunak penelusuran sinar OKULIX), Orbscan (pemindaian celah + cakram Placido, perhatikan artefak pengukuran permukaan belakang akibat kekeruhan kornea) 7).
Bahkan dengan metode yang tidak bergantung pada data sebelumnya, 30-68% kasus mencapai kesalahan refraksi dalam ±0,5 D dari target, dan metode yang memerlukan data sebelumnya tidak lagi menjadi standar emas 6). Kombinasi beberapa metode memberikan akurasi tertinggi, dengan MedAE 0,31-0,35 D dan proporsi dalam ±0,5 D sebesar 66-68% dilaporkan 7).
Akurasi prediksi berdasarkan jenis operasi sebelumnya adalah sebagai berikut 7):
| Jenis operasi sebelumnya | Proporsi dalam ±0,5 D |
|---|---|
| Setelah LASIK/PRK miopia | 0-85% |
| Setelah LASIK/PRK hiperopia | 38,1-71,9% |
| Setelah RK | 29-87,5% |
Pada mata setelah keratotomi radial (RK), kalkulator IOL pasca RK dari ASCRS berguna. Metode riwayat klinis sering tidak akurat pada RK karena kecenderungan perataan kornea sentral bertahap (pergeseran hiperopia) 3). Pada mata pasca RK, perhatikan hal-hal berikut 7):
Zeng dkk. (2022) melaporkan dua pasien yang menjalani PRK atau LASIK setelah RK 5). Pada kasus dengan rasio jari-jari kelengkungan permukaan anterior terhadap posterior kornea (rasio B/F) yang meningkat (Kasus 1, RK+PRK), Barrett True-K (tanpa riwayat, pasca-RK) paling akurat (perbedaan dalam 1D dari IOL yang digunakan). Pada kasus dengan rasio B/F menurun (Kasus 2, RK+LASIK), Shammas, Haigis-L, dan Barrett True-K (tanpa riwayat, pasca-LASIK/PRK) menunjukkan akurasi yang baik.
Dari temuan ini, Zeng dkk. menyarankan bahwa rasio B/F (sekitar 84% pada mata normal) dapat menjadi indikator penting dalam pemilihan formula lensa intraokular pada mata setelah operasi refraktif berulang 5).
Pada mata anak, terutama bayi, panjang aksial pendek sehingga kesalahan diperbesar. Selain itu, diperlukan strategi underkoreksi dengan mempertimbangkan pergeseran miopia (myopic shift) seiring pertumbuhan mata 2).
Mata anak berbeda secara fundamental dari mata dewasa dalam hal-hal berikut:
Dalam tinjauan sistematis oleh Rathod dkk. (2025), hal berikut terungkap mengenai perhitungan lensa intraokular anak 2):
Menggabungkan beberapa studi tentang akurasi perhitungan lensa intraokular, formula generasi baru (Barrett Universal II, Kane) menunjukkan akurasi lebih tinggi dibandingkan formula generasi lama (seperti SRK/T), terutama pada anak di atas 2 tahun dan panjang aksial >21 mm. Di sisi lain, banyak laporan menunjukkan kegunaan Holladay 2, SRK/T, dan Hoffer Q pada mata dengan panjang aksial <22 mm, namun belum ada konsensus 2).
Pengukuran AL dan K merupakan parameter yang paling berpengaruh pada anak-anak; A-scan kontak memendekkan panjang aksial rata-rata 0,24–0,32 mm karena tekanan kornea, sehingga jika memungkinkan, A-scan immersi dianjurkan 2). Implantasi lensa intraokular pada mata dengan diameter WTW kurang dari 9 mm sebaiknya dihindari karena risiko sinekia posterior dan glaukoma sekunder 2).
Berikut adalah nilai yang dianjurkan untuk strategi koreksi rendah pada anak-anak (protokol Khokhar dkk.).
Ini adalah pengaturan untuk mengantisipasi pergeseran miopia seiring pertumbuhan bola mata, dengan tujuan mendekati emetropia pada usia dewasa 2).
Dalam studi acak oleh Trivedi dkk. tentang pengukuran panjang aksial anak, pengukuran kontak rata-rata 0,24–0,32 mm lebih pendek dibandingkan pengukuran immersi. Karena kekakuan kornea dan sklera anak rendah, kesalahan tekanan mudah terjadi, sehingga metode immersi dianjurkan 2).
Saat ini belum ada konsensus. Pada anak usia >2 tahun dengan AL >21 mm, rumus Barrett Universal II dan Kane dianggap akurat, sementara banyak laporan menyatakan Holladay 2, SRK/T, dan Hoffer Q berguna pada mata pendek (AL <22 mm) 2). Karena variasi individu dalam pergeseran miopia besar, penting untuk menggabungkan strategi koreksi rendah dengan pemantauan jangka panjang.
Metode Hill-RBF (pengenalan pola berbasis kecerdasan buatan) adalah algoritma yang memperkirakan kekuatan lensa intraokular dari data pengukuran aktual dan berfungsi tanpa bergantung pada parameter anatomi. Dalam studi oleh Rastogi dkk. (99 mata, anak-anak usia 4–18 tahun), metode Hill-RBF menunjukkan akurasi prediksi yang setara dengan formula Barrett Universal II, SRK/T, Holladay 1, dan Hoffer Q, dan dianggap sebagai pilihan yang menjanjikan dalam oftalmologi pediatrik2).
Formula berbasis AI di masa depan diharapkan dapat mencapai akurasi yang lebih tinggi daripada formula saat ini, bahkan pada mata khusus termasuk mata anak-anak, dengan memanfaatkan data biometri normal dari setiap populasi2).
Suzuki dkk. (2025) mengevaluasi secara retrospektif akurasi formula lensa intraokular berbasis AI pada 80 mata dengan miopia aksial ekstrem (panjang aksial ≥30,0 mm)8). Formula Kane dan Hill-RBF menunjukkan mean absolute error (MAE) yang lebih rendah secara signifikan dibandingkan formula SRK/T konvensional. Persentase dalam ±0,5D: SRK/T 26,3%, Barrett Universal II 45,0%, Hill-RBF 55,0%, Kane 65,0%, menunjukkan keunggulan formula berbasis AI. Pada subkelompok dengan panjang aksial ≥32 mm, MAE terbaik adalah Hill-RBF 0,49D dan Kane 0,44D8).
Formula AI yang dipublikasikan pada tahun 2021, menggunakan pembelajaran mesin untuk memprediksi radius kelengkungan permukaan posterior kornea dan posisi lensa teoretis. Keistimewaannya adalah tidak memerlukan pelatihan ulang untuk model lensa intraokular baru, dan dapat digunakan untuk lensa torik serta setelah operasi refraktif. Masih menunggu akumulasi bukti.
Formula dengan algoritma yang sepenuhnya dipublikasikan dan mengintegrasikan fungsi kalkulasi torik yang independen terhadap perangkat6). Memiliki posisi unik dalam hal transparansi algoritma.
Ray tracing berbasis data OCT (Anterion-OKULIX) dilaporkan memiliki kesalahan prediksi aritmetik yang lebih rendah secara signifikan dibandingkan formula Barrett True K no-history pada mata pasca LVC miopia (−0,13D vs −0,32D)7). Karena metode ray tracing menggunakan data bentuk permukaan kornea secara langsung, diharapkan memiliki keunggulan teoretis dalam aplikasi pada mata pasca operasi refraktif.
Berbeda dengan metode konvensional yang menggunakan indeks bias seragam untuk seluruh mata, sedang diteliti “pengukuran panjang aksial segmental” yang menerapkan indeks bias individual untuk setiap segmen (akuos humor, lensa, vitreus). Dilaporkan bahwa pada mata pendek tampak lebih besar 0,29 mm, dan pada mata panjang lebih kecil 0,50 mm, dan telah dilaporkan perbaikan signifikan dalam MAE (Mean Absolute Error) pada sebagian besar rumus kecuali Haigis pada subkelompok mata panjang dan pendek. Saat ini, ARGOS (Santec) telah mengimplementasikan metode segmental.
Pendekatan “lensa intraokular Piggyback” telah diusulkan, di mana satu lensa ditempatkan secara permanen di dalam kapsul, dan lensa lainnya ditempatkan sementara di sulkus siliaris. Lensa sementara dapat dilepas setelah pasien dewasa untuk memungkinkan penyesuaian refraksi pasca operasi 2). Data jangka panjang lebih lanjut diperlukan untuk aplikasi praktis.
Pengukuran aberasi muka gelombang intraoperatif menggunakan penganalisis refraktif Optiwave dan lainnya telah dilaporkan memberikan hasil pasca operasi yang setara dengan biometri konvensional pada operasi katarak dewasa biasa. Penerapannya pada anak-anak saat ini tidak jelas, dan penelitian lebih lanjut diperlukan 2).
