Биометрия — это общее название методов измерения, применяющих математику в биологии. В офтальмологии это относится к точному измерению размеров глаза для расчета силы интраокулярной линзы (ИОЛ) при операции по удалению катаракты.
Преломляющая сила глаза в основном определяется роговицей, хрусталиком, прозрачными средами и аксиальной длиной (AL). При операции по удалению катаракты помутневший естественный хрусталик удаляется и заменяется интраокулярной линзой; для достижения целевой рефракции после операции необходимо заранее точно рассчитать силу ИОЛ.
Когда Гарольд Ридли впервые выполнил имплантацию интраокулярной линзы в 1949 году, у пациента возникла рефракционная ошибка около 20 D (рефракционный сюрприз). В конце 1960-х годов была проведена оценка силы ИОЛ с использованием вергенционной формулы, что стало отправной точкой современных методов расчета. В 1970-х годах был установлен ультразвуковой А-режим, и с тех пор формулы расчета становились все более совершенными.
Измеряются аксиальная длина, преломляющая сила роговицы (значение K), глубина передней камеры (ACD), толщина хрусталика (LT) и диаметр роговицы (диаметр белого лимба: WTW). На основе этих параметров прогнозируется эффективное положение линзы (ELP) и рассчитывается необходимая сила ИОЛ.
Биометрия сама по себе является методом исследования, а не заболеванием. При недостаточной точности измерений возникает послеоперационная рефракционная ошибка (рефракционный сюрприз), и пациент предъявляет следующие жалобы.
Существует три основных источника послеоперационной рефракционной ошибки.
Ошибка длины оси
Самый большой источник ошибки: Длина оси является наиболее важным параметром, изменяющим силу интраокулярной линзы примерно в 2,5–3 раза.
Ошибка компрессии: При контактном А-сканировании компрессия роговицы приводит к занижению длины оси.
Завышение при длинных глазах: Оптические методы применяют единый показатель преломления ко всему глазу, что приводит к завышению длины оси в глазах длиннее 25 мм.
Ошибка преломляющей силы роговицы
Второй по величине источник ошибки: Ошибка в 1 D значения K отражается почти 1:1 в ошибке силы интраокулярной линзы.
Проблема диапазона измерения : Кератометр измеряет область диаметром 3,2 мм, что может привести к расхождению с фактической преломляющей силой центральной роговицы.
Глаз после рефракционной хирургии : Изменение соотношения кривизны передней и задней поверхностей приводит к завышению роговичной преломляющей силы.
Ошибка прогноза ELP
Ошибка прогноза эффективного положения линзы : Трудно точно предсказать до операции, в каком положении в капсульном мешке окажется интраокулярная линза.
Зависимость от формулы : Точность прогноза ELP является основной причиной различий между поколениями расчетных формул.
Рекомендации ESCRS считают точность предоперационных измерений, выбор подходящей расчетной формулы и прогноз положения интраокулярной линзы важными моментами для снижения рефракционной ошибки. Точность измерения длины оси и кривизны роговицы улучшилась благодаря прогрессу биометрии, но точность прогноза положения интраокулярной линзы сильно зависит от используемой формулы1).
Факторы риска, увеличивающие послеоперационную рефракционную ошибку, приведены ниже.
При плотной катаракте или глазах с трудной фиксацией оптическое измерение может быть затруднено. В этом случае рассмотрите ультразвуковую биометрию, например иммерсионный A-скан 1). При контактном методе остерегайтесь ошибки укорочения из-за компрессии роговицы.
| Параметр | Сокращение | Значение |
|---|---|---|
| Длина оси | AL | Наиболее важный. Нормальная средняя 24 мм |
| Сила роговицы | K | Второй по важности. Влияет на силу ИОЛ в соотношении 1:1 |
| Глубина передней камеры | ACD | Необходим для прогнозирования ELP |
| Толщина хрусталика | LT | Дополнительная переменная нового поколения |
| Диаметр белого лимба | WTW | Используется для прогнозирования ELP и выбора размера интраокулярной линзы |
Оптическая биометрия — это бесконтактный метод измерения, использующий частичную когерентную интерферометрию (PCI), который является стандартным методом со времен первых устройств (IOL Master). По сравнению с контактным A-режимом ультразвука, он позволяет легче избежать укорочения длины оси из-за компрессии роговицы и менее зависим от оператора 3). Новые OCT с перестраиваемым источником могут измерять еще больше катарактальных глаз, чем традиционный PCI 3).
AAO Cataract PPP утверждает, что оптическая биометрия точнее стандартного A-режима ультразвука, поскольку она измеряет «рефракционную длину оси», даже если макула расположена на наклонной стенке задней стафиломы. Кроме того, оптический метод считается более удобным при наличии интраокулярного силиконового масла 3).
Ограничением оптической биометрии является применение единого показателя преломления ко всему глазу. При высокой миопии из-за объемного соотношения стекловидного геля истинная длина оси переоценивается, и стандартные формулы занижают силу интраокулярной линзы. Для глаз с длиной оси более 25 мм может применяться коррекция Wang-Koch (однако не требуется для формул нового поколения, таких как Barrett Universal II или Hill-RBF) 3).
Ультразвуковой A-режим использует механические волны и измеряет время прохождения импульса от роговицы до сетчатки. Скорость звука зависит от среды (около 1641 м/с в хрусталике и роговице, 1532 м/с в водянистой влаге и стекловидном теле), в среднем 1555 м/с в нормальном факичном глазу. Контактный метод (аппланация) сдавливает роговицу, что может привести к искусственному укорочению длины оси, и точность измерения сильно зависит от навыков оператора 3). Иммерсионный метод позволяет избежать ошибки компрессии, так как датчик не касается роговицы напрямую, но контроль выравнивания затруднен.
Для измерения преломляющей силы роговицы используются ручной кератометр, автоматический кератометр, компьютерная видеокератография, камера Шаймпфлюга (Pentacam и др.) и OCT переднего сегмента 3).
Стандартные кератометры основаны на предположении, что центральная роговица идеально сферична, и оценивают заднюю кривизну по передней (фиксированное соотношение передней и задней кривизны). Это предположение не выполняется после рефракционной хирургии. В нормальном глазу средний радиус передней кривизны роговицы составляет 7,5 мм (около 44,44 D), задний радиус в среднем на 1,2 мм меньше переднего.
Формулы расчета силы интраокулярной линзы делятся на теоретические, регрессионные и смешанные и классифицируются по «поколениям».
В настоящее время наиболее важной переменной является прогнозирование эффективного положения линзы (ELP). Основная эволюция каждого поколения формул заключается в повышении точности прогнозирования ELP.
Переменные каждой основной формулы приведены ниже. Помимо длины оси и преломляющей силы роговицы, существуют различия в дополнительных переменных, используемых каждой формулой3).
| Формула | Дополнительные переменные | Особенности |
|---|---|---|
| Barrett Universal II | ACD, LT, WTW | Теоретическое трассировка лучей + управление данными |
| Haigis | ACD | Множественный регрессионный анализ с 3 переменными |
| Hill-RBF | ACD·LT·WTW | Распознавание образов с помощью ИИ |
| Hoffer Q | Нет | Оптимизация персонализированной константы глубины передней камеры |
| Holladay 1 | Нет | Вывод ACD с помощью фактора хирурга |
| Holladay 2 | ACD·LT·Возраст·WTW·Предоперационная рефракция | Обновление Holladay 1 с помощью нелинейной регрессии |
| Kane | ACD·Пол·LT·Толщина роговицы | Теоретическая оптика + Регрессия + ИИ |
| SRK/T | Нет | Слияние теоретической оптики и регрессионного анализа |
Формула SRK (Sanders, Retzlaff, Kraff) в настоящее время не рекомендуется, но полезна для понимания взаимосвязи между переменными (P = A − 0,9K − 2,5AL).
В Японии широко используется формула SRK/T третьего поколения, но желательно сравнивать несколько результатов расчетов в зависимости от длины оси и морфологии переднего сегмента. Примерно у 15% пациентов, желающих провести операцию по удалению катаракты, наблюдается несбалансированность длины оси и преломляющей силы роговицы.
Формулы нового поколения (Barrett Universal II, Kane, Hill-RBF и др.) сочетают теоретическую оптику, регрессию и методы ИИ и разработаны для повышения точности даже на коротких и длинных глазах, где традиционные формулы давали большие ошибки4).
Кроме того, если полагаться только на одну формулу старого поколения, рефракционные ошибки имеют тенденцию увеличиваться на обоих концах длины оси. Важно сравнивать несколько формул и выбирать в соответствии с особенностями случая4, 6).
Различия в средней абсолютной ошибке (MAE) между формулами нового поколения часто невелики6). Однако точность варьируется в зависимости от диапазона длины оси, поэтому следует рассмотреть дифференцированное использование, как указано ниже.
Короткие глаза (≤ 22 мм)
Формулы Hoffer Q и Holladay 2 являются репрезентативными формулами, которые сравнивались для коротких глаз.
ACD < 2,5 мм: Ошибка прогноза ELP может быть большой, поэтому рекомендуется сравнивать несколько формул6).
Длинные глаза (≥ 24,5 мм)
24,5–26,0 мм: Сравните результаты формул третьего поколения и нового поколения.
≥ 26,0 мм: Для длинных глаз обращайте внимание на систематические ошибки каждой формулы. При необходимости рассмотрите коррекцию длины оси по Wang-Koch6).
Формулы нового поколения (Olsen, EVO, Kane, Hill-RBF, Barrett II) оцениваются в широком диапазоне длины оси глаза6).
Константы линз (A-константа), предоставляемые производителями интраокулярных линз, являются лишь рекомендуемыми значениями, и их согласованность с фактически используемым методом биометрии не гарантируется. Оптимизация констант на основе реальных послеоперационных рефракционных результатов хирурга или использование онлайн-баз данных, собирающих данные нескольких хирургов (например, ULIB: User Group for Laser Interference Biometry), полезны3).
При использовании оптического биометра применяйте константы интраокулярных линз, предназначенные для оптических приборов. При использовании IOLMaster используйте измерения с отношением сигнал/шум (SNR) ≥5.
Рассмотрите показания к торической интраокулярной линзе, когда роговичный астигматизм по данным кератометра составляет ≥2D для прямого астигматизма и ≥1,5D для обратного астигматизма. Систематический обзор и метаанализ 2016 года показали, что торические линзы, в том числе в сочетании с расслабляющими разрезами роговицы, дают меньший остаточный астигматизм, чем неторические линзы3).
Для расчета рекомендуется использовать онлайн-калькулятор производителя или формулы Haigis-T и Barrett Toric, встроенные в оптический биометр. Они позволяют напрямую импортировать измерения, что снижает риск ошибки ввода. Примерно у трети пациентов с катарактой предоперационный роговичный астигматизм составляет ≥1D, поэтому потенциальных показаний для торических линз много.
Основные торические формулы включают: Barrett Toric (эмпирически учитывает задний роговичный астигматизм), Kane Toric (комбинированный алгоритм ИИ, регрессии и теоретической оптики) и EVO 2.0 Toric (интегрирует теоретический задний роговичный астигматизм и модель толстой линзы). Сообщается, что формула Kane Toric имеет значительно меньшую среднюю абсолютную ошибку прогноза по сравнению с другими формулами.
Необходимо обращать внимание на ротацию торической линзы. Ротация на 1 градус снижает корригирующий эффект астигматизма примерно на 3%, а при ротации на 30 градусов эффект коррекции исчезает.
Рефракционная хирургия (LASIK, PRK, RK) изменяет соотношение кривизны передней и задней поверхностей роговицы. Кератометр оценивает заднюю поверхность только по кривизне передней, что приводит к завышению роговичной силы в послеоперационных глазах. Кроме того, многие формулы расчета ИОЛ прогнозируют ELP на основе длины глаза и роговичной силы, но после корригирующей операции это соотношение меняется, что приводит к ошибкам в формулах (см. Ведение глаз после рефракционной хирургии).
Большинство современных формул основаны на теоретической формуле Фёдорова:
P = (1336/[AL−ELP]) − (1336/[1336/{1000/([1000/DPostRx] − V) + K} − ELP])
Единственная переменная в этом уравнении, которую невозможно измерить до операции, — это ELP, и последующие формулы (Holladay, Hoffer Q, SRK/T, Haigis и др.) направлены на повышение точности оценки ELP.
Афакичный глаз: скорость ультразвука составляет 1532 м/с, два пика хрусталика исчезают и заменяются одним пиком. При фиксации в цилиарной борозде расчетное значение ACD уменьшается на 0,25 мм.
Артифакичный глаз: скорость ультразвука внутри искусственного хрусталика зависит от материала ИОЛ (PMMA: поправочный коэффициент +0,45, силикон: −0,56 или −0,41, акрил: +0,30). Для повторного измерения длины глаза при артифакии рекомендуется оптический метод.
После задней витрэктомии / глаз с силиконовым маслом: два наиболее распространенных типа силиконового масла имеют разную скорость звука (1050 м/с и 980 м/с). Оптическое измерение точнее ультразвукового, и внутриглазной силикон действует как отрицательная линза при имплантации двояковыпуклой ИОЛ, поэтому силу ИОЛ необходимо скорректировать на 3–5 D.
В глазах после рефракционной хирургии возникают в основном три типа ошибок.
Применимость каждого метода после LVC и RK показана ниже.
| Метод | После LVC | После RK |
|---|---|---|
| Метод клинического анамнеза | ○ | × |
| Метод CL-оверрефракции | ○ | ○ |
| Метод центральной кольцевой топографии | × | ○ |
Приборы прямого измерения передней и задней поверхностей роговицы включают: Pentacam (вращающаяся камера Шеймпфлюга, рассчитывает карту TrueNetPower и эквивалентное значение K отчета Holladay, альтернатива при отсутствии данных клинического анамнеза), ОКТ переднего сегмента (прямое измерение преломляющей силы передней и задней поверхностей роговицы, возможно использование с программой трассировки лучей OKULIX), Orbscan (щелевое сканирование + диск Пласидо, внимание к артефактам измерения задней поверхности из-за помутнений роговицы) 7).
Даже при использовании методов, не зависящих от предыдущих данных, 30–68% случаев достигают целевого сферического эквивалента в пределах ±0,5 дптр, поэтому методы, требующие предыдущих данных, перестают быть золотым стандартом6). Комбинация нескольких методов обеспечивает наивысшую точность: MedAE 0,31–0,35 дптр, доля в пределах ±0,5 дптр 66–68%7).
Точность прогноза в зависимости от предшествующей операции следующая7):
| Предшествующая операция | Доля в пределах ±0,5 дптр |
|---|---|
| После LASIK/PRK по поводу миопии | 0–85% |
| После LASIK/PRK по поводу гиперметропии | 38,1–71,9% |
| После РК | 29–87,5% |
Для глаз после радиальной кератотомии (РК) полезен калькулятор интраокулярных линз ASCRS post-RK. Метод клинического анамнеза часто неточен при РК из-за постепенного уплощения центральной роговицы (гиперметропический дрейф)3). После РК также необходимо обратить внимание на следующие моменты7):
Zeng и соавт. (2022) сообщили о 2 пациентах, которым после РК была выполнена PRK или LASIK 5). В случае с увеличенным отношением переднего/заднего радиуса кривизны роговицы (отношение B/F) (Случай 1, РК+PRK) наиболее точным был Barrett True-K (no history, post-RK) (разница с фактически использованной ИОЛ в пределах 1 D). В случае с уменьшенным отношением B/F (Случай 2, РК+LASIK) точными были Shammas, Haigis-L и Barrett True-K (no history, post-LASIK/PRK).
На основании этих наблюдений Zeng и соавт. предположили, что отношение B/F (около 84% в нормальных глазах) может быть важным показателем для выбора формулы расчета ИОЛ в глазах после повторных рефракционных операций 5).
В детских глазах, особенно у младенцев, аксиальная длина (AL) мала, что усиливает ошибки. Кроме того, необходима стратегия недокоррекции с учетом миопического сдвига, связанного с ростом глаза 2).
Детские глаза принципиально отличаются от взрослых по следующим пунктам.
Систематический обзор Rathod и соавт. (2025) показал следующее в отношении расчета ИОЛ у детей 2).
При объединении нескольких исследований точности расчета ИОЛ новые формулы (Barrett Universal II, Kane) показали более высокую точность по сравнению со старыми формулами (SRK/T и др.), особенно у детей старше 2 лет и с AL > 21 мм. С другой стороны, для глаз с AL < 22 мм многие сообщения указывают на полезность Holladay 2, SRK/T и Hoffer Q, и единого мнения не достигнуто 2).
Измерение AL и K является наиболее влиятельным параметром у детей. Контактный A-скан измеряет длину глаза в среднем на 0,24–0,32 мм короче из-за компрессии роговицы; поэтому, если возможно, рекомендуется иммерсионный A-скан 2). Имплантация интраокулярной линзы в глаза с диаметром WTW менее 9 мм не рекомендуется из-за риска задних синехий и вторичной глаукомы 2).
Типичные предлагаемые значения недокоррекции для детей приведены ниже (протокол Khokhar и соавт.):
Это сделано в ожидании миопического сдвига, связанного с ростом глаза, с целью достижения эмметропии во взрослом возрасте 2).
В рандомизированном исследовании Trivedi и соавт. по измерению длины глаза у детей контактные измерения были в среднем на 0,24–0,32 мм короче иммерсионных. Из-за низкой жесткости роговицы и склеры у детей часто возникают ошибки компрессии, поэтому рекомендуется иммерсионный метод 2).
В настоящее время единого мнения нет. Для детей старше 2 лет с AL > 21 мм формулы Barrett Universal II и Kane считаются точными, тогда как для коротких глаз (AL < 22 мм) часто сообщается о полезности Holladay 2, SRK/T и Hoffer Q 2). Индивидуальные различия в миопическом сдвиге также велики, поэтому важно сочетать стратегию недокоррекции с долгосрочным наблюдением.
Метод Hill-RBF (распознавание образов с помощью искусственного интеллекта) представляет собой алгоритм, который оценивает силу интраокулярной линзы на основе измеренных данных, не завися от анатомических параметров. В исследовании Rastogi и соавт. (99 глаз, дети 4–18 лет) метод Hill-RBF показал точность прогнозирования, эквивалентную формулам Barrett Universal II, SRK/T, Holladay 1 и Hoffer Q, и рассматривается как многообещающий вариант в детской офтальмологии2).
В будущем ожидается, что формулы на основе ИИ, используя нормальные биометрические данные каждой популяции, достигнут более высокой точности, чем текущие формулы, даже для особых глаз, включая детские2).
Suzuki и соавт. (2025) ретроспективно оценили точность формулы интраокулярной линзы на основе ИИ на 80 глазах с экстремальной осевой миопией (длина оси ≥ 30,0 мм)8). Формулы Kane и Hill-RBF показали значительно меньшую среднюю абсолютную ошибку (MAE) по сравнению с традиционной формулой SRK/T. Доля случаев в пределах ±0,5 D составила SRK/T 26,3%, Barrett Universal II 45,0%, Hill-RBF 55,0% и Kane 65,0%, что демонстрирует превосходство формул на основе ИИ. В подгруппе с длиной оси ≥ 32 мм MAE Hill-RBF составила 0,49 D, а Kane — 0,44 D, что было наилучшим8).
Формула ИИ, опубликованная в 2021 году, которая использует машинное обучение для прогнозирования радиуса кривизны задней поверхности роговицы и теоретического положения линзы. Ее особенностью является отсутствие необходимости переобучения для новых моделей интраокулярных линз, и она также применима для торических интраокулярных линз и после рефракционной хирургии. Накопление доказательств ожидается.
Это формула с полностью открытым алгоритмом, интегрирующая независимую от оборудования функцию торического расчета6). Она занимает уникальное положение с точки зрения прозрачности алгоритма.
Трассировка лучей на основе данных ОКТ (Anterion-OKULIX) показала значительно меньшую арифметическую ошибку прогнозирования (−0,13 D против −0,32 D) по сравнению с формулой Barrett True K no-history для глаз после миопической ЛВК7). Метод трассировки лучей напрямую использует данные формы всей поверхности роговицы, поэтому ожидается его теоретическое преимущество при применении для глаз после рефракционной хирургии.
В отличие от традиционного метода, использующего единый показатель преломления для всего глаза, исследуется «сегментарное измерение осевой длины», при котором для каждого сегмента (водянистая влага, хрусталик, стекловидное тело) применяются индивидуальные показатели преломления. Сообщается, что для коротких глаз измерение может быть больше на 0,29 мм, а для длинных — меньше на 0,50 мм, и в подгруппах длинных и коротких глаз было отмечено значительное улучшение MAE (средняя абсолютная ошибка) для многих формул, кроме Haigis. В настоящее время ARGOS (Suntech) реализует сегментарный метод.
Предложен подход «пиггибэк интраокулярной линзы», при котором одна линза постоянно помещается в капсульный мешок, а другая временно — в цилиарную борозду. Временная линза может быть удалена после достижения пациентом взрослого возраста, что позволяет корректировать послеоперационную рефракцию 2). Для практического применения необходимы дополнительные долгосрочные данные.
Сообщается, что интраоперационное измерение волнового фронта с использованием анализатора рефракции Optiwave дает послеоперационные результаты, сопоставимые с традиционной биометрией при стандартной хирургии катаракты у взрослых. Применимость у детей в настоящее время неясна, и требуются дальнейшие исследования 2).
